铜锣径水库主坝填筑材料分区优化设计

1 引言

铜锣径水库位于深圳市龙岗河支流响水河上，坝址至上游三洲田水库干流长4.99 km，集雨面积5.64km2，该水库是深圳抽水蓄能电站 （装机1200 MW，4台） 的下水库和深圳东部片区的调蓄供水水库，具有发电、供水及防洪等综合功能。

主坝在旧坝的基础上扩建而成，旧坝坝顶高程68.35m，最大坝高25m，扩建后坝顶高程85.90m，最大坝高47.5m，新旧坝高差22.5m。工程等别为Ⅰ等大（1）型，设计洪水标准500年一遇，校核洪水标准5000年一遇，地震基本烈度为7°，总库容2399.8万m3，正常蓄水位80m，死水位60m，水位最大消落深度20m。经前期各阶段坝型比较，主坝采用风化土心墙堆石坝。坝体堆石料由工程周边石场供应，但2012年4月工程开工时周边石场均已关停不再对外供应石料，石料短缺成为制约工程推进的主要因素。为保证项目按期竣工，对坝体填筑材料分区进一步优化，尽量减少堆石用量，控制工程投资。

2 优化设计原则

原设计已论证了充分利用旧坝的基础上进行加高加厚，并解决了新旧坝结合面临防渗体不均匀沉降引起的一系列对坝体不利的问题。因此，确保坝体稳定和控制变形是坝体材料分区［3-9］优化设计的关键，基本原则为：①维持原设计坝型不变；②在库水位骤降工况下坝体边坡和渗流稳定满足规范要求；③坝体变形满足规范要求； ④在任何情况下的渗透水都能通畅地排往下游；⑤基于上述条件，尽可能减少堆石用量和坝体总方量。

3 优化设计

3.1 原主坝设计方案

主坝轴线位于旧主坝下游，呈直线布置，坝顶高程85.9m，坝顶长433m，坝顶宽7m，最大坝高47.5m。坝体上游边坡1∶2.75，下游边坡1∶3，最大底宽约234.39m。

“对分课堂”教学模式如同字面意思，是指将课堂时间分为两部分，前半部分由老师讲授知识，后半部分由学生讨论吸收，互相学习，发现问题并解决问题.通过这样的学习方式，让每个学生都能有时间思考，实现学习水平的提高.“对分课堂”第一阶段要求教师做到掌控整节课的节奏，对大概的知识框架，重难点的关键点指明说明，但不覆盖过多细节，让学生自己思考，在讨论和互相学习的过程中掌握知轮廓.第二阶段以老师教学为主体，从头到尾串讲细讲，结合教材串联知识点，对学生第一阶段发现的问题做出解答.第三阶段是学生自主学习和巩固的实践.学生可以梳理学习笔记，完成课后练习，自发开展课外实践，让学习始终充满活力.

3.2 优化方案比较

坝轴线、坝顶高程、坝体长、高等基本参数维持原设计不变的情况下，根据优化设计原则，从减少堆石节省投资的目的出发，在满足坝体边坡稳定及变形要求的前提下，应尽可能大范围布置全强风化料。除下游坝壳外，在心墙与上游堆石之间可增设全强风化料区。初拟上游坝坡为1∶4，1∶3.25，1∶2.75，1∶3，4个方案进行比较，各坝体结构下游相同，差异在上游。

3.2.1 1 ∶4方案

心墙上游增设全强风化料，面上以3m厚堆石压坡，上游堆石与全强风化料之间设反滤层和过渡层，厚度均为1.5m。该方案坝体变形较大，不满足要求，方案不可行。

3.2.2 1 ∶2.75方案

可见，嘉、万曲学确实有着明显的理性化倾向，使得该时期的文人曲家不再盲目跟从一味推尊式的明初旧说，转而以实际例证来客观讨论元曲的高下得失，既对前人的失误之处进行了反拨，也起到了进一步明确元曲佳、妙所在的指示作用，实则并未损伤元曲的应有高度，反而巩固了其范式性的经典地位。

3.3.1 坝体稳定计算

防晒化妆品的功效评价主要包括三个方面的指标：防晒化妆品防晒指数 （Sun Protection Factor,SPF值）测定、防水性能测试以及长波紫外线防护指数（Protection Factor of UVA,PFA值）的测定。其中SPF值是指引起被防晒化妆品防护的皮肤产生红斑所需要的MED与未被防护的皮肤产生红斑所需的MED之比。MED（Minimal Erythema Dose）即最小红斑量，是指引起皮肤清晰可见的红斑，起范围达到照射点大部分区域所需要的紫外线照射最低剂量（J/m2）或最短时间（秒）。

3.2.3 1 ∶3.25方案

心墙上游增设全强风化料区，顶高程与正常蓄水位齐平，顶宽4.24m，上游坡比1∶2，面上堆石压坡，堆石坡比上游1∶3.25，两者之间设反滤层和过渡层，层厚均为1.5m。

