水土保持工程学课程设计资料

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1、水土保持工程学课程设计4.2 实习内容4.2.1 拦砂坝设计选取典型泥石流沟道的拦砂坝设计为基本内容之一，进行水土保持工程措施设计。根据提供的材料进行综合分析，对流域基本情况有整体把握后，确定泥石流设计参数，再依次确定拦挡工程的规模、断面尺寸、需要采取的工程措施的设计以及概预算等，同时根据设计的数据绘制 CAD 图。4.4 拦砂坝设计背景资料4.4.1 地理位置及地形概况怒江州六库镇位于云南省西北部，芭蕉河位于六库镇西坡，地理坐标为：东经 984924985136，北纬 255000255130。芭蕉河源于著名的高黎贡山东坡，怒江西岸，汇水面积为 4.08km2，全沟长 4.33km，自西向东

2、流，最高点海拔为2450m，山口处海拔为 880m，高差达 1570m，比降为 250。沟床迭水、陡坎、拐弯多见。沟床阻塞系数为 1.31.7，沟侧山坡 3035，局部达 60。河流出口后堆积有不同时期的洪积物，与怒江交汇处海拔为 790m，相关图件见图 4-1 和附图 4-1。4.4.2 水文地质流域内主要分布的地层有元古代高黎贡山群变质岩系，以片岩、片麻岩、混合岩、变粒岩为主。山口地带出露寒武系保山组砂岩、板岩，产状为 250L40。三迭河弯街组（T3）碳酸盐岩，以白云岩为主，产状为 230L55，其表层大部分覆盖有厚 0.51.0m 的坡残积层。山口以东至怒江约 1100m，为一洪积扇，

3、怒江州卫校、师范学校和汽车总站等到单位设于此地，是州府重镇之一。新生代以来，构造应力呈东西向强烈挤压，地壳持续抬升，在长期地质营力作用下，岩体破碎，节理裂隙发育，溪沟下切，风化土层深厚，崩塌、滑坡发育，松散体物质储量达 1369 万 m3，可移方量 410 万 m3，固体物质源丰富，为泥石流的形成创造了必要的物质条件。4.4.3 植被该流域属于亚热带湿润气候，年平均气温为 20.2，最高气温为 26.6，极高气温可达怒 江 州排 路 坝卫 校师 范汽 车 总 站至 东风 桥上 排 路瓦 子 寨民 家 寨阳 坡山口3bT2F1F2F30 0.5 1km滑 坡 小 塌 滑 体 泥 石 流 淤 积

4、物 泥 石 流 扇 形 地现 代 冲 沟 水 源 区 流 通 淤 积 区三 迭 系 白 云 岩 寒 武 系 板 岩 断 层 及 编 号形 成 流 通 区元 古 界 片 岩 片麻 岩 F1T2 3b41.6，最低气温可达 4.5。年平均降雨量为 1011mm，510 月为雨季，降雨量占全年的 70%。芭蕉河内常年有水，但随季节流量暴涨暴落，旱季最小流量为 0.02m3/s，雨季可增加数十倍。全流域林地面积占 68%，郁闭度为 60%，坡耕地占 32%。4.4.4 泥石流概况从流域特点看，泥石流形成过程可分为水源区、形成区、流通区和淤积区。水源区位于主沟海拔 1060m 以上，面积为 3.62km

5、2。发育有滑坡 3 个，坍塌 3 处，松散固体物质储量为 636 万 m3，单位储存量为 120.44 万 m3/km2；形成区位于主沟海拔 1060880m，面积0.46km2，发育有滑坡 4 个，坍塌 5 处，松散固体物质储量为 730 万 m3；流通、淤积区：海拔 880m 至怒江边，长度为 1.01km，泥石流时冲时淤。4.4.5 泥石流特征1989 年 10 月 20 日晚 8 时，芭蕉河爆发了一场灾害性泥石流。高约 3m 的泥石流龙头夹裹着巨大漂砾急汇而下，冲毁、於埋沟道两岸附近州云总站、州邮电局、州民族师范学校等 6 个单位的房屋 40 栋，桥梁两座等，估计经济损失达 889 万

6、元。根据灾后现场调查，泥石流剖面多为“泥包砾” ，泥面呈黄色，坡降 8.7%，保存 1 年多未脱落，表明浆体稠度很高，为粘性泥石流。据房屋墙壁的泥痕和固体沉积物厚度，推算出流体容重为 21KN/m3，经采样粒度肥西，测得中值粒径为 d50=2.5mm，用泥痕计算得流速为 45m/s，根据武汉水电学院水槽实验公式计算的流速为 4.08m/s，流量 160m3/s。 4.4.6 泥石流成因芭蕉河山口以上属中山地形，侵蚀切割较深，大部分地段呈“V”型谷，岸壁陡峻，岸体破碎，崩塌、滑坡较为发育，松散固体物质储量达 1269 万 m3，为泥石流的形成创造了物质基础。历时长、强度大的降雨是激发泥石流形成的

7、动力。1989 年 10 月 3 日至 20 日，该地区出现了长达半月的连阴降雨天气。共降雨 461.7mm，突破了历史同期所有极值，其中 10 日为 69.4mm，16 日为 74.5mm。17 日为 59.8mm，19 日为 50.5mm，20 日晚又出现了高强度点暴雨而触发了大规模泥石流。据资料记载，二十世纪二十年代，曾爆发过一次规模最大的泥石流。1949 年又爆发一次，但规模较小。从泥石流堆积扇的分布、厚度及堆积旋回分析，芭蕉河泥石流在历史上层活动频繁，规模宏大，后期呈衰减之势，但近年来，人口增多，人类活动加剧，毁林开荒使生态恶化，泥石流活动趋于活跃。为此，积极对泥石流进行防治是完全必

