淤地坝构造.doc

1基本情况1.1流域概况吉安后沟中型坝位于马村河主沟道上游右岸一级支沟，距澄城县东约30km，涉及冯原镇吉安城村，东经1094636，北纬352020，坝控面积1.85km2。属黄土台塬沟壑区，坝控区地形破碎，沟壑纵横，水土流失严重，年侵蚀模数4845t/km2。1.2社会经济概况吉安后沟中型坝涉及冯原镇的吉安城行政村，总人口568人，143户，农业劳动力365人，人口密度307人/km2，人均耕地O.13hm2，2007年人均产粮400kg，人均纯收入984元。1.3 土地利用现状现有农地75.7hm2，果园37.9hm2，林地14.Ohm2，荒地15.2hm2，未利用地3.1hm2，其它用地14.8hm2，流域经过近几年的治理，截止2007年底坝控流域范围累计完成治理面积53.80hm2，基本农田41.9hm2，林地14.0hm2，果园37.9hm2；治理面积占总面积的29.08。1.4 坝址地质地形情况流域属鄂尔多斯地台向斜的最南端。在古生代基岩和新生代红土层构成的古地形之上覆盖了深厚的风成黄土。地层区划属汾渭地区渭河小区东部。第四系前基岩出露在低中山区及一些河沟内，构成二级黄土原基底。据现场查勘测量，该坝所处沟道的流域范围为一椭圆形。沟道北一南走向，北高南低。流域主要为黄土性土，娄土及褐土。黄土覆盖厚度50-80m，属粘性黄土，质地良好，是很好的筑坝材料，储量充足，完全可以满足工程施工需要，且取土方便。坝址地质为黄土状壤土，坝址沟床没有基岩出露，坝址两岸结构完整，无泉眼，无软弱带和裂隙。边坡无冲沟和滑塌体右岸适宜布设放水工程，坝址布设在该沟道下游。坝址沟床高程为750m左右，坡度70，向上均为梁坡平台。1.5 工程建设的目的和作用吉安后沟中型坝的兴建，和其上游的淤地坝共同组成完整的坝系，对于流域内开发利用沟坝地，有效防治水土流失将起到显著作用，对减少入黄泥沙起到积极作用，同时也为周边村庄解决人畜饮水困难和发展交通、改变生产条件奠定坚实的基础。1.6 建筑材料该坝为均质碾压土坝，坝址土料储量丰富，可就地取材，施工较为方便；钢材、木材、柴油、砂石料等建筑材料在澄城县城购买，运距30km。1.7 气象水文1.7.1 气象流域属大陆性季风气候，其特点是：四季分明，春季温暖干燥，气温回升不稳定，时有春寒，降水较少；夏季炎热多雷阵雨、暴雨和阵性大风天气，间有伏旱；秋季凉爽湿润，气温下降快，多阴雨，十月以后，降水速减，天气晴好；冬季寒冷干燥，气温低，雨雪稀少。多年平均气温12.2，7月最高，平均25.4，1月最低，平均-2.3，极端最高气温40.3(1966年6月21日)，极端最低气温-17.6(1967年1月16日)；IO积温4060.6；多年平均蒸发量1192.1mm；冻土平均于11月19日开始，翌年3月11日解冻，最大冻土深度可达53cm；初霜期平均出现于10月23日，终霜期平均4月3日结束，无霜期平均202天。年平均日照时数2547.0h，太阳总辐射量135.44千卡/cm2.a，光照充足，光、热、水基本同季。全年风多，大风以春季最多，夏季次之，秋冬两季较少，多年平均大风天数为4.6天，平均风速为2.7m/s。1.7.2 降雨流域降水几乎全受夏季季风影响，其特点是：冬干夏湿，降水变率大，多干旱灾害。降水年际差异大，季节分配不均，时空分布不均，干湿季节分明。全年平均降雨天数84.9天，多雨年117天，少雨年仅53天。1963-1982年，流域多年平均降雨量549.4mm，年最大降雨量770.7mm(1964年)，最小降雨量388.9mm(1977年)，降水多集中在汛期7-9月份，多年平均汛期降水量314.8mm，占多年平均年降水量的57.30。各季节降雨差异很大，春季(35月)llO.1mm，占年降水量的20.0；夏季(6-8月)264.3mm，占年降水量的48.1；秋季(911月)159.4mm，占年降水量的29.0；冬季(12翌年2月)15.6mm，占年降水量的2.8。