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小流域治理中蓄水池工程设计探讨

2014年国家制定了《水土保持工程设计规范》(GB 51018-2014)[1],对规范全国各地的水土保持工程设计具有重要意义。江西省地处长江中下游南岸,特定的自然条件加上人类活动的影响,造成了该省水土流失易发、多发、面广、量大、形式多样等特点,且随着国家生态文明试验区(江西)建设的推进,对江西省小流域治理工程设计的要求越来越高[2-6]。蓄水池是较为常见的小型水利水保工程,在南北方均得到了广泛应用。由于南北方的气候、土壤、不同地域地貌等的差异,江西省小流域治理中蓄水池工程的设计要求与北方存在较大的不同,需在国家标准《水土保持工程设计规范》(GB 51018-2014)的基础上,根据江西省多年来的治理经验对其进行细化[7-10]。本文针对江西省水土流失的特点,以国家水土保持重点建设工程江西省莲花县神路项目区神泉小流域为典型实例,结合该省多年来的实践,以及最新的水土流失防治科研、规划设计成果,江西省小流域治理中蓄水池工程设计的标准和要求,并根据“技术先进、经济合理、安全可靠”的原则,在国标《水土保持工程设计规范》(GB 51018-2014)的基础上探讨了适宜江西省小流域治理中蓄水池工程设计的标准,以期对江西省以及南方红壤区水土流失防治、水土保持规划设计提供一定参考。

1 工程项目概况

国家水土保持重点建设工程江西省莲花县神路项目区神泉小流域地处南岭山地水源涵养保土区,该水土保持三级区划的水土保持主导基础功能是水源涵养、土壤保持。水土保持社会经济功能包括综合农业生产、林业生产、牧业生产、河源区保护、水源地保护、自然景观保护、生物多样性保护、土地生产力保护等[11-12]。神泉小流域土地总面积42.13 km2,地理位置在东经113°48′09′′~113°55′0′′,北纬27°0′44′′~27°05′23′′之间。小流域地貌类型以低山、丘陵为主,现有植被类型主要是松杉残次林为主的针叶林。据外业调查,小流域内现有水土流失总面积6.15 km2,占土地总面积的14.60%。水土流失类型主要为水蚀,年土壤侵蚀模数为1 970 t/km2,年土壤侵蚀量达2.53万t[13-16]。根据神泉小流域的自然条件、水土流失特点、经济社会状况和农业发展方向,坚持工程措施、林草措施与封禁治理相结合,治理与开发相结合,乔、灌、草相结合,经济效益、生态效益和社会效益相结合,在土地利用结构调整的基础上,对小流域水土保持措施进行综合配置。其中,对属于小流域内立地条件较好、交通便利、水源较近的疏林地类型图斑,采用反坡梯田或水平阶整地,营造经济果木林,发展特色、优质林果业。在营造经济果木林的地块,根据实际情况,合理配置蓄水池、截排沟渠和沉沙池等坡面小型蓄排工程,修建田间道路,以改善农业生产条件,发展水土保持经济[17-18]

交通出行、城市规划、矿产勘测、环境检测以及气象更新都需要GPS技术的支持,也推动了地理信息体系的稳定发展。GPS与地理信息系统的结合可以减少测量过程中的外部干扰,使数据更为准确。在基准站工作时,由于其对精确度的要求较高,可以将测量的数据信息连续发布到系统中,用户可以及时掌握到位置信息。GPS技术还能使用图解将测量数据传递给使用者,使其更明确地点的信息。

神泉小流域水土保持措施体系见图1。

图1 神泉小流域水土保持措施体系
Fig.1 Soil and water conservation measures system of Shenquan small watershed

