张家洼骨干坝初步设计报告 精品.docx

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张家洼骨干坝初步设计报告精品

1、野狐沟流域坝系规划总表（表1）

2、工程概况及主要技术经济指标表（表2-表6）

3、工程概算表（表7—表16）

1、野狐沟流域坝系工程规划布局图

2、库区地形图

3、坝址地形图

4、工程总体施工平面布设图

5、坝高—库容、坝高—淤地面积关系曲线图、表

6、坝体纵横断面图

7、放水建筑物设计纵横断面图

第一章、基本情况

1、概述：

野狐沟小流域总面积71.4km2，位于**省**市**县西北部，距县城50km，为泾河的三级支流，属黄土丘陵沟壑区第二副区，水土流失严重。

为了增加和完善流域综合防治体系，合理高效的开发利用沟道水土资源，从根本上遏制水土流失，解决当地的人畜饮水困难，缓解灌溉用水紧张的矛盾,改善流域生态环境,合理调整流域农业产业结构，促进流域经济发展，2005年3月**县水保局委托**市欣荣水保生态工程设计有限公司对野狐沟小流域进行了淤地坝布局规划设计及坝系建设可行性研究，2005年8月29日水利部黄河水利委员会以黄水保［2005］29号文件批复野狐沟小流域坝系总投资1942万元（其中中央投资1221万元，地方配套721万元），共修建骨干坝15座，中型淤地坝5座，小型淤地坝5座，预计完成总工程量192.48万m3，其中土方192.08万m3，混凝土4.005万m3。

坝系规划新增拦泥库容587.92万m3，滞洪库容808.76万m3，总库容1396.68万m3。

张家洼骨干坝位于流域上游的一条支沟下游,地理坐标为N36°06′06.38″、E107°29′57.05″，坝控面积3.01km2，可研批复设计坝高29.5m,总库容66.01万m3,其中拦泥库容27.78万m3,滞洪库容38.23万m3,淤积年限15年,总土方6.72万m3,混凝土161.96m3,工程最终可淤成坝地4.01hm2。

2、流域自然情况：

野狐沟流域涉及土桥、桐川、翟家河3个乡的7个行政村，根据《**省**土壤》等资料分析，该流域出露的主要地层有三种:

一是白垩系的环河华池组，岩性由灰绿、灰紫、暗紫红色泥岩组成；二是第三系上新统泥岩，流域内分布较广，但出露不多，仅见于沟谷两侧底部泄流面上，岩性以砖红色粘土为主,其中夹有零散或成层不规格的钙质结核；三是第四系下更新统三门组,中更新系隔石组，上新统萨拉乌苏组，马兰组及全新冲击层等，构成了现在的黄土原、峁、坡、沟。

流域属大陆性季风气候。

据县气象站实测资料，多年平均气温9.4℃，年极端最高气温37.9℃，极端最低气温-21.3℃，无霜期184天。

流域侵蚀模数为8000t/km2·a。

多年平均降雨量为530mm，年内分布不均匀,多集中在7、8、9三个月，占全年降水量的68%,且多以暴雨形式出现。

最大年份降雨量852mm,最小降雨量337mm,200年一遇24小时最大降雨量180.5mm，3-6小时最大降雨量33mm。

流域年最小径流深20.6mm，最大41.95mm，平均径流模数3.26万m3/km2.a，输沙模数8000t/km2.a,年输沙量57.12万t。

3、坝控流域内社经情况：

坝控流域内有行政村1个，自然村2个，共有37户,148人,全部为农业人口，人口密度49.17人/km2,其中劳力51个,有耕地面积1240亩，人均占有耕地8.38亩,多为坡耕地，亩单产粮食160kg,粮食总产19.84万kg,人均产粮1341kg。

产业结构单一，主要以种植业为主，种植业以粮食种植为主，流域内农、林、牧、副人均纯收入980元。

4、坝控流域治理现状：

截止2005年共完成水保治理措施面积1.193km2，其中梯田180亩，造林1360亩，人工种草250亩，治理程度39.63%，这些措施有效的控制了水土流失，改善了生态环境，改变了农业生产条件。

