【正文】 《水利水電工程設(shè)計(jì)洪水計(jì)算規(guī)范》 （SL4493）(10)《 堤防工程施工規(guī)范》 （SL20698）喀左縣大凌河干流源點(diǎn)綜合治理工程項(xiàng)目建議書中元國(guó)際投資咨詢中心有限公司30(11)《 堤防工程管理設(shè)計(jì)規(guī)范》 （SL17196）(12)《 水利工程水力計(jì)算規(guī)范》 （SL10495）(13)《 供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》 （GB5005292 ）(14)《 水利水電工程工程量計(jì)算規(guī)定》 （DL/T50881999）(15)《 土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》 （GB5029098 ）(16)《 聚乙稀（ PE）土工膜防滲工程技術(shù)規(guī)范》 （L/T23198）(17)《 泵站設(shè)計(jì)規(guī)范 》 （GB/T5026597）(18)《 水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》 （SL/T19196）(19)《 水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》 （SL20397）(20)《 橡膠壩技術(shù)規(guī)范》 （SL22798）(21)《 水工建筑物抗冰凍設(shè)計(jì)規(guī)范》 （SL21198）(22)《 水利水電工程圍堰設(shè)計(jì)導(dǎo)則》 （DL/T20871999）(23)《 水利建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)規(guī)范》 （SL7294） 設(shè)計(jì)基本資料(1) 工程設(shè)計(jì)委托書；(2) 有關(guān)水文、地質(zhì)資料（具體內(nèi)容及結(jié)論見前各相關(guān)章節(jié)） ；(3) 實(shí)測(cè)河道 1:1000 帶狀地形圖；(4) 實(shí)測(cè) 1： 1000 河道中心線縱斷圖。(5) 橡膠壩地質(zhì)勘察報(bào)告。 工程等級(jí)本工程項(xiàng)目水利工程部分主要由三部分組成，即河道堤防工程、喀左縣大凌河干流源點(diǎn)綜合治理工程項(xiàng)目建議書中元國(guó)際投資咨詢中心有限公司31河道疏浚工程、橡膠壩蓄水工程和生態(tài)綠化工程。根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB5021094）并結(jié)合防洪工程的具體情況，確定本工程的防洪標(biāo)準(zhǔn)為 20 年一遇洪水。蓄水部分是以橡膠壩為擋水建筑物的小型蓄水水庫(kù)，根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》 （SL2522022）的規(guī)定，本工程等級(jí)屬于Ⅳ等，其主要建筑物按Ⅳ級(jí)建筑物設(shè)計(jì)。據(jù)《中國(guó)地震烈度區(qū)劃圖》 （GB183062022） ，喀左縣基本地震加速度為 ，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期 T=，據(jù)此查表得喀左縣地震基本烈度為Ⅵ度，建筑物抗震設(shè)防烈度為 6 度。 樞紐布置 樞紐布置原則根據(jù)業(yè)主在委托書中提出的治理范圍和要求，結(jié)合本工程的具體情況，工程的樞紐布置應(yīng)主要滿足下列基本原則：一、堤防及河道整治工程本工程的堤防及河道整治工程包括內(nèi)容較多，主要有堤防工程、河道整治等，所以工程布置主要滿足以下的基本原則：（1）河道兩岸堤線應(yīng)與河勢(shì)流向相適應(yīng)，并與洪水的主流線大致平行。