2 蓄水池工程的布设位置

有关蓄水池的工程布置,《水土保持工程设计规范》(GB 51018-2014)15.2.2-1规定:“蓄水池宜布设在坡脚或坡面局部低洼处,与排水沟相连,容蓄坡面排水”。根据多年来江西省水土保持工程建设的实际情况,需以国标为基础对蓄水池位置的布设进行细化。在建设实践中,考虑到水肥一体化的现代农业发展趋势,在一部分地块需在坡顶布设蓄水池,并与提灌措施一起使用。因此,虽然蓄水池大多宜布设在坡脚或坡面局部低洼处,但应因地制宜选择蓄水池布设位置,对于确需布设在坡顶的蓄水池,应与提灌措施结合使用,蓄水池与排水沟相连,容蓄坡面排水。

莲花县神泉小流域蓄水池工程布置在果木林及经济林地块内,处于坡面水汇流低凹处或中部地势相对平坦部位,与截排沟渠连通,排水沟布置在截水沟两端或低端再接沉沙池、蓄水池。

3 蓄水池容量的计算

《水土保持工程设计规范》(GB 51018-2014)中有关蓄水池的容量规定为10~500 m3。在江西省水土保持工程设计实际中,未发现容量大于100 m3的蓄水池,20~100 m3基本包括了江西省水土保持工程所采用的全部蓄水池的容量,因此,江西省小流域治理水土保持工程设计中蓄水池的单池容量宜为20~100 m3。主要原因为:与北方设计不同,江西省蓄水池布局设计关键不是通过计算一定面积汇流量来确定容积大小,因为雨季水量足够大,核心问题是应基于蓄水池的占地以及与作物季节性缺水的对应关系来确定蓄水池的大小和数量。根据相关课题研究成果,出于水压力对结构的限制和方便管理考虑,蓄水池的深度一般应当控制在2 m以下,若修建一个容量50 m3的蓄水池,占地就要超过20 m2;若修建一个容量110 m3的蓄水池,占地则要超过40 m2,在江西省经果林开发的丘陵区很难具备这样的地形条件。因此,蓄水池的容量一般宜为20~50 m3,按照“容量小,分布广”原则布设,在条件许可的地方也可修建容量50~100 m3的蓄水池,但必须充分论证比较。将蓄水池作为灌溉补充水源之一,可有效解决江西省果园最需水的关键期补水灌溉问题。经计算,在特旱年95%频率下柑橘果实膨大期净耕果园需灌水156.5 mm,整个柑橘果实膨大期需灌溉水18次。江西省果园常用蓄水池容积约为30 m3,有效容积90%~80%。如提高抗旱天数15 d左右,需每个蓄水池灌溉3~4次,则每公顷果园需蓄水池0.6~0.9个。

蓄水池的容量验证按下式计算

V=K(Vw+Vs)

(1)

式中,V表示蓄水池容量,m3Vw表示设计频率暴雨径流量,m3Vs表示设计清淤年累计泥沙淤积量,m3K为安全系数,取1.2。

蓄水池与坡面排水沟终端相连并以沟中排水为主要水源时,其Vw值与Vs值根据排水沟的设计排水量和淤积量计算。因蓄水池前端设沉沙池沉淀泥沙,排入蓄水池的泥沙较少,因此淤积量可忽略不计。

神泉小流域蓄水池容量计算结果见表1。

表1 神泉小流域蓄水池容量计算结果
Tab.1 Results of reservoirs capacity of Shenquan small watershed

V/m3Vw/m3Vs/m3K18215201.2

按照前文所述,蓄水池的容量一般宜为20~50 m3,按照“容量小,分布广”原则布设。江西省属南方红壤地区,应以排为主,排蓄结合,综合蓄水池功能(主要是方便喷洒农药及化肥),根据地形条件、群众意愿以及常用蓄水池规格确定神泉小流域蓄水池。池体为矩形,规格为35 m3

4 蓄水池的组成与工程设计

以《水土保持工程设计规范》(GB 51018-2014)为基础,补充蓄水池设计中的一般组成部分,在水土保持工程的实际设计和应用过程中,蓄水池一般应由池体、人梯、进水口、溢水口、放水管和护栏等部分组成,有必要时可补充盖板或其他封闭设施。这样既保证了蓄水池工程的安全性,又保证了实用性、美观性。

