骨干坝工程设计.docx
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骨干坝工程设计
1、基本情况
1.1建坝意义
本工程的建设，将使岗沟流域的经济、社会、生态效益得到全面发展。
通过拦泥淤地，可增加157亩耕地；有效减少水土流失；可为沟道两旁提供交通方便；对下游起到缓洪滞洪的作用，保护下游沟道两侧的沟台地，减少水毁灾害，加速当地群众脱贫致富奔小康的进程。
1.2坝址位置
岗沟位于临夏县井沟乡，属于大夏河一级支沟。
李家咀骨干坝位于临夏市以北10km处，岗沟流域面积46.52km2，属黄土丘陵沟壑区第四副区，单坝控制面积7.87km2。
1.3小流域社经情况及治理现状
流域内辖5个乡17个合作社，共3442户，18200人，其中劳动力9288人，人口密度391人/km2，基本农田面积3267hm2，人均耕地2.69亩。
流域治理现状：
造林122.7hm2，种草20.81hm2，治理程度73.3%，林草覆盖率17.4%。
1.4工程地质条件
1、地貌地形：
本坝区总的地形属低缓的丘陵黄土梁峁状沟谷地形，沟谷地貌呈“V”形，底部为第三系砂质泥岩及泥质砂岩。
2、地层岩性：
本区主要出露岩性有：
（1）N2L第三系桔红色紫红色砂质泥岩及泥质砂岩，产状平缓，属一套干燥气候条件下形成的内陆湖泊沉积物。
（2）本区分布较广的eolQ23风成马兰黄土，组成物质以粉土为主，质地疏松，具有大孔隙及垂直节理。
3、水文地质情况
本区地下水类型只有一层第四系孔隙潜水，分布在谷底第三系与黄土接触面上，分布有几处泉水，但流量不大，坝址处无地下水，沟道内平时无水流，只有大雨时产生径流。
4、坝址处工程地质情况
该工程坝址工程地质条件简单，只有两层结构，上部为黄土，下部为第三系泥岩夹砂质泥岩，不存在构造断裂带，唯有覆盖厚度较大的黄土。
1.5气象
该流域属临夏县北部地区，属温带半干旱气候。
年平均降雨量为500mm，主要分布于七、八、九三个月，占全年降雨量的58%，且多以暴雨形式出现，年平均气温6.8℃，无霜期141天，历年最大冻土深度86cm。
2、水文
2.1洪水计算
由于该流域治沟淤地坝控制流域面积甚小，不具备按设计暴雨进行产、汇流计算的条件。
根据《水土保持综合治理技术规范》（GB/T16453—1996）规范，洪量与洪峰的计算“应以设计频率的暴雨为基础，按流域面积大小，确定设计频率下不同的设计暴雨历时，以设计暴雨控制洪量，合理确定造峰历时控制洪峰”的原则进行计算。
2.1.1设计暴雨
由于该骨干坝控制流域面积仅7.87km2，设计暴雨历时采用24h。
根据《甘肃省暴雨洪水图集》（1988.11）中年最大24h点雨量均值等值线图及年最大24h点雨量变差系数等值线图可推得不同频率下的24h雨量，见表2-1。
不同频率设计暴雨成果表
表2-1
均值
H24（mm）
Cv
Cs/Cv
不同频率下设计暴雨（mm）
P=5%
P=0.5%
53
0.53
3.5
110
171
2.1.2、洪水总量
洪水总量按下式进行计算：
W=1000αRF
式中α——径流系数；
R——暴雨量（mm），见表2-1；
F——流域面积（km2）。
计算结果见表2-2，其中径流系数参照《甘肃省水土保持治沟骨干工程技术手册》取值。
不同频率设计洪量计算表
表2-2
径流系数
流域面积
不同频率设计洪量（万m3）
α
F（km2）
P=5%
P=0.5%
0.5
7.87
43.2
67
2.1.3、洪峰流量
小流域洪水过程采用概化三角形，洪水历时T近似按《甘肃省水文图集》（1978.3）提供的经验公式根据小流域适用范围按下式计算：
T=2.14F0.344
式中：
F——流域面积（km2）
计算结果见表2-3。
设计洪水历时计算表
表2-3
流域面积
设计洪水历时
备注
F（km2）
T（h）
7.87
4.4
根据推算的洪水总量和近似设计洪水历时，可推得洪峰流量，结果见表2-4。
