盐碱地综合治理试点项目工程设计方案.docx
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盐碱地综合治理试点项目工程设计方案
盐碱地综合治理试点项目工程设计方案
1.1工程建设内容及任务
1.1.1工程建设内容
本次盐碱地综合治理项目,在兰州炼油厂农场西侧的盐碱地规划修建蓄水塘坝1座,在蓄水塘坝外围修建排碱沟2.04km;修建车桥6座;综合治理盐碱地面积8939亩。
1.1.2工程建设任务
本项目主要建设任务为:
通过开挖、清淤、疏通排碱沟,以便对碱水进行二次利用,修建蓄水塘坝,在蓄水塘坝周围建设景区配套设施,形成景观。
缓解地下水抬升、土壤盐碱化等问题。
1.2工程设计依据
(1)《水利水电工程可行性研究报告编制规程》DL5020-93;
(2)《灌溉与排水工程设计规范》(GB50288-99);
(3)《农田排水工程技术规范》SL103-95;
(4)《农业项目经济评价实用手册》DL5020-93;
(5)《盐碱地改良》(中华全国科学技术普及协会出版);
(6)《渠道防渗工程技术规范》SL18-2004;
(7)《水利水电工程施工测量规范》SL52—1993;
(8)《水利水电基本建设工程单元工程质量等级评定标(七)》SL38-92;
(9)《土工合成材料非织造布复合土工膜》GB/T17642-2008。
1.3工程等级、防洪标准
本工程属盐碱地综合治理项目,根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252s-2000),该排碱工程为Ⅴ等,其工程建筑物洪水为30年一遇设计,50年一遇校核,临时建筑物洪水标准为10年一遇。
1.4主要建筑物设计
1.1.1排碱沟设计
1、排碱沟自然流量计算
排碱沟自然流量按以下公式计算:
其中:
b—沟底宽;
n—糙率;
h—正常水深;
I—沟道坡降;
m—边坡比;
排碱沟自然流量计算值见表1.4。
表1.4排碱沟自然流量计算表
灌溉时期
沟底宽b(m)
糙率n
沟底坡降I
边坡比m
正常水深h(m)
自然流量Q(m3/s)
非灌溉期
0.5
0.025
1.4/1000
1:
0.75
0.5
0.28
灌溉期
0.65
0.40
2、排碱沟每日来水量计算
(1)非灌溉期每日来水量(24h)
=24192m3
式中:
Q——排碱沟自然流量(m3/s);
Q来——排碱沟自然来水量(m3/s)。
(2)灌溉期每日来水量(24h)
=34560m3
式中:
Q——排碱沟自然流量(m3/s);
Q来——排碱沟自然来水量(m3/s)。
3、排碱沟布置及设计参数
设计新建干排位于蓄水塘坝外围,距塘坝上口边缘距离为5m。
干排总长2.04km,沟口宽7.95m,沟深3.5m,沟底设计宽为0.5m,沟底采用干砌石砌筑,干砌石厚度0.5m,高1.0m,迎水面坡比为1:
0.75,在干排边坡上部分做草皮防护,详见排碱沟横断面设计图。
排碱沟设计断面图如下:
图4-1干排断面设计图
4、车桥设计
车桥按公路二级标准设计。
本项目布设车桥6座,采用混凝土结构,设计桥长8m,桥宽1.5m,桥基均需原土翻夯,土质基础干容重不小于1.55t/m3,砂砾石基础干容重不小于2.05t/m3。
底部设有砂砾石垫层。
主要工程量见下表,具体尺寸相见设计图。
表1.2车桥主要工程量
土方开挖
土方回填
砂砾石垫层
C25砼
C30砼
M10浆砌块石
m3
m3
m3
m3
m3
m3
5538
1854
120.18
1330.98
90.6
398.58
1.1.2蓄水塘坝
1、蓄水塘坝工程设计方案
