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1、莱芜高新区鹏泉街道办事处孔 家 庄 胜 龙 水 库设计说明 莱芜高新区鹏泉街道办事处 一、 基本情况1、工程特性孔家庄胜龙水库位于高新区鹏泉街道办事处孔家庄村南沟内,控制流域面积0.67平方公里,总库容15.44万立方米,其中兴利库容8.43万立米,工程特性指标见下表。设计指标表项目单位指标项目单位指标控制流域面积平方公里0.67总库容万立方15.44多年平均径流万立方17.09灌溉面积亩850河底高程米18.87(假设)坝顶高程米32.00死水位米21.00最大坝高米13.13死库容万立方1.17溢洪道堰顶高程米29.50兴利库容万立方8.43溢洪道堰顶宽米10.0防洪库容万立方4.44防洪
2、最大泻量米/秒5.30放水洞进口高程米22.00校核最大泻量米/秒24.5放水洞孔径米0.2保坝最大泻量米/秒42.22、地形地貌该水库位于孔家庄村南沟内,地面坡度多在30度以下,沟谷“V”字型冲沟发育,呈扇形分布。库区内地形较为开阔,坝址在沟下游,坝轴较短,口小肚大,库区内为完整的花岗岩体,覆盖层较薄,两岸阶地,西坡较缓,土石交替,透水性微弱,东坡地势陡峻,岩石裸露。地下水资源缺乏。同时由于受地形、地貌、自然气候和人为活动的影响,沿沟植被资源覆盖率极低,保水保土能力差。3、工程地质该流域为砂石山区,地层出露为元古代前震旦纪泰山群变质岩,沟底为第四纪沉积松散物。大坝工程地质评价:坝址处为砂砾覆
3、盖,厚度1-2m,两岸沟坡风化层,厚度1-2m,沟底覆盖以下及沟两岸边坡风化层以下均为完整坚硬岩石,弱透水性,可作为大坝基础。库区内没有断层通过,也无其他不利地质构造,渗水能力极微弱,岸坡稳定,不存在塌岸、滑坡等地质灾害。4、水文气象该流域属暖温带半湿润季风性气候,四季分明,温差变化大。据莱芜气象站19751997年观测资料统计,多年平均气温12.6,极端最高气温39.2,极端最低气温-22.5,冬半年受大陆西风控制,干冷少雨,夏半年受东南季风影响,暖湿多雨,六月下旬至九月下旬为雨季,多年平均降雨量为720毫米,四季雨量分配极不均匀,其中汛期占72%,由于本工程位于分支中上游,防洪压力较大。区
4、内年平均地表迳流量为17.09万立方米左右,水资源利用程度低,兴利除害效益得不到充分发挥。二、工程建设的必要性该水库地理位置相当重要,可削减洪峰流量,减少下游响水湾水库的入库洪峰流量,提高其防洪标准,保护孔家庄、老鸦峪等村1600多人的生命财产安全。根据当地水文资料,由水文图籍查得当地多年平均降雨量为720毫米,多年平均径流深等值线图得多年平均径流深197毫米,则多年平均径流量为17.09万方,设计孔家庄胜龙水库库容为15.44万m3,有效解决周围650亩山岭地经济林及周围200耕地的灌溉用水,为该村进一步进行农业结构调整、发展生态旅游业打好基础。三、 设计依据和标准(一)条件依据1、 流域内
5、筑坝材料丰富,可就地取材。2、 减轻下游淤积和防洪压力。(二)技术要求1、工程等级划分工程类别:小型工程等别:五等主要建筑物级别:5级次要建筑物级别:5级2、洪水标准沟峪塘坝按20年一遇洪水标准设计,100年一遇洪水标准校核,设计淤积年限为25年。3、 筑坝材料(1)粘土心墙:土料必须有一定的可塑性,经碾压后结成整体 ,能适应坝体和坝基沉降而不发生裂缝。当地塑性指数为10-17的中壤及塑性指数为17-20的粘土都比较合适。(2)大坝铺盖层:凡粒径级配好的中沙、粗沙、砾石、卵石等天然混合料都适宜于填筑坝壳。当地这种材料丰富,可就地取材。4、规划依据水利水电工程设计洪水计算规范(SL44-93)水
6、建筑物荷载设计规范(DL5077-1997)防洪标准(GB50201-94)XX省水文图集其他有关的设计规范三、坝址确定与坝型选择 1、坝址确定通过实地勘察,在孔家庄村南部山谷有一峡谷口,上游无建筑物,有生产路直接可以通到坝址处,河道内长年有水,施工取水方便。该坝址处基础与两岸岩石较为完整,岩石为花岗片麻岩,弱风化,少有裂隙发育,渗水能力极微弱,且地势高,最理想的坝址。2、坝型选择该坝址处,土料资源丰富,基础良好,适宜建粘土心墙均质坝。四、调洪演算该水库为小(二)型水库,其坝型为粘土心墙砂壳坝,故按20年一遇最大24小时降雨量进行设计, 200年一遇最大24小时降雨量进行校核,其方法步骤如下:
7、 1、流域综合特征参数计算 采用公式K=L/F2/5J1/3 式中: F=流域面积,由万分之一地形图量得F=0.67Km2 I=流域最大流程,由万分之一地形图量得L=670m. J=河道干流平均坡降,采用加权平均法计算:J=0.045所以,流域综合特征参数:K=L/K2/5J1/3=0.67/0.672/50.0451/3=0.225 2、设计暴雨量的计算: 按20年一遇最大24小时降雨量设计,200年一遇最大24小时降雨量进行校核,根据工程所在地点,查辅助计算图得: 多年平均最大24小时降雨量:H24=100mm 多年平均最大24小时降雨量变差系数:CV=0.6,采用CS=3.5CV,由皮尔