不同频率设计洪峰计算表
表2-4
洪水历时
不同频率下的洪峰（m3/s）
T（h）
P=5%
P=0.5%
4.4
54.5
84.9
2.2泥沙
本工程地处黄土梁峁沟壑区，斜坡处于较不稳定状态，暴雨易诱发崩塌、土流等现象，是水土流失比较严重的地区，根据水保部门多年统计资料，本地区侵蚀模数为3000T/km2.年。
流域年均输沙量按下式计算：
S=F·Ms
式中：
S——年均输沙量（t）
Ms——年均侵蚀模数，取3000t/km2
F——坝库以上集水面积，取7.87km2
计算得，年均输沙量为23610t。
3、工程设计
3.1工程规模
按《水土保持综合治理技术规范》（GB/T16453—1996）之规定，库容在50-100万m3，设计洪水重现期30~50年，校核洪水重现期50~100年，淤积年限10~20年，并参照《水土保持治沟骨干工程暂行技术规范》（SD175—86）中总库容在50~100万m3时，工程等级属五等，设计和校核洪水重现期分别为20~30年、200~300年，设计淤积年限为10~20年，确定该坝设计洪水重现期20年，校核洪水重现期200年，设计淤积年限15年。
3.2工程总体布设
根据坝址地形、地质条件，考虑到实际利用等情况，工程采用土坝和放水建筑物（涵卧管）两大件，根据土场土料为中粉质壤土，初步选定为黄土均质坝。
放水建筑物采用涵卧管形式，根据实际地形，卧管布设在坝体右岸，与岸坡斜交，比降为1：
2，涵管采用直径100cm预制钢筋砼圆管，比降为1：
100，出口设消力池。
3.3库容、坝高及断面设计
3.3.1库容确定：
该坝只布设二大件，不设溢洪道，根据国标GB/T16453《水土保持综合治理技术规范》，选一次性校核洪水总量为设计滞洪库容。
该工程总库容由拦泥库容，滞洪库容两部分组成。
V滞=67.0万m3V拦=26.23万m3
V总=V滞+V拦=93.23万m3
3.3.2坝高的确定
根据国标GB/T16453《水土保持综合治理技术规范》确定坝高。
H总=H拦+H滞+ΔH
H拦—拦泥坝高（m）；
H滞—滞洪坝高（m）；
ΔH—安全超高（m）；
1、拦泥坝高：
取泥沙干容重γ=1.35T/m3，计算得，拦泥库容（V拦）为26.23万m3，坝底高程2077.00m，从坝高～库容曲线（图3-1）查得拦泥高程2095.00m，则拦泥坝高（H拦）为18.0m。
2、滞洪坝高确定
根据水文计算成果，校核频率P=0.5%的洪水总量为67.0万m3，该工程不设溢洪道，校核洪水总量即滞洪库容，故滞洪库容（V滞）为67.0万m3。
从坝高~库容曲线（图3-1）上查得相应滞洪高程为2103.20m，滞洪坝高8.2m。
3、坝高：
H拦=18m相应高程2095.00m
H滞=8.2m相应高程2103.20m
ΔH=1.5m相应高程2104.70m
H总=27.7m
3.3.3坝体断面设计
根据实地勘察，坝体左、右两岸黄土贮藏丰富，适宜兴建碾压式均质土坝。
设计坝顶宽5.0m，坝体上、下游各设马道两处，马道宽均匀1.2m，马道处变更坡比，迎水面坡比从下至上依次为1：
2.5、1：
2、1：
1.5，背水面坡比从下至上依次为1：
2、1：
1.5、1：
1.5。
坝体填筑前必须对坝基和岸坡进行处理，清基、清坡厚度均为1.5m。
土坝填筑标准主要以压实干容重控制，其值不应小于1.55t/m3。
坝体碾压完成后，下游坡面种植适宜草木以保护坡面。
坝体主要特性值见表3—1。
坝体特性表
表3-1
序号
项目
单位
特性值
备注
1
坝底高程
M
2077.00
2
坝顶高程
M
2104.7
3
拦泥库容
万M3
26.23
4
拦泥高程
M
2095.00
5
拦泥坝高
M
18.00
6
滞洪库容
万M3
67.00
7
滞洪高程
M
2103.20
8
滞洪坝高
M
8.20
9
滞洪+拦泥库容
万M3
93.23
10
防汛库容
万M3
43.20
11
防汛+拦泥库容
