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1、工 程 设 计学院：资源环境学院班级：水保 101：洪敏学号：2010011498前言水土流失是我国最严重的生态环境问题之一，近年来，随着经济 发展，工程建设导致的水土流失无疑使得这一问题更加严峻。为应对 这一变化，我们采取了更完善的水土保持治理方案。淤地坝工程是沟 道治理工程的一种，是我国黄河中游水土保持地区沟道治理的一项行 之有效的水土保持工程措施。本次淤地坝设计，由于知识水平和实践经验的限制，加之时间有 限，疏漏之处在所难免，希望读者批评指正，以便今后进一步修改， 完善，本人不胜感激。在设计过程中，参考了有关书籍，并得到胜利老师的指导与各位 同学的帮助，在此表示衷心的感谢！编者2013年
2、5月目录前言第一章 淤地坝设计基本资料 5第二章 淤地坝总体概况 6第一节 淤地坝的概念 6第二节 枢纽工程的组成 6第三节 淤地坝分级及设计洪水标准 6第四节 淤地坝类型选择 6第五节 坝址选择 7第三章 土坝坝体设计 7第一节 坝高及库容确定 7（一）、拦泥库容及拦泥坝高的确定 7（二）、滞洪库容及滞洪坝高的确定 8（三）安全加髙Ah确定10第二节 土坝断面结构构造及尺寸 10（一）、坝顶宽度 10（二）、坝坡马道 10（三）、坝边坡 10（四）、坝坡保护 11（五）、坝体排水 11（六）、坝基和岸坡处理 12第三节 土坝稳定分析计算 12第四章 土坝溢洪道设计 13第一节 位置选择 13
3、第二节 布置形式 14第三节 水力计算 14（一）、溢流堰尺寸计算 14（二）、陡坡段尺寸计算 14（三）、出口段尺寸计算 19第四节 溢洪道结构设计 22（一）、进口段设计 22二、陡坡段设计 22三、出口段设计 23第五章 土坝放水建筑物设计 24第一节 放水工程组成及作用 24（一）、放水工程组成 24（二）、放水工程作用 24第二节 工程布设 24第三节 水力计算 24（一）、卧管水力计算 241、进水孔尺寸计算 262、卧管涵洞断面尺寸计算.263 、 卧 管 台 阶 尺 寸 计 算264 、 卧 管 消 力 池 水 力 计 算.26（二） 、输水涵洞水力计算 28（三）涵洞出口消能
4、段水力计算 28第四节 工程结构设计 29（一）、卧管结构设计 29（二）、输水涵洞结构设计 30（三）、输水涵洞出口设计 30第一章 淤地坝设计基本资料1. 流域沟道坝址地形图一（1/1000）；2. 坝址以上集水面积5km2；3. 经勘测计算，求得坝高H与库容V、淤地面积A的关系见图；4. 流域年侵蚀模数K=10000t/km2, 20年一遇设计洪水流量Q =105ma/s，洪水 总量W =10万m3, 200年一遇设计洪水流量Q =180ma/s,洪水总量W =17洪200洪万m3；5. 沟道无常流水；6. 坝址附近有充足的筑坝土料，土壤摩擦角=20，聚力c=0.8t/m2；7. 放水洞
5、设计流量Q=0.5m3/s第二章第一节淤地坝的概念淤地坝是指在沟道中为了拦泥、淤地所建的坝，坝淤成的土地称为坝地。淤 地坝是在我国古代筑坝淤田经验的基础上逐步发展起来的。淤地坝是我国黄河中 游水土流失地区沟道治理的一项行之有效的水土保持工程措施。第二节 枢纽工程的组成（一）组成及作用淤地坝工程一般由三大件组成，即大坝、溢洪道，放水洞。坝体是横拦沟道的挡水建筑物，用以拦蓄洪水，淤积泥沙。溢洪道是排洪建 筑物，当淤地坝洪水位超过设计高度时，洪水就会由溢洪道排出，以保证坝体的 安全和坝堤生产的正常运行。放水建筑物用以排泄沟道长流水、库积水到坝的下 游，通常采用竖井和卧管的形式，淤地坝主要用于拦泥淤地
6、，一般不长期蓄水， 其下游也无灌溉要求。（二）组成方案选择淤地坝枢纽工程组成在实践中有三大件方案（大坝、溢洪道和放水建筑物）， 也有两大件方案（大坝和放水建筑物），还有一大件方案（大坝）。虽然三大件方案中溢洪道工程量大，工程投资和维修费用较高，但考虑到淤 地坝控制的流域面积较大，为5km2，从工程建成后运用安全方面及淤地坝上游淹 没损失两方面综合考虑，淤地坝设计为三大件方案。第三节 淤地坝分级及设计洪水标准淤地坝库容小于 50 万立方米，属于中小型淤地坝。洪水重现期设计洪水为 20 年，校核洪水为 200 年。淤积年限为设计为 10 年。注:依据水土保持综合治理技术规一沟壑治理技术（GB/T1
7、6453.31996） 可根据实际情况，适当提高设计洪水标准。第四节 淤地坝类型选择坝地附近有充足的筑坝土料，可以就地取材，考虑到土坝对地基要求低，施 工技术较为简单，因此淤地坝设计为均质土坝。土坝按照施工方法可以分为碾压坝和水坠坝。在坝地附近有充足的土料，但 是没有充足的水源，水坠坝无法施工，因此土坝设计为碾压坝。综上，淤地坝设计为碾压均质土坝。第五节 坝址选择好的坝址是淤地面积大、工程量小、施工方便、运用安全可靠。在流域沟道 坝址地形图中有两个轴线位置可以选择，其中轴线二处沟谷狭窄，上游地形开阔 平坦，并处于口小肚大的葫芦口地形处，在轴线二处筑坝工程量小、库容大、淤 地面积大。因此，选中在
