【文章內(nèi)容簡介】 ，河道長約26km，海拔高程1500～1725m，河床不穩(wěn)定，呈多流并流狀。童子壩河源地海拔5027m，源地終年積雪，山勢陡峻巍峨，分布有少量冰川，植被良好，降水頗豐。流域南高北低，主要支流有大東溝、羊胸子、小石壁、大石壁、大羊尕、二道溝、牧戶溝等支流，河流總長113km，集水面積334km178。，為童子壩河的主要產(chǎn)流區(qū)。 氣象工程地處寒冷地區(qū)，氣象隨地形高程變化顯著。扁堵口以上祁連山區(qū)氣溫低，年降雨量大，蒸發(fā)量小，植被覆蓋率高，自南向北隨地形高程變化降雨量逐漸減小。據(jù)民樂氣象站（1971～2007年）氣象要素統(tǒng)計，℃，℃，℃，℃，年蒸發(fā)量1623mm，最多風向為西北風，最大風速17m/s，最大積雪深度22cm，最大凍土深度162cm，民樂縣氣象站氣象要素統(tǒng)計見表2－1。項目區(qū)氣象參照民樂縣氣象要素成果。民樂縣氣象站氣象要素統(tǒng)計表表2－1項 目單位月 份全年一二三四五六七八九十十一十二歷 年 平均降水量mm歷 年 平均蒸發(fā)量mm471623歷 年 平均 氣 溫℃7累年最冷月平均氣溫℃歷年極端最高氣溫℃歷年極端最低氣溫℃23歷年平均相對濕度％49474747465665656157535053歷年最大凍土深度cm14516216014212600001665134162歷年各月平均風速m/s歷年各月最大風速m/s1317171412101617相應風向SSSE2G2GNNWWNWW2GSSESSE5GSE2G 徑流 徑流特性 童子壩徑流主要由祁連山區(qū)降水和融冰化雪水以及地下水所補給，徑流年內(nèi)分配同降水年內(nèi)的分配相適應。根據(jù)翟寨子水庫觀測徑流資料分析：童子壩河徑流在年內(nèi)分配極不均勻，絕大部分集中在主汛期7～9月份，％，5～6月氣溫升高，上游山區(qū)冰雪融化補給河流，為汛前過渡期，％；10月份為退水期，徑流減少，％；11月～翌年4月為枯水期，徑流主要為地下水補給，％，全年的最小流量多發(fā)生在這一時期的12～2月間，這個時期的部分徑流結(jié)成冰凌儲存在河槽，從而減少了河流的徑流。 徑流計算童子壩河無水文站，翟寨子水庫僅有（1995～2009年）15年出庫流量資料，資料系列較短，入庫流量采用水量平衡還原計算。本次設計采用下墊面相似的鄰近流域洪水河雙樹寺水文站（1958～2009年）徑流系列建立相關(guān)，從相關(guān)圖上可以看出點距趨于穩(wěn)定，呈一直線，相關(guān)關(guān)系很好。因此，將翟寨子水庫徑流系列延長至1958～2009年共52年徑流系列，用矩法初估參數(shù)，采用P－Ⅲ型曲線適線，得翟寨子水庫壩址徑流。扁堵口渠首引水樞紐水閘位于翟寨子水庫上游25km處，區(qū)間有石灰窯徑流匯入，石灰窯流域面積54km178。，179。/s，因此扁堵口渠首引水樞紐水閘設計年徑流成果采用翟寨子水庫徑流扣除石灰窯溝徑流。經(jīng)計算，扁堵口渠首引水樞紐水閘年徑流計算成果見表22，見圖21。表22 扁堵口渠首引水樞紐水閘年徑流計算成果表站 名F（km2）均值（m3/s）CvCs/Cv不同保證率設計值 （m3/s）25%50%75%扁堵口水閘3342 徑流成果分析據(jù)《翟寨子水庫2009年控制運行計劃》：；另據(jù)《甘肅省地表水資源》徑流深等值線圖查得，翟寨子水庫流域重心多年平均徑流深為160mm。本次計算成果與之接近，認為本次計算成果合理。 徑流年內(nèi)分配扁堵口渠首水閘典型年的選擇原則，選擇年水量相近的原則，供水期(4—6月)來水量對工程不利的原則，各保證率的年徑流量按選取的典型年各月流量過程進行同倍比分配得各水平年的年內(nèi)分配過程見表2－3。表2－3 扁堵口渠首引水樞紐水閘徑流年內(nèi)分配成果表 單位：m179。/s保證率一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月年均 流量P=25%P=50%P=75% 洪水 水文測站基本資料童子壩河無實測洪水資料，鄰近的洪水河流域與童子壩河流域的降水條件及下墊面條件具有相似性，本次洪水計算采用洪水河雙樹寺水文站歷年洪峰流量資料進行頻率計算后，用水文比擬法推求扁堵口渠首引水樞紐水閘不同頻率的設計洪水。洪水河雙樹寺水文站于1957年4月建立，集水面積578km178。