CN109457660A

CN109457660A - 一种在小流域河流拦蓄雨水资源的水利施工方法

Info

Publication number: CN109457660A
Application number: CN201811328437.2A
Authority: CN
Inventors: 于元良
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-11-09
Filing date: 2018-11-09
Publication date: 2019-03-12

Abstract

本发明的小流域拦储雨水资源的水力施工方法是一种腾土换水法施工方法，是在原河流的位置上施工且腾出的土是在原河岸河泛区的非耕地上加高河岸，新河岸由下向上呈低坡度开放形，使水坝以上的径流面积远大于原河流的径流面积，从而使原河流既能起到底部蓄水又能起到上部泄洪的作用。由于是在河流的底部或者河泛区非耕地施工，根据需求，可适当加深、加大面积，增加蓄水体积，所以占地最少，蓄水量最大。按照上述小流域拦蓄雨水资源的水利施工方法，利用河流落差，在整条河流上可建立多个拦河坝，建成连串梯级拦河坝，形成大面积人工湖，逐步实现绿水青山的梦想。

Description

一种在小流域河流拦蓄雨水资源的水利施工方法

技术领域

本发明涉及水利工程施工技术领域，更为具体地，涉及在小流域河流最大限度地拦蓄雨水资源的一种施工方法。

背景技术

受气候影响，在我国北方广大地区每年降水量的60-80%主要集中在7、8月份，极易造成洪涝灾害，其中大部分雨水形成径流汇入山沟、溪、河流（以下统称河流）流入大海，使宝贵的雨水资源白白浪费。而在每年9月至次年6月又因降水偏少极易造成干旱。由于河流缺水甚至干涸，不仅影响了生态环境，进而影响了工农业生产，甚至居民生活用水。如能将夏季径流水的一部分在小流域就地拦蓄，就相应地解决了上述问题。

另一方面，新中国成立以来，虽然国家、集体为水利建设投入了大量资金、劳力，但因国土面积大，底子薄，对于广大农村小流域水利建设还远不能满足需要，而且在已建成的水利设施中也难免存在这样那样的问题和不足，需要不断地总结提高，通过对比选优使水利建设更加贴合实际，以较小的投资实现较大的经济和社会效益，造福人民。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种在小流域河流拦蓄雨水资源的水利施工方法，目的是在小流域河流筑坝蓄水。坝的类型搭配宜选择独拱型钢筋混凝土漫水坝。此举能以最低的造价、最坚固耐用的质量、最低的维护管理成本、最小的占地（耕地）面积、最快的建造速度、最大的蓄水量，达到防洪、灌溉、水土保持、景观、生态环保的目的。

本发明的小流域拦蓄雨水资源的水利施工方法，是一种腾土换水施工方法，具体步骤为：

具体步骤为：

（1）勘测设计画出标线；

（2）挖出坝基基坑；按设计尺寸和操作场地需要挖出坝基基坑，将坝基基坑所处位置的土挖出用于加高、加固、河床两侧河岸；新河岸由下向上呈低坡度开放形，使水坝以上的径流面积远大于原河流的径流面积；

（3）修建河道排水系统；在上游原河床设置土袋围堰挡水，在土袋上面覆盖两层塑膜，塑膜保持宽松，以防绷紧撕裂，塑膜要覆盖土袋和部分河床，在围堰底部设置PE管，此为第一段管道，PE管走向与河流方向一直，PE管朝向河流上游的一端超出土袋围堰挡水10-30cm，在PE管端口与塑膜相对应的位置将塑膜剪一小口，将塑膜套在PE管上，并扎紧以防回水；PE管另一端设置弯头，弯头与第二段管道连接，第二段管道直达坑底；继续设置弯头连接第三段管道，第三段管道贴坑底直达对面坑壁；继续设置弯头连接第四段管道，第四段管道沿坑壁向上直达新河床高度的上方，继续设置弯头开口朝向下游，作为出水口；河水从PE管朝向河流上游的一端进入管道，从新河床上方出水口自行流出；所述第三段管道混砌于坝基中；

