乌海市乌达区乌尔特沟景观水系工程导流工程设计

摘要：本篇叙述了内蒙古乌海市乌尔特沟景观水系工程建设背景及工程概括，主要阐述了该工程导流工程的重要性，并在此基础上对导流方式、导流围堰型式、一二期围堰断面型式及挡水围堰参数进行设计。

关键词：乌尔特沟；景观水系工程；导流围堰；设计

Abstract: this paper describes in Wuhai city, Inner Mongolia Ur special groove landscape drainage engineering construction background and project summary, mainly elaborated the importance of the engineering training project, and based on this, the diversion, guide cofferdam type, a two stage cofferdam section type and water retaining cofferdam design parameters.

Keywords: Ur special groove; Landscape drainage engineering; Guide cofferdam; design

中图分类号： S611 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

1、工程概况

1.1工程建设背景

本次设计内蒙古乌海市乌达区乌尔特沟景观水系工程位于乌达区内由西向东横穿该市区。流域面积140.5 km2，流经市区内的沟道长35 km，沟道比降18.9‰，流域内总的地势为西高东低，由西向东流入黄河。新建景观水系工程左岸长度4.986km、右岸长度4.934 km，总计9.92 km。确定桩号0+000～3+050为泄洪段，总长3.05 km，河道比降1/80；桩号3+050～4+500为蓄水段，总长1.45 km；桩号4+500～7+300为景观段，总长2.80 km，通过5座拦河坝使河道形成蓄水水面。同时清水槽可长时间为人类亲水娱乐提供场所，泄洪槽是汛期行洪排沙的主要通道。为了大力发展滨河景观环境建设对今后城市的可持续发展有积极的作用，特建此项目。

1.2导流施工重要性

水利水电工程的施工过程是与洪水斗争并战胜洪水的过程，需要进行施工导流，施工导流是水利水电工程施工组织设计的中心环节，也是编制施工总进度计划的主要依据。正确选择施工导流方案，不仅对降低工程造价、缩短工期、提高工程质量和施工安全具有重大影响，而且也影响到坝址、坝型和枢纽布置方案的选择。

2、施工导流

2.1 导流标准

本次工程安排在非汛期施工，此时河道内干枯无水，但考虑到该处河流较短，比降大，植被差，洪水历时极短的特殊情况，并根据《水利水电施工组织设计规范》（SDJ338-89）确定本工程导流建筑物级别是为Ⅴ级，故工程实施期间应按洪水重现期5年予以设防。

2.2 导流方式

工程施工中采用分段围堰（分期围堰）法进行导流，确保水工建筑物在干地上施工。洪水通过未修筑围堰一侧的束窄河床进行宣泄。设计导流流量为5年一遇的洪水（116.9m³/s）。

2.3 导流建筑物设计

2.3.1围堰型式的选择

考虑到围堰工程为临时性工程，应该因地制宜，充分利用混凝土坝基坑开挖的土石料，围堰型式采用不过水的土石围堰。

2.3.2该施工导流围堰分两个阶段进行

一期为在原河床沿河道左岸挖一个深2m，底宽25m，左右边坡为1：1.5的梯形沟槽用于施工导流，先施工河道右岸底板混凝土。

二期围堰为河床右岸底板混凝土浇筑完成后，靠近一期导流沟槽河床设置上底宽0.5m，下底宽6m，高1m的纵向围堰，围堰迎水面为1：2，背水面为1：1.5，围堰中心填粘性土料防渗，先期浇筑的河床底板混凝土做过流用，同时施工河床左岸底板混凝土。

2.3.3一期导流沟槽断面型式的确定以及挡水水深的确定

过水沟槽断面形式为梯形断面，边坡为1:1.5，底宽为25 m，由于设计导流流量为116.9m³/s，并且没有流量水位曲线可查，只能通过水力学公式推算水深：

式中：A—过水断面面积、 --湿周、i--水力坡降（此处为原河道0.0189）

n—糙率（此处为原河道0.025）

通过上面公式可试算出过水断面面积，由于河床束窄程度为50%，从而可以推算出水深为0.98m。堰顶高程的确定通过下式计算：

式中：H—堰顶高程；--下游水位高程；--波浪爬高；--堰的安全超高（ν级导流建筑物取0.5）

通过上式计算围堰高度为1m，各挡水围堰设计成果见下表1：

表1 溢流坝围堰设计成果表

2.3.4二期围堰断面型式的确定以及挡水水深的确定

挡水围堰断面形式为梯形断面，迎水坡为1:2.0，背水坡为1:1.5，顶宽为0.5m，由于设计导流流量为116.9m³/s，并且没有流量水位曲线可查，通过水力学公式推算水深：

式中：A—过水断面面积；--湿周；i--水力坡降（此处为浇筑底板后河道0.005）； n—糙率（此处河道混凝土底板0.015为）

通过上式可试算出过水断面面积，由于河床束窄程度为50%，从而可以推算出水深0.62m，堰顶高程的确定通过下式计算：

式中：H—堰顶高程； --下游水位高程； --波浪爬高； --堰的安全超高（ν级导流建筑物取0.5）

通过上式计算围堰高度为1m，各挡水围堰设计成果见下表2。

表2 溢流坝围堰设计成果表

2.3.5 围堰的防渗、接头和防冲

围堰采用心墙防渗土料来防渗，围堰采用袋装土料堆砌，横向围堰与河床中心线成一定角度以保证水流通畅，防止横向围堰与纵向围堰接头处被冲刷。洪水通过束窄河床宣泄时河床束窄程度约为50%。水流进入围堰束窄区受到束窄，流出围堰区又突然扩大，这样就不可避免地在河底引起动水压力的重新分布，流态发生急剧改变。此时在围堰的上下游转角处产生局部压强差，局部流速显著提高，形成螺旋状的底层涡流，流速方向自上而下，从而淘刷堰脚及基础。鉴于此，本工程采用抛石护底的措施来保护堰脚极其基础的局部淘刷。由于围堰是临时建筑物，试用期不长，因此接头处理可以适当简便。

2.3.6围堰的拆除

此工程坝体为全溢流坝，导流建筑物与永久工程并无结合可能性，属于临时建筑物，导流任务完成以后，应按设计要求进行拆除，以免影响永久建筑物的施工及运行。此工程的导流方式为分段围堰法导流，且堰型为土石围堰，所以建议在施工最后一个汛期之后，上游水位下降时，从围堰的背水坡开始分层拆除。但是必须保证一次拆除后所残留的断面能继续挡水和维持稳定，以免发生安全事故，使基坑过早淹没，影响施工。土石围堰一般可用挖土机械或者爆破等方法拆除。各挡水围堰工程量成果见下表施工导流工程量表。

导流围堰断面型式及工程量表

参考文献：

[1]《水利水电施工组织设计规范》SDJ338-89

[2]水利水电工程水文技术规范,SL 278-2002

[3]水利水电工程等级划分及洪水标准,SL252-2000

[4]水电枢纽工程等级划分及设计安全标准,DL5180-2003

[5]防洪标准,GB50201-94

作者简介：杨会芳，1979年4月3日，女，大学本科，水利水电工程专业，陕西兴平人，中国葛洲坝集团勘测设计院设计师，中级工程师，主要设计方向为水工结构设计方向。