独山县尧弄水库灌溉工程设计

吴擎文

(贵州省水利投资有限责任公司，贵阳550002)

1 工程概况

独山县尧弄水库灌溉工程位于贵州省黔南布依族苗族自治州东南部，是以灌溉为主的水利工程，设计总灌溉面积为1 991 hm2的耕地，灌区包括独山县南部上司、甲里两个乡(镇)的耕地。

水库位于县境中部打羊乡方村河支流马降河上，坝址以上集雨面积23.9 km2，总库容为1 140万m3，正常蓄水位为961.50 m，正常蓄水位以下库容为944万m3，死水位为950.00 m，兴利库容为622万m3，年总灌溉水量897万m3。

2 工程地质

库区主要出露地层有石炭系下统岩关阶汤粑沟段(C1y2)中厚层灰岩、石英砂岩夹页岩;大塘阶旧司段C1d2，此段分两层，第二层为中厚层灰岩夹薄层泥质灰岩及炭质页岩，第一层为中厚层石英砂岩、砂质泥岩及泥岩互层，间夹透镜状砂质灰岩，它是库区和坝区出露的主要地层;水库库区大部分面积出露地层为大塘阶旧司段碎屑岩，隔水性能好，无断层切割，库岸山体雄厚，无向邻谷渗漏之虑;在干丹支流库尾出露有岩关阶汤粑沟段上部灰岩，宽度达600m，河两侧无低邻谷深切，地下分水岭与地形分水岭基本一致，不存在地下水袭夺现象，本工程成库条件较好。库区两岸大多数是非可溶岩的缓坡地形，基岩无断层切割，库岸稳定性较好。

3 工程布置及主要建筑物

主要包括2个方面的内容:

3.1 工程布置

根据选定的坝址、坝型，大坝枢纽布置如下:工程主要由拦河坝、右岸溢洪道、左岸放空兼冲沙底孔(兼顾下放环境水)、库首取水口、干渠、支渠及渠系建筑物组成。

挡水坝为钢筋混凝土面板堆石坝，坝顶高程为964.00 m，最大坝高46 m，坝顶长286.40 m;大坝右岸坝肩布置岸边开敞式溢洪道，溢流堰净宽20 m，校核洪水最大下泄流量为155 m3/s，溢洪道总长251.34 m;左岸布置放空兼冲沙底孔，并兼顾下放环境水，采用导流洞改造而成，底孔总长283.638 m;在库首右岸距大坝900 m处布置取水口，采用钢筋混凝土塔式取水，取水口后接无压引水隧洞。上坝公路由左岸下游进入，经坝顶跨过溢洪道至取水口。

根据选定的渠线，尧弄灌区渠系工程总布置如下:尧弄灌区由1 条干渠和7 条支渠组成。干渠从库内取水，全长17.71km，设计纵坡1/2500，渠首流量为1.424m3/s，7 条支渠分别布置在干渠的东西两侧，支渠全长31.53 km。

渠系建筑物分布为:干渠上共布置5 座隧洞、4座渡槽、6 座倒虹管，共计长度3.83 km;7 条支渠上根据地形地质条件分别布置倒虹管，渡槽等建筑物，共计长度2.986 km。

3.2 主要建筑物

3.2.1 面板堆石坝

3.2.1.1 大坝结构设计

混凝土面板堆石坝坝轴线方位角172.631°，坝顶高程964 m，坝顶长度286.40 m，防浪墙高程965.20 m，最大坝高46 m，坝顶宽6 m，上游坝坡为1∶1.4，下游坡度1∶1.3。

坝体分区由上游至下游依次为等厚钢筋混凝土面板、垫层、过渡层、主堆石区、次堆石区及主堆石排水区，并在上游设置盖重区和铺盖区，下游坡为大块石护坡。

大坝垫层区、过渡区、主堆石区的填筑料均可采用主石料场(干丹支流料场)的石料，运距为2 km，岩性为C1y2灰岩，岩石强度较高，下游堆石区除了可采用主石料场的石料外，为节省投资，可采用溢洪道部分开挖料和坝基开挖料［1］。

混凝土防渗面板采用厚0.35 m等厚面板，强度等级为C25。面板内配置单层双向钢筋，纵、横向配筋率0.4%，在面板变形较大部位和张性缝部位适当配置加强钢筋。

3.2.1.2 地基处理

坝基开挖至强风化下限处。趾板地基要求具有较好的可灌性，开挖深度:河床6 m，两岸8 ～12 m。为避免周边缝附近堆石体压缩变形过大引起面板破坏，坝体趾板下游15 m水平范围(约1/3 倍坝高)内的基础开挖至与趾板地基相同的高程，其余坝基范围只须清除覆盖层。

对沿河床分布的F1 断层进行混凝土置换。为提高坝基承载能力，趾板地基需进行固结灌浆处理。

防渗帷幕采用水泥灌浆，防渗标准以吕荣值≤5Lu 控制帷幕下限，两岸端点兼顾地下水位与水库校核洪水位交点，坝基部分帷幕沿趾板平段中部基础布置。

3.2.2 渠道设计

灌区渠系由渠道和渠系建筑物组成，渠系建筑物包括隧洞、渡槽、倒虹管等。各段渠道及建筑物加大流量系数，设计流量为1 ～5 m3/s时采用1.25，设计流量为＜1 m3/s时采用1.30。

3.2.2.1 渠道水力计算

渠道水力计算遵循3个原则:

1)正常工作条件下的各级渠道水力要素应按设计流量计算确定，其平均流速应满足渠道不冲不淤的要求。

2)续灌渠道的岸顶超高和高度应按加大流量计算，并按加大流量验算渠道的不冲流速。

3)续灌渠道的最低控制水位应按最小流量计算确定，并按最小流量验算渠道的不淤流速。

根据渠道所控制的灌面分布高程，充分考虑经济技术因素并满足不淤不冲的要求，取干渠道底坡i=1/2500。所有干渠均采用C10 混凝土衬砌，渠道糙率n 取0.015。

3.2.2.2 干渠渠道设计

根据灌区农田高程，渠道穿过槽谷地形的高程，综合其它跨越地物的需要，经比较而确定有关渠系建筑物的控制高程，同时，根据山区渠道特点，在满足渠道流速不冲(V ＜5 m/s)，不淤(V ＞0.5 m/s)条件，干渠渠道坡降采用1/2500。支渠坡降采用1/1 000 ～1/2 000。

根据灌区的地形、地质条件，土渠横断面拟定为梯形断面，石渠断面采用矩形，采用半挖、半填(砌)，挖填平衡的断面结构。石渠的内、外边坡为m =0，土渠的内、外边坡为m =1.0，渠堤超高0.35 m，为方便渠道的检修和巡视，外渠顶设0.8 m宽的便道。

4 结 论

1)水库库区大部分面积出露地层为大塘阶旧司段碎屑岩，隔水性能好，河两侧无低邻谷深切，成库条件较好。库区两岸大多数是非可溶岩的缓坡地形库岸稳定性较好。

2)坝址出露石炭系大塘阶旧司段第一层(C1d1－1)地层，岩性主要是中厚层石英砂岩、砂质泥岩、泥岩呈不等厚互层。宜修建面板堆石坝。

3)对面板堆石坝和碾压混凝土重力坝两种坝型进行比较，经综合比选后，推荐面板堆石坝方案是合适的。

［1］龚文生. 陇南宕昌理川截引灌溉工程枢纽方案的优化设计［J］. 甘肃科技，2006，22(06):115 －116，106.