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第一届“环能德美杯”水利新技术应用设计大赛
来源:沈阳市水利建筑勘测设计院 | 发布时间:2015-7-13 | 浏览次数:

 

参赛设计方案
 
 
 
作品名称:康平县卧龙湖北岸堤坝工程设计
参赛单位: 沈阳市水利建筑勘测设计院 
 
 
 
 
水利部科技推广中心制
2015年7月6日


一、基本情况
作品名称
康平县卧龙湖北岸堤坝工程设计
选择技术
生态格网结构工程技术
拟应用工程
康平县卧龙湖北岸堤坝工程
参赛单位
沈阳市水利建筑勘测设计院
(盖章)
 
(盖章)
 
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参赛人
(不超过5人)
工作单位
职务/职称
学历
联系电话
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二、拟应用工程信息
拟应用工程
康平县卧龙湖北岸堤坝工程
该工程属于
(可多选画
☑ 政府重点工作
☑ 社会热点
☑ 三年内将实施的实际工程项目
 科技难点问题
审批单位
(已立项工程项目填写)
批准文件
(已立项项目填写)
投资规模
1000万
实施单位
康平县卧龙湖生态区管理局
设计单位
沈阳市水利建筑勘测设计院
实施进度
等待有关部门审批
拟应用工程
介绍
卧龙湖位于康平县城以西1km处,是康平县域中心位置,地处有“八百里瀚海”之称的科尔沁大草原南缘。处于半湿润与半干旱气候、森林与草原植被的过渡带,属典型农牧交错区,是我国一级生态敏感带。卧龙湖流域面积1592.7km2,湖区东西长16.5km,南北宽6km,周边长60km,总面积为112km2 (水域面积64km2,滩涂48km2),湖中平均水深为2.2m。卧龙湖是东北第二、辽宁第一的平原淡水湖,也是生态系统较为完整的典型内陆型天然湿地。
根据曾维书记2011年7月22日到康平调研时提出“保护好、利用好卧龙湖”,“开创康平生态立县、科学发展的崭新局面”的思路,康平县政府完成了卧龙湖生态区保护与利用总体规划。生态区的建设,是阻止科尔沁沙地向南扩张的重要屏障,对调节地区气候、补充地下水、维护该地区生态平衡起着重要作用。
卧龙湖的另一水源是以康平镇为主的城镇生活污水。在湖区周围不仅有康平镇排污口,而且还有13个进水口及多个与环湖湿地进行水体交换的进出水口。这些进水口在保障卧龙湖入水的同时,也给卧龙湖水体污染带来严重的隐患。随着沿湖旅游业的发展,以及城镇化进程的加快,这种隐患将越发凸显。
因此,将卧龙湖的地表径流水和城镇生活污水分开,解决卧龙湖水体污染带来的严重隐患,合理有效的科学开发、管理保护卧龙湖湿地就显得非常重要而且十分必要。
卧龙湖北岸堤坝工程修建后,可以有效分隔出堤坝北侧区域,用以将污水处理厂处理过的污水进行二次净化,并通过北闸排水河道下泄到辽河,使卧龙湖的水质和生态环境得到极大的改善。
堤坝建成后,恢复了原有护岸的功能,保护了北岸的城市防洪安全,解决了冬季湖水冻胀对堤岸产生的安全隐患,有效的防止堤岸的脱坡和兑岸。
堤坝建成后还可沿卧龙湖北岸全部围成湿地,在180公顷湿地内植被种植以茭白草、芦苇、藨草、香蒲、浮萍等,可为人们增添休闲、观赏和贴近自然的美景,显著提高卧龙湖的生态环境。同时充分贯彻曾维书记“保护好、利用好卧龙湖”的指导思想。
因此,卧龙湖北岸堤坝建设非常重要而且十分必要。能有效的保护好卧龙湖的水资源,通过卧龙湖工程为康平县乃至整个沈阳市的旅游事业的发展提供配套设施,推进大旅游战略,加入辽宁中北部旅游带,提升周边土地价值,拉动经济更好更快的发展。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


