8、库区防洪与排涝工程设计.docx

8、库区防护工程设计
8.1 库区范围及现状
xx电站位于xx一级支流洣水上游，坝址处于xx县xx镇xx村，距106国道10km，离县城42km，是洣水干流xx段梯级开发的第三级。
xx电站地理位置为东径112°50'～114°0'，北纬26°00'～27°23'。坝址控制流域面积1990km2。xx电站至小汾电站河段长9.5km，河段坡降1.08‰。
库区内有两镇12个村，即xx镇的xx村、下芫木见村（芫木见村）、上芫木见村（新芫木见村）、建新村（xx圩）、塘头村、届石村，浣溪镇的谷村、下晓村、小汾村、东流村、由义村、龙下村。现有人口16872人，耕地12939亩，其中农田9439亩，旱土3500亩。
xx电站库区两岸现有部分防洪大堤，防洪大堤标准较低且断面矮小，未形成完整的防洪封闭圈，不能满足建库后库区工程防护标准，因此必须对库区沿线原有防洪堤进行加高培厚和防渗处理，局部地段须新建，形成完整的防洪封闭圈，达到库区工程防护标准，同时新建电排站，将排区渍水排入库内。
8.2 防洪治涝工程防护设计标准及工程等级
xx电站库区共分xx村、下芫木见及上芫木见三大片，根据《防洪标准》（GB50201－98），确定库区防护标准为10年一遇，建筑物等级为V级。治涝工程采用10年一遇三日暴雨三日排干。
8.3 工程任务及措施

根据xx、下芫木见与上芫木见防区目前防洪堤标准低、质量差，未形成封闭圈等问题，防护区的工程任务主要是建立和完善防洪治涝工程体系，即在目前的基础上通过必要的工程措施，达到xx电站建库后库区防护标准。
主要的工程项目为：新建或加高培厚原有堤防，新建撇洪渠及电排站。
8.4 设计依据
①《防洪标准》GB50201－94
②《堤防工程设计规范》GB50286－98
③《泵站设计规范》GB50265－97
④《堤防工程管理设计规程》SL171－96

8.5 堤防工程设计
8.5.1堤线布置
防洪大堤轴线原则上沿老堤堤线布设，对于狭窄河段，在尽量少占耕地的前提下，堤线适当退后，增加河面宽度，保证行洪断面，提高行洪能力，根据河床演变特征以及水文特性，合理设置转折点，为减少水流冲刷、弯处不采用折线或急弯，依据水流动态适当增加转弯半径，使转弯处平顺、平缓连接。
1）下芫木见防护区
下芫木见防护区位于洣水河右岸，上起新芫桥，下至坝址处，堤线相应上起新芫桥（桩号右0＋000），由于片石场地理位置较
高，可不设堤防，片石场上游侧堤防桩号为右0＋180（上），下游侧堤防与片石场连接处桩号为右0＋180（下），右0＋180（下）至右1＋394.2原有较矮的堤防，对该段进行加高培厚（须加高度1m左右），加高培厚堤段长1214.2m。由桩号右1＋394.2处沿河而下，顺河岸走势沿岸边新建防洪堤至大坝（右3＋429.2），即右1＋394.2～右3＋429.2段为新建防洪堤，长2035m。由右0＋180下至右3＋429.2堤防对防区形成完整的防洪封闭圈，抵卸外河洪水。在桩号为右3＋059.2处设置电排站一处进行排涝。
2）上芫木见防护区
上芫木见防区位于库区左岸，上起新芫桥，下至易口溪右岸，新芫桥为大堤起始点，桩号为右0＋000m，易口溪处为大堤终点，桩号左1＋378.7m。其中左0＋000～0＋444段利用原有堤防进行加高培厚处理，全段长444m，加高Δh约为2m左右。其它段为新建堤防段，长934.7m。堤防总长1378.7m，形成对上芫木见防区的封闭式防洪圈，在1＋149.3处设置电排站一处，进行排涝。
3）xx防护区
xx防护区位于坝址至坦背垅下游侧山头，新建堤线沿河岸布置，共长706.1m，坦背垅山咀桩号为左（洣）0＋000，坝址处桩号为左（洣）0＋706.1m。
8.5.2堤防设计
8.5.2.1 堤型确定
根据xx村、上芫木见、下芫木见村的实际情况：原堤均为土堤；从新芫桥至本工程坝址区段内的新建堤防位于洣水左右岸且地抛开阔，无需拆迁房屋，占压农田少；土料就地取用。因此选定土堤。
8.5.2.2 堤顶设计
堤顶高程按堤防设计水位（10年一遇洪水）加堤顶超高确定。根据当地风速、吹程，计算得到的风壅水面高度，风浪爬高，再加安全加高，可得堤顶超高为1.0～1.20m。取堤顶超高值为1.2m。
由堤防设计水位加堤顶超高得设计堤顶高程，其计算结果见表8.5.2.2-1～8.5.2.2-3。
根据GB50286－98规定，土堤应预留沉降量，对加高培厚土堤取堤高的3%，对新修堤防取堤高的6%。
考虑土堤上无通车要求，堤身不高，堤顶宽度取3m。
堤防设计水位（P=10%），堤顶高程表
（下芫木见防区）
表8.5.2.2-1
桩号
累距（m）
间距（m）
设计水位（m）
设计堤顶高程（m）
备注
右0＋000
0
0
138.33
139.53
新芫桥
右0＋180上
180
180
138.01
139.21
片石场上游
右0＋180下
259
(79)
137.86
139.06
片石场下游
右1＋ 394.2
1473.2
1214.2
135.83
137.03