万M3
69.43
12
防汛高程
M
2102.00
13
防汛坝高
M
7.00
14
滞洪+拦泥坝高
M
26.20
15
超高
M
1.50
16
设计坝高
M
27.70
17
坝顶长度
M
129
3.4放水建筑物设计
根据实地勘察，左岸为硬质黄土，地质统一，地基完整，无裂缝现象，故放水卧管布置在坝体左岸。
3.4.1放水孔设计
放水孔根据GB/T16453《水土保持综合治理技术规范》规定设计，孔径按三孔同时开启放水，三天排完二十年一遇的洪水计算，放水孔每台高差0.5m。
放水孔径：
d=0.68
二十年一遇的洪水总量为43.2万m3，经计算取d=0.5m。
3.4.2卧管设计
根据实际地形，取卧管纵坡1：
2，断面为矩形，底宽1.2m，Q加=1.2Q设，考虑到便于施工和检修，取卧管净高为0.5m。
设计卧管47阶，阶高均为0.5m，总长53.4m，顶部设通气孔，卧管顶部高程2103.7m，。
卧管底板用C19钢筋砼现浇，厚0.3m，底部设4处齿墙。
侧墙用C19砼现浇厚0.2m，盖板用C19钢筋砼预制，厚0.3m。
3.4.3消力箱设计
设计消力箱长8m，宽1.2m，深3m，底部高程2077.0m，消力箱采用C19钢筋砼现浇。
3.4.4涵管设计
涵管轴线与坝轴线垂直，比降i=0.01，内径1.0m，壁厚0.23m，设计涵管47节，每节长2.0m，总长94.44m，进水口涵管高程2079.18m，出水口高程2078.24m。
接头处采用沥青油麻处理，然后用3：
7的石棉水泥填缝，再用1:
2水泥砂浆勾缝。
涵管设截水环7处，涵管末段设消力池及尾水明渠。
放水建筑物特性值见表3—2。
放水建筑物特性表
表3-2
序号
项目名称
单位
特性值
备注
1
卧管顶部高程
M
2103.7
2
台阶高度
M
0.5
3
放水孔数
孔
46
4
坝底高程
M
2077
5
坝高
M
27.7
6
坝底宽
M
74.44
7
消力箱底部高程
M
2077
8
涵管进口高程
M
2079.18
9
涵管纵坡
1/100
10
涵管长度
M
94.44
11
涵管出口高程
M
2078.24
12
齿墙个数
个
4
13
节水环个数
个
7
14
涵管节数
节
47
15
卧管总长
M
53.4
4、效益分析
该工程开发后，新增可利用土地面积157亩；保护现有沟道两旁耕地。
工程效益包括达到淤积年限后，新增耕地产生的农业效益、蓄水期间养殖业效益及林业效益。
建成第6年开始计算蓄水养殖业效益及沟道两旁林业效益；工程建成第16年开始计算农业效益，新增耕地用以种植农业经济作物。
经计算，建成第6至16年工程产生年净效益为9.5万元，第16年后工程产生年净效益为13.43万元，工程运行期40年内总净效益为430.75万元。
工程实施后，每年可减少一定的水毁损失；促进地方工农业的发展；增加商业利润和税收。
对当地的文化教育、卫生保健、交通等生活服务设施，对社会稳定等都会带来深远影响。
综上所述，本工程的实施不仅有一定的经济效益，而且有明显的社会效益。
建议该工程早日立项建设。
5、工程量计算
该工程主要工程量：
土方61150m3,石方73m3,砼275m3。
主要材料：
水泥49T，钢筋6.18T，砂子121m3,石子186m3,柴油50T，种子37kg。
详见工程量及主要材料汇总表。
6、施工组织设计
6.1工程进度安排
工程审批后，计划2003年10月开工，封冻前完成清基、削坡、结合槽、管道安装及部分坝体填方。
2004年3月继续坝体填筑及卧管部分施工，2004年5月底完工。
6.2施工组织
主体工程施工采用机械为主、人工为辅的施工方法。
本工程施工采用招投标和建设监理制，应选择技术力量强、机械化程度高、信誉好的施工队伍。
为了保质保量按期完成工程建设，开工前县、乡成立施工领导小组，负责土场占地等问题。
县水保站委派技术人员进行质量监督。
6.3施工要求