但是只注重田、林、草措施建设，忽视沟道工程建设,大量的沟道泥沙没有得到有效拦蓄，水土流失没有从根本上得到遏制,水保措施效益得不到充分发挥。

5、流域综合治理规划情况：

根据我县编制的《**县野狐沟流域总体规划》，坝控流域内规划水平梯田250亩，种草面积520亩，规划造林面积1000亩，累计治理面积2.37km2，最终治理程度达到78.74%。

6、拟建工程情况：

张家洼骨干坝处在流域上游的一条支沟下游，其上游2km规划修建前梁沟骨干坝。

张家洼骨干坝采用滞洪排清的方式运行，起着承上拦下保的作用。

张家洼骨干坝坝址处表层出露的红粘土主要分布在岸坡高程119m以下，119m以上土壤以黄绵土为主,沟床有沙卵石层，厚度1.2m左右。

坝址两岸结构完整，无软弱带和裂隙发育，两岸边坡无滑塌体，右岸坡适宜布设放水工程。

坝址主沟道有季节性常流水,水量随季节性变化较大。

张家洼坝控面积3.01km2,坝址以上主沟道长1.8km，沟道平均比降1.1%，有支毛沟2条，沟壑密度为0.6km/km2，沟壑面积2.71km2，占坝控面积的90%，沟底平均宽5.5m。

上坝土料储量丰富,土质为中粉质壤土，其有机质含量小于2%，水溶盐含量小于5%，主要理化性质符合筑坝要求，坝体两岸坡在50m以上均可取土,取运方便,取土运距在60m之内,土料储量在20万m3以上。

工程建设所用砂子、石子、水泥、钢材、柴油及涵管等材料在距坝址70公里的**县城均有供应商，质量均符合要求。

第二章、水文计算

1、设计暴雨量的计算

《野狐沟小流域坝系工程可行性研究报告》中采用**县气象局45年实测年最大暴雨量系列值分析确定H24=65mm，Cv=0.65，Cs=3.5Cv,计算野狐沟小流域频率为0.5%的24小时降雨量为254.8mm,频率为5%的24小时降雨量为149.5mm。

