论水库排洪渠和供水支线改建工程方案比选与工程设计

摘要：文章主要对大山陂水库排洪渠和供水支线改建工程方案比选与工程设计进行了论述。

关键词：水库 排洪 方案 设计

1工程概况

（1）水库情况:大山陂水库位于坪山新区坪山河中游，大山陂水库原功能主要为农田灌概，现已逐渐转变为坪山镇的工业及居民提供用水。水库集雨面积1.25km2，坝址以上主河流长1.5km，平均主河流坡度0.01，正常库容：378万m3，总库容为473.99万m3，属于小型水库，IV等工程。 洪水设计标准：100年一遇设计，1000年一遇校核。

矿山水库位于大山陂水库上游，主要功能是城市供水，平时供水由坝下输水涵排入大山陂水库再向下游供水，洪水期下泄洪水则直接排入大山陂水库，再通过大山陂排洪渠排入赤坳水。矿山水库集雨面积 5km2，坝址以上主河流长3.3km，平均主河流坡度0.25%，正常库容：96万m3，总库容为 162.046 万m3，属于小型水库，IV等工程。洪水设计标准：100年一遇设计，1000年一遇校核。

两水库目前均列入深圳市第一批小型水库除险加固工程，目前正在施工，预计2010年4月30号完成。

(2)雨量资料：本次暴雨资料采用2003年广东省水文总站编制的《广东省暴雨径流查算图表》和《广东省水文图集》的参数进行计算。

(3)地理参数：根据修测1：1000地形图量测而得。排洪渠区间集雨面积为0.81km2。

2 工程方案比选

2.1 排洪渠现状

目前排洪渠为天然土沟，区域地面高程约在53~47m之间，河道断面相对狭小，宽约2~4m，深约1~3m，河道两岸杂草丛生，渠道淤积严重。位于大鹏支线管道转弯处有一条天然小渠汇入排洪渠内，该小渠主要是排泄南面山体及渠道沿岸附近地面雨水。据了解，大山陂水库溢洪期间，洪水均漫出堤顶。

目前，基地内部分区域以在施工中，受其影响，局部断面进一步收缩、河床抬高；河道排水能力进一步降低，为保证区域防洪安全，排洪渠迫切需要尽快整治。

2.2 相关规划

⑴道路规划：区域内西面有规划德马峦山北路、东南面是规划的南通道，东面现状宽约120m,江岭路也拟扩建，规划路面高程为47.6m。但道路的建设目前均未列入建设议程。

图2-2 规划道路与拟建排洪渠平面图

⑵相关水力边界条件：根据《深圳市防洪（潮）规划报告（修编）》（2002～2020年），赤坳水的设防标准为50年一遇；汇入口处的河底高程河底为42.84m，水面线为46.18m。

2.3 方案比选原则

――线路布置上应满足规划要求；尽可能长远结合；

――河道和管线统一考虑，尽量利用已有设施，经济合理。

2.4 平面布置方案比选

线路走向：从现状地形条件来看，拟建排洪渠位于大山陂水库溢洪道出口，北面区域内为比亚迪汽车基地扩产用地范围，南面为山丘及山体，地面高程相对较高，西面为大山陂水库地面高程约54m，东面有赤坳河，河底高程在42.5~42.8。从地形图上看，为满足用地条件后的排洪渠改线，仅能布置临近红线外侧，无其他方案可选，改造后河道先沿西南走向布置后再折向东北方向。

西南侧河段布置在基地用地红线与高压铁搭之间，结合结合供水管线改造，从地形、工程量、施工难度等方面综合比选：

平面布置方案一：供水管线在河道起始处即穿过河底后，紧邻河道右岸布置；该方案河道长约1021m，供水管线改造长度约654m，

优点：河道与水库溢洪道出口偏差较小，河道略短；改造后的管线均位于河道右岸，便于管理。

缺点：河道右岸地势高于左岸，管线及其检修道路布置在该侧将增加土方量；同时该侧为高压走廊，开挖时临近高压铁塔，可能存在支护要求。

平面布置方案二：即供水管线布置在河道左岸，供水管线在西南与东北转角处穿越河床与原管线相衔接。该方案河道长约1021m，供水管线长度约625m。

相比方案一，供水管线略短的同时，水头损失也较小，而且由于河道左岸地势较低，开挖及回填的土方量也相对较少，同时，避免了对高压铁塔的影响，总体而言，优势明显，因此，作为推荐方案。

3 工程设计

3.1 平面布置

排洪河起自溢洪道消力池下游185.25m处后，沿比亚迪基地红线外侧布置，先沿西南侧布置，在马峦新村小沟渠汇入口处折向东北，穿过江岭路后汇入赤坳河，改造河段长约1021m，该汇入口上移了120m。