对材料优化分区后的方案进行计算。坝基和坝体计算参数根据施工图阶段的室内试验和现场碾压试验有关数据及岩石特性，并参照国内类似工程的经验数据类比拟定［10-14］，如表1。

3.3.2 坝体变形计算

坝体边坡稳定分析采用 《河海大学渗流边坡稳定计算程序（Autobank7）》进行计算，渗流计算采用有限元法，稳定计算采用简化毕肖普法。计算工况及结果如表2，坝体边坡抗滑稳定满足规范要求。

3.2.4 1 ∶3方案

坝体结构布置：上下游边坡均为1∶3，自上游至下游面，依次布置干砌石护坡（厚0.6m）、上游堆石区、过渡层（厚1.5m）、反滤层（厚1.5m）、新增全强风化料区、反滤层（1.5m）、风化土心墙、反滤层（厚1.5m）、过渡层（厚3m），下游高程48 m以上为全强风化料、以下为堆石，全强风化料和堆石之间设反滤层 （厚0.6m）。下游坡面为草皮护坡，坡脚设排水棱体。上下游建基面均设粗砂碎石垫层（厚1m）。

堆石坡比上游1∶3，下游1∶1.8，堆石量为31.86万m3，较前两个方案进一步减少。因此，推荐上游坡比1∶3的方案为优化方案。

3.3 坝体稳定与变形计算

心墙上游增设全强风化料区，顶高程与正常蓄水位齐平，顶宽3m，上游坡比1∶1.5；面上堆石压坡，堆石坡比上游1∶2.75。两者之间设反滤层和过渡层，层厚均为1.5 m。

尽管现阶段临床治疗慢性心力衰竭这类疾病已经取得了较大进展，并且在患者住院治疗期间也可以通过优质的护理缩短患者的康复时间以及降低患者住院费用，但是在患者出院后的护理工作却相对空白，进而导致患者再住院率也越来越高。延续性护理模式作为一种新型的护理模式，将其与中医辨证相结合，然后应用到慢性心力衰竭出院患者护理过程当中，通过中医疗法进行辨证，然后从饮食、心理、行为、康复护理等多个方面进行干预。研究结果表明，应用延续护理模式联合中医辨证护理的观察组患者的，其心理状态评分、不良事件发生率以及再住院情况均优于采用常规护理干预的对照组，组间对比，差异有统计学意义（P＜0.05）。

经初步计算，上游坡1∶2.75和1∶3.25两方案均能满足规范要求，其堆石量分别为37万m3和40万m3，两方案的堆石量均有不同程度的降低。

式中Pe—汽轮机机组的额定发电量，300MW；η—机组的热效率，取35%；Δ η—循环水温度降低Δ t时机组提高的热效率。

李顺明：广西财经学院教授，现任经济与金融财税研究院常务副院长，广西财政学会理事，全国高校财政教学研究会理事，广西财政厅预算绩效管理评审专家

坝体变形采用E-b模型进行计算，参数参照其他类似工程拟定（如表3），有限元网格如图1。

坝体变形计算结果如表4：

（1）从坝体的位移分布上看，竣工期最大沉降0.495m，蓄水期最大沉降0.388m，最大沉降为坝高的0.9%，主要发生在施工期［15-16］；蓄水后，坝体最大沉降量减少，因为蓄水后坝体孔隙水压力增加，有效应力降低，浸润线下坝体产生了微小的卸荷回弹变形。

（2）从坝体的大、小主应力分布上看，其较大值均在坝体底部［17］。竣工期断面大主应力最大值1.07MPa，小主应力最大值0.49MPa，蓄水后最大、最小主应力均有所降低，同样是蓄水导致有效应力降低所致。

4 工程量及投资变化情况

优化方案与原设计方案工程量比较： 堆石减少23.404万m3，全强风化料增加27.839万m3，堆渣增加8.43万m3，过渡层增加3.24万m3，反滤层增加1.156万m3，过渡排水层增加2.114万m3，粗砂碎石垫层增加2.065万m3，干砌石护坡增加0.395万m3。根据2014年第3期深圳市价格信息同比测算，优化方案造价14708.461万元，原方案造价16654.098万元，节省投资1945.54万元。

5 结语

鉴于筑坝石料来源困难，为避免影响工程进度，对主坝分区填筑材料进行优化设计。经计算分析后的推荐方案，其坝坡稳定及坝体变形满足规范要求，堆石量31.85万m3，比原方案减少23.404万m3；全强风化土石料83.74万m3，比原方案增加27.839万m3。坝体优化后体型和填筑方量有所增加，但增加的主要是全强风化料，而堆石料大大减少。按综合单价计算，优化后方案投资 （直接费） 较原设计方案减少1945.54 万元，优化设计满足工程需求，保证了工程按期完工，取得了显著工程效益。

3.2.1 系统性穿刺 主要包括TRUS引导下穿刺。教学关键在于穿刺点的定位，需要熟悉前列腺超声断面解剖并具备空间想象能力。

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