8、逊III型频率曲线KP值表查得:K(1/20)=2.2 K(1/200)=3.62 则20年一遇最大24小时降雨量: H24(1/20)=K(1/20)H24=2.2100=220mm 200年一遇最大24小时降雨量: H24(1/200)=K(1/200)H24=3.62100=362mm3、单位面积最大洪峰流量的查算根据实地情况,河道比降为20.2,大于10,砂石裸露,土壤瘠薄,定为山区。据已算的相应频率暴雨及综合流域参数,查太沂山南山区: qmH24K关系曲线得: qm(1/20)=24.5秒立方/KM2； qm(1/200)=42.2秒立方/KM2； 4、最大洪峰流量的计算:(面积小于
9、1平方公里时加大10%) Qm(1/20)=qm(1/20)F1.1=9.98m3/s Qm(1/200)=qm(1/200)F1.1=17.17m3/s 5、洪水总量的计算: 20年一遇最大24小时降雨量H24(1/20)=220mm 200年一遇最大24小时降雨量H24(1/200)=362mmP(1/20) = H24(1/20)75%=22075%=165mmP(1/200) = H24(1/200)75%=36275%=272mm 前期影响雨量:Pa=40mm P(1/20)+Pa=165+40=205 mm P(1/200)+Pa=272+40=312 mm 查XX省暴雨径流关系表
10、得: hR(1/20)=127mm hR(1/200)=230mm 所以,洪水总量:(面积小于1平方公里时加大10%) W(1/20)=0.1hR(1/20)F1.1=5.17万m3 W(1/200)=0.1 hR(1/200)F1.1=9.36万m36、洪水历时T的计算洪水过程为三角形,底边为T,其最大洪峰出现在T/3时,则其洪水历时为:T(1/20)= W(1/20)/(1800Qm(1/20)=51700/(18009.98)= 2.88 小时T(1/200)= W(1/200)/(1800Qm(1/200)=93600/(180017.17)= 3.03 小时7、调洪演算由上述所得数值
11、及水位库容泄量关系进行调洪演算。调洪演算采用单峰图解法。泄量公式采用:q=1.5BH3/2公式,堰顶宽为10.0米。溢洪道堰上水位库容泄量关系表水位(m)29.530.030.531.031.532.0水深(m )00.51.01.52.02.5库容(万立米)11.011.7212.5813.3014.2215.44堰上库容(万立米)00.721.582.303.224.44泄量(m3/s)05.3015.027.5642.4359.29调洪演算成果表项目Qm(m3/s)W(万立米)T(小时q(m3/s)W(万立米)溢洪水深(m)相应水位(m)波浪爬高(m)安全加高(m)核算坝顶高程(m)设计
12、(1/20)9.985.172.8824.50.721.531.00.4420.531.94校核(1/200)17.179.363.0342.22.922.031.50.2750.332.075注:溢洪道底高程29.5m8、坝顶高程核算安全超高按公式d=hB+a+e计算式中 hB波浪爬高 e壅水高度,忽略不计a安全加高 a设=0.5米 a校=0.4米设计波浪爬高按规范A.1.12条,当上游坝坡为单坡且m=1.5-5时,平均爬高hB按公式hB=3.2K(2h)tg式中:K=0.77 tg-迎水面坡度,2h-波浪高。2h0.0208V5/4D1/3式中:V风速,根据莱芜气象资料,多年平均最大风速V
13、=13.43m/s,则V设计13.431.520.15m/s,V校核13.43m/s。D-水面吹程,单位为km(4)计算结果根据上述公式计算胜龙水库,水库内坡tg=1:2.0,吹程D=0.2km。2h设计0.020820.155/40.21/30.5m2h校核0.020813.435/40.21/30.17mhB设计=3.20.770.51/2.00.69mhB校核=3.20.770.171/2.00.12m所以d= hB+a d设=1.19米 d校=0.52米则设计坝顶高程为H设=31+1.19=32.19m校核坝顶高程为H校=31.5+0.52=32.02m为方便施工取坝顶高程32.00m五、水面积、库容计算在实测的千分之一地形图上量得各等高线上的面积,然后计算库容,经计算该设计坝址以上最大库容为15.44万立方米。水位库容曲线水位水面积(万m2)相应库容(万m3)19.00.090.13521.00.391.1722.00.722.5224.01.023.7426.0 1.346.728.01.537.6529.01.61 9.630 1.6611.72311.7813.30321.8615.44六、特征库容的确定 1、死库容的确定该坝址处输沙模数为250
