新疆和静县夏孜尕提水库大坝设计

武斌

摘要：本文针对平原型砂砾石碾压坝进行研究，主要从大坝构造、坝体稳定、渗流计算等方面进行阐述，因地制宜利用当地材料筑坝，以解决当地洪水灾害，提高县城防洪安全保障能力。

关键词：蓄洪水库；砂砾石地层；稳定；渗流；土石坝

中图分类号： TV122 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2017.02.024

1 工程概况

新疆和静县夏孜尕提水库位于新疆巴音郭楞蒙古自治州和静县城的东北部，坐落在乌浪巴依沟汇合口以下3km处。乌浪巴依沟是和静县城区内较大的洪沟，洪水主要来自县城北部的乌布鲁克沟和夏孜尕提沟等四条较大的山洪沟。城区位于天山中段南坡，西边与黄水沟流域相邻；东面与清水河流域相邻；北部与黄水沟和清水河流域相对。

本水库设计为平原式注入水库，总库容191万立方米，主要建筑物有大坝、放水涵洞、溢洪道等。

2 大坝设计

和静县夏孜尕提水库东西向长600m，南北向长550m，呈矩形布置，采用半挖半填的型式，利用现有地形和良好的土质材料围筑而成。坝型为碾压式砂砾石坝，使用库区良好的砂砾石级配料填筑成坝，施工简单方便，运距短。

水库设计主坝坝顶长583m，东副坝坝顶长130m，最高蓄水位1160.00m，死水位1156.00m，设计坝顶高程1162.00m，坝顶宽度6.0m，坝体填筑最大高度9.0m，上游坝坡采用1∶2.75混凝土面板衬砌，下游坝坡采用1∶2.5预制六棱块护坡。

2.1 坝型设计

根据和静县水文气象条件、库区地形地质条件、筑坝材料、水库规模和坝高等参数，库区为和静县国土资源局指定的砂石料场，砂石料储量丰富，开采运输方便，和静县、焉耆县、博湖县交通道路修筑均为该料场的料，同时作为坝壳料，各项指标均能满足坝壳料质量指标要求，且距离主坝区较近，运输较为方便，从成本及筑坝施工难度综合分析，坝型采用当地材料坝，即碾压砂砾石坝。

2.2 坝体防渗形式设计

根据坝体坝型，坝体防渗形式采用沥青混凝土心墙坝、土工膜斜墙防渗两种方案比选，从地质条件分析沥青砼心墙防渗体需开挖至弱风化上部基岩，开挖深度较大；从安全性及检修条件分析沥青混凝土心墙坝防渗体位于坝体中部，仅依靠各监测设备对心墙进行监测，无法直观判断，且修复较难。土工膜斜墙防渗体位于坝体表面上游，在设备监测的同时，可直观了解防渗体性状，修复较易；从工程施工条件分析，土工膜混凝土斜墙坝主体坝型为均质碾压土石坝，施工较为方便简单，施工进度较快，沥青混凝土心墙坝施工工艺较土工膜斜墙坝复杂，施工技术要求较高，并且施工进度较慢；从工程投资分析土工膜混凝土斜墙坝方案投资916万元，沥青混凝土心墙坝方案为1275万元。

综合分析，本工程采用土工膜混凝土斜墙防渗方案作为坝体防渗方案。

2.3坝顶高程设计

根据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范》（SL189-2013）的规定，坝顶高程等于水库静水位加坝顶超高，按不同运用条件计算取其最大值，本次坝顶高程采用校核洪水位加非常运行情况条件下的坝顶超高。本次采用莆田法计算，利用水利水电工程PC-1500程序K-5，计算参数选取计算坝段最不利桩号处的参数，选取计算断面为0+200处，水库计算坝高结果，见表1。

2.4坝体结构设计

坝顶高程1162.00m，主坝坝顶长度583.00m，东坝长130m，坝顶宽度均为6.0m。坝顶采用素混凝土路面，厚度0.2m。坝顶路面向下游单向倾斜，坡度为2%。坝顶上游侧设1.2m高钢筋防护栏。

上游坝坡1∶2.75，厚0.2m素混凝土板护坡，混凝土指标：C25、F200、W6。砼板分块尺寸为5.0m×4.0m，缝宽2cm，内填高压闭孔板和聚氨酯。护坡底设置阻滑墙，尺寸为1.5m×1.0m。

下游坝坡1∶2.5，设0.5m厚网格梁生态草皮护坡，梁与梁间距20m，中间设置长60cm的预制空心六棱体。

2.5坝体渗流计算（见表2）

依据《碾压式土石坝设计规范》大坝渗流按库内水位达校核水位、库外地下水位与地面齐平的工况对坝体进行渗流计算。稳定渗流计算采用《理正渗流稳定分析软件》程序计算，为较合适的划分计算单元，采用防渗体等效置换。0.5mm塑膜渗透系数为10-10～10-12cm/s，设防渗层厚度为1.0m，渗透系数为0.00017m/d。

（1）渗透破坏类型判别：经计算渗透破坏类型为管涌型。

（2）临近坡降计算Jcr：

Jcr= 2.2×（Gs-1）（1-n）2d5/d20

孔隙度n取平均值23.87%，Gs取平均值2.55。计算得：Jcr=0.28。

（3）允许临近坡降计算J允：以上的临界水力比降除以1.5～2.0的安全系数，对水工建筑物的危害较大，取安全系数2.0，考虑到水库在和静县上游，且为重要工程，取安全系数2.0为宜。

J允=Jcr/2=0.14

2.6坝坡稳定分析

大坝稳定计算采用北京理正软件“理正岩土系列软件6.0版边坡稳定分析”程序进行计算，考虑地震的影响，地震烈度为Ⅷ级。

水库选择的坝坡在正常运用条件（稳定渗流期）、非常运用条件（水位降落期）、非常运用条件（正常运用条件加地震），經计算其抗滑稳定安全系数为：

从表3可以看出，坝坡稳定安全系数均大于规范要求的安全系数1.25，即设计选用的坝坡是稳定的。

3结语

和静县夏孜尕提水库因地制宜，充分利用当地材料优势，节省了工程投资，缩短了施工工期，解决了县城洪水灾害并减轻了人民防洪负担。同时，水库的建设将提高项目区的绿化面积，减少项目区水土流失，对改善城区环境状况，防止生态环境恶化，对区域生态环境修复和改善具有重要意义。

参考文献

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