（ 洋县水利技术服务中心 陕西洋县 723300）
摘要:本文根据洋县梨园景区的基本情况、以及地质水文情况，对梨园景区进行四塘五坝工程设计，思路及方法供同行参考。
关键词：梨园景区梨花沟 四塘五坝 工程设计
一、基本情况
洋县梨园景区梨花沟位于洋县城区的北郊，紧邻朱鹮生态园和牛头坡核心景区，形状为不规则柳叶形。梨花沟长约1.58公里，平均比降为2.8%。由于近年来牛头坡西侧景区已成为城郊休闲旅游的地方，在此基础上，可对牛头坡东侧梨园景区梨花沟进行开发利用，拟建四塘五坝工程，既满足居民的休闲活动，又改善了区域内的农业生产条件和生态环境，为促进洋县农村经济发展打好基础。
该区域地下为砂卵石层，渗漏严重。但该处已规划为梨园景区大塘位置，故本次设计对4个大塘的坝基及库底进行防渗处理，对1号、2号大塘的左右库岸也进行了防渗处理。
四塘五坝位置布置从沟口向上游编号为1号至5号。按洋县梨园景区二期实测1：500地形图计算1号大塘流域面积1.2km2，库容为1.8万m3；2号大塘流域面积1.0km2，库容为2.2万m3；3号大塘流域面积0.8km2，库容为2.5万m3；4号大塘流域面积0.6km2，库容为7万m3；5号坝为景区步行道道路路基。堤坝设计洪水标准10年一遇设计，20年一遇校核。
二、地质与水文
1、地质
项目区属南秦岭大型复背斜的一部分，主要地质为志留系、石岩系，表层为第四系粘土。主要岩性为绿泥石英岩及二云母石英片岩夹少量中厚层龙岩，主要岩石为云母、石英片岩和石灰岩。区内小褶皱发育，地质松散，地面表层以下为砂卵石层，易渗漏。
2、水文
项目区处于北亚热带向暖温带过渡地带，气候属亚热带北缘的暖温带湿润气候类型，其特点是雨热同季，温暖湿润，冬无严寒，夏无严寒。项目区沟道长约1.58公里，平均比降为2.8%。库区多年平均降雨量892.7mm，实测多年平均最大风速18m/s，多年平均气温14.6℃，历史最高气温38.7℃，最低气温-10.1℃。洪水均由暴雨形成，多出现在6—10月，特点是暴涨暴落，汇流较快，洪水历时短。
大塘设计标准按10年一遇洪水设计，20年一遇洪水校核。4个大塘都属特小流域，无实测水文和雨量资料。《汉中地区实用水文手册》中推荐的经验公式，只适用于流域面积大于7km2。汉中市水利水电建筑勘测设计院1992年在对本区内近百座小（二）型水库洪水调查成果分析研究的基础上，提出了流域面积小于7km2的特小流域设计洪水经验公式，经多年运用，成果较为合理。故本次洪水分析计算采用该方法对4个大塘进行推求：
Q=aF0.776H24p1.23
QP——设计频率的洪峰流量(m3/s)；
F——坝址以上流域面积（km2）
a——系数，汉江以南为0.026，汉江以北为0.03
H24P——设计频率的最大24小时降雨量（mm）；
查《水文手册》可得：
H24=75mm CV=0.5 CS=3.5CV
KP10=1.66 KP20=1.99
计算可得：
1号大塘（流域面积1.2km2）设计与校核洪峰流量分别为：
Q设10=13m3/s Q校20=16.3m3/s
2号大塘（流域面积1.0km2）设计与校核洪峰流量分别为：
Q设10=11.3m3/s Q校20=14.2m3/s
3号大塘（流域面积0.8km2）设计与校核洪峰流量分别为：
Q设10=9.53m3/s Q校20=11.9m3/s
4号大塘（流域面积0.6km2）设计与校核洪峰流量分别为：