通过现场勘测,结合内、外业资料进行综合分析,并与当地政府、水务局、国土局、环保局等就修建蓄水塘坝相关问题交换了意见,对修建蓄水塘坝采用三种设计方案进行比选,采用的蓄水塘坝出水口断面型式一致,针对进水口型式和蓄水塘坝底高程设计,拟采用以下三种设计方案:
方案比选
设计
投资(万元)
特点
方案一
蓄水塘坝进水口高程高于坝底高程,进水口断面型式与干排断面一致,排碱沟水直接流入蓄水塘坝,使蓄水塘坝达到正常水位,塘坝坝底高程由进水口沿塘坝边坡往下垂直距离1m处至出水口方向(由北到南方向)设置0.0018%的纵坡,即进水口底高程为1556.35m,进水口处坝底高程为1555.35,出水口底高程为1551.35m,与该处坝底高程一致,蓄水塘坝达到正常水位高程为1556.15m,低于进水口底高程;进、出水口各设车桥1座。
1710.00
特点:
由于蓄水塘坝进水高程高于坝底高程,干支水流可自流流入蓄水塘坝,并形成足够的水深,保证蓄水及水上娱乐所需水深;由于塘坝周边开挖排碱沟,大大减小了地下水对塘坝边坡的压力,有助于塘坝边坡稳定。
方案二
蓄水塘坝进水口形式与方案一相同,设计蓄水塘坝坝底高程低于排碱沟底高程(低50cm),在蓄水塘坝西侧开挖5条进水渠,进水渠断面类型式与干排断面一致,干排与进水口相接,使蓄水塘坝达到正常水位,塘坝坝底高程由进水口至出水口方向(由北到南方向)设置0.0027%的纵坡,即进水口底高程为1556.35m,该处坝底高程为1555.85,出水口底高程为1551.35m,与该处坝底高程一致,蓄水塘坝达到正常水位高程为1556.15m,低于进水口底高程;每个入水口及出水口各设车桥1座。
1740.00
特点:
塘坝底高程低于排碱沟底高程,但水深较浅;干排需达到一定水位才能流入蓄水塘坝,要开挖5道引水渠,才能使蓄水塘坝达到正常水位,且同时得配套6座车桥,工程造价较高,不经济。
方案三
在排碱沟与蓄水塘坝连接处修建混凝土浆砌块石挡水墙,当排碱沟水位达到一定高度后用水泵抽至蓄水塘坝,使蓄水塘坝达到正常水位,塘坝坝底纵坡、蓄水塘坝进、出水口底高程与方案一一致。
1768.00
特点:
进水口前端的浆砌石挡水墙可以防止大量泥沙随水流进入到塘坝,起到沉淀池的作用;干排水位达到一定高度后,用水泵抽到蓄水塘,由于排碱沟正常水量较小,很难达到用泵抽水的水位要求,且运营成本较高。
方案一:
图4-2方案一蓄水塘坝断面设计图
方案二:
图4-3方案二蓄水塘坝断面设计图
方案三:
图4-4方案三蓄水塘坝断面设计图
结论:
综合以上各种因素,可知方案一对本工程来说更经济合理,所以采用方案一。
蓄水塘坝具体设计参数及结构尺寸见设计图。
3、蓄水塘坝位置及参数
(1)蓄水塘坝位置及参数
蓄水塘坝位于大唐XX电厂南侧,占地面积为300亩,蓄水塘坝达到正常水位时的蓄水面积为168084m2(252亩),平均水深1.5m,在坝顶往下2.0m处设计宽为2.0m的马道,马道以上开挖坡比为1:
1.0,马道以下开挖坡比为1:
3.5;蓄水塘坝坝底从北到南设计纵坡为0.0018%。
在马道上设计钢筋混凝土栏杆,栏杆长度为2.04km,高度为1.2m,具体设计及尺寸见设计图。
(2)蓄水塘坝蓄水量计算
考虑到蓄水塘坝亲水环境的需要,景观水位距离地面高差不宜过大,同时考虑降雨等因素,本规划初步确定蓄水塘坝正常水位距离坝底1.5m,设计水位为2.0m,则蓄水塘坝可蓄水量按以下计算式计算:
=
式中:
V——塘坝需水量(m3);
S1——蓄水塘坝底面积(m2);
S2——蓄水塘坝底面积(m2);
H2——塘坝设计水位(m)
经计算,蓄水塘坝需水量为V=33.04万m3。
(3)塘坝蓄水面积为168084m2(252亩),塘坝蓄水至正常水位所需时间:
非灌溉期:
≈14d
灌溉期:
≈10d
式中:
V——塘坝需水量(m3);
T——蓄至正常水位所需天数(d);