三、详细设计方案
作品名称
康平县卧龙湖北岸堤坝工程设计
选择技术
生态格网结构工程技术
设计作品概况
卧龙湖位于康平县城以西1km处,是东北第二、辽宁第一的平原淡水湖,也是生态系统较为完整的典型内陆型天然湿地。根据曾维书记2011年7月22日到康平调研时提出“保护好、利用好卧龙湖”,“开创康平生态立县、科学发展的崭新局面”的思路,康平县政府完成了卧龙湖生态区保护与利用总体规划。生态区的建设,对调节地区气候、补充地下水、维护该地区生态平衡起着重要作用。
卧龙湖北岸堤坝工程在原有坝基上加高培厚并修建护岸,全长5303m。堤坝建成后,可沿卧龙湖北岸全部围成湿地,可增加湿地面积180公顷,还可将污水处理厂排放的城市污水经过恢复后的表流湿地进分二次净化,通过北闸排水河道下泄到辽河,使卧龙湖的水质和生态环境得到极大的改善。
本次工程选用的新技术为生态格网结构工程技术,与传统硬性护坡形式相比,该技术具有生态性,整体性,柔韧性,施工便捷等优点。本次工程设计堤坝顶高程90.00m,堤顶宽度5m,迎水坡、背水坡坡比均为1:3。迎水侧采用绿滨垫护坡与草皮护坡结合的形式,绿滨垫内置生态土工固袋(内填土料),护坡顶高程89.00m,绿滨垫厚度0.4m,下设10cm粗砂垫层和400g/m2长丝土工布一层。常水位以上生态土工固袋不封顶盖,在其之上铺设加劲椰丝植生毯(带草籽)一层,然后盖上绿滨垫网片盖板固定。护脚为松木桩,松木桩直径20cm,长度为2m,桩间距40cm。
生态格网技术的应用,完美契合了生态水利,科技水利的设计理念和康平生态立县的发展思路,节约工程造价的同时,带动了水利新技术应用的新潮流。
 
新技术应用
可行性分析
“生态格网”是将抗腐蚀、耐磨损、高强度的低碳高镀锌钢丝、铝锌合金镀层钢丝或包覆聚氯乙烯(PVC)的以上同质钢丝由专用机械编织成绞合状,六边形网目的网片,再根据工程设计要求由专用设备裁剪、加强,制作而成的不同规格的网制品,本次设计所采用的绿滨垫结构就是其中一种。绿滨垫结构的箱体部分采用双隔片形式,箱体与隔片为一张网片整体生产(除盖板外),双隔片中间需使用直径2.2mm(包塑后3.2mm)的扎丝固定。绿滨垫网孔尺寸为80mm(允许公差±5%)×115mm(允许公差±10%),铰制长度≥50mm。网丝、边丝、扎丝均为PVC高致密粘性镀锌低碳钢丝。网丝丝径2.2mm(±0.06),包覆PVC直径3.2mm,镀层重量≥230g/m2;边丝丝径2.7mm(±0.06),包覆PVC直径3.7mm,镀层重量≥250g/m2;扎丝丝径2.2mm(±0.06),包覆PVC直径3.2mm,镀层重量≥230g/m2;钢丝编织后镀层重量损耗不超过15%。钢丝抗拉强度≥350MPa,断裂延伸率≥7%。
与现有的混凝土护坡、浆砌石护坡等传统硬性护坡相比,生态格网结构是由单元结构连续组装而成,属于柔性结构,能有效抵抗基础的不均匀沉降,并且整体结构不受影响。生态格网结构在保护堤岸的同时还恢复了生态平衡,其结构中的空隙为水体与土体间的物质交换提供了便利,植物可以自然生长,生态性良好。生态格网结构的充填物可就地取材,施工便捷,可带水施工作业,不受环境因素影响,节省工期。
本次工程位于风景秀丽的卧龙湖生态区内,传统的硬性护岸与周边的生态环境格格不入,违背了生态为本的治湖理念。生态格网技术的采用将防波护堤与生态治理二者有机地结合起来,体现了生态水利,和谐自然的设计理念。同时卧龙湖处于严寒地区,受温度的影响,传统硬性护坡在汛后的施工期较短,导致工程工期加长,连续性较差。而生态格网技术的采用良好的规避了此类问题,进入严寒冬季,绿滨垫护坡可在冰面上铺砌连接,当冰面融化时,绿滨垫护坡组成的整体自动下沉至坡脚和坡面,不仅缩短了工期,而且规避了由于工程建设不连续所带来的一系列后期问题。
 