（2）堤線應(yīng)力求平順，各堤段平緩連接。（3）滿足工程要求的前提下力求經(jīng)濟(jì)的原則。 。（4）首先滿足防洪要求的原則?？ψ罂h大凌河干流源點(diǎn)綜合治理工程項(xiàng)目建議書中元國(guó)際投資咨詢中心有限公司32（5）堤線布置應(yīng)與喀左縣環(huán)境綜合整治工程整體規(guī)劃相一致。（6）堤線布置與兩岸的交通綠化相協(xié)調(diào)。（7）兼顧兩岸污水雨水排放的原則。二、蓄水工程（1）不采用礙洪建筑物。（2）不降低河道行洪能力。（3）不因蓄水而帶來(lái)不良影響。（4）兼顧兩岸的綠化。 擋水建筑物方案比較根據(jù)河道縱坡及結(jié)合生態(tài)景觀的要求，需要在治理段修建擋水建筑物進(jìn)行蓄水，蓄水高度均為 2～3m。在設(shè)計(jì)中對(duì)攔蓄方法簡(jiǎn)單進(jìn)行了攔河閘方案、滾水壩方案、橡膠壩方案三個(gè)方案比較。蓄水段長(zhǎng) ，壩高 ，壩長(zhǎng) 600m。一、攔河閘方案將蓄水段分為 50 孔，中孔凈寬 ，共 48 孔，邊孔凈寬，共 2 孔，總凈寬 249m，束窄比率 。閘門采用平板鋼閘門，上設(shè)啟閉機(jī)架。二、滾水壩方案該方案為現(xiàn)有河道上修建混凝土重力式滾水壩，壩高 ，回水范圍內(nèi)共需修建 12 座滾水壩，壩型采用曲線型實(shí)用堰，壩上游邊坡 1:，下游坡 1:1，壩底寬 ，上游齒墻深 ，同時(shí)需兩側(cè)加高堤防 。喀左縣大凌河干流源點(diǎn)綜合治理工程項(xiàng)目建議書中元國(guó)際投資咨詢中心有限公司33三、橡膠壩方案橡膠壩設(shè)計(jì)壩高 ，設(shè)計(jì)內(nèi)壓比 ，采用錨固充水式橡膠壩，充排水的控制室設(shè)在河道右側(cè)，分上、下兩層，下層內(nèi)設(shè)有水泵及電機(jī) 2 臺(tái)，一用一備，上層為檢修閘、配電室、控制室等。各方案優(yōu)缺點(diǎn)比較：攔河閘方案的優(yōu)點(diǎn)為：閘門可自由開啟，流量、水位等較易控制，止水效果較好，泥沙等可沖排不易淤積。缺點(diǎn)為：工程建設(shè)期長(zhǎng)，施工難度大，運(yùn)行費(fèi)、維修費(fèi)較高，施工管理等投入也相對(duì)較大，尤其是當(dāng)河道渲泄設(shè)計(jì)洪水時(shí)，閘室將成為嚴(yán)重的阻水建筑物。滾水壩方案的優(yōu)點(diǎn)為：結(jié)構(gòu)形式單一，施工較容易，無(wú)運(yùn)行費(fèi)、維修費(fèi)，管理也簡(jiǎn)單易行。缺點(diǎn)為：擋水壩高不能隨水位變化而變化，壩高以上通過(guò)設(shè)計(jì)洪水，相應(yīng)須加高堤防，工程投資相應(yīng)增大。且設(shè)計(jì)回水范圍內(nèi)需修滾水壩 12 座，每段回水長(zhǎng)度僅 100m，修建壩數(shù)量過(guò)多，將影響環(huán)境美化。擋水壩的另一缺點(diǎn)為如若淤積嚴(yán)重、多次放水過(guò)后，壩前即可能淤平，達(dá)不到蓄水美化的效果。橡膠壩方案的優(yōu)點(diǎn)為：由于它的壩體結(jié)構(gòu)為膠囊充水，因此壩高可隨意調(diào)節(jié)，當(dāng)河道通過(guò)洪水時(shí)，橡膠壩塌平，安全泄洪，洪水過(guò)后，壩體充水至擋水壩高。它較前述二個(gè)方案具有造價(jià)低、節(jié)省三材、施工期短、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、自重輕、不阻水和止水效果好等優(yōu)點(diǎn)。