河道中心轴线坐标点详见平面布置图。

3.2 纵断面设计

起点溢洪道消力池出口处桩号0+000河底设计高程：50.95m

终点：赤坳河口河底规划高程为42.84m，现状河底高程为：42.3m；受限于江岭路高程，规划排洪河汇入口处采用43m。

综合考虑河道位置地面高程，从减缓洪水流速减少冲刷及土方平衡角度分析，在地形变化角度河道沿线拟设置跌水2个，各为0.5m，河道纵坡分为三段：

桩号0+000.00~0+465.34段,设计纵坡0.059%,0+465.34处设有跌水高0.5m；

桩号465.34~1+054.61段,设计纵坡0.061%，1+054.61处设有跌水，高0.5m；

桩号1+054.61~1+159.01段为过路箱涵段，设计纵坡为0.07%。

3.3 横断面设计

根据建设单位要求，本阶段的河道断面设计在满足防洪和基地用地情况下，考虑今后河道可能的改造的用地要求，考虑了河道内及堤顶绿化用地要求，并尽量减少造价。故横断面型式主要比选了梯形断面、矩形断面及复式断面三种，为降低造价，则应以梯形断面采用护坡形式的河道为主，而为减少占地，则只能采用造价较贵的矩形断面、圬工结构的岸墙为主，综合分析，本河道的型式如下

⑴存在用地条件限制的，有两种：

一是，桩号0+137.50~0+465.34段沿西南端布置的河段，河道左岸为用地红线及拟改造供水管线，右岸有高压铁塔，但之间空间达40m，有一定的空间，因此，采用一侧梯形断面、一侧直立的复式断面结构。河道底宽6.5m，右岸为1:1.5边坡，左岸为直立岸墙。

二是，桩号0+465.34~ 1+089.01段沿东北端布置的河段，布置在基地红线和已建供水管线，之间距离仅为20m，因此河道以矩形断面为主；河道底宽7.5m。

⑵桩号1+089.01~ 1+113.01段为过江岭路段，长24m区域由于交通需要，采用箱涵结构形式，考虑路下覆土穿管要求，箱涵采用2孔，净宽3.5m，净高4m。净空要求按15%水位控制。

⑶桩号1+113.01~ 1+159.01段，没有用地条件限制的，且周边没有管线及牵涉房屋拆迁的，以梯形断面为主，主要是布置在江岭路出口河段，。河道底宽7.4m，边坡1：1.25。

⑷堤顶高程设计：按规范超高要求确定，由于河道小，不考虑风浪爬高，只考虑安全超高，堤顶超高按0.5m控制，若现状地面高程较高，则按现状地面高程考虑。

断面结构尺寸是根据明渠均匀流水力计算公式，并根据汇入口处的同频率赤坳河水位自下游往上游推算水面线确定，河道的糙率采用0.03，水面线计算结果如下表：

表4-1河道水面线计算成果一览表 单位：m

3.4 结构设计

⑴直立岸墙：采用重力式结构，C20埋石砼（埋石量30%），设计按岸侧荷载10KN/m2设计，地基承载力要求大于150kpa以上。

⑵护坡和河床：设计水位以下范围内护坡采用400mm厚干砌块石，下垫100mm厚砂石垫层；设计水位以上区域采用草皮护坡。边坡根据土质稳定条件采用1：1.5。

由于水流速度约为3m/s，因此，河床采用300厚干砌块石铺垫，下垫100mm厚砂层。

⑶箱涵设计：采用C25砼，涵顶公路按Ⅱ级荷载设计控制，采用结构程序计算后，初拟涵壁为400mm，顶板与底板为400mm。该处地基承载力要求达到120kpa以上。

3.5 堤顶设计

堤顶道路结合供水管线检修道路设置，不另行设置；即为一侧道路。

管线检修道路与河道之间区域、基地红线与河道之间区域均设置为绿地，草皮为主。

堤顶两侧均设置有1.1m的防护栏杆。

3.6 其他设计

⑴雨水支涵：为方便两岸雨水排水，沿河两岸每隔300m设有D600钢筋砼雨水支涵及检查井；原有的排入河道内的排水沟均同时予以接入。

⑵桥梁：由于资金因素，本阶段设置仅一座桥梁，位于桩号0+492.34，跨度8 m，桥面宽7m，板桥结构。按公路Ⅱ级设计。

4结束语

水利工程设计方案要综合考虑社会效益、经济效益和生态环境效益,进行优劣比选和综合评价对水资源优化配置具有重要意义。文章对取水、交水点及工程线路进行了深入地调研和论证,在综合考虑整个供水区域内的实际情况,详细分析所涉及到大山陂水库后,从规划协调、建设条件角度以及水力、水文、水能等技术角度对工程方案进行了落实,最后确定了其总布置方案。

注：文章中涉及的公式和图表请用PDF格式打开