，為國家級水文站，觀測精度高，連續(xù)觀測至今，具有52年實測洪水資料（1958～2009年），19752009年入庫洪水資料采用水量平衡還原計算推求。 洪水特性扁堵口渠首引水樞紐水閘洪水主要靠童子壩河上游山區(qū)暴雨形成，洪水一般出現(xiàn)在6月下旬至9月中旬，多為單峰型，一場洪水可持續(xù)13天。 扁堵口渠首引水樞紐水閘設計洪水由于童子壩河無水文站，扁堵口渠首引水樞紐水閘洪水分析計算依據(jù)雙樹寺水文站洪水計算成果，采用水文比擬法推算得出。⑴歷史洪水及重現(xiàn)期根據(jù)《甘肅省洪水調(diào)查資料》洪水河雙樹寺站歷史洪水分別為1901年和1952年，洪峰流量分別為477m3/s和222m3/s；在52年實測系列中1980年出現(xiàn)了一次較大洪水，洪峰流量為382m3/s，比1952年調(diào)查值還大，故該次洪水從實測系列中提出作為特大值處理。1901年是黑河水系面上一次特大歷史洪水，根據(jù)實測系列，并參照黑河情況，其重現(xiàn)期擬定為150～200年，1980年洪水為第二位，1952年的歷史洪水加入到實測系列中計算。⑵雙樹寺洪水計算成果根據(jù)洪水河雙樹寺水文站1958～2009年52年資料，連同1901952年洪水調(diào)查資料一并加入，組成不連續(xù)系列進行頻率分析計算，計算成果見表24，頻率曲線見圖22。表2－4 雙樹寺水文站洪水計算成果表水文站均值FCvCs/Cv洪峰流量（m3/s）（km2）%%1%2%5%10%雙樹寺578764658421328213137⑶扁堵口渠首引水樞紐水閘洪水計算雙樹寺水文站位于洪水河上游，為國家級基本水文站，觀測精度高，與童子壩河相鄰，兩河道地理、氣候、降雨、河道下墊面等因素都非常接近，河流各種要素基本近似，故以雙樹寺為參照，對扁堵口渠首引水樞紐水閘進行比擬計算，設計洪水按下面公式計算。 Q扁 = Q雙(F扁/F雙)n 式中：Q扁——扁堵口渠首引水樞紐水閘設計洪峰流量Q雙——雙樹寺水文站設計洪峰流量F扁——扁堵口渠首引水樞紐水閘控制流域面積F雙——雙樹寺流域面積n ——比擬系數(shù)（取2/3）經(jīng)計算，扁堵口渠首引水樞紐水閘設計洪水成果見表25。 圖22 雙樹寺站洪峰流量頻率曲線表2－5 扁堵口渠首引水樞紐水閘洪峰流量計算成果表名稱均值FCvCs/Cv洪峰流量（m3/s）（km2）%%1%2%5%10%扁堵口渠首水閘334453045629222814895 施工期洪水為了滿足工程施工方面的要求，還需進行分期施工設計洪水的分析計算。分期施工洪水的分期，根據(jù)本流域洪水成因及季節(jié)性變化規(guī)律，進行了以下分期：11～3月、4月、5月、6～9月、10月。分期劃定后利用洪水河雙樹寺站實測資料，采用不跨期選樣建立樣本系列，各期樣本組成后進行頻率分析計算（采用P－Ⅲ型曲線），然后再根據(jù)面積比擬法，推求出扁堵口渠首引水樞紐水閘施工期設計洪水，成果見表2－6。表2－6 扁堵口渠首引水樞紐水閘施工洪水成果表月份45678910113Q (m3/s)1020 泥沙扁堵口渠首引水樞紐泥沙主要來源是7～9月汛期洪水夾帶的泥沙，在降水產(chǎn)流過程中，沖刷的地表泥沙帶入河道形成，尤其是由暴雨或大雨形成的洪水所夾帶的泥沙更多。由于童子壩河無實測泥沙資料，故根據(jù)《甘肅省懸移質(zhì)多年平均侵蝕模數(shù)圖》查得該地區(qū)年平均侵蝕模數(shù)為70t/km2a，：1考慮。泥沙特征值見表2－7。表2－7 扁堵口渠首引水樞紐水閘泥沙特征值見表集水面積 （km3）平均含沙量 （kg/m3）平均懸移質(zhì)輸沙率 （kg/s）平均懸移質(zhì)輸沙量 （萬t）輸沙總量 （萬t）334 冰情童子壩河無實測冰情資料，根據(jù)流域調(diào)查資料統(tǒng)計，童子壩最早結(jié)冰開始日期最早為10月2日，最晚為11月7日；開始封凍日期最早為11月15日，最晚為12月12日；最后解凍日期最早為4月7日，最晚為4月22日；全部融冰日期最早為4月15日，最晚5月1日。封凍天數(shù)最長152d，最短120d。 民樂縣扁堵口渠首引水樞紐水閘除險加固工程 初步設計3 工程地質(zhì) 序言民樂扁堵口渠首引水樞紐水閘工程位于民樂縣南豐鄉(xiāng)炒面莊以上2km，距民樂縣城東南33km。樞紐建筑座落于童子壩河出山口處的扁堵口，工程始建于1969年，是一座以灌溉為主的引水樞紐，年引水量6231m3，工程區(qū)海拔高程2400米左右，國道227線可直通工程區(qū)，交通極方便。