设计方案
卧龙湖北岸堤坝工程在卧龙湖北岸原有坝基上修建护岸,从卧龙湖城市排污口西侧起到西马莲河入湖东堤止,全长5303m。卧龙湖正常蓄水位88.30m,10年一遇设计洪水位88.46m。
顺应交通及景观要求,堤坝顶高程定为90.00m,堤顶宽度5m,迎水坡、背水坡坡比均为1:3,填筑土方外购,回填压实度为0.91。迎水侧采用绿滨垫护坡与草皮护坡结合的形式,绿滨垫内置生态土工固袋(内填土料),护坡顶高程为89.00m,绿滨垫厚度0.4m,下设10cm粗砂垫层和400g/m2长丝土工布一层。常水位以上生态土工固袋不封顶盖,在其之上铺设加劲椰丝植生毯(带草籽)一层,然后盖上绿滨垫网片盖板固定。护脚采用松木桩,松木桩直径为20cm,长度为2m,桩间距40cm。
根据现状实际地形的不同,将护岸分为两种形式,在高程和断面长度上略有区别。绿滨垫采用长4m,宽2m,高0.4m及长5m,宽2m,高0.4m两种规格,在绿滨垫中放置生态土工固袋,并填充土料,以此代替块石,因地制宜,充分利用当地土方资源,既节省石材,又利于植被生成,是生态环保的最佳选择。生态土工固袋主要成分为聚丙烯纤维,是由单股单丝纤维编织而成的高强土工编织产品,双向抗拉强度≥80KN/m,透水系数为5×(10-1~10-4)L/S,是注重环保和生态的生态护岸工艺。生态土工固袋规格为1050×1050×450mm(长×宽×高),在常水位以上,生态土工固袋不封顶盖,在袋内填满土后,铺设一层加劲椰丝植生毯(含草籽),加劲椰丝植生毯是由上下两层PP加劲网、椰丝纤维及植生带在机械下加工而成,规格为2×30m,椰丝单位重量为700g/m2,抗拉强度≥0.8KN/m,加劲目数为8目。铺设后封闭绿滨垫顶盖,绿滨垫以上铺设草皮护坡并进行人工养护。
 
