摘要:方家水庫原來為1φ100水泥管泄洪灌溉洞，目前洞身已經(jīng)錯(cuò)位、漏水，出口消能設(shè)施損毀。閘門漏水，啟閉機(jī)不能正常工作，泄洪和灌溉放水無法運(yùn)行。本次設(shè)計(jì)采用開敞氏溢洪道泄洪，埋設(shè)灌溉管用于灌溉，既保證了安全泄洪，又能保證灌溉放水，方便管理和運(yùn)行，清除了水庫的安全隱患。

　　關(guān)鍵詞:水利工程論文范文,溢洪道,灌溉管,安全泄洪,消除隱患

　　1 概述

　　方家水庫位于雙陽區(qū)西側(cè)，地理位置東經(jīng)125°34′,北緯43°30′。距雙陽區(qū)15km，隸屬于長春市雙陽區(qū)鹿鄉(xiāng)鎮(zhèn)方家村七社，水庫所在河流為石溪河。

　　水庫設(shè)計(jì)灌溉面積21公頃。方家水庫是一座以防洪、灌溉為主，以水產(chǎn)養(yǎng)殖為輔的綜合利用的小(2)型水庫。

　　2 灌溉管工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)

　　原泄洪灌溉洞損壞嚴(yán)重，不能正常運(yùn)行，出口消能防沖設(shè)施損毀。按病險(xiǎn)類型劃分屬于涵、洞滲漏問題和輸水涵管損壞問題，應(yīng)采取工程處理措施。

　　新建灌溉管位于大壩右端(樁號(hào)0+284)，根據(jù)工程地質(zhì)剖面圖按其巖性特征由上而下分述如下：

　　壩體土：褐色粉質(zhì)壤土，可塑狀態(tài)。厚度3.3m。

　　粉質(zhì)壤土：褐色，可塑狀態(tài)，含鐵錳結(jié)核，滲透系數(shù)K=7.9×10-6，屬微弱透水層。揭露厚度0.6～0.8m。

　　淤泥質(zhì)粉質(zhì)壤土：灰色、黑灰色，濕，軟塑狀態(tài)，滲透系數(shù)K=3.9×10-6，屬微弱透水層。揭露厚度5.4～7.0m。

　　花崗巖：肉紅色，全風(fēng)化成砂礫，鉆進(jìn)厚度0.5m。

　　從工程地質(zhì)剖面圖可知，灌溉管基底主要由粉質(zhì)壤土組成，但此層較薄，建議以下臥淤泥質(zhì)粉質(zhì)壤土層進(jìn)行驗(yàn)算，其地基承載力特征值fak=100kPa，強(qiáng)度可否滿足建筑物設(shè)計(jì)要求。為避免產(chǎn)生不均勻沉陷，建議采用碎石墊層。淤泥質(zhì)粉質(zhì)壤土可滿足滲漏要求。淤泥質(zhì)粉質(zhì)壤土為強(qiáng)凍脹土，設(shè)計(jì)需加以考慮。施工時(shí)注意基坑排水及開挖邊坡穩(wěn)定問題。

　　3 灌溉管工程設(shè)計(jì)

　　為保證下游水田灌溉，本工程在原泄洪洞位置埋設(shè)灌溉管，灌溉放水管布置于溢洪道右側(cè)，中心樁號(hào)0+284m,采用預(yù)埋鑄鐵管，進(jìn)口底高程226.5米，出口接灌溉渠道，放水管上游側(cè)設(shè)置閘閥，閘閥布置于檢修井內(nèi)，檢修井采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

　　3.1灌溉管路型式及管路布置

　　根據(jù)壩體斷面尺寸、地形條件確定灌溉管走向，本工程灌溉管埋設(shè)于原泄洪洞處，將原泄洪洞拆除后埋設(shè)灌溉管。灌溉管進(jìn)出口管底高程均與死水位齊平，為226.5m，擬采用φ300mm鑄鐵管，管中心高程226.65m。根據(jù)管路布置，管路總長度27.6m。根據(jù)《水力學(xué)》關(guān)于管流的計(jì)算原理，本工程的灌溉管按簡單長管計(jì)算。