1.7.3 径流、洪水、泥沙据渭南地区暨铜川市实用水文手册，流域多年平均径流深50mm，吉安后沟中型坝坝控区多年平均径流量9.25万m3，径流主要来源于汛期6-9月暴雨产生的洪水，汛期径流量占年径流总量的78.4%；多年平均汛期径流量为7.25万m3。坝控区年均输沙量0.90万t，多年平均侵蚀模数4845t/km2。2 水文计算2.1 设计依据及设计标准工程设计依据水利部水土保持工程前期工作暂行规定、水土保持治沟骨干工程技术规范(SL289-2003)、水土保持综合治理技术规范沟壑治理技术(GB/T16453.3-1996)、小流域坝系工程建设可行性研究报告暂行规定(黄水保20042号)和渭南地区暨铜川市实用水文手册、陕西省中小流域暴雨洪水图集等有关规定。确定洪水重现期按20年一遇设计，50年一遇校核，主要建筑物按五级设计，设计淤积年限为10年。2.2 水文泥沙分析计算1地区经验公式法（1）设计洪峰流量的计算基本公式：Qmp=KpFn式中：Qmp设计频率为P的洪峰流量（m3/s）；F坝控流域面积，为1.85km2；Kpn经验参数；设计流域属丘陵北沟壑区，依据手册，按下表选用：经验公式参数与计算成果表重现期N（年）200100502010Kp37.030.024.018.011.0N0.680.680.680.680.68洪峰流量Qm（m3/S）56.2245.5836.4727.3516.71（2）设计洪水总量估算Wp=0.85Qmp1.05式中：Wp频率为P的一次洪水总量，（104m3）；Qmp设计频率P的洪率流量（m3/S）；0.85参数。不同设计频率洪水总量计算结果表洪水重现期N（年）200100502010洪峰流理Qmp（m3/S）56.2245.5836.4727.3516.71洪水量Wp（104m3）58.4546.9037.1127.4316.352推理公式法根据陕西省渭南地区暨铜川市实用水文手册，水土保持淤地坝工程设计水文泥沙分析采用设计暴雨推求设计洪水。2.2.1 设计暴雨量1 设计点暴雨量根据陕西省渭南地区暨铜川市实用水文手册，当流域面积在50100km2时，设计暴雨历时采用6小时，不同频率1h、3h、6h点暴雨量采用下式计算：Ht.p=kpHt(21)式中：Ht.p不同频率t小时点暴雨量，mm；kp不同频率对应的模比系数；Ht工程控制流域年最大t小时点暴雨量，mm。查渭南地区暨铜川市水文实用手册图5-75-12，流域中心点最大1h、3h、6h点雨量见表2-1；流域年最大1h、3h、6h点雨量变差系数CV查图5-85-13查得(见表2-2)Cs=3.5Cv，查皮尔逊型频率曲线表，不同频率所对应的模比系数kP值见表2-3。表21不同设计频率点暴雨历时（h）136雨量(mm)304049表22不同设计频率点暴雨变差系数历时（h）136Cv0.550.570.57表23不同频率所对应的模比系数kp值表频率p（%）1053.3210.50.33Cv=0.551.722.102.372.582.963.343.55Cv=0.571.742.142.432.663.063.453.68根据式(1-2)计算不同频率设计暴雨量,计算结果见表2-4。表24不同频率设计点雨量频率p（%）1053.3210.50.33H1 P（mm）51.663.071.277.488.8100.0106.5H3 P（mm）69.685.697.3106.2122.2138.0147.0H6 P（mm）85.3104.9119.2130.1149.7169.1180.12 设计面雨量设计面暴雨量的推求，是将设计点暴雨加以修正折减而得，即采用点面系数修正的方法，根据渭南地区暨铜川市实用水文手册点面系数修正采用下式计算： （2-2）式中：t历时为t的暴雨点面系数；F流域面积，km2；at、bt拟合曲线参数与指数，根据渭南地区暨铜川市实用水文手册表54设计暴雨分区点系数at、指数据bt表确定，分区采用渭河以北暴雨区，见表25。