任务2 (1).9 堰坝及亲水工程设计讲解

河道堤防工程「

项目二堤防工程设计」浙江同济科技职业学院2022年10月本项目的任务任务2.1堤防设计的内容及依据任务2.2基础资料收集任务2.3工程地质评价任务2.4水文水利计算本项目的任务任务2.5工程任务及规模确定任务2.6堤线布置及堤型选择任务2.7堤身结构设计任务2.8护岸及防洪墙设计本项目的任务任务2.9堰坝及亲水工程设计任务2.10安全监测及工程管理设计任务2.9堰坝及亲水工程设计熟悉堰坝设计的主要内容熟悉亲水设施布置的基本要求会堰坝设计计算任务目标任务2.9堰坝及亲水工程设计任务2.9.1堰坝设计拦河堰坝是河道治理工程中最为常见的挡水建筑物，用于拦蓄上游来水，汇聚水流，壅高水位，形成一定的水域，从而满足景观休闲、生态环境、引水灌溉等需求。任务2.9.1堰坝设计堰址应在河道平直、堰底平坦和两岸地基较好的地方，在河流弯道上及其附近均不宜筑堰。堰址应在河面较窄的地方，以节省工程量，也方便施工。两溪汇流处不宜筑堰，因为两溪洪水流量常有变化，主流方向不固定，使堰体和两岸受力不平衡，不利于稳定，且容易坍塌或造成河流改道。1堰坝位置的选择任务2.9.1堰坝设计在河道布设堰坝不能影响河道行洪。在重要河道上设置堰坝需相应的防洪影响评价许可，若对行洪壅水影响较大，应配套设置调节闸或涵。堰坝的布置要从行洪和蓄水两个方面考虑确定，平面形状常布置成直线形、人字形、拱形等。堰高取决于正常壅水水域面积及水量的大小，可根据堰型、孔数等边界条件水力计算确定。一般行洪期间过堰水头差不宜超过0.3m。2堰坝的布置任务2.9.1堰坝设计堰坝可根据需要建成固定堰坝和活动式堰坝。固定堰坝多为重力式结构，断面型式有实用堰和宽顶堰两种；就筑坝材料来看，一般就地取材，常见的有干砌石堰、浆砌石堰、堆石堰等。活动堰坝常见的有橡胶坝。3堰坝结构设计任务2.9.1

堰坝设计干砌石堰干砌石堰的断面一般做成梯形。岩基上的干砌石堰（单位：m）非岩基上的干砌石堰（单位：m）任务2.9.1

堰坝设计浆砌块石堰浆砌块石堰适合建造在岩基上，是用水泥砂浆将块石砌筑而成，整体性好，断面体积较小。一般在堰上游面筑成垂直或近乎垂直，下游面筑成斜坡，顶部做成宽1～2m的圆弧形，以改善水流条件。浆砌块石堰（单位：m）任务2.9.1

堰坝设计堆石堰堆石堰适合建在砂砾石覆盖层较厚的河床上，用砂砾、卵石作为堆石体，用坚硬大块石作面层堆筑而成。特点：可就地取材，施工简易，造价较低，透水性好，整体性差。结构：堰高一般不超过3m，上游坡比1：2~1：3，下游坡比1：8～1：12。为了提高堰体的防渗效果，可在堰体每隔10～15m设置浆砌块石或混凝土隔水墙，如果河床覆盖较薄，可将堰顶位置隔水墙穿透透水层，直达不透水层。堆石堰（单位：m）任务2.9.1堰坝设计123固定堰坝应进行坝体抗滑稳定分析和抗倾稳定分析，计算方法可参照堤身设计相应部分内容。拦河堰坝的两岸为土质岸坡时，须修建护岸，用以防止水流冲刷岸坡引起崩坍、绕坝渗流掏空河岸及水流漫流两岸等。堰坝下游有护坦(又称坦水)时，护岸长度与护坦齐平或比护坦长1～2m；堰坝下游没有护坦时，护岸长度可取自堰坝轴线算起8～12倍堰高。堰坝上游的护岸长度，可取自堰顶中心线算起3倍堰高。堰坝护岸一般均采用重力式的浆砌石挡土墙，设计方法与挡土墙设计相同。任务2.9.1

堰坝设计橡胶坝做法：由高强度的织物合成纤维受力骨与合成橡胶构成，用螺栓锚固于基础底板上，形成密封袋形，坝袋内充入水或气体，使之充胀形成坝体进行挡水。坝顶可以溢流，也可根据需要随时调节坝高，不需要挡水时，将坝袋内的水或气排空，坝袋就平铺于河床基础上，恢复原有的河床断面，使河水下泄无阻。优点：调节灵活、造型优美、阻水影响小、止水效果好。缺点：坚固性较差、易老化、易损坏。适用范围：低水头、大跨度的堰坝工程，坝高一般不高于6.0m，单跨长度一般为50～~100m。橡胶坝1—坝袋；2—基础底板；3—锚固螺栓任务2.9.1

堰坝设计橡胶坝组成：上下游连接段、基础、挡水坝段、控制系统。设计内容：橡胶坝的设计内容主要有坝袋结构参数计算、坝袋材料选择、坝袋锚固设计、充排水系统设计、基础设计等。消能防冲设计：堰坝上、下游一定长度的河段。橡胶坝纵剖面图1—铺盖；2—上游翼墙；3—岸墙；4—坝袋；5—锚固；6—基础底板；7一充排管路；8—操作室；9—斜坡段；10一消力池；11一海漫；12—下游翼墙；13—上游护坡；14—下游护坡任务2.9.1堰坝设计河道筑堰后，堰上游水位将因回水影响而壅高，特别在洪水期可能淹没上游两岸的田地和村庄。在工程设计时要分析筑堰后的壅水高度及其可能影响的范围，以便筑堤防护或采取其他措施。4堰上游回水影响分析任务2.9.1

堰坝设计壅水高度壅水高度h=洪水位（筑堰后）-洪水位（筑堰前）=堰高+溢洪水深H0-堰址处原洪水深度堰上游回水影响计算图（图中虚线表示筑堰前的洪水水面线）任务2.9.1

堰坝设计回水距离筑堰后的回水距离与壅水高度、河床坡降有关。L=2×h/i式中：L—回水距离，m;

h—壅水高度，m;

i—河床纵坡比。

沿河回水高度回水曲线是一条抛物线，沿河各处的回水高度可简单地分为三处计算。距堰址至1/4L处的回水高度为9/16h；距堰址至1/2L处的回水高度为1/4h；距堰址至3/4L处的回水高度为1/16h；任务2.9.2亲水设施设计对常水位变幅小于0.5m的城市（镇）河段，宜布置亲水平台；常水位变幅在0.5m以上的河段，宜布置亲水台阶。亲水平台和亲水台阶设置应充分考虑亲水过程中的安全因素。任务2.9.2亲水设施设计亲水平台：从陆地延伸到水面上，使人们更方便接触所想到达水域。在水位变幅较大的河道，用浮筒加木板搭建浮动式亲水平台。亲水平台高程宜略高于设计常水位高程，平台宽度宜在1.5m以上。当河道护岸用复式断面的台阶作为亲水平台时，平台顶高程可采用90%或95%的枯水位。1亲水平台休闲型护岸中的亲水平台断面示意图（图中高程单位：m，其余尺寸单位：mm）任务2.9.2亲水设施设计在采用矩形断面的城镇河段，常水位变幅大于2.0m以上时，可沿直立护墙设置亲水台阶。在采用梯形断面的城镇河段，每隔200～400m宜设置