因此經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境、社會(huì)效益均十分顯著。其缺點(diǎn)為：堅(jiān)固性差，喀左縣大凌河干流源點(diǎn)綜合治理工程項(xiàng)目建議書中元國(guó)際投資咨詢中心有限公司34易老化。壩袋易受機(jī)械損傷和尖銳物刺傷，因此需加強(qiáng)管理。壩袋材料為高分子聚合物，在日光、大氣和水的作用下，易引起結(jié)構(gòu)破壞，使強(qiáng)度和彈性降低，壩袋使用壽命一般為 1525 年。橡膠壩另一缺點(diǎn)為需增設(shè)充排水系統(tǒng)和控制室等，相應(yīng)增加工程費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用。綜合以上三個(gè)方案，一方案施工難度大，運(yùn)行、管理費(fèi)用也較高，而且閘門影響整個(gè)河道的正常行洪能力；二方案蓄水效果最差，且不能解決泥沙淤積問(wèn)題，方案亦不可行；三方案壩高可隨意調(diào)節(jié)，操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行靈活，可較易與周圍的景觀工程相協(xié)調(diào)，是近年來(lái)興起的一種新型擋水壩。因此，本工程推薦橡膠壩方案。 橡膠壩運(yùn)行時(shí)過(guò)流能力計(jì)算 橡膠壩運(yùn)行時(shí)壩頂過(guò)流能力計(jì)算根據(jù)《橡膠壩技術(shù)規(guī)范》 ，橡膠壩的過(guò)流能力可按堰流基本公式計(jì)算： 2/3ohgmBQ???式中：Q—過(guò)壩流量（m3/s） ；B—溢流斷面的平均寬度(m)；h0—計(jì)入行近流速水頭的堰頂水頭(m)；m—流量系數(shù)；σ—淹沒(méi)系數(shù)；ε—堰流側(cè)收縮系數(shù)?？ψ罂h大凌河干流源點(diǎn)綜合治理工程項(xiàng)目建議書中元國(guó)際投資咨詢中心有限公司35計(jì)算系數(shù)：⑴流量系數(shù) m由《橡膠壩技術(shù)規(guī)范》知，當(dāng)采用雙錨固時(shí)，流量系數(shù)按下式進(jìn)行計(jì)算：m=+(h1/H1)+(H0/H1)+(h2/H1)溢流時(shí)的壩高可用下式計(jì)算：H/H1=(h1/H1)+(H0/H1)+(h2/H1)式中：H 0—壩袋內(nèi)壓水頭(m)；H—運(yùn)行時(shí)壩袋充脹的實(shí)際壩高(m)；H1—設(shè)計(jì)壩高(m) ；h1—壩上游水深(m) ；h2—壩下游水深(m)以上各值均以壩底為基準(zhǔn)面。⑵淹沒(méi)系數(shù) σ根據(jù)實(shí)際情況采用，σ=~。⑶側(cè)收縮系數(shù) ε根據(jù)本工程的結(jié)構(gòu)型式，計(jì)算中不考慮側(cè)收縮影響，ε=1。⑷計(jì)算結(jié)果喀左縣大凌河干流源點(diǎn)綜合治理工程項(xiàng)目建議書中元國(guó)際投資咨詢中心有限公司36橡 膠 壩 運(yùn) 行 時(shí) 壩 頂 過(guò) 流 曲 線00 100 200 300 400 500 600 700過(guò) 壩 流 量 (m3/s)壩上水深(m) 橡膠壩塌壩后過(guò)流能力計(jì)算橡膠壩塌壩后，壩址處按寬頂堰計(jì)算過(guò)流能力，計(jì)算公式為：Q=式中：H 0—堰頂總水頭(m)； H0=H+ m—流量系數(shù)；對(duì)堰頂入口為直角的寬頂堰， ??? P—坎高(m)；b—堰頂寬度(m) ； g—重力加速度； Q—過(guò)堰流量。計(jì)算結(jié)果見下圖。