（4）修筑独拱形钢筋混凝土漫水坝，独拱形钢筋混凝土漫水坝的高度按设计所需水的深度而定，顶部水平与原河床相等；

（5）在坝上游大面积河床开挖为蓄水区，其宽度、深度与坝体相等；将原河床的土挖出用于加高、加固两侧河岸；新河岸由下向上呈低坡度开放形，使水坝以上的径流面积远大于原河流的径流面积，从而使原河流既能起到底部蓄水又能起到上部泄洪的作用；

（6）整修新河岸下、上部边坡、岸顶；下部边坡的顶部与坝顶高度大致相等，坡度在75°左右，上部边坡以不超过40°向外侧河岸延伸至岸顶；

（7）在新河岸下部边坡贴边坡干砌乱石护岸墙，高度高于水坝10-15cm，厚度40-50cm；在护岸墙上用混凝土压顶，护岸墙连同混凝土顶总高度比水坝高出16-25cm；可起到以下作用：（a）防止河岸被冲刷（b）有利于水体与两岸土地的水汽交换（c）为水生动物提供栖息场所（d）以便于两栖水生动物上岸（e）便于人们步行；

（8）在坝体上修建跌水、浅流槽起到野生鱼类廻游、景观的作用；

（9）在上部边坡种草、岸顶植树形成植被；起到保持水土、生态绿化作用；

（10）清理验收。

进一步地，所述的独拱型钢筋混凝土漫水坝由浆砌毛石基础、钢筋混凝土基础、钢筋混凝土坝体、抛乱石护基组成；达到最低的造价、最坚固的质量、最低的维护费用的目的。

进一步地，所述的坝底部设计清淤闸，可择机排淤，以解决独拱型钢筋混凝土漫水坝的淤积问题。

进一步地，按照上述小流域拦蓄雨水资源的水利施工方法，利用河流落差，在整条河流上可建立多个连成串的梯级拦河坝，形成大面积人工湖。

进一步地，当河流中没有水时，则不需要步骤（3）修建河道排水系统。

本发明的有益效果

本发明的小流域拦蓄雨水资源的水力施工方法是一种腾土换水施工方法，是在自然河流的位置上利用河流的自然落差筑坝蓄水把原河床的土挖出用以加高河岸，这就使新河道的径流面积远大于原河道的径流面积，因此泄洪能力也大大加强，达到底部蓄水上部泄洪的功能。该方法是在原河流的位置上施工且腾出的土是在原河岸河泛区的非耕地上加高河岸，这就避免了占用耕地。余土可摊薄成田，若是砂砾可用于工程，多余的可用做其他用途。由于是在河流的底部或者河泛区非耕地施工，根据需求，可适当加深、加大面积，增加蓄水体积，所以占地最少，蓄水量最大。

本发明的独拱型钢筋混凝土漫水坝，相较于大量存在且正在大力发展的金属翻板坝，有以下优点：（1）结构简单、造价低；以现实存在的一段长500m、宽40m、岸高2.3m的自然河流为例，根据落差设计水深为1.2m，在水体两侧干砌乱石护岸墙的相同条件下，金属翻板坝与腾土换水法配以独拱型钢筋混凝土漫水坝相比，经有关工程公司测算，金属翻板坝的造价为68.84万元，而钢筋混凝土漫水坝为53.58万元，可节省资金20%以上。（2）具有坚固稳定的质量优势；对翻板坝最大的危害是洪水时上游漂流下的大型树木、树墩卡在坝体上，在坝的上方不能翻过，下方不能通过，对坝体造成难以承受的推挤力而摧毁。而混凝土漫水坝的行洪水都在坝的上方通过，因而就克服了这种弊端。栖霞市迎门口金属翻板坝始建于1975年，1977年主体完工并蓄水，当年即被上游漂下的大树摧毁，放弃至今已41年。莱阳市东富山村金属翻板坝2009年建成，已被树墩损坏，致使坝体变形漏水严重。这样的事例很多。（3）最低的维护、管理成本；在所见的翻板坝中，维护最好的当属莱阳市北汪家疃村，该村翻板坝建于1998年，长度40m，高1.4m（实际蓄水高度1.2m），去年（2017）检查，坝的底部已锈透，出现小洞。通过除锈、焊补加固及喷漆处理，共花费近万元，预计还能用十年。摊在30年中，每年约300多元。因翻板坝的启闭容易失灵需专人负责辅助启闭，在这方面每年至少要1000元管理费用；而钢筋混凝土坝只要保证建筑质量，平时几乎不产生或极少产生维修、管理费用。