Q来——排碱沟自然来水量(m3/s);
(4)静水压力计算
a)作用于蓄水塘坝边坡内侧静水压力
EW=
=
9.8
22=19.60kN
式中:
h——塘坝水深(m);
EW——最大静水压力(kN);
——水的容重(N/cm3)。
b)灌溉期作用于蓄水塘坝边坡外侧最大静水压力
EW=
=
9.8
1.652=13.34kN
式中:
h——塘坝外地下水深(m);
EW——最大静水压力(kN);
——水的容重(N/cm3)。
c)非灌溉期作用于蓄水塘坝边坡外侧最大静水压力
EW=
=
9.8
1.52=11.03kN
式中:
h——塘坝外地下水深(m);
EW——最大静水压力(kN);
——水的容重(N/cm3)。
因此在灌溉期和非灌溉期,蓄水塘坝外侧地下水压力均小于蓄水塘坝内侧静水压力,故蓄水塘坝外侧地下水压力对蓄水塘坝边坡稳定不造成影响。
4、节制闸
在蓄水塘坝出水口处设置节制闸一座,主要设计内容如下所述:
(1)、闸室形式
闸室结构形式为开敞式。
开敞式闸室的特点是闸门全开时过闸水流具有自由水面,一般闸底板顶面高程较高,挡水高度较小的水闸都采用这种型式。
本工程节制闸过闸流量较小,挡水高度较低,因此采用开敞式闸室
(2)、闸门及启闭机
闸门形式的选择,应根据运用要求、闸孔跨度、启闭机容量、工作造价等条件比较确定。
本次设计工作闸门采用铸铁闸门,闸门宽度为2.0m,长为2.0m,高为1.5m。
启闭机设在工作桥上,采用手摇式螺杆式启闭机提升闸门。
闸门安装质量执行《供水排水铸铁闸门》(CJ/T3006-92)。
(3)、闸墩尺寸及形状
闸墩的作用主要是分隔闸门,同时也支承闸门、胸墙、检修桥上部结构。
闸墩长度应满足上部结构的布置要求,该值一般等于底板长度,也可小于底板长度,因此取闸墩长1.8m。
闸墩厚度必须满足稳定和强度的要求,混凝土和少筋混凝土闸墩厚0.9~1.4m,浆砌石闸墩厚0.8~1.5m。
浆砌石常用在小型水闸中,因此边墩厚1.5m,宽为为0.5m。
(4)、检修桥
小型水闸的检修桥一般采用板式结构,高度视闸门和启闭设备的形式及闸门高度而定。
检修便桥设在闸室下游,宽度1.5m,两侧采用钢管栏杆,高度1.0m。
节制闸设计参数及主要工程量见下表,具体设计参数及尺寸详见设计图。
表1.8节制闸设计参数表
闸孔净宽
闸墩顶高程
过流能力
闸室
形式
设计地基承载力
上、下游水头差5cm
上、下游水头差10cm
m
m
闸前水位(m)
闸后水位(m)
流量(m3/s)
闸前水位(m)
闸后水位(m)
流量(m3/s)
kpa
1.0
1.5
1.0
0.95
0.9
1.0
0.9
1.2
整体开敞式
80
表1.9节制闸主要工程量表
C25砼
C15砼
M10浆砌石
干砌石
碎石
垫层
钢筋
防护栏杆
m3
m3
m3
m3
m3
t
m
13
0.8
48
10
27
0.75
9.8
1.1.3景观工程
在蓄水塘坝周围规划建设景观,景观占地面积为854亩,景观建筑面积为117133m2,绿化面积为451816m2。
由于这些盐碱地地势低平,排水不畅,加之强烈蒸发,盐分不断积累于地表,水文地质条件恶化。
所以绿化部分要种植耐碱性植物,并且应乔灌结合,其中适宜乔木有竹柳、臭椿、白榆、桑树等,灌木可选用紫穗槐、怪柳、杞柳等,它们均属于耐旱,耐瘠,高度耐盐碱,可防风、固沙、护岸,盐碱地区各级渠道两侧及草木不生的盐碱地,皆可栽种的物种。
景观工程建成后可极大地改善当地生活环境,提供了娱乐休闲场所,丰富了当地群众文化生活,同时也给当地居民带来了一定经济收入。
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- 盐碱地 综合治理 试点 项目 工程设计 方案