gV2?2/3bg喀左縣大凌河干流源點(diǎn)綜合治理工程項(xiàng)目建議書中元國(guó)際投資咨詢中心有限公司37橡 膠 壩 塌 壩 后 泄 洪 曲 線012340 1000 2022 3000 4000 5000過(guò) 流 量 (m3/s)過(guò)流水深(m) 橡膠壩工程設(shè)計(jì) 橡膠壩布置橡膠壩布置于吉利玍大橋 200 米，設(shè)計(jì)壩高為 ,蓄水長(zhǎng)度為。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為 20 年一遇，工程級(jí)別為四等工程式，IV 級(jí)土堤，可使 3426 m3/s 流通量洪水安全通過(guò)。 壩袋設(shè)計(jì)一、充脹介質(zhì)選擇橡膠壩充脹介質(zhì)一般有三種，即水、氣、水氣混合，水氣混合型式由于需要兩套充排系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜而較少采用。本次橡膠壩工程設(shè)計(jì)主要對(duì)充水充氣兩種方案進(jìn)行比較。充水式優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)行穩(wěn)定、能夠經(jīng)受較大的壩頂溢流水深，水深變化對(duì)壩袋變形影響相對(duì)較小，安全性能較好?？ψ罂h大凌河干流源點(diǎn)綜合治理工程項(xiàng)目建議書中元國(guó)際投資咨詢中心有限公司38充水式缺點(diǎn)：充水水源因水質(zhì)要求而不能取自河道，需建專用的供水水源井，并且充排水設(shè)備較復(fù)雜，工程量較大。充氣式優(yōu)點(diǎn)：較經(jīng)濟(jì)，其充排系統(tǒng)、壩袋材料、基礎(chǔ)底板長(zhǎng)度、地基等工程量均小于充水式；冬季運(yùn)行時(shí)抗凍性能好；充排設(shè)備簡(jiǎn)單，其管路材料少，運(yùn)行管理簡(jiǎn)單。充氣式缺點(diǎn)：充氣式對(duì)氣密性要求較高，安全裝置不如充水式簡(jiǎn)單方便，壩頂溢流時(shí)容易產(chǎn)生偏流、壩袋震動(dòng)、拍打等現(xiàn)象，增加下游防護(hù)工程。針對(duì)本工程，如采用充氣式，由于充排壩時(shí)間都要求較快，壩頂溢流時(shí)容易引起偏流、壩袋易產(chǎn)生震動(dòng)、拍打等不利現(xiàn)象，需要加強(qiáng)下游抗沖防護(hù)；另外對(duì)壩袋氣密性要求嚴(yán)格，對(duì)壩袋材料及施工要求很高。采用充水式橡膠壩，可以通過(guò)在岸邊修建儲(chǔ)水池或供水水源井，向橡膠壩袋充水，解決壩袋的充水水源問(wèn)題；在橡膠壩蓄水期間大凌河西支徑流通過(guò)壩頂溢流，形成人工瀑布，可以美化環(huán)境，綜合以上分析比較，本設(shè)計(jì)采用充水式橡膠壩。二、壩袋材料與安全系數(shù)橡膠壩袋的骨架材料，采用錦綸帆布，防水材料采用合成氯丁膠，以氯丁膠為主料的橡膠壩袋，這種壩袋抗老化、抗脆化、變形、強(qiáng)度等各項(xiàng)指標(biāo)都能達(dá)到國(guó)家規(guī)范要求，考慮到本工程的特點(diǎn)及美觀要求，采用壩袋材料為氯磺化聚乙稀為主料的彩色橡膠壩袋，具體顏色可由業(yè)主在選擇壩袋時(shí)確定?？紤]到本工程的壩高和自然條件，設(shè)計(jì)壩袋為二布三膠，堵頭喀左縣大凌河干流源點(diǎn)綜合治理工程項(xiàng)目建議書中元國(guó)際投資咨詢中心有限公司39為一布兩膠。綜合工程的經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行等方面因素，設(shè)計(jì)壩袋內(nèi)外壓比為 ，壩袋抗扯斷強(qiáng)度 180kN/cm，安全系數(shù)為 。橡膠壩工程特性見表 。