右1＋634.2
1713.2
240
135.56
136.76

右2＋152.2
2231.2
518
135.31
136.51

右3＋059.2
3138.2
907
135.05
136.25

右3＋170.2
3249.2
111
135.03
136.23

右3＋429.2
3508.2
259
135.00
136.20
大坝
※累距数字含片石场上、下游侧间距。

堤防设计水位（P=10%），堤顶高程表
（上芫木见防区）
表8.5.2.2-2
桩号
累距（m）
间距（m）
设计水位（m）
设计堤顶高程（m）
备注
右0＋000
0
0
138.33
139.53
新芫桥
左0＋444
444
444
137.40
138.60

左0＋566
566
122
137.19
138.39

左0＋950
950
384
136.46
137.66

左1＋149.3
1149.3
199.3
136.11
137.31

左1＋378.7
1378.7
229.4
135.84
137.04
易口溪

堤防设计水位（P=10%），堤顶高程表
（xx防区）
表8.5.2.2-3
桩号
累距（m）
间距（m）
设计水位（m）
设计堤顶高程（m）
备注
左米0＋000
0
0
135.14
136.34
坦背垅
左米0＋352
352
352
135.05
136.25

左米3＋537
537
185
135.03
136.23

左米0＋706.1
706.1
169.1
135.00
136.20
大坝

8.5.2.3 断面设计
根据GB50286－98设计规范，满足稳定、渗流、变形等要求，堤防设计型式为梯形断面，堤顶宽为3m，高2～5m，底宽按填筑高度施工时计算，迎水面边坡1：2，背水面边坡为1：2.5，堤
顶高程为防洪设计水位（P=10%）加超高1.2m。
堤岸防护用草皮护坡，采用梯形图案间铺。
xx防护区大堤主体为砂石料填筑，其防渗措施基础为梯形断面粘土防渗，底宽1m，顶宽为2.26m。堤身防渗先铺盖土工膜，土工膜自基础底板起铺盖直至设计洪水位以上0.5m，再铺盖防渗粘土，底宽2.26m，顶宽为1.34m，构成防渗斜墙，细部尺寸详见有关设计图纸。
下芫木见、上芫木见防区堤段的防渗措施与xx防区堤段防渗措施基本相同，仅取消了土工膜。
砂石填筑及粘土防渗填筑要求：
（1）堤防工程在填筑主体前先开挖0.3m深老土，待基础开挖及清除杂物后才可填筑大堤。
（2）基础开挖后，若遇软弱堤基，待处理后才可填筑。
（3）填筑料严格按GB50286－98设计规范要求选料。
（4）堤防填筑严格按GB50286－98设计规范技术要求填筑，其压实度不得小于0.92。
8.5.3堤防工程量
xx、上芫木见、下芫木见三个防区的堤防工程量汇总见表8.5.3。

氵米渡电站库区堤防工程量汇总表
表8.5.3
部分名称
工 程 量
备 注
长度
（m）
土工膜
（㎡）
粘土防渗（m3）
基糟开挖（m3）
草皮
（㎡）
砂石填筑（m3）
C15砾20砼（m3）
xx村
706
9434.4
9055.72
6657.58
13655
23844.16
303.58