莲花县神泉小流域的蓄水池工程选用矩形开敞式,由水池、人梯、进水口、溢水口、放水管和护栏等部分组成。经果林地块附近水源较丰富,作物用水有保证。蓄水池池体为矩形,规格为35 m3(长5.0 m,宽4.0 m,深1.75 m),多余来水经溢水口排至排水沟。为防止地基应力、不均匀沉陷以及温度变化等情况导致底板开裂、渗漏,先压实土壤,并铺筑15 cm的卵石垫层,以封闭土壤空隙。池底板采用C15钢筋混凝土浇筑,厚20 cm。侧墙高度2.25 m,侧墙断面采用砖砌24墙,表面抹2 cm厚的M10水泥砂浆。

根据蓄水池人工用水和清淤的需要,设置人梯一座,人梯宽度1.0 m,高1.75 m,采用机砖砌筑。蓄水池四周设砖砌露花围栏,护栏高1.0 m。池下部设排水管,排水管出口与池下方的截排沟渠相连。蓄水池典型设计详见图2与图3,每座蓄水池断面尺寸及工程量如下。

图2 神泉小流域蓄水池平面示意(单位:cm)
Fig.2 Plan of reservoir of Shenquan small watershed

图3 神泉小流域蓄水池断面(单位:cm)
Fig.3 Section of reservoir of Shenquan small watershed

(1) 侧墙。断面尺寸:侧墙断面采用砖砌24墙,高2.25 m水泥砂浆抹面,抹面厚度2 cm。工程量:机砖5.65千块,砌筑砂浆2.52 m3,M10抹面砂浆1.30 m3

(2) 底板。断面尺寸:水池底板厚20 cm,C15钢筋混凝土浇筑。工程量:C15混凝土4.86 m3,钢筋17.85 kg,抗渗剂24.0 kg,卵石垫层3.29 m3

Research Progress of Chinese Festival Tourism in Recent Ten Years based on Literature Measurement and Co-word Analysis___________________MIAO Hongjiao,YUAN Yazhong,ZHANG Si 45

(3) 人梯。断面尺寸:人梯宽度1.0 m,高1.75 m,采用机砖砌筑,人梯步阶为20 cm×25 cm每台。工程量:机砖0.8千块,M10砂浆抹面6.94 m2

(4) 围栏。断面尺寸:高1.0 m,采用机砖砌筑。工程量:机砖2.65千块。

通过双学位联合培养,积极探索以国际化、创新、协作为主要特征的国际教育合作人才培养模式,在提高专业人才培养质量的同时,提升了学校和学院在国际上的影响力。实践经验可进一步推广到国内外高校其他同类型专业,乃至工程专业。本研究为相关行业研究生的培养提供了值得借鉴的新思想和新模式。

5 蓄水池工程稳定性计算

按照目前国家生态文明试验区(江西省)建设的要求,蓄水池尤其是丘陵区蓄水池应确保安全稳定使用,使它能够长期发挥效益。因此,蓄水池的安全稳定计算应在国标的基础上进一步提高要求和细化,供设计人员参考。

根据江西省长期的水土保持工程设计与实施情况,以《水土保持工程设计规范》(GB 51018-2014)为基础,因地制宜补充有关蓄水池抗滑、抗倾覆、地基承载力验算等稳定计算的规定,明确稳定安全系数阈值和符合稳定要求的条件[19-20]

5.1 抗倾覆验算

(1) 工况的确定。侧墙断面尺寸在正常工况下稳定分析拟定,正常工况分为墙外填土、池内无水和墙外填土、池内满水两种情况,稳定性分析以最不利工况,即池内无水、墙外填土的情况进行计算。

(2) 验算结果。抗倾覆验算按下式计算:

[教学片段3]执教老师在读中环节通过对文本大意和细节信息的一系列提问,引导学生理解文本的意思和篇章结构,在此基础上对文本中的人物行为进行评价,然后拓展文本,引导学生讨论各个国家对收红包的行为的看法以及礼物的选取问题。

