5-工程布置与设计.doc

5工程布置与建筑物设计5. 1工程布置环山分干渠取水口原在都江堰渠首六大干渠之一的外江水系中的 沙沟河3+413处右岸引水，1994年修建岩堰电站时，利用环山渠首段 780m的渠道作为电站引水渠，环山分干渠取水口改在岩堰电站前池小 机组尾水处渠道盘山而行进入青城山丘陵区，跨越赵公山山溪石孟 江，再南沿青城山东篦经上元、青城山镇、青城镇(原太平场)、大观 镇共17.19公里进入崇州市境内，过街子镇转西，横跨西河支流味江 河，再沿山篦至三郎镇横跨干五里河，转南到怀远镇共12公里，汇入 西河上段文井江的西河堰，整个渠长29.19公里，修建于50-70年代, 其中建筑物长701m,明渠长28489m本次整治段长14. 082m,其中建 筑物长1889. 8m,明渠长12192.加本次整治环山渠时,线路维持原线路不变,不作渠线调整环山分干渠现状为：渠首至石孟江(0+782—2+930)为深丘区,多属半挖半填渠段；石孟江至味江河(2+930—14+862)为浅丘区，渠 道属于浅挖，局部为填方渠段沿线出露地层自新到老为第四系全更 新统河流冲洪积层Q4al+pl,上更新统河流冲洪积层Q：el+pl,中更新统冰水冲积层Q2fgl+al,基岩为侏罗系上统莲花口组J丄砂砾岩，渠 道开始多数段边坡陡于0. 1-0. 30整个建设时，受当时经济条件限制,除电站开发段外其余明渠未进行衬砌。

运行五十年来，边坡跨塌、建 筑物老化、损坏严重，渠堤矮小，渠道达不到设计流量和排洪要求, 不能满足灌区的需水要求因此对环山渠进行整治、技术改造是非常 必要的5.2设计原则及标准一、设计原则及标准：环山分干渠控灌都江堰市的中兴、青城山镇、青城、大观、民兴、 大乐和崇州市的街子、上元、怀远、元通、三郎9.7145万亩农田，其 中都江堰市占54. 5%,崇州市为45.5%,为灌区的城镇、农村提供人畜 饮用水源，同时也是区间洪水排泄通道原设计流量为14m7s,根据 灌区供需水量平衡重新核定，进口流量为12m3/s,就能满足要求根 据中华人民共和国《防洪标准》(GB50201-94)和中华人民共和国国家 标准(GB50288-99)《灌溉与排水工程规范》的规定，该灌溉渠道工程 等级为4级，主要建筑物为4级次要建筑物为5级环山分干渠水工建筑物防洪标准表表 5-2-1建筑物级别45防洪标准(重现期、年)1010本区根据《中国地震动峰值加速度参数区划图》和四川、甘肃、 陕西部分地区地震地震动峰值加速度值0.20g,地震动反应普特征周期 值0.35S,该工程区地震基本烈度为VD1度二、分段流量的确定 环山分干渠的分段设计流量根据原修建时流量，并经灌面和综合用水重新校核确定，加大流量为设计流量的20%o环山分干渠除为灌溉渠道外，同时为区间洪水的排泄渠道，属灌排兼用的渠道，因此设 计流量为灌溉所需的流量，校核流量取加大流量和区间组合洪水的最 大值。

渠道设计及校核流量如下表5 —2-2环山渠分干渠分段流量表表 5 — 2-2桩号0+000〜3+2003+200〜 5+7365+736〜8 旳 208 旳 20 〜15+800灌溉设计流 量（m'/s）121086.0校核流量（m：7s）1416.01&024.05.3方案设计与比较环山分干渠明渠断面尺寸上段基本满足设计要求主要存在的问 题是由于未衬砌，渗漏严重，甚至造成部分土渠输水时垮塌，使渠道 淤积，过水断面不规则，时宽时窄，糙率大石孟江倒虹管顶板打穿, 引水时，水从倒虹管冒出，威胁着石孟江的安全，影响石孟江堤防洪 安全，同时影响环山分干渠的正常输水石孟江泄洪闸尺寸偏小很多, 金属结构老化严重，不能满足泄洪要求，严重影响着环山渠的防洪安 全环山渠上建筑物多，渠道纵比降分布不合理，根据环山渠线路和 现状，做了多种方案，最后选择以下方案作为比较沿原渠线整治，以整治好的不动的渡槽、喑渠、公路桥、机耕桥、人行桥为控制，结合原渠道断面形式，调整明渠和建筑物的比降、底 宽、糙率等参数在水头分配上对建筑物如石孟江倒虹管、新修的暗 渠多留水头，以减少建筑物的投资对明渠采用较缓的比降，节约的 水头用于建筑物。