下芫木见村
3429.2

29750.71
16905.96
74085.21
153790.04
1474.56
其中新芫桥至片石料场段180米在内
上芫木见村
1378.7

12686.5
6671.43
23772.85
36446.07
576.2

合 计
5513.9
9434.4
51492.93
30234.97
111513.06
214080.27
2354.34

8.6撇洪渠工程设计
根据“高水高排，低水低排”的原则，修建撇洪渠是拦截山洪“高水高排”的有效工程措施，上芫木见防洪区、米渡防洪区利用原有撇洪渠拦截山坡汇流，下芫木见防洪区新建撇洪渠拦截山坡汇流，“高水高排，自排洪水”减轻电排站排涝负担，降低排涝工程费用。
下芫木见防区撇洪主渠集雨面积0.97km2，撇洪渠流量按10年一遇采用水库水文手册的经验公式（Q10%=7.1×F0.75）计算，Q10%=6.94m3/s。
下芫木见撇洪渠系统分为主渠和二条支渠（上游侧分渠、下游侧分渠）。为了保证排洪能力，达到GB50286－98规范要求，根据地形，尽量采用开挖断面，少用填方断面，对于地面标高达不到设计要求的地段采用片石浆砌渠段。
主撇洪渠设计流量为6.94m3/s，渠首高程148.49m，渠尾高程141.29，长为252m，渠底纵坡1/35，横断面型式为梯形，底
宽1.2m，边坡1：0.7，底板与边坡均采用砼护面防冲刷，糙率n取0.017。渠堤安全超高0.2m。
上游侧分撇洪渠设计流量为3.8m3/s，渠首高程139.29m，出口高程138.0m，在片石场下游侧自排入洣水河（防洪堤在该处桩号为右下0＋180），纵坡采用1/400。渠道采用梯形断面，底宽为1.0m，边坡为1：1，堤顶宽1m。底板与边坡采用砼护面防冲刷。水面以上安全超高为0.2m。
下游侧分撇洪渠设计流量为3.71m3/s，渠首高程139.29m，出口高程训135.10。在中段设有一级跌水，坎上高程为138.89m，坎下高程为137.47m，跌水处桩号为（下）0＋204.6。渠线总长1389.4m，其中（下）0＋204.6～（下）0＋474.9，（下）0＋671.9～（下）1＋389.4采用浆砌石渠堤（纵坡1/500，糙率n=0.018，底宽1.6m，边坡1：0.5），其它渠段为挖方渠道，采用砼护面，纵坡1/500，n取0.017，底宽1.0m，边坡1：0.7。堤顶超高值仍采用0.2m。
在主渠与上、下游侧分渠相接处设有一级跌水，跌水高度为2m（141.29m～139.29m）。
撇洪渠工程量见表8.6。

氵米渡电站撇洪渠工程量汇总表
表8.6
部位名称
长度
（m）
坡降
（I）
设计流量
（m3/s）
工 程 量
备注
土方
（松散土）
(m3)
基槽开挖
（原状土）
（m3）
C15砾20砼
（m3）
M5水泥砂浆片石基础
（m3）
M7.5片石墙
（m3）
水泥砂浆找平层
（m2）

主撇洪渠
252.0
1/35
6.97

428.4
86.72

867.21

分撇洪渠
（上游侧）
476.4
1/400
3.80

1142.74
109.13

1818.85

分撇洪渠
（下游侧）
401.6
1/500
3.71

1033.2
94.46

1574.4

分撇洪渠
（下游侧）
987.8
1/500

717.00
95.60
717.00
1434.01
597.5

合 计
2117.8

3321.3
385.9
717.00
1434.01
4858.0

8.7 电排站设计
8.7.1 电排站设计流量及特征水位
根据xx库区整体规划结合地形特征，将库区地势较低的部分分为二个排区，即上芫木见和下芫木见排区，排区需排流量按三日暴雨三日排干计算，径流系数取0.85。设计标准为十年一遇，排水流量及设计水位，装机容量及台数见表8.7.1

设计水位、流量、装机容量表
表8.7.1
排区名
流量
（m3/s）
设计内水位（m）
设计外水位（m）
装机容量
（kw）
台数
最高内
水位
设计内
水位
最高外
水位
设计外
水位

上芫木见
1.27
133.7
133.3
135.9
135.0
55
2
下芫木见
0.866
132.6
132.2
135.9
135.0
30
2
8.7.2 电排站设计
两泵站均为排涝泵站，型式基本相同，现以下芫木见电排为例，简述电排站设计过程。下芫木见电排站址选在排区最低洼处，排水渠末端（堤防桩号右3＋059.2）。
泵房采用堤后式结构，由排水渠、进水前池、进口检修门、拦污栅、压力钢管、出口挡墙、护坦等组成。
排水渠长500m，其轴线垂直泵房，为正向进水，为梯形断面边坡为1：1.5，材料采用浆砌石，排水渠顶部高程平最高内水位为132.6m，底板高程为131.5m，通过渐交段与泵站进水前池相连接。
进水前池底宽6m，长10.5m，为矩形进水流道，每台泵进水流道净宽1.8m，底板高程分为129.0m及126.5m二级，进水流道前缘设检修门，回转清污式栏污栅设在检修门之后，倾角为75°。
水泵选用潜水泵，无厂房，安装高程为129.2m，盖板层平面尺寸为6.0×10.5m，机组间距为2.6m，出水流道采用圆形压力钢管，管径Φ700mm，中心高程为131.6m，轴线与堤防正交，管下方设C15砼管座，管周围用填土夯实，管全长23m，出口穿过浆砌石挡墙，在墙后设置拍门，为使出口水流不冲刷外河滩，出口设6m长浆砌石护坦，两侧设侧墙。
8.7.3 泵房稳定分析
下芫木见泵站稳定分析计算了正常运行情况，其成果见表8.7.3。
表8.7.3
抗滑稳定安全
系数kc
抗浮稳定安全
系数kΦ
基桩应力（Kpa）
σmax
σmin
2.72
2.15
106
68

8.7.4 泵站工程量
泵站工程量见表8.7.4
泵站工程数量表
表8.7.4
项 目
单位
上芫木见
下芫木见
开挖土方
m3
2250
2250
回填土方
m3
380
380
C20
m3
226
226
C10垫层
m3
18
16
C15管座
m3
8
7
浆砌石
m3
766
766
钢筋
t
11
11
钢管
m
26
24