　　3.2 灌溉管過水流量

　　水庫設(shè)計(jì)灌溉面積21公頃，核算為315畝，根據(jù)《長春市雙陽區(qū)小型農(nóng)田水利重點(diǎn)縣工程》設(shè)計(jì)資料，雙陽區(qū)水田高峰期用水流量模數(shù)為η=0.0234m3/s/100畝。

　　計(jì)算公式：Q=η×F

　　公式中：Q-流量;m3/s

　　η-水田用水流量模數(shù)，η=0.0234m3/s/100畝

　　F-設(shè)計(jì)灌溉面積，本工程315畝

　　經(jīng)過計(jì)算：Q=0.074m3/s=74升/s

　　3.3 灌溉管作用水頭

　　方家水庫正常高水位為229.0m，根據(jù)水庫運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)，水庫歷年放水的最低水位為227.0m，根據(jù)管路布置，出口管中心高程為226.65m，因此灌溉管的計(jì)算水頭范圍為0.35～2.35m。

　　3.4 灌溉管直徑D選擇

　　按設(shè)計(jì)方案，灌溉管采用鑄鐵管，通常按正常舊管計(jì)算管道糙率n取0.0125。

　　擬定φ200mm、φ250mm、φ300mm、φ400mm各種方案進(jìn)行比較。

　　計(jì)算公式：Q=K×(H/L)0.5

　　公式中：Q-流量;m3/s

　　K-管路流量模數(shù)，與管路斷面尺寸糙率有關(guān)，查附表得到。

　　H-管路計(jì)算水頭

　　L-管路長度，本工程為27.6m。

　　通過上表比較知道，灌溉管選擇直徑300mm時(shí)，在最低水位時(shí)灌溉管放水流量為0.113 m3/s>灌溉需水流量0.074 m3/s，滿足灌溉要求，而且經(jīng)濟(jì)適用，因此本次設(shè)計(jì)灌溉管直徑選擇直徑為300mm的鑄鐵管。

　　3.5 結(jié)構(gòu)形式

　　閥門井為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，頂高程230.3m，設(shè)置井蓋，井內(nèi)凈尺寸1.0×1.0m，設(shè)置簡易爬梯。井內(nèi)設(shè)DN300閘閥一個(gè)。

　　鑄鐵管總長27m,管基礎(chǔ)采用20cm厚素混凝土基礎(chǔ)，混凝土包到管道中心。

　　灌溉管出口接出水池，池尺寸2.2×2.4m，深1.0m，按構(gòu)造布置消力坎0.2m，出口接灌溉渠道。

　　4 結(jié)論

　　小型水庫以防洪灌溉為主，以往的設(shè)計(jì)都是設(shè)置泄洪兼灌溉洞，采用啟閉設(shè)施控制，泄洪閘門在灌溉期間頻繁啟動(dòng)，增加了啟閉設(shè)備的損毀幾率，小型水庫灌溉面積均較小，安全防洪為主，本次設(shè)計(jì)充分考慮到這一點(diǎn)，單獨(dú)埋設(shè)灌溉管用于放水，采用閘閥控制，降低了工程造價(jià)，同時(shí)設(shè)置開敞氏溢洪道用于泄洪，方便水庫管理和運(yùn)行，既消除了安全隱患，又能保證灌溉放水，同時(shí)降低工程投資，在小型水庫設(shè)計(jì)中值得借鑒。

　　參考文獻(xiàn)：

　　(1)中國水利水電出版社《水力計(jì)算手冊(cè)》武漢大學(xué)水利水電學(xué)院水力學(xué)流體力學(xué)教研室李煒主編

　　(2)水利出版社《水力學(xué)》陜西省水利學(xué)校主編