表25 设计暴雨分区点面系数at、指数据bt表历时（h）136at0.004750.004970.00527bt0.36730.30290.2595由上式计算得流域设计暴雨点面修正系数见表2-6。表26 设计暴雨点面修正系数历时（h）136t0.92020.93090.9377流域不同频率设计面雨量见表2-7。表27 不同频率设计面雨量频率p（%）1053.3210.50.33H1 P（mm）47.558.065.571.281.792.098.0H3 P（mm）64.879.790.698.9113.8128.5136.8H6 P（mm）79.998.3111.7122.0140.4158.5168.93 流域形状改正系数考虑到雨图形和雨轴方向与设计流域的形状轴线不相吻合，致使所求的面雨量偏大，固而对所求的设计面雨量进行流域形状改正，其改正关系如下：渭河以北：r=1.086F-0.036（2-3）式中：r流域形状改正系数；F流域面积，km2。由上式计算的流域形状改正系数r=0.9396。根据形状改正系数算出改正量并从各历时面雨量中扣除，即得考虑流域形状改正后的面降雨过程。对于设计历时为6h的面雨量，其每小时平均改正量为H6p(1-r)/6。当某一历量或几个历时的面雨量小于平均改正量时，则应扣除这些历时及其面雨量，再计算平均改正量，否则总量将不平衡。2.2.2 设计暴雨量的时程分配1 雨型根据渭南地区暨铜川市实用水文手册设计暴雨雨型是同频率分段控制概化雨型，雨型由概化百分数雨型转化，它只代表各时段同频率雨型的分配比例及位置。雨型的选用结合暴雨分区和流域面积大小而定，根据渭南地区暨铜川市实用水文手册，流域在分区中位于渭河以北暴雨区。6h设计暴雨时程分配雨型见表28表28 设计暴雨时程分配雨型历时（h）123456H1100H3-H149.750.3H6-H334.833.032.22 时段差面雨量时段差面雨量采用下式计算：HtB=H(t+1)B-HtB (25)式中：HtB相邻两时段差面雨量，mm；H（t+B）相邻两时段上一历时面雨量，mm；HtB时段面雨量，mm。不同频率时段差面雨量计算结果见表29表29 不同频率时段差面雨量计算表 单位：mm频率p（%）1053.3210.50.33H1B47.558.065.571.281.792.098.0H3B-H1B17.321.725.127.632.036.438.8H6B-H3B15.218.621.223.126.630.032.0合计79.998.3111.7122.0140.4158.5168.93 设计面暴雨量的时程分配分别以1、3、6小时为控制，进行量值分配，要满足在控制历时的时段累计雨量与相应历时的面雨量，为相邻控制时段面雨量的差值乘以相应历时分配比例百分数。不同频率6h面暴雨量时程分配见表210表210不同频率6h设计面雨量时积分配计算表 单位：mm历时（h）123456频率(%)108.647.58.75.35.04.9510.858.010.96.56.26.03.312.565.512.67.47.06.8213.771.213.98.07.67.4115.981.716.19.38.88.60.518.192.018.310.59.99.70.3319.398.019.511.110.610.3根据流域形状改正系数对面降雨过程进行修正，形状改正后面降雨过程见表2-11，不同设计频率面净雨量见表2-12。