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摘要：本文据多年工程实践，简要介绍了调蓄水池工程的设计和饮水问题进行相关的探讨和分析。
关键词：调蓄水池；计算分析；设计；饮水安全
Abstract: this paper according to many years engineering practice, this paper briefly introduces the reservoir project design and the water problems of related discussion and analysis.
Key words: the reservoir; Calculation and analysis; Design; Drinking water safety
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
1前言
工程设取水泵站，从大沙河二级泵站出水池取水至25万m3的调节蓄水池，贮蓄冬季南阳渠停水期的用水量，平时兼做预沉池。设提水泵站将原水提至净水厂内的综合净水构筑物，净化处理后，靠重力流自压至配水管网。建筑物场地地基岩性为黄土状粉土，具有Ⅱ级～Ⅲ级自重湿陷性。
2调蓄水池容积确定
工程全年通水时段为3月8日至11月15日，全年灌溉时间210 d，冬灌后停水期最长，为112 d。丰县县城供水工程，现状总供水规模3 200m3/d，尚有1 600 m3/d的富余。工程的设计取水规模为4 340 m3/d，除去1 600 m3/d的补充水量，则冬季取水规模2 740 m3/d，冬季停水期蓄水池调节总量为23.6万m3，蒸发与渗漏损失按调节总量的5%计，冬季停水期调节总量为25万m3。
调蓄水池容积为25万m3时占地面积81 593.6m2，合122亩。最大长度300 m，最大宽度181 m，池堤总长度1 059 m，池深6 m，水深5.2 m，池底面积46 052 m2，水面面积58 873 m2。县城附近由于地形复杂，地形破碎，无修建单座调蓄水池的理想场地。结合县城附近的地形和场地条件，修建调节蓄水池2座，其中1#水池容积17万m3，2#水池容积8万m3，两调蓄水池位于县城东北侧，县境内制高点附近较高处，池底高程38.00 m。
3调蓄水池设计
3.1结构设计
1#水池容积17万m3，设计最大长度190 m，最大宽度100 m，堤顶周长968.9 m，设计池深5.0 m，水深4.0m，设计水位2453.00m，堤顶高程2454.00m，水域表面积47 929.41 m2，池底面积38 887.75 m2，蓄水池占地面积60 974.9 m2，91.46亩。2#水池容积8万m3，设计最大长度155 m，最大宽度135 m，堤顶周长800 m，池深5 m，水深4.0 m，水域表面积25 000 m2，池底面积16 500 m2，蓄水池占地面积36 000 m2，合54亩。蓄水池设DN500UPVC放空管1条，长度50 m。
蓄水池均采用土方开挖后压堤形式，设计边坡迎水面1∶2.5，背水面1∶1.5，池底地基浸水预沉1.5 m，采用振动碾压实，池堤填方段也采用振动碾洒水分层压实，压实系数≥0.93，干密度≥1.65 g/cm3。考虑池底土方开挖量较大，且区内没有堆放余土场地，因此池内开挖土方用作筑堤土料，减小外运量，池堤顶宽确定为3.0 m，内侧设金属护栏，护栏高1.0 m，防止杂物和虫类进入。
蓄水池池底设计防渗材料采用长丝纺粘二布一膜复合土工膜，规格为CGB2A1 500/0.3，膜下设100mm的粗沙垫层，膜上设50 mm的细沙过渡层、200mm厚粗沙保护层，基础处理原土翻夯1.0 m，夯垫10%水泥土厚0.5 m。边坡防渗材料采用长丝纺粘二布一膜复合土工膜，规格为CGB2A1500/0.3，膜上20 mm厚水泥砂浆衬砌60 mm厚C15预制块护面。土工膜与周边结构物连接采用膨胀螺栓和钢板压条锚固，连接部位要涂刷乳化沥青（厚2 mm）粘接，以防该处发生渗漏，设计搭接宽度150 mm。
3.2调节蓄水池稳定计算分析
3.2.1稳定计算分析依据和条件
根据有关规定，本工程为Ⅲ等，采用瑞典圆弧法所要求的土堤抗滑稳定安全系数为正常运行条件时1.20，非常运行条件时抗滑稳定安全系数为1.10。
3.2.2稳定计算断面及参数确定
根据规范要求，堤防段面采用顶宽3 m，迎水面边坡1∶2.5，背水面边坡1∶1.5的最大断面进行计算。
（1）土体密度确定：由于堤防背水面无水，因此浸润线以上土体采用湿密度，浸润线以下土体采用饱和密度来计算。
（2）凝聚力C和内摩擦角准确定：根据工程勘察报告确定。
（3）孔隙压力确定：坝体孔隙压力的计算按渗流分析计算所得的流网来确定，即等势线上任一点的孔隙压力等于该点与该等势线与浸润线交点的铅直水头压力。
（4）其他控制参数确定：如表1～4所列。