其结果明渠比降在该建筑物的上、下游比降为 1/1500-1/3000,且在部分建筑物的上游产生雍水运行其结果总水头 68. 62m,其中建筑物水损57. 997m,建筑物中由于沿渠电站水损55. 61m, 倒虹管和暗渠水损为0. 932m,公路桥、机耕桥水1.455m,弯损0. 499m, 明渠水头10. 124m5.4明渠纵断面设计一、 进出口水位的确定环山分干渠在岩堰电站前池小电站尾水取水，因此进口设计水位 根据原小电站设计尾水位确定为700. 260m,出口水位即渠末水位为了 不影响尾水灌区的引水，确定为现渠底高程加设计水深为631. 74mo二、 水头损失计算：1. 明渠水头损失计算：渠道按明渠均匀流公式计算各段的过水能力其计算公式为Q=WCV^7;沿程水头损失为JLO式中：W—过水断面；C—谢才系数，C=l/n*R"R-水力比降；J—水面比降；L—渠道长度2. 暗渠环山渠分干渠上的隧洞、暗渠满足无压流条件：(1)、当为短洞时，其过流能力为：Q=mB 72? Ho3/2m=mo+(O. 385-mo) 2Ah/ (3Aj-An)Ho二hi+a V.72g式中：Q—涵洞设计流量(n?/s)m-无压流的流量系数；B—矩形涵洞底宽(米)，非矩形时B二Ak/% g—重力加速度(m/s?)； 缶一计及流速水头的涵洞进口水头(m)； Ah—相应于涵洞进口水深的过水断面面积； Aj—进洞水流的过水断面面积(mJ； hL洞内临界水深(m)； Q—流速进口水深(m)； 仏一涵洞进口断面平均流速。

②长洞时Q二廊H严5 n= f (hc/Ho)式中：S n—淹没系数乩一进口段收缩断面水深(m),当洞身较长，且底坡OViVik时,hc^Ho (正常水深)满足压力流过水能力可按下列公式计算:a、非淹没流量:Z E+ (2gL/C2R)Q=m2A j2g(H° +iL・02D)式中：曲一压力流时的流量系数；i—洞底坡降；L—涵洞长度(m)；B 2—修正系数，可取0. 85；工局部水头损失系数的总和；C—谢才系数(m"2/S)；R—水力半径(m)ob、淹没流量：Q 二 UhA 72g(H0+iL-h2)式中：h2—涵洞出口水深(m)；4.小型灌排建筑物由于渠道小，山洪渡、人行桥和跨度较大的完好的机耕桥不留水 损新建和改建的山洪渡、人行桥和机耕桥及改建的公路桥采用单孔 或单跨5.弯道水头损失根据实测带状地形图上确定弯道参数,计算弯道水头损失三、总水头及分项水头根据以上原则进行水面曲线推算，其结果总水头68. 62m,其中建筑物水损57. 997m,建筑物中由于沿渠电站水损55. 65,倒虹管和暗渠 水损为0.932叫公路桥、机耕桥水1・455叫 弯损0.499m,明渠水头10.124m5.5明渠横断面设计渠道横断面设计原则：(1) 、保证设计输水能力，边坡稳定和水流安全通畅。