211 不同频率6h设计面雨量净雨过程表 单位：mm历时（h）123456频率(%)107.846.77.94.54.24.159.857.09.95.55.25.03.311.364.411.56.25.95.7212.570.012.76.86.46.2114.580.314.77.87.47.20.516.590.416.78.98.38.10.3317.696.317.89.48.98.6212 不同频率6h设计面雨量净雨过程表 单位：mm频率p（%）1053.3210.50.33H6P（mm）75.192.4105.0114.6131.9148.9158.72.2.3 由暴雨资料推求设计洪水由暴雨推求设计洪水，其基本假定条件是：设计暴雨与设计洪水同频率，由设计暴雨推求设计洪水的主要内容主要包括产流和汇流计算。1 产流计算由设计点雨量转化为设计面平均暴雨量之后，推求设计净雨量的过程称为产流计算。1)前期影响雨量根据渭南地区暨铜川市实用水文手册，渭河以北地区Pa设=Im/2=50.Omm。式中：Pa设设计暴雨时前期影响雨量，mm；Im流域最蓄水量，mm，渭河以北地区Im=lOOmm。2)损失率计算根据渭南地区暨铜川市实用水文手册，在入渗率与土壤含水量关系曲线法基础上参考有关资料，结合本区具体情况分析验证，在保证精度，尽量简化计算方法的原则下按地貌分类别，流域面积大小给出产流期平均入渗率，见表213。表213 渭河北产流期平均损失率值表区名（流域下垫面条件）值(mm/h)F100F=100-50F50土石山区8-1010-1212-15黄土沟壑区10-1212-1414-16黄土林区4-66-88-10流域位于渭河北部黄土沟壑区，流域主沟道面积55.83km2，由上表确定流域产流期平均损失率=12mm/h。产流过程，是由上述已求出的设计面降雨过程，扣除平均损失而得，产流过程结果见表214，不同频率6h净雨量见表215。表214 不同频率6h各时段净雨量计算成果表 单位：mm历时（h）123456频率（%）1034.68544.983.352.36258.0012.5168.302.700.54.5178.454.730.335.6084.305.84表215不同频率6h地面净雨量单位：mm频率p（%）1053.3210.50.33净雨量34.745.052.458.073.587.795.72 汇流计算由暴雨推求洪水的汇流计算，是指地面径流汇流过程的分析计算。渭南地区暨铜川市实用水文手册采用的方法有瞬时单位线法、推理公式法和推理公式简化计算法。瞬时单位线法，适用于流域面积在300-1000km2，当流域面积在1000-1500km2时，仅供参考使用；推理公式法，适用于流域面积500-300km2，当流域面积在300-500km2时，供参考使用；推理公式简化计算法，适用于流域面积小于50km2，当流域面积50-100km2时，供参考使用。由于该流域主沟道面积为55.83km2，故采用推理公式法分析计算汇流过程。1)概化假定和基本公式推理公式是把流域上的产流条件均匀概化以后，以水流连续方程和运动方程直接推导出计算流域出口断面洪峰流量的公式。采用的主要概化假定有：(1)流域汇流时间内的净雨强度(it)不变，即可用平均净雨(it)来表达。这个假定含意有两个：一是净雨强度在流域上的分布是均匀的；二是在净雨历时tc或流域汇流历时内净雨强度随时间的分布是相等的。(2)汇流面积曲线概化为矩形，而且沿程的汇流速度不变。按上述假定，根据净雨历时c与汇流历时之间的关系，解出推理公式的基本形式为：当C汇流时，洪峰流量是由全流域面积和时段内的最大片雨形成，故称全面产流，在这种条件下： (26)当c50km2：汇流历时值，按全面汇流和部分汇流两种情况推求，在值没确定之前，判断汇流条件的方法是根据已知的净雨深h和相应的净雨历时tc之比，即来判断。将(26)式移项变为：对每次洪水来说，Qm、F是已知的，即可计算出值。当时，为全成汇流： (213)当时，为部分汇流： (214c)从以上可知，在部分汇流条件下，直接采用(214)式计算值；在全面汇流条件下，h为未知量，因此要用图解法求解，值具体确定方法如下：将每次洪水的净雨过程，自最大净雨强度开始，向前后相邻时段从大到小连续累加，并除以相应历时t，建立与历时t的关系曲线，在比值座标上截取一点等于，由该点作水平线与曲线交点的横座标即为汇流历时。