表1地震强度参数
表2坡面信息
表3上部土层特性
表4下部土层特性
（5）水面信息：采用有效应力法计算，孔隙水压力采用近似方法计算。不考虑渗透力作用，考虑边坡外侧静水压力，水面线段数为5，水面线起始点坐标为（0.000 m，4.000 m），堤坡外水位为0.000 m。
表5水面信息
3.2.3正常运行条件计算
（1）计算简图
正常运行条件稳定计算简图如图1所示。
图1稳定计算简图/m
（2）计算方法
坝坡稳定计算采用瑞典圆弧法算出稳定渗流期圆弧滑裂面安全的系数，并找出相应于圆弧法的最小安全系数及相应的滑裂弧位置。稳定渗流期有效应力法（BISHOP法）计算公式：
式中：b———条块宽度；
W———条块实重，W=W1+W2+γωZb；
W1———在堤坡外水位以上的条块重力（kN）；
W2———在堤坡外水位以下的条块重力（kN）；
Z———堤坡外水位高出条块底面中点的距离（m）；
u———稳定渗流期堤身或堤基中的孔隙压力（kPa）；
ui———水位降落前堤身的孔隙压力（kPa）；
β———条块的重力线与通过此条块底面中点的半径之间的夹角（°）。
C′———土体的有效凝聚力；
———土体的有效内摩擦角；
αi———土条滑动面与水平方向的夹角。
（3）计算结果
堤坡外水位按0.000 m计算，最不利滑动面见图2。滑动圆心=（6.240 m，6.640 m）；滑动半径=9.477 m。滑动安全系数=2.12＞Kc=1.20。
3.2.4非常运行条件计算
图2最不利滑动面/m
（1）计算简图
非常运行条件稳定计算简图如图3所示。
图3稳定计算简图/m
（2）水面信息（表6）
水面线段数2，水面线起始点坐标为（0.000 m，
m）。
表6 水面信息汇总表
3）计算结果
堤坡外水位按0.000 m计算。最不利滑动面见图4。滑动圆心=（4.600 m，6.280 m）；滑动半径=12.042 m。滑动安全系数=2.02＞Kc=1.10。
图4最不利滑动面/m
计算结果表明，调蓄水池在正常运行条件和非常运行条件条件下稳定满足设计要求。
4结语
工程已建成运行，通过设计计算及运行观测状况来看，农村饮水安全工程調蓄水池满足工程用水要求，设计是合理、稳定、安全的。
参考文献：
［1］GB 50286-98，堤防工程设计规范［S］.
［2］GB 50007-2002，建筑地基基础设计规范［S］.
［3］JGJ 79-2002，建筑地基处理技术规范［S］.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：调蓄水池；计算分析；设计；饮水安全
Abstract: this paper according to many years engineering practice, this paper briefly introduces the reservoir project design and the water problems of related discussion and analysis.
Key words: the reservoir; Calculation and analysis; Design; Drinking water safety
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
1前言
工程设取水泵站，从大沙河二级泵站出水池取水至25万m3的调节蓄水池，贮蓄冬季南阳渠停水期的用水量，平时兼做预沉池。设提水泵站将原水提至净水厂内的综合净水构筑物，净化处理后，靠重力流自压至配水管网。建筑物场地地基岩性为黄土状粉土，具有Ⅱ级～Ⅲ级自重湿陷性。
2调蓄水池容积确定
工程全年通水时段为3月8日至11月15日，全年灌溉时间210 d，冬灌后停水期最长，为112 d。丰县县城供水工程，现状总供水规模3 200m3/d，尚有1 600 m3/d的富余。工程的设计取水规模为4 340 m3/d，除去1 600 m3/d的补充水量，则冬季取水规模2 740 m3/d，冬季停水期蓄水池调节总量为23.6万m3，蒸发与渗漏损失按调节总量的5%计，冬季停水期调节总量为25万m3。
调蓄水池容积为25万m3时占地面积81 593.6m2，合122亩。最大长度300 m，最大宽度181 m，池堤总长度1 059 m，池深6 m，水深5.2 m，池底面积46 052 m2，水面面积58 873 m2。县城附近由于地形复杂，地形破碎，无修建单座调蓄水池的理想场地。结合县城附近的地形和场地条件，修建调节蓄水池2座，其中1#水池容积17万m3，2#水池容积8万m3，两调蓄水池位于县城东北侧，县境内制高点附近较高处，池底高程38.00 m。
3调蓄水池设计
3.1结构设计