8、轴线二处筑坝。第三章 土坝坝体设计第一节坝高及库容确定淤地坝坝高H般由拦泥坝高h ，滞洪坝高h和安全超高Ah三部分组成,拦滞即坝咼：H=h +h +Ah拦 滞排水协a 1 -4 a111 片 h i ft% I t i l 11 ：j-| *j B p-土坝断面结构构造图一）、拦泥库容及拦泥坝高的确定式中：F一淤地坝控制的流域面积，单位km2，取F=5 km2K年平均侵蚀模数，K=100001 （km2年）n坝库排沙比，从安全角度考虑，认为土坝不排沙，即n=0ssT设计淤积年限，N=10年r淤积泥沙的干容重，r =1.35t/m3SS将数据代入得：错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。=3
9、7万m3根据H-V曲线，查出相应的拦泥坝高h =22.5m,高程为820.5m。拦（二）、滞洪库容及滞洪坝高的确定对于三大件方案，滞洪库容需通过调洪计算确定。调洪计算方法采用简化三角形法：ii11P水过1 r 1東木，j朋就脚纲阿血化刃卅线 d I米水JAM、越川同变化閤比过!V线简化采水过軒缁小前化训怫过陀纱溢洪道最大泄流量Q为：错误!未找到引用源。泄溢流堰堰流公式为： 错误!未找到引用源。 两公示联立得： 错误!未找到引用源。其中，M流量系数，取值为M=1.6；H溢洪道堰上水头；B溢洪道堰顶净宽；W 溢洪道最大泄洪量；洪V 滞洪容积；滞Q 来水洪峰流量洪1、用20年一遇洪水进行设计已知20
10、年一遇设计洪水流量Q =105ma/s，洪水总量W =10万m3。20洪求解采用试算法，步骤为：1）由计划淹深假设h、，由HV曲线求得V、；滞滞2）按公式错误!未找到引用源。求Q ；3）按堰流公式 错误!未找到引用源。求溢洪道宽度B；4）经过多次假设计算，最终对工程作经济、技术比较，取一个合适的B,该B 所对应的h，Q，V即为调洪计算所求。滞泄滞调洪计算表1V拦（万V库（万 V滞（万h 滞（m）高程（m） m3）m3）m3）B （m）1821.53741439.381.58223741.84.818.582822.53742.55.510.442.58233743.26.26.313823.5
11、374473.793.58243744.97.92.10从试算表格中可以看出，h ”=2m时，v ”=5.5万m3, B=10.44m符合土坝设计要求, 因此，B设计为10.5m，此时错误!未找到引用源。二错误!未找到引用源。=47.25ma /s2、用 200 年一遇洪水进行校核已知200年一遇设计洪水流量Q =180m3/s,洪水总量W =17万m3校核步骤: 200 洪首先假设一个h，由HV曲线求得V ;按公式错误!未找到引用源。求Q泄滞按堰流公式错误!未找到引用源。，其中M=1.6, B=10.5m，可求得h， 将假设的 h 的值与求得的所求的 h 。滞1)2)3)4)滞h滞的值对比，
12、如果两个数值接近或相等，则为调洪计算表 2由表 2 可知，v 拦（万v 库（万v 滞（万h滞（m）高程（m）m3)m3)m3)B(m)MB*Mh 滞1821.53741410.51.616.84.061.58223741.84.810.51.616.83.902822.53742.55.510.51.616.83.752.58233743.26.210.51.616.83.593823.53744710.51.616.83.413.58243744.97.910.51.616.83.204824.53745.88.810.51.616.82.99h滞=3.5m时两值相近，故h滞=3.5m。（三
13、）安全加高Ah确定安全加高是考虑坝库蓄水后，水面风浪冲击，蓄水意外增大使库水位升高和坝体沉陷等 附加的一部分坝髙，按有关规定，坝髙H20米，Ah取1.52米。（四）.坝高的确定20 年一遇洪水计算为：H =h +h、+Ah=22.5+2.0+2.0=26.5m20 拦 滞200 年一遇洪水校核为：H =h +h +Ah=22.5+3.5+1.5=27.5m200 拦 滞因为H H，所以坝高应该按照H设置，即H=27.5m，设计为27.5m20 200 200第二节 土坝断面结构构造及尺寸環目c!02.叫1：?. 0备if衰X坝离、顶宽耳边境比坝高/厲KIJ-I -.IK加Wl?絆7匕沸坡坝坡比1压埃下辭坡坝坡比顶宽m上辭坡坝坡比 下游城坝坡比顶寬/m一）、坝顶宽度坝顶设置单行道车道，由表3-8中可以看出，对于高度在21m-30m的土坝坝 顶宽度B=5m。（二）、坝坡马道因坝高于15m,考虑到施工行人、交通、堆放材料、机件方便和坝坡排水，在 坝的中部即14 m的高度（高程812m）设置1.5m宽的横向马道。马道上部坝坡 陡，下部坝坡缓。马道与坝坡相连处设排水沟。排水沟为矩形断面，尺寸为 30 X30cm（深X宽），边墙、底板厚