(2)

(3)

式中,K表示稳定安全系数;W为砌砖重量,t;砖砌体容重为2.2 t/m3P表示主动土压力,t;Pax表示主动土压力的水平分力,t, Pax=P·sin(ε+δ);Pay表示主动土压力的垂直分力,t,Pay=P·cos(ε+δ) ;ε表示墙背倾斜角度;δ表示墙摩擦角;f表示土基地摩擦系数,取值0.35;γ表示土容重,t/m3,取值1.8 t/m3H表示墙高,m;φ表示土的内摩擦角,22.3°。

三是流量调节不及时,对水闸效益发挥及工程安全带来不利影响。当长江水位下降时,闸门开高不及时增加,造成引水不足,影响工程效益发挥;当长江水位上涨时,闸门开高不及时降低,会造成超设计工况运行,给水闸工程本身及输水河道的安全运行造成威胁。

神泉小流域蓄水池侧墙稳定性计算结果见表2。

文献检索是科学研究中最基础的工作,一旦在课题开始阶段,文献的检索过程中出现错误,就可能会出现参考资料的偏差甚至偏倚,严重影响整个科研工作的准确性、创新性和先进性,从而影响研究的结果和论文的质量。因此,文献检索对于所有科研工作者是一门必须掌握的手段和技术。每一个医学研究生从入学开始就与科技文献密不可分,无论是选题立项、实验方案设计,还是实验数据分析、论文写作都离不开文献检索,只有成功掌握文献检索并对其进行有效利用,才能成功地进行科研创新[2];对于临床型的研究生,在临床实践工作中,病例报道文献的作用更是毋庸置疑。

根据稳定验算,侧墙稳定安全系数K=1.32>1.2,符合稳定要求。

表2 神泉小流域蓄水池侧墙稳定性计算结果
Tab.2 Stability calculation results of reservoir side wall of Shenquan small watershed

KW/tP/tε/(°)δ/(°) f γ/(t·m-3)H/mφ/(°)1.3221.7161.2750350.351.81.7522.3

5.2 地基承载力验算

(1) 基底应力按下式计算:

Pk=Gk/A

(4)

Gk=Gc+Gw+Gt+Gh

(5)

式中,Pk表示基底压强,kN/m2Gk表示由蓄水池向下传导的全部竖向标准荷载,kN;A表示池底面积,m2Gc表示池体结构自重,kN;Gw表示池内水重,kN;Gt表示覆土重量,kN;Gh表示活载作用,kN。

神泉小流域蓄水池地基承载力计算成果见表3。

某城市轨道交通运营线路的部分区段钢轨电位限制装置频繁动作,某些车站的钢轨电位限制装置甚至出现1 d 内动作上百次的情况。在排除了设备等自身故障的可能性后,维修人员最终将故障原因锁定在了“杂散电流”上。该线路运营时间较长,伴随着设施设备绝缘的老化,杂散电流腐蚀情况亦日渐突出,单纯依靠“堵”的方式已不能有效控制杂散电流的增长趋势。但该线路在杂散电流腐蚀防护系统设计时,仅设置了相应的监测设备,未设计排流柜(见图1)。

表3 神泉小流域蓄水池地基承载力计算成果
Tab.3 Calculation results of reservoir ground bearing capacity of Shenquan small watershed

A/m2Gc/kNGw/kNGt/kNGh/kNPk/(kN·m-2)20453.0335018.7262.444.21

(2) 根据基础规范的要求,修正地基承载力按下式计算:

Fa=Fak+ηdγm(d-0.5)

(6)

式中,Fa表示地基承载力修正值,kPa;Fak表示地基承载力特征值,取120.0 kPa;ηd表示埋深修正系数,取1.0;γm表示计算基础底面以上土的加权平均重度γm,kN/m3d表示池体埋深,m。