表 項(xiàng)目 橡膠壩橡膠壩壩高（m） 橡膠壩壩長(zhǎng)（m） 1006壩袋內(nèi)壓比 壩袋材料 二布三膠壩袋設(shè)計(jì)充水量（m3） 4壩袋充脹時(shí)間(h) 52壩體排空(min) 70錨固線型式 直線錨固結(jié)構(gòu)型式 螺栓錨固充排水方式 井泵充水、自壓排水 橡膠壩土建工程設(shè)計(jì)一、橡膠壩基礎(chǔ)底板橡膠壩基礎(chǔ)底板為平底板，底板表面高出河床 20cm，采用鋼筋混凝土底板，根據(jù)埋管等結(jié)構(gòu)要求確定厚度為 ，底板下鋪設(shè) 厚的素混凝土墊層，上、下游各設(shè) 深的齒墻。在順?biāo)鞣较?，根?jù)壩袋坍落后寬度和上下游施工檢修要求確定底板長(zhǎng)度，壩高 時(shí)，長(zhǎng)度為 。二、邊墩與中墩設(shè)計(jì)橡膠壩邊墩根據(jù)結(jié)構(gòu)要求和穩(wěn)定計(jì)算確定。設(shè)計(jì)邊墩寬 ，喀左縣大凌河干流源點(diǎn)綜合治理工程項(xiàng)目建議書中元國(guó)際投資咨詢中心有限公司40基礎(chǔ)底板厚與橡膠壩底板相同，為 。具體形式見設(shè)計(jì)圖。橡膠壩的中墩寬 1m，主要考慮埋設(shè)管路及其上做美化工程確定。三、漿砌石河堤工程河堤基坑的土方開挖采用 m 的挖掘機(jī)開挖，土方運(yùn)輸配備自卸汽車?yán)\(yùn)，基坑排水采用 4 吋水泵。在進(jìn)行河堤基坑開挖時(shí)，應(yīng)當(dāng)有一定厚度進(jìn)行人工開挖，以確保設(shè)計(jì)基底保持原狀，不被擾動(dòng)?；釉谂鸥蓾B水后，應(yīng)把基底面夯實(shí)，方可進(jìn)行砌石。河堤漿砌石工程量較大，石料運(yùn)輸用自卸汽車與手推車，砌筑砂漿用移動(dòng)式攪拌機(jī)拌制，膠輪車動(dòng)輸，人工漿砌石的方法施工。要將選取的砌石表面泥污、水銹等刷洗干凈，采用擠漿法砌筑，即先在基礎(chǔ)表面鋪一層厚3cm的漿，再將石料放在砂漿上，石料放好后用腳踩或錘擊，使之緊密結(jié)合，然后給豎縫灌砂漿，至縫深2/3厚后，向縫內(nèi)擠片石并用鐵錘搗實(shí)，使砂漿與石塊緊密結(jié)合。砂漿配制必須按設(shè)計(jì)的配合比調(diào)和，稠度適中，過(guò)干不易搗實(shí)，過(guò)稀降低質(zhì)量。砌筑時(shí)上、下兩層豎縫必須錯(cuò)開8cm以上，砌石縫寬為3cm，石料較平整的一面放在迎水面，以利水流。漿砌石的外露砂漿，在砂漿未凝固前，應(yīng)將虛漿挖去2—3cm深，再用水泥砂漿勾縫，勾縫前要先用水將接縫灑濕?；铱p初凝前不能填土，震動(dòng)，更不能排水，以免水流沖去砂漿造成漏水。水泥砂漿砌石體要進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，表面用草袋覆蓋，灑水次數(shù)根據(jù)氣溫和風(fēng)力而定，要使砌體經(jīng)常保持濕潤(rùn)狀態(tài)，暫不加砌的，至少要養(yǎng)護(hù)7天。正在砌筑的表面，嚴(yán)禁敲打、喀左縣大凌河干流源點(diǎn)綜合治理工程項(xiàng)目建議書中元國(guó)際投資咨詢中心有限公司41震動(dòng)。四、河道疏浚工程河道疏浚工程開挖范圍為河道治理河段的全寬度河道內(nèi)，施工場(chǎng)地開闊，采用推土機(jī)配合挖掘機(jī)、裝載機(jī)挖裝， 或 5t 自卸汽車出渣，運(yùn)至指定的棄料場(chǎng)。對(duì)于因河道開挖形成的深坑及低于設(shè)計(jì)河床處，必須用砂礫料回填，經(jīng)碾壓達(dá)到設(shè)計(jì)要求的密實(shí)度，不得留有淤泥夾層。五、消能防沖設(shè)計(jì)消力池水力計(jì)算消力池水力計(jì)算的目的是確定消力池的池深和池長(zhǎng)。主要計(jì)算公式為：d=σh2(h 下 +△Z)L 自 =(F11) (＜ F1≤)L= L 自 式中：h 1—躍前水深(m)，由水面線計(jì)算得到； h2—