2、洪水总量的计算

流域不同频率洪量模数计算，按照部颁规范，采用推理公式法计算洪量模数，公式如下：

HP=KPH24Ap=aHP

不同频率的洪量模数计算见下表：

不同频率设计洪量模数计算表

频率（%）

0.33

0.5

1

2

3.3

5

10

20

模比系数（Kp）

4.22

3.92

3.44

2.94

2.66

2.3

1.83

1.36

24小时降雨量（mm）

274.3

254.8

223.6

191.1

172.9

149.5

118.95

88.4

径流系数（a）

0.54

0.5

0.44

0.39

0.35

0.33

0.3

0.3

洪量模数（万m3/km2）

14．8

12.7

9.8

7.5

6.1

4.9

3.6

2.7

按照部颁《规范》，采用推理公式（3.2.1）式计算不同频率洪水总量

Wp=Ap·F

式中：

Wp——频率为P的洪水总量（万m3）；

Ap——洪量模数；

F——坝控流域面积km2。

根据《**市水文手册》查得，不同频率降雨的径流系数分别代入（3.2.1）式得

W0.5%=38.23（万m3）

W5%=14.75（万m3）

3、输沙量计算

根据《野狐沟流域坝系工程可行性研究报告》中分析确定野狐沟流域多年平均侵蚀模数Ms为8000t/km2，淤积土干容重r取值为1.3t/m3。

则年来泥沙量：

Wsb==1.8523（万m3）

4、水文计算成果汇总表

控制面积（km2）

3.01

暴雨（mm）

P=5%

149.5

P=0.5%

254.8

洪量（万m3）

P=5%

14.75

P=0.5%

38.23

年淤积量（万m3）

1.8523

第三章、工程设计

1、设计依据

①《水土保持治沟骨干工程技术规范》SL289—2003；

②《水工混凝土结构设计规范》SL/T191—96；

③《水利水电工程制图标准水土保持图》SL73.6—2001；

④《野狐沟流域坝系工程可行性研究报告》

⑤实测坝址库区地形图及流域现状调查资料。

2、建筑物布置原则

1）充分考虑该工程在小流域坝系中的上拦下保作用,最大限度的拦蓄洪水泥沙；

2）轴线应顺直,涵管轴线布设应尽量与坝轴线垂直,并布设在红粘土基础上，避免产生不均匀沉降；

3）充分利用地形条件，合理布设，安全经济；

4）力求建筑物布置简单，美观实用，施工期短；

5）泄水建筑物的水流流态应满足要求，出口离下游坝脚应有不小于20米距离，防止淘刷坝脚。

根据布置原则，结合该工程在小流域坝系中的作用和运行方式,以及对枢纽布设的要求，结合坝址地形条件，确定工程枢纽组成为两大件,由坝体和放水涵卧管组成。

3、工程等别及建筑物级别

该骨干坝坝控面积3.01km2，根据《水土保持治沟骨干工程技术规范》（SL289-2003）,确定本工程等别为五等，工程所属建筑物皆为五级。

工程设计洪水标准为：

二十年一遇洪水设计，二百年一遇洪水校核，淤积年限取15年。

4土坝设计

1）坝高、库容、面积曲线绘制:

坝高与水面积、库容关系曲线的绘制是由经纬仪测量绘制的库区地形图量算不同水位水面积,计算层间库容，然后计算出累计库容，根据计算表绘制出坝高（H）——库容（V）——水面积（S）关系曲线。

（计算过程见图4计算表）

2）坝高计算

采用公式：

H=HL+HZ+⊿H

式中：

H——总坝高（m）

HL——拦泥坝高（m）

HZ——滞洪坝高（m）

⊿H——安全超高（m）

根据淤积年限及年拦泥沙量计算得VL=1.8523×15=27.78万m3，查坝高—库容曲线：

HL=20.42m，沟底高程91.00m,相应淤积高程为111.42m，查坝高—水面积曲线淤地面积为4.01hm2。

设计情况下：

VZ5%=14.75万m3，VS=VL+VZ5%=27.78+14.75=42.529万m3，查坝高～库容曲线得：

HS=23.67m，相应设计洪水位为114.67m，HZ5%=23.67-20.42=3.25m。

校核情况下：

VZ0.5%=38.23万m3，V=VL+VZ0.5%=27.78+38.23=66.01万m3，查坝高～库容曲线得H0.5%=27.60m,相应校核洪水位118.60m,

HZ0.5%=27.60-20.42=7.18m。

查部颁《规范》表4.1.4-1取⊿H=1.90m

则H=HL+HZ+⊿H=20.42+7.18+1.90=29.5m

故总坝高为29.5m,相应坝顶高程为120.50m。

3）坝顶宽度:

考虑到其有交通要求，查部颁《规范》表4.1.4-2确定该骨干坝坝顶宽度为4.00m。

4）坝坡:

因坝高29.5m，上下游坝坡均采用两级坡，在坝高13.00m处的上下游坝坡各设马道一条,宽为1.5m,查部颁《规范》表4.1.4-3,上游坡比分别取1:

2.0、1：

2.5；下游坡比均取1:

2.0。

5）坝顶长及铺底宽:

根据沟道横断面量出坝顶长99.41，根据确定的坝坡坡比及坝高、坝顶宽、马道设置情况计算得坝体铺底宽131.50m。

6）坝面护坡及排水

工程竣工后，为防止雨水冲刷，对土坝上游淤积面以上坝坡及下游坝坡采用生物护坡措施，即上下游坝坡种紫花苜蓿。

在下游坝坡处设置纵、横向排水沟,即坝体与两岸交汇处顺坝坡布设纵向排水沟，在马道内侧布设一条横向排水沟,纵横向排水沟相互连通。

排水沟采用C15砼结构，现浇厚度0.1m，断面尺寸参考已建工程经验，深取0.3m，底宽0.3m，边坡比1∶0.25的梯形断面。

排水沟总长度295m，每隔10米做伸缩缝一道，缝内填沥青木丝。

7）结合槽:

为增加坝体稳定性，延长渗径，防止绕坝渗漏，土坝与沟底结合面上透水，沿坝轴线方向从沟底到岸坡开挖一道梯形断面主结合槽,结合槽口宽6m，底宽2m，深2m，边坡比1：

1，在距坝轴线45.25米的上游及距坝轴线36.75米下游各开挖副结合槽一道,副结合槽口宽4.5m，底宽1.5m，深1.5