引水樞紐水閘工程主要建筑物從左至右由溢流壩、泄沖閘和進水閘等組成。其中溢流壩長50m，是一座砂礫卵石填腹，60㎝厚漿砌石護面殼壩結(jié)構(gòu)；泄沖閘4孔，引水閘3孔， ；護坦長15m。依據(jù)《民樂縣扁堵口渠首引水樞紐水閘安全鑒定報告》（民樂縣水務局2008年12月）、《民樂縣扁堵口渠首引水樞紐水閘安全評價報告》（甘蘭設計院2008年12月）及省水利廳核準的《扁堵口渠首引水樞紐水閘安全鑒定核查意見》，目前，該工程存在的主要問題是：⑴抗震能力達不到現(xiàn)行規(guī)范要求。本次建筑物設防烈度為7度，而原設計抗震設防烈度不詳。⑵消能防沖不符合《水閘設計規(guī)范》規(guī)定，下游護坦及護坡部分被沖毀、淘蝕。⑶混凝土結(jié)構(gòu)強度不能滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。泄洪閘左邊墩及下游左邊墻有水平貫通裂縫；閘墩沖刷磨損及凍脹破壞較嚴重，啟閉梁柱混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生凍脹裂縫，鋼筋銹蝕；閘前護坡基礎淘空，部分沖毀；溢流壩砌石脫落，壩面不完整。⑷啟閉設施老化，無電氣設備，螺桿彎曲變形，閘門銹蝕嚴重，止水橡皮老化、斷裂。⑸無電氣設備，無通訊設備等。為此，受民樂縣水務局委托，我院承擔了民樂縣扁堵口渠首引水樞紐水閘除險加固工程初步設計及地質(zhì)勘察工作。 本次工程地質(zhì)勘察工作在充分收集工程各期設計、施工、觀測資料的基礎上，結(jié)合樞紐安全評價工作期間所作的坑探和試驗成果，又補充了滿足樞紐除險加固初步設計要求的地質(zhì)勘察工作，完成的地質(zhì)勘察實物工作量見表3－1。 　 地質(zhì)勘察工作量匯總表 　　　　　 表31專業(yè)名 稱單位工作量比　例備 注地質(zhì)測繪工程地質(zhì)平面測繪Km21：1000閘、壩址工程地質(zhì)縱、橫剖面圖m/條210/21：200防洪堤和護岸工程地質(zhì)縱剖面圖m/條455/21：200勘探坑　探m/個16/8試驗閘、壩基砂礫石取樣與試驗組3天然建筑材料取樣與試驗組6水質(zhì)化學分析取樣與試驗組1 地質(zhì)概況 地層巖性樞紐區(qū)出露地層巖性主要為奧陶系上統(tǒng)(O3)灰綠色安山玄武巖，其次為第四系松散復蓋層?，F(xiàn)由老至新分述如下：⑴奧陶系上統(tǒng)(O3)安山玄武巖：灰綠色，巖性堅硬致密，多呈塊狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)狀裂隙較為發(fā)育；～。壩址區(qū)基巖厚度較大，無新構(gòu)造活動跡象，地層較穩(wěn)定。分布于閘壩兩岸基巖裸露區(qū)及河床復蓋層8～16m厚度以下。⑵第四系上更新統(tǒng)沖洪積砂礫卵石層（Q3）：分布于工程區(qū)河谷兩岸的Ⅱ、Ⅲ級階地上，巖性為砂礫卵石，厚35m，結(jié)構(gòu)密實，微膠結(jié)，岸坡陡立，～。⑶第四系全新統(tǒng)沖洪積砂礫卵石層（Q4）：分布于河床、漫灘及Ⅰ級階地，厚度816m左右，是建筑物的主要地基持力層。經(jīng)上下游布置5個地質(zhì)探坑勘探并取樣試驗：卵礫石多以扁圓狀以為，磨圓度較好，%、%、%，顆分定名為卵石。主要巖性成份為青灰色砂巖、砂礫巖，干燥，結(jié)構(gòu)稍密～中密。，干燥～稍濕，結(jié)構(gòu)中密。 地質(zhì)構(gòu)造工程區(qū)位于民樂盆地凹陷帶東南部邊緣的新生帶隆起地區(qū)，上游處在木頭溝區(qū)域大斷裂的北側(cè)，區(qū)內(nèi)構(gòu)造特征主要為新構(gòu)造運動所致，新構(gòu)造活動形跡較為明顯。童子壩河隱伏斷裂時有活動，因此，區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性較差。近年來民樂盆地地震活動較為頻繁， 、。根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（BG18306－2001），,相應地震基本烈度7度。 地貌及物理地質(zhì)現(xiàn)象工程區(qū)位于祁連山扁堵口出山口以外河道內(nèi)，地形較為平坦，河床縱坡較大，坡度為1/40