工程施工要严格执行有关《规范》及《规程》，采取切实有效措施，确保工程的质量和安全。
结构尺寸、强度等级、填土干容重等均须符合设计要求。
7、投资估算
7．1编制说明
7.1.1项目划分
本工程属水土保持生态工程，其费用由基本费和预备费两部分组成。
其中基本费包括建筑工程费、临时工程费和独立费用三部分；预备费包括基本预备费和价差预备费。
7.1.2编制原则和依据
投资估算编制以《黄河水土保持生态工程设计概（估）算编制办法及费用标准》为依据，按《黄河水土保持生态工程概算定额》进行编制。
本工程为可行性研究阶段，工程单价扩大10%。
1．基础单价
（1）人工工资
本工程所在区属十一类地区，根据水利部水建[1998]15号文件，并结合黄河流域实际情况，人工预算单价按14.07元/工日计算。
（2）主要材料预算价格
外购材料价格均按2003年2月份市场价为原价,加运杂费及采购保管费组成。
本地材料价格均为运到工地市场价。
详见主要材料价格汇总表六。
（3）施工用电
根据《国家计委关于甘肃省疏导电价矛盾和实现城乡用电同价问题的通知》计价格[2002]2611号文规定，工程所在区非工业用电基础电价为0.494元/kw·h，外加高压输电线路损耗率、变配电设备及配电线路损耗率、供电设备维修摊销费组成，经计算施工电价为为0.585元/kw·h，详见附件表一。
（4）机械使用费
根据《黄河水土保持生态工程概算定额》中施工机械台班费定额及有关规定计算。
对缺项的施工机械定额，均按1991年由水利部、能源部颁发的《水利水电工程机械台班费定额》计算。
（5）砼材料单价
根据设计确定的砼强度等级，按《黄河水土保持生态工程概算定额》中的砼配合比表分别计算出水泥、掺合料、砂石料及水的每立方米砼材料单价，经计算C9砼109.26元/m3；C14砼118.47元/m3；C19砼147.18元/m3；M10砂浆190.60元/m3。
2．费用标准
（1）直接费：
由基本直接费和其他直接费两部分组
成。
基本直接费包括人工费、材料费、机械使用费及零星材料费，其他直接费按基本直接费的2%计列。
（2）间接费：
土方工程按直接费的3%计列；砼工程按直接费的3.5%计列；石方工程按直接费的4%计列。
（3）计划利润：
按直接费与间接费之和的3%计列。
（4）税金：
按直接费、间接费与计划利润之和的3.22%计列。
3．临时工程
按设计提供的工程量逐项计算费用。
4．独立费用
（1）建设管理费：
本工程包括建设单位经常费、工程建设监理费和项目建设管理费三部分。
其中建设单位经常费取建安工作量的1%；因本工程建安工作量在500万元以下，工程建设监理费为建安工作量的2.8%；项目建设管理费按建设单位经常费和工程建设监理费之和的15%计取。
（2）科研勘测设计费：
包括规划统筹费、勘测设计费，本工程无科学研究试验项目，不计科学研究实验费；规划统筹费按勘测设计费的10%计算;勘测设计费按一~三部分之和的3%计取。
（3）施工期水土保持监测费：
按建安工作量的0.2%计取。
（4）工程质量监督费：
按建安工作量的0.15%计取。
（5）植物措施管护费：
按第一部分中种草工程费的1%计取。
5．预备费：
本工程按一~三部分之和的5%计取基本预备费，（本工程不计价差预备费）。
7.2工程总投资
本工程估算总投资89万元，其中国家投资63万元，地方匹配26万元。
总投资中建筑工程71.51万元；临时工程6.45万元；独立费用6.30万元；基本预备费4.74万元。
7.3投资估算表
表一、总估算表；
表二、建筑工程估算表；
表三、临时工程估算表；
表四、独立费用估算表；
表五、工程单价汇总表；
表六、主要材料预算价格汇总表；
表七、主要工程量、工日数量汇总表；
附件表一、施工用水、电、风价格计算表；
附件表二、施工机械台班费计算表；
附件表三、工程单价计算表。
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