Q设10=7.62m3/s Q校20=9.53m3/s
采用《汉中地区实用水文手册》中洪量计算公式：
WP=1.19F0.39Qm0.8
式中：WP—设计频率的洪水总量（万m3）；
F—流域面积（Km2），适用范围0.5～7.0 Km2
Qm—设计频率的洪峰流量（m3/s）。
计算可得：
1号大塘设计与校核洪水总量分别为：
W设10=9.94万m3 W校20=11.92万m3。
2号大塘设计与校核洪水总量分别为：
W设10=8.28万m3 W校20=9.94万m3。
3号大塘设计与校核洪水总量分别为：
W设10=5.92万m3 W校20=7.91万m3。
4号大塘设计与校核洪水总量分别为：
W设10=4.95万m3 W校20=5.92万m3。
5号坝为路基，坝下设排水涵洞，可不进行洪水计算。
三、工程设计
（一）1号大塘设计
1、坝体设计
1号大塘距沟道口约110米，根据当地地质情况，坝体设计为均质土坝，坝高10m，坝顶高程419.00m，坝顶长度51m，坝顶宽度4m。迎水坡坡比为1:3.0，采用干砌石护坡，其下铺设反滤料，浆砌石肋带纵横向布置。背水坡坡比为1：2.5，背水坡坡脚处设排水棱体，顶宽1米，内坡1：1，外坡1:1.5。坝轴线位置设置截水槽，深3.0m。土坝填筑前需将杂草、树根、腐殖质等除去，回填土土壤含水率18%～22%，压实度96%。
2、库区及岸坡防渗工程设计
为防止1号大塘渗漏，对库区及岸坡进行了防渗处理，在库区坝上游作粘土铺盖与坝身相连。夯填土含水率18%～22%，压实度96%。右岸坡坡比1：3.0，采用厚度为1m的粘土铺盖防渗，左岸坡坡比1：1.5，采用砼现浇防渗。
3、溢洪道设计
溢洪道为开敞式宽顶堰，堰顶高程417.00m，进口设计宽度7m，按照实用堰流量计算公式 Q= mb（2g)1/2H3/2计算溢洪道泄流水深分别为h设=1.107m、h校=1.288m；相应水位为H设=418.107m、H校=418.288m。
溢洪道由进口的7m宽渐变至0+007m处3.0m宽。梯形断面，墙高从2m渐变至1.5m高。边墙边坡1:0.5，0+002～0+018段底坡1/20，0+018～0+045段底坡1/3，溢洪道堰顶、陡坡及消力池底板为C25钢筋砼现浇。
4、放水建筑物
大塘放水建筑物布置于大坝右岸，采用卧管和坝下涵洞型式。卧管为矩形断面0.6 m×0.8 m，每台高0.4米，坡比1：2.5，每台设放水孔一个，孔径0.3米。涵洞长50m，涵洞底板高程413.70m，底坡比降为1/200，断面为0.8m×1.0m的矩形断面，最大泄量0.12 m3/s。
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5、坝顶高程的确定
依据《小型农田水利手册》中的公式：
H坝顶高=H正常+h+A
式中：H坝顶高—坝顶高程(m)；
H正常—大塘正常蓄水位(m)；
h—溢洪水深(m)；
A—安全加高，大塘按0.7米计算(m)；
代入公式，计算得H坝顶高=417.00+1.288+0.7=418.988m,现状坝高确定为419.00m。
（二）2号大塘设计
1、坝体设计
2号大塘位于1号大塘上游320米处，距沟道出口约430米。根据当地地质情况，坝体设计为均质土坝，坝高9.1m，坝顶高程429.00m，坝顶长度49m，坝顶宽度3m。迎水坡坡比为1:3.0，采用干砌石护坡，其下铺设反滤料，浆砌石肋带纵横向布置。背水坡坡比为1：2.5，背水坡坡脚处设排水棱体，顶宽1米，内坡1：1，外坡1:1.5。坝轴线位置设置截水槽，深3.0m。土坝填筑前需将杂草、树根、腐殖质等除去，回填土土壤含水率18%～22%，压实度96%。
