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骨干坝工程设计

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骨干坝工程设计_第1页
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1 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46.52 km2,属黄土丘陵沟壑区第四副区,单坝控制面积7.87km21.3 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2 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500m m,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86cm2、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3 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4 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)αF(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5 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/k m2.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,6 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 m3V总=V滞+V拦=93.23 万 m33.3.2 坝高的确定根据国标 GB/T16453《水土保持综合治理技术规范》确7 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 2077.00 m ,从坝高~库容曲线 (图3-1 )查得拦泥高程2095.00 m ,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2103.20 m,滞洪坝高8.2 m3、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8 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M2104.7 3 拦泥库容万 M326.23 4 拦泥高程M 2095.00 5 拦泥坝高M 18.00 6 滞洪库容万 M367.00 7 滞洪高程M 2103.20 8 滞洪坝高M 8.20 9 滞洪+拦泥库容万 M393.23 10 防汛库容万 M343.20 11 防汛+拦泥库容万 M369.43 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 9 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= 0.5m3.4.2 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0.5 m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 0.3m3.4.3 消力箱设计设计消力箱长8m, 宽 1.2 m, 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10 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M2103.7 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 11 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12 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。

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