施工方案
工程计划工期7个月,工程区有环湖路、县道、乡道等多条公路穿过,交通便利。工程指挥部设在卧龙湖附近,便于对各个标段及施工分部工程的管理。工程施工所需的临时房屋、临时仓库及堆料场可设置在工程区周边交通便利的道口处。施工用电采用移动式发电机组供电,施工用水取自地下水或河水。
工程施工前,必须对原地面高程进行复测。
首先进行堤坝的加高培厚。工程进行土方开挖前需清基,将河道内垃圾、杂草、石块等废弃物清除运走,表土清基30cm。土方开挖采用1m3挖掘机开挖,74KW推土机推土,机械开挖不得超挖,人工清基10cm。采用10t自卸汽车运输,开挖后的土料一部分用来填筑项目区内的物理隔离带和湖内小岛,多余的土方运至弃土场,运距2km。施工单位在土方填筑施工前应做碾压试验,确定施工参数。
一段堤坝加高培厚完成后,进行该段护坡的施工及下一段堤坝的加高培厚。根据设计图纸进行松木桩护脚的施工及土工布、砂垫层的铺设,同时进行绿滨垫及生态土工固袋的组装,组装完毕后进行铺设,并填充土料。填满后进行植生毯的铺设和封盖。下部绿滨垫护坡施工完毕后,进行上部草皮护坡的铺设及养护。
绿滨垫护坡施工时,按照图纸组装并留出顶盖最后封闭笼体,固定笼体至设计位置后,将生态土工固袋置入笼体内,用铁丝将其底部四角平均撑开,然后向生态土工固袋内填充土料,填充至一半高度压实后继续填充至饱满,填满袋口后以黏扣带黏合生态土工固袋,再结扎边框线;位于常水位以上的生态土工固袋不封袋口,在其之上铺设一层加劲椰丝植生毯(带草籽)代替顶盖,最后用绿滨网片顶盖封闭笼体,并用扎丝将顶盖与其他各部位绑扎牢固。
生态格网技术的应用,使得工程工期缩短1/2,工程施工难度大大降低,可全天候施工,无需水电配套,简便快捷。
 
效益分析
康平县位于辽宁省北部,东经122°45′--123°37′,北纬42°31′--43°02′,是沈阳市的郊区县,距沈阳市区120km。康平县向东靠近辽宁省铁岭市,向西毗邻内蒙古科尔沁草原,向北临近吉林省,处于辽宁、内蒙古、吉林三省区交界处。康平县对外交通便利,国道明沈线(G203)和省道彰桓线(S303)构成了康平县对外交通的纵横框架。随着沈康(沈阳至康平)高速公路、铁朝(铁岭至朝阳)高速公路的建成通车,康平县对外交通条件将更进一步得到改善,沈阳到康平的时间将缩短至1小时,康平县将处于沈阳一小时经济圈内。
卧龙湖位于康平县城以西1km处,是东北第二、辽宁第一的平原淡水湖,也是生态系统较为完整的典型内陆型天然湿地。根据曾维书记2011年7月22日到康平调研时提出“保护好、利用好卧龙湖”,“开创康平生态立县、科学发展的崭新局面”的思路,康平县政府完成了卧龙湖生态区保护与利用总体规划。生态区的建设,是阻止科尔沁沙地向南扩张的重要屏障,对调节地区气候、补充地下水、维护该地区生态平衡起着重要作用。
卧龙湖北岸堤坝工程在原有坝基上加高培厚并修建护岸,全长5303m。堤坝建成后,可沿卧龙湖北岸全部围成湿地,可增加湿地面积180公顷,还可将污水处理厂排放的城市污水经过恢复后的表流湿地进分二次净化,通过北闸排水河道下泄到辽河,使卧龙湖的水质和生态环境得到极大的改善。
随着自然资源的不断开采,导致各种天然材料逐渐减少,单价不断增高,工程造价提高的同时也出现了偷工减料的不良现象,传统的硬性护岸生态性差的问题也逐渐凸显出来,陷入了恶性循环的怪圈。生态格网技术的应用,完美契合了生态水利,科技水利的设计理念和康平生态立县的发展思路,节约工程造价的同时,带动了水利新技术应用的新潮流。本次工程设计将绿滨垫与生态土工固袋相结合,采取兼顾防护和生态性的措施,利用周边土料代替块石填充,材料单价节省了6倍之多。生态格网技术不仅解决了工程问题,还将水利工程与水利景观相结合,营造出有岸不见岸的生态景观护岸。并且工程建成后,后期几乎不需维护,靠自然生态的调节即可达到良好的工程效果。
 
 
四、附件清单
 
 
五、审核意见
参赛人所在单位审核意见(所有参赛单位均需签字盖章)
 
 
 
签 字:
日 期:
(盖章)
 
 
 
签 字:
日 期:
(盖章)
评审专家组审核意见
 
 
签 字:
日 期:
水利部科技推广中心审核意见
 
 
签 字:
日 期:
(盖章)
 

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