2、库区及岸坡防渗工程设计
为防止2号大塘渗漏，对库区及岸坡进行了防渗处理，在库区坝上游作粘土铺盖与坝身相连。夯填土含水率18%～22%，压实度96%。右岸坡坡比1：3.0，采用厚度为1m的粘土铺盖防渗，左岸坡坡比1：1.5，采用砼现浇防渗。
3、溢洪道设计
溢洪道为开敞式宽顶堰，堰顶高程427.00m，进口设计宽度6m，按照实用堰流量计算公式 Q= mb（2g)1/2H3/2计算溢洪道泄流水深分别为h设=1.12m、h校=1.30m；相应水位为H设=428.12m、H校=428.30m。
溢洪道由进口的6m宽渐变至0+007m处3.0m宽。梯形断面，墙高从2m渐变至1.5m高。边墙边坡1:0.5，0+002～0+029段底坡1/20，0+029～0+047段底坡1/3，溢洪道堰顶、陡坡及消力池底板为C25钢筋砼现浇。
4、放水建筑物
大塘放水建筑物布置于大坝左岸，采用卧管和坝下涵洞型式。卧管为矩形断面0.6 m×0.8 m，每台高0.4米，坡比1：2.5，每台设放水孔一个，孔径0.3米。涵洞长43m，涵洞底板高程424.60m，底坡比降为1/200，断面为0.8m×1.0m的矩形断面，最大泄量0.12 m3/s。
5、坝顶高程的确定
依据《小型农田水利手册》中的公式：
H坝顶高=H正常+h+A
式中：H坝顶高—坝顶高程(m)；
H正常—大塘正常蓄水位(m)；
h—溢洪水深(m)；
A—安全加高，大塘按0.7米计算(m)；
代入公式，计算得H坝顶高=427.00+1.30+0.7=429.00m,满足设计规范要求。
（三）3号大塘设计
3号大塘位于2号大塘上游350米处，距沟道出口约780米。设计为浆砌石重力式坝，主要由溢流坝段、左右岸非溢流坝段、放空闸、交通桥等建筑物组成，坝顶总长度45m。
1、溢流坝段
溢流坝布置在沟道中心，采用M7.5浆砌石重力坝，堰顶高程433.6m。溢流坝分成2个坝段，总长度20m。坝顶设人行桥，钢筋砼梁式结构，采用C20砼现场浇筑，桥面宽1.5m，桥面高程434.5m。
溢流坝堰面剖面采用克—奥剖面，泄流能力按下式计算：
Qm=εmb（2g）0.5 (H0)3/2
式中Qm—下泄流量(m3/s)
m—流量系数
b—溢流宽度(m)
H0—堰前水头(m)
ε—侧收缩系数
经计算，设计洪水流量Q=9.53m3/s时，相应水位433.94m；校核洪水流量Q=11.9m3/s时，相应水位434.0m。
对库区沟底进行防渗处理，在坝上游作粘土铺盖与坝身相连，厚度为1m。夯填土含水率18%～22%，压实度96%。为了预防坝脚冲刷，在坝后设长15m，厚0.5m的护坦，以确保坝脚不受冲刷。
2、非溢流坝
非溢流坝段分为左、右两个坝段，采用M7.5浆砌石重力坝，右非溢流坝段长10m、左非溢流坝段长15m，非溢流坝顶高程434.5m，坝顶宽1.5m，上游坡1:0.5、下游坡1:1。
考虑汛期泄洪排沙，大坝右坝肩设置两孔闸门，孔口尺寸为0.8×0.6（宽×高）m，闸孔底高程为430.2m。闸门选用PZ型平面整体铸铁闸门，启闭机选用QLF型封闭系列平摇螺杆式启闭机。
3、交通桥
坝顶设置交通桥，桥顶高程434.5m，共设置8跨，跨度均为2.5m，总长20m，桥面宽1.5m，C20钢筋砼梁板式结构。