神泉小流域蓄地基承载力修正计算成果见表4。

同时,规范了吞咽障碍患者鼻饲管理方案方面,明确了鼻饲的目标适应证、禁忌证以及并发症的监测与管理等。同时,专门成立了鼻饲护理小组,对营养支持途径、喂养方式及管理方案进行临床决策,对参与鼻饲护理的工作人员进行教育和培训。

表4 神泉小流域蓄水池地基承载力修正计算成果
Tab.4 Calculation results for reservoirs ground bearing capacity of Shenquan small watershed

Fak/kPaηdγm/(kN·m-3)d/mFa/kPa1201.017.282.25150.24

(3) 验算结果。根据验算,Pk=44.21 kN·m2<Fa=150.24 kPa,地基承载力满足要求。

共7个参试品种,分别是轮选166、泉麦29、郑麦1860、周麦18、农大2011、珍麦3号、泰禾麦2号,对照为周麦18。

5.3 抗滑验算

抗滑验算按下式计算:

(7)

式中,K表示墙体抗滑稳定安全系数;f 表示墙体与基础的摩擦系数;∑W表示垂直于滑动面的荷载总和,m3;∑P为平行于滑动面的荷载总和,m3

神泉小流域蓄水池抗滑稳定计算成果见表5。

表5 神泉小流域蓄水池抗滑稳定计算成果
Tab.5 Anti-sliding stability calculation results of reservoir of Shenquan small watershed

fW/m3P/m3K0.357.362.01.29

根据稳定验算,抗滑稳定安全系数K=1.29>1.2,符合稳定要求。

6 进(溢)水口设计

过水断面公式为:

(8)

式中,Q表示进(溢)水最大流量,m3/s;M表示流量系数,取0.35;g表示重力加速度,取9.81 m3/s;b表示堰顶宽,m;h表示堰顶水深,m。

蓄水池承接截排沟渠排水,因此进(溢)水口最大流量应满足截排沟渠设计流量。经计算,进(溢)水口宽0.3 m,深0.3 m,能满足设计流量,加上0.1 m安全超高,确定进(溢)水口宽0.3 m,深0.4 m。

7 结 语

蓄水池工程是小流域治理中较为常见、应用较为广泛的一项重要措施,与生态草沟等截排沟渠连通形成完整的坡面水系工程,对保护农村河道水生态有重要意义。但目前有关江西省小流域治理中蓄水池工程设计标准的研究相对缺乏。由于南北方的气候、土壤、不同地域地貌等的差异,江西省小流域治理中蓄水池工程的设计标准宜在国家标准《水土保持工程设计规范》(GB 51018-2014)的基础上根据本省的实际情况进行细化,包括工程布置、容量计算、工程设计的安全性、一般组成部分、蓄水池抗倾覆验算、地基承载力验算、抗滑验算以及稳定安全系数阈值参数等。为此,本文以国家水土保持重点建设工程江西省莲花县神路项目区神泉小流域为例,对江西省小流域治理中蓄水池工程设计标准进行了一定的探索与研究,对提高江西省蓄水池工程措施的效益、促进生态鄱阳湖流域建设及国家生态文明试验区(江西省)建设具有重要的技术指导意义。

为了提升人力资源管理水平,管理人员需要从雇员背景、工作要求、雇佣关系和薪酬福利等四个方面,广泛搜集相关信息,不断整合传统管理资源,结合实际工作岗位,做好分工工作,明确工作标准和工作时间,为员工工作提供弹性的工作场所,发挥他们的聪明才智。企业需要采用现代化雇佣关系,结合实际情况,引入民营企业组织参与公共服务,满足当前工作的新要求。另外,企业需要进一步创新薪酬福利管理机制,丰富工作方式,提升管理效率,为企业发展不断注入新的活力。

渐渐地,伟翔变得很沉默了。没有什么朋友,也很少出去应酬,下班回来,除了做家务,跟糖果玩,就是把自己关在书房里。阴沉个脸,像谁欠他八百吊。我更加生气,我累死累活,他倒给我脸色看。

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