⑵、渠道各分段之间以及重要建筑物上、下游水面平顺衔接⑶、尽量使设计断面与原断面相吻合，以减少挖填方量，由于该 渠道设计流量大，尽量采用挖方断面，少采用填方渠道以维持渠道边 坡的稳定⑷、利用电站开发段原衬砌的渠段，对原电站开发段已衬砌的浆 砌卵石段采用开槽抹面对局部垮塌段拆除重建，对开始段遇稳定高 岩段采用适当调整渠道中心线，以维护稳定的高岩边坡不动⑸、原断面小于设计断面，在不影响原支、斗渠和分水洞取水的 情况下尽量加大水深以使渠道下挖，避免宽浅式减少开挖量和衬砌量⑹、渠道在各级流量运行下，应满足不冲不淤，占地少，工程量 小，施工运行和管理方便1、 边坡系数根据地质资料提供渠道衬砌边坡系数，参照运行多年渠道稳定的 边坡系数情况确定渠道设计边坡系数⑴、过水断面：渠道边坡系数采用呼12) 、非衬砌边坡按稳定的自然边坡削坡，砂岩段1:1-1. 25oo2、 糙率浆砌卵石勾缝后n=0. 022o3、 渠堤超高渠道超高按设计加大流量水位或设计洪水水位加安全超高0. 5m, 衬砌高度同渠道超高4、渠堤宽度由于该渠道渠堤道路除开始段需平整外，其余段渠堤道路畅通 渠道水力要素见表5-4o5.6明渠其它项目设计1、衬砌材料选择渠道边坡是在稳定的边坡上衬砌，根据充分利用当地材料、交通 运输条件、施工方便及造价低等综合因素考虑为三种衬砌材料，即 0. 10m厚Cm现浇混凝土、0. 30m厚M7.5水泥砂浆砌卵石边坡、0. 30m厚 M"水泥砂浆砌卵石，m7.5水泥砂浆抹面。

根据三种衬砌材料在 6+040^6+120段和16+940^17+060段单位长（每m）渠道比较如表5—渠道边坡衬砌材料比较表表5—5渠段6+040飞+120项目C屁（0. 10m 厚）M7. 5水泥砂浆砌 卵石（0. 3m厚）W.5水泥砂浆砌卵石 水泥砂浆抹面（0. 3m 厚）单价（元/m）321.34406. 56466. 96根据上表可见，采用0. 10m厚C15现浇混凝土造价最低，鉴于环山渠为排洪河道， 流速大，比降陡，因此采用M7. 5水泥砂浆砌卵石2、 伸缩缝现浇碗衬砌时，横向（垂直水流方向），边坡间隔15m,渠底间距 20m各设置伸缩缝，均采用5cm厚沥青砂浆嵌缝3、 梯步便民梯在沿渠单边200m左右岸交错设置，宽1.2m,材料为G细 石磴5.7渠系建筑物设计一、工程等级、设计标准环山分干渠分干渠根据中华人民共和国《防洪标准XGB50201-94） 和中华人民共和国国家标准（GB50288-99）《灌溉与排水工程设计规范》 规定，该工程级别为4级，灌排建筑物主要建筑物为4级，次要建筑 物为5级干渠上建筑物有：暗渠、倒虹管、节制闸、分水闸、陡坡、公路桥、 机耕桥、放水洞、山洪渡及渡代桥、接水等84处。

改建和新建灌排建筑统 计于表5-7-1 o渠系建筑物设计标准，采用灌排建筑物相应级别设计，设计流量和校核 流量同所在桩号明渠流量，见表5-2-20设计中尽量对断面尺寸，比降满足 设计且完好的渠系建筑物和最近已整治过的建筑物进行保留，对不能满足设 计要求视其具体情况进行减糙，扩宽或降底环山分干渠分干渠建筑物统计表表 5-7-1类别数量整治措 施暗渠1新建1处倒虹管1拆除重建公路桥4保留陡坡11重建8处，保留3处机耕桥7拆除重建5处，保留2处节制闸8拆除重建4处，保留4处分水闸10改建3处保留水工部分，只换金属结构和新建闸房，6 处重建，保留4处泄洪闸2改建1处保留水工部分，只换金属结构和新建闸房，1处重建放水洞40重建40处山洪渡2重建2处接水19重建19处二、暗渠环山分干渠本次整治段由于该渠道1+040-1+140处右岸边坡较 陡，现已成倒悬体，渠道成型困难，因此新修1处暗渠新建暗渠断 面型式采用圆拱直墙式新建喑渠边墙采用现浇C"混凝土，厚30-120cm重力式挡土墙衬砌, 渠底厚为0.1m拱厚0. 3m C15混凝土拱顶回填土厚度不小于1. 0m 暗渠渐变段进口长8m,出口长1。