8、要的。表 4-1 芭蕉河流域设计暴雨频率计算表序号 时间 H24i（mm） H24i 大小 经验频率%p=m/(n+1) 1 1958.0815 862 57.07.09 64.83 60.07.16 45.44 61.06.30 51.45 62.08.21 63.76 63.07.25 41.97 64.05.20 66.38 65.09.05 71.79 66.07.12 88.610 67.09.10 57.511 68.08.11 55.212 69.09.03 44.613 70.08.17 52.114 71.07.28 44.815 72.11.04 54.216 73.07.

9、24 64.917 74.08.05 41.818 75.07.30 52.419 76.06.18 70.520 77.07.06 66.321 78.08.21 53.322 79.08.14 56.723 80.06.28 38.624 81.07.21 47.825 82.08.14 55.226 83.08.24 61.527 84.09.16 35.6序号 时间 H24i（ mm） H24i 大小 经验频率%p=m/(n+1)28 85.07.09 43.829 86.07.28 72.330 87.09.07 59.831 88.08.17 56.532 89.10.10 74.

10、5表 4-2 拦砂坝设计水土保持投资估算表（元）编号 名称 单位 数量 单价 合计 备注一 工程措施1 主坝土方开挖 m3 20M7.5 浆砌块石 m3 2202 副坝土方开挖 m3 20M7.5 浆砌块石 m3 2203 排导槽土方开挖 m3 20M7.5 浆砌块石 m3 220二 植物措施（无）三 临时措施（无）四 其它费用1 建设管理费 % 22 工程建设监理费 % 1.53 科研勘测设计费 % 6一四部分合计五 基本预备费 % 5六 总投资4.6 课程设计写作要求4.6.1 课程设计总体要求1、根据材料中的自然条件及水土流失特点进行正确的工程选择与布局；2、力求达到工程结构合理、安全稳

11、定、效益显著的原则；3、工程图件须用计算机辅助设计软件 AutoCAD 绘制，图件绘制在适合尺寸的图纸上，图排版有序，有图件名称、图件比例、尺寸标注和标题栏。具体绘图规范可见水利水电工程制图标准水土保持图 （SL73.6-2001） 。4、每人完成设计报告书一份，报告书须图文并茂，文、图、表内容一致；5、编写设计时，应有自己的见解，在规定时间内独立完成。设计书力求简练，复合逻辑，书写认真；图表清晰，装订整齐。严禁照抄照搬。6、设计报告封面写清楚课程设计内容、姓名、学号、班级、指导老师4.6.2 拦砂坝设计写作要求设计报告书的组成大致如下：第一章 小流域基本情况一. 地理位置及地形概况二. 水文

12、地质三. 植被四. 泥石流概况五. 泥石流特征六. 泥石流成因第二章 泥石流设计参数计算一 不同设计频率的最大 24 小时降雨量（H 24p）的计算。1将芭蕉河流域 19581989 年 32 年的实测最大 24 小时降雨量列于表 4-1 中，计算出系列的统计参数，如均方差、变差系数、偏差系数，然后在频率格纸上点汇暴雨频率曲线。2适线：采用不同的 Cs 值进行适线，列表计算：理论频率曲线计算表。分别绘制出理论频率曲线，然后找出与经验点据配合得较好的理论曲线，在此曲线上查找不同频率的最大 24h 降雨量，列成表格。二 清水洪峰流量（ ）计算，列表wpQ按照公式 来计算，其中 =2.6m3/skm

13、2，选取pmkFk32wpQmkCs=2Cv，C v=0.35，然后查 P-型模比系数可得出 。三 泥石流洪峰流量（ ）计算，列表cp泥石流洪峰流量计算参见教材提供的方法，结合资料进行选择。四 泥石年流淤积量（ ）计算，列表cpW泥石流淤积量计算采用侵蚀模数法，根据对流域综合情况的判断，给出林地和坡耕地的侵蚀模数，给出输移比，结合侵蚀物容重和不同地类面积计算 。参考林地cpW侵蚀模数为：1000t/ km 2a，坡耕地侵蚀模数为： 8000t/ km2a。表 4-8 参数计算表PpkwQcp第三章 拦砂坝设计一 坝址选择：说明选址原因，并在地形图上相应的位置标示出来。二 坝型选择：要求写出坝型

14、名称和建筑材料。三 坝的设计：（一）初步拟定断面尺寸，并绘制断面图；（二）溢流口水力计算；（三）稳定性分析；（四）坝下消能设计，并绘图。四 拦砂坝库容及淤积年限计算。第四章 排导槽设计一 排导槽平面布置形式，需在地形图上示意性绘制出布置位置。二 排导槽断面设计：纵坡降、断面型式、断面尺寸、过流泥深、建筑材料等，并绘图。第五章 水土保持工程投资估算一 拦砂坝部分：（一）主体工程量，单价（见表 4-2，也可根据水土保持相关定额计算单价） ，小计；（二）副坝（或其它消能工程）工程量，单价，小计。二 排导槽部分：挖方量，砌石方量。三 总造价：按照工程的设计尺寸，计算各个工程的工程量，写出必要的计算过程。然后把“其它费用”一并考虑，将结果填与水土保持投资估算表。