独拱型钢筋混凝土漫水坝坚固稳定的因素有：（1）拱脚的反作用力；来洪水时洪水对坝体产生的推力沿坝体传递至隐蔽在河岸土地中的拱脚，形成反作用力。（2）重力作用；混凝土拱坝仅从外部直观见到的在河床以上的部位，按其长度42m高度1.2m厚度仅按50cm计算其体积可达25.2m3。按与水比重2.55：1计算，其体重可达64.26吨，堪称重力坝。（3）粘结作用。坝体内的钢筋与基础部分的预留钢筋相连接产生粘结力。使坝体更加稳定。（4）钢筋混凝土漫水坝因结构简单表面光滑避免了轻浮漂流物的缠绕阻塞。翻板坝则相反，易被水中的轻浮漂流物缠绕阻塞而失去挡水功能。（5）混凝土拱坝抗锈蚀。而金属翻板坝最易锈蚀，一般寿命20年左右，保养好的可达30年左右。莱阳市北夏格庄的翻板坝建成于1998年，2013年就已锈毁，寿命仅15年。海阳市五间屋村2007年建的石拱、翻板混形坝，其中翻板部份已于3年前损毁，寿命仅8年。

独拱型钢筋混凝土坝存在的问题是淤积问题，造成淤积的主要原因是水中沙土含量的多少和水的流速问题，与拦河坝的种类关系不大。本发明解决独拱型钢筋混凝土漫水坝的淤积措施有：（1）在河岸种草植树形成植被，尤其是根系发达固土能力强的草种，以减少泥沙进入河流。（2）提倡建设连串梯级拦河坝，在上游有目的的选择落差小的河段，适当加宽河道，以减缓水的流速，使沙土沉淀以便集中清除。（3）在坝底部设计清淤闸口择机排淤。

附图说明

通过以下附图说明能对本发明更加直观全面的理解。附图中：

图1是腾土换水施工法平面示意图

图2是腾土换水施工法横断面示意图

图3是腾土换水施工法纵向剖面示意图

图4是腾土换水施工法在不同落差河段梯级连串水坝纵向剖面示意图

图5是腾土换水施工法混凝土坝体钢筋与基础钢筋连接示意图（a.b）

图6是腾土换水施工法坝基施工基坑排水示意图

具体实施方式

在下面的描述中，出于说明的目的阐述了许多细节，然而由于各自所处的地域不同、气候不同、地形地质条件不同，施工条件等因素千差万别。很明显也可以在没有这些具体细节（环节）或顺序变化的情况下实现这些实施例。

实施例

（1）勘测设计画出标线；

所述的独拱型钢筋混凝土漫水坝由浆砌毛石基础、钢筋混凝土基础、钢筋混凝土坝体、抛乱石护基组成；

所述的坝底部设计清淤闸，可择机排淤，以解决独拱型钢筋混凝土漫水坝的淤积问题；

（5）在坝上游大面积河床开挖为蓄水区，其宽度、深度与坝体相等；将原河床的土挖出与坝基出土相衔接用于加高、加固两侧河岸；新河岸由下向上呈低坡度开放形，使水坝以上的径流面积远大于原河流的径流面积，从而使原河流既能起到底部蓄水又能起到上部泄洪的作用；

（7）在新河岸下部边坡贴边坡干砌乱石护岸墙，高度高于水坝15cm，厚度40-50cm；在护岸墙上用混凝土压顶，连同护岸墙总高度比水坝高出20cm；可起到以下作用：（a）防止河岸被冲刷（b）有利于水体与两岸土地的水汽交换（c）为水生动物提供栖息场所（d）以便于两栖水生动物上岸（e）便于人们步行；