1#水池容积17万m3，设计最大长度190 m，最大宽度100 m，堤顶周长968.9 m，设计池深5.0 m，水深4.0m，设计水位2453.00m，堤顶高程2454.00m，水域表面积47 929.41 m2，池底面积38 887.75 m2，蓄水池占地面积60 974.9 m2，91.46亩。2#水池容积8万m3，设计最大长度155 m，最大宽度135 m，堤顶周长800 m，池深5 m，水深4.0 m，水域表面积25 000 m2，池底面积16 500 m2，蓄水池占地面积36 000 m2，合54亩。蓄水池设DN500UPVC放空管1条，长度50 m。
蓄水池均采用土方开挖后压堤形式，设计边坡迎水面1∶2.5，背水面1∶1.5，池底地基浸水预沉1.5 m，采用振动碾压实，池堤填方段也采用振动碾洒水分层压实，压实系数≥0.93，干密度≥1.65 g/cm3。考虑池底土方开挖量较大，且区内没有堆放余土场地，因此池内开挖土方用作筑堤土料，减小外运量，池堤顶宽确定为3.0 m，内侧设金属护栏，护栏高1.0 m，防止杂物和虫类进入。
蓄水池池底设计防渗材料采用长丝纺粘二布一膜复合土工膜，规格为CGB2A1 500/0.3，膜下设100mm的粗沙垫层，膜上设50 mm的细沙过渡层、200mm厚粗沙保护层，基础处理原土翻夯1.0 m，夯垫10%水泥土厚0.5 m。边坡防渗材料采用长丝纺粘二布一膜复合土工膜，规格为CGB2A1500/0.3，膜上20 mm厚水泥砂浆衬砌60 mm厚C15预制块护面。土工膜与周边结构物连接采用膨胀螺栓和钢板压条锚固，连接部位要涂刷乳化沥青（厚2 mm）粘接，以防该处发生渗漏，设计搭接宽度150 mm。
3.2调节蓄水池稳定计算分析
3.2.1稳定计算分析依据和条件
根据有关规定，本工程为Ⅲ等，采用瑞典圆弧法所要求的土堤抗滑稳定安全系数为正常运行条件时1.20，非常运行条件时抗滑稳定安全系数为1.10。
3.2.2稳定计算断面及参数确定
根据规范要求，堤防段面采用顶宽3 m，迎水面边坡1∶2.5，背水面边坡1∶1.5的最大断面进行计算。
（1）土体密度确定：由于堤防背水面无水，因此浸润线以上土体采用湿密度，浸润线以下土体采用饱和密度来计算。
（2）凝聚力C和内摩擦角准确定：根据工程勘察报告确定。
（3）孔隙压力确定：坝体孔隙压力的计算按渗流分析计算所得的流网来确定，即等势线上任一点的孔隙压力等于该点与该等势线与浸润线交点的铅直水头压力。
（4）其他控制参数确定：如表1～4所列。
表1地震强度参数
表2坡面信息
表3上部土层特性
表4下部土层特性
（5）水面信息：采用有效应力法计算，孔隙水压力采用近似方法计算。不考虑渗透力作用，考虑边坡外侧静水压力，水面线段数为5，水面线起始点坐标为（0.000 m，4.000 m），堤坡外水位为0.000 m。
表5水面信息
3.2.3正常运行条件计算
（1）计算简图
正常运行条件稳定计算简图如图1所示。
图1稳定计算简图/m
（2）计算方法
坝坡稳定计算采用瑞典圆弧法算出稳定渗流期圆弧滑裂面安全的系数，并找出相应于圆弧法的最小安全系数及相应的滑裂弧位置。稳定渗流期有效应力法（BISHOP法）计算公式：
式中：b———条块宽度；
W———条块实重，W=W1+W2+γωZb；
W1———在堤坡外水位以上的条块重力（kN）；
W2———在堤坡外水位以下的条块重力（kN）；
Z———堤坡外水位高出条块底面中点的距离（m）；
u———稳定渗流期堤身或堤基中的孔隙压力（kPa）；
ui———水位降落前堤身的孔隙压力（kPa）；
β———条块的重力线与通过此条块底面中点的半径之间的夹角（°）。
C′———土体的有效凝聚力；
———土体的有效内摩擦角；
αi———土条滑动面与水平方向的夹角。
（3）计算结果
堤坡外水位按0.000 m计算，最不利滑动面见图2。滑动圆心=（6.240 m，6.640 m）；滑动半径=9.477 m。滑动安全系数=2.12＞Kc=1.20。
3.2.4非常运行条件计算
图2最不利滑动面/m
（1）计算简图
非常运行条件稳定计算简图如图3所示。
图3稳定计算简图/m
（2）水面信息（表6）
水面线段数2，水面线起始点坐标为（0.000 m，
m）。
表6 水面信息汇总表
3）计算结果
堤坡外水位按0.000 m计算。最不利滑动面见图4。滑动圆心=（4.600 m，6.280 m）；滑动半径=12.042 m。滑动安全系数=2.02＞Kc=1.10。
图4最不利滑动面/m
计算结果表明，调蓄水池在正常运行条件和非常运行条件条件下稳定满足设计要求。
4结语
工程已建成运行，通过设计计算及运行观测状况来看，农村饮水安全工程調蓄水池满足工程用水要求，设计是合理、稳定、安全的。
参考文献：
［1］GB 50286-98，堤防工程设计规范［S］.
［2］GB 50007-2002，建筑地基基础设计规范［S］.
［3］JGJ 79-2002，建筑地基处理技术规范［S］.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。