（四）4号大塘设计
1、坝体设计
4号大塘位于3号大塘上游360米处，距沟道出口约1140米。根据当地地质情况，坝体设计为均质土坝，坝高9.4m，坝顶高程445.00m，坝顶长度104m，坝顶宽度3m。迎水坡坡比为1:3.0，采用干砌石护坡，其下铺设反滤料，浆砌石肋带纵横向布置。背水坡坡比为1：2.5，背水坡坡脚处设排水棱体，顶宽1米，内坡1：1，外坡1:1.5。坝轴线位置设置截水槽，深3.0m。土坝填筑前需将杂草、树根、腐殖质等除去，回填土土壤含水率18%～22%，压实度96%。
在坝上游作粘土铺盖与坝身相连，厚度为1m，对库区沟底进行防渗处理。
2、溢洪道设计
溢洪道为开敞式宽顶堰，堰顶高程443.00m，进口设计宽度4m，按照实用堰流量计算公式 Q= mb（2g)1/2H3/2计算溢洪道泄流水深分别为h设=1.126m、h校=1.30m；相应水位为H设=444.126m、H校=444.30m。
溢洪道由进口的4m宽渐变至0+007m处2m宽。梯形断面，墙高从2m渐变至1.5m高。边墙边坡1:0.5，0+002～0+060段底坡1/20，0+060～0+075段底坡1/3，溢洪道堰顶、陡坡及消力池底板为C25钢筋砼现浇。
3、放水建筑物
大塘放水建筑物布置于大坝左岸，采用卧管和坝下涵洞型式。卧管为矩形断面0.6 m×0.8 m，每台高0.4米，坡比1：2.5，每台设放水孔一个，孔径0.3米。涵洞长31m，涵洞底板高程438.20m。底坡比降为1/200，断面为0.8m×1.0m的矩形断面，最大泄量0.12 m3/s。
4、坝顶高程的确定
依据《小型农田水利手册》中的公式：
H坝顶高=H正常+h+A
式中：H坝顶高—坝顶高程(m)；
H正常—大塘正常蓄水位(m)；
h—溢洪水深(m)；
A—安全加高，大塘按0.7米计算(m)；
代入公式，计算得H坝顶高=443.00+1.30+0.7=445.00m,满足设计规范要求。
（五）5号坝设计
5号坝位于4号大塘上游340米处，距沟道出口约1480米，5号坝主要作用为景区步行道交通路基，坝体设计为均质土坝，坝高5m，坝顶高程454.20m，坝顶长度76m，坝顶宽度3m。迎水坡坡比为1:2.0。背水坡坡比为1：2.0，坝轴线位置设置截水槽，深2.0m。土坝中心部分填土需将杂草、树根、腐殖质等除去，回填土土壤含水率18%～22%，压实度96%。
坝下排水涵洞为钢筋砼涵管，管径￠600mm，管长23m。
四、工程概算
洋县梨园景区梨花沟四塘五坝工程概算主要内容包括五座大坝，每座大坝工程内容主要是：坝体工程、库区及岸坡工程、溢洪道工程、卧管涵洞工程。该工程主要工程量为：土方开挖3.10万m3，回填土方12.47万m3，浆砌石3625m3，混凝土1112m3，干砌石3239 m3，钢筋制安24.38T。
工程概算总投资986.35万元。其中：建筑工程费766.64万元、临时工程32.11万元、费用140.63万元，预备费46.97万元。主要材料量：钢筋25T，水泥974T、碎石1833m3、块石8066m3、砂子3177m3、柴油246T，劳力3.1万工日，项目施工工期一年。
论文作者:朱晓红
论文发表刊物:《城镇建设》2019年12期
论文发表时间:2019/8/26
标签：高程论文; 溢洪道论文; 溢流坝论文; 洪水论文; 涵洞论文; 断面论文; 景区论文; 《城镇建设》2019年12期论文;