（10）清理验收。

对于在下游无连串水坝的情况下，应将坝下游高于清淤闸口部分的土尽量清除，以防阻碍排淤。

对于一些河流下切很深形成沟谷且地质坚硬的地段就无需腾土，经简单的清理可直接筑坝蓄水。

可应用此法对原来已废弃的翻板坝进行改造利用，前提是基础要坚固，使其变废为宝。既节省了资金和时间又使原设计的目的变成现实，因而此法具有重要的现实意义。

应选择枯水期避开冰冻期施工。以山东为例宜在每年10-11月，次年2-6月进行，以减少排水、防冻费用，并保证工程质量。当在枯水期施工，河流中没有水时，则不需要修建河道排水系统。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种在小流域河流拦蓄雨水资源的水利施工方法，其特征在于：所述方法是一种腾土换水施工方法，具体步骤为：

(1)勘测设计画出标线；

(2)坝基基坑开挖；按设计尺寸和操作场地需要挖出坝基基坑，将坝基基坑所处位置的土挖出用于加高、加固河床两侧河岸；

(3)修建河道排水系统；在上游原河床设置土袋围堰挡水，在土袋上面覆盖两层塑膜，塑膜保持宽松，以防绷紧撕裂，塑膜要覆盖土袋和部分河床并将边沿压实，在围堰底部预置PE管，此为第一段管道，PE管走向与河流方向一直，PE管朝向河流上游的一端要超出土袋围堰挡水10-30cm，在PE管端口与塑膜相对应的位置将塑膜剪一小口，将塑膜套在PE管上，并扎紧以防回水；PE管另一端设置弯头，弯头与第二段管道连接，第二段管道直达坑底；继续设置弯头连接第三段管道，第三段管道贴坑底直达对面坑壁；继续设置弯头连接第四段管道，第四段管道沿坑壁向上直达新河床高度的上方，继续设置弯头开口朝向下游，作为出水口；河水从PE管朝向河流上游的一端进入管道，从新河床上方出水口自动流出；所述第三段管道混砌于坝基础中，在混凝土凝固达到要求时从待封口处掐断封堵；

(4)按设计要求在原河道的底部修筑独拱形钢筋混凝土漫水坝；独拱形钢筋混凝土漫水坝的高度按设计所需水的深度而定，顶部高度与原河床相等；

(5)在坝上游大面积河床开挖为蓄水区，其宽度、深度与坝体相等，将原河床的土挖出用于加高、加固、两侧河岸；

(6)整修新河岸下、上部边坡、岸顶；下部边坡的顶部与坝顶高度相等，坡度在75°左右，上部边坡以不超过40°向外侧河岸延伸至岸顶；

(7)在新河岸下部边坡贴边坡干砌乱石护岸墙，护岸墙的高度高于水坝10-15cm，厚度40-50cm；在护岸墙上用混凝土压顶，护岸墙连同混凝土顶总高度比水坝高出16-25cm；

(8)在坝体上修建跌水、浅流槽；

(9)在上部边坡种草、岸顶植树形成植被；

(10)清理验收。

2.根据权利要求1所述的一种小流域拦蓄雨水资源的水利施工方法，其特征在于：所述的独拱型钢筋混凝土漫水坝由浆砌毛石基础、钢筋混凝土基础、钢筋混凝土坝体和抛乱石护基组成。

3.根据权利要求1所述的一种小流域拦蓄雨水资源的水利施工方法，其特征在于：所述的坝底部设计清淤闸。

4.根据权利要求1所述的一种小流域拦蓄雨水资源的水利施工方法，其特征在于：利用河流落差沿河流建造多个权利要求1所述的坝，建成连串梯级拦河坝。

5.根据权利要求1所述的一种小流域拦蓄雨水资源的水利施工方法，其特征在于：当河流中没有水时，则不需要步骤(3)修建河道排水系统。