(2)m值的综合汇流参数m值的大小，与流域下垫面条件和暴雨特性关系密切，在暴雨特性变化不大的情况下，流域下垫面条件是决定m值的主要因素。渭河以北，属干旱半干旱地区，暴雨特性复杂，洪水峰量关系不稳定。因此，在进行汇流参数m综合时，直接建立汇流参数m与流域特征参数l及净雨量hR的关系，即m=f(、hR)见渭南地区暨铜川市实用水文手册图69，在设计条件下，根据流域地貌组成情况，由以下方法确定。当流域面积较大，由多种地类组成，设计条件下的m，查渭南地区暨铜川市实用水文手册图66和68或用下列经验公式计算：m=1.3410.589hR-0.581 （2-15）式中：l一流域特征参数， （2-16）hR一设计净雨量，当hR70mm时，采用70mm。3)洪峰流量计算渭南地区暨铜川市实用水文手册采用图解法计算设计洪峰流量。由于推理公式法在分析汇流参数m时，为了便于综合，基流切割较高，将地面径流中的潜流割掉，但在产流分析中的径流深又包括着潜流部分；因此，计算时，先将流域设计暴雨的产流过程扣除潜流过程，求得设计净雨过程。(1)扣除潜流量计算由产流分析得到的径流深，即包括地面径流又包括潜流部分，而净雨过程仅为地面径流。所以经过产流计算后，还要扣除潜流才能计算。当求出地面径流过程后，再把被扣的潜流回加进去。潜流量计算以潜流量所占产流量的百分数计算。根据陕西省中小流域设计暴雨洪水图集，关中渭河北推理公式法汇流计算潜流量占产流量的15，潜流量除以产流历时得时段平均潜流量，由产流过程扣除时段平均潜流量，即得净雨过程。产流过程扣除平均潜流量时，如某一时段产流量小于平均潜流量，在这种情况下，应将某时段的产流量全部视为潜流量，首先从潜流总量中扣除，同时，从产流历时中扣除相应的时段，重新计算时段平均潜流量，然后重新计算平均潜流量。不同频率6h潜流深和平均潜流量见表216、217，不同频率6h地面净雨过程和净雨量见表218、219。表216不同频率6h潜流深单位：mm频率p（%）1053.3210.50.33潜流深5.206.757.858.7011.0313.1514.36表217不同频率6h平均潜流量单位：mm频率p（%）1053.3210.50.33平均潜流深5.206.757.858.705.814.384.79表218不同频率6h各时段地面净雨过程单位：mm历时（h）123456频率（%）1029.5538.23.344.5249.3162.50.50.1274.10.340.330.8279.51.0表219不同频率6h地面净雨量单位：mm频率p（%）1053.3210.50.33净雨量29.538.244.549.362.574.581.4（2）计算m参数根据式（2-15）、（2-16）计算不同频率6h汇流参数见表2-20。表220不同频率6h汇流参数频率p（%）1053.3210.50.33汇流参数1.070.920.840.790.690.620.65（3）计算Q关系曲线汇流历时采用下式计算：= （2-17）式中：汇流历时，h; Qm洪峰流量，m3/s; 其它符号意义同前。利用上式计算，不同频率6hQ关系曲线如下：表221不同频率6hQ关系曲线频率p（%）1053.3210.50.33Q19.0622.1724.2225.7029.4932.6731.50利用表2-21不同频率6hQ关系曲线计算不同频率6hQ关系见表2-22。表222不同频率6hQ关系计算表频率p（%）Q(m3/s)100200400500600700800900100010（h）4.113.262.592.402.262.152.051.971.915（h）4.783.793.012.792.632.502.392.302.223.3（h）5.224.143.293.052.872.732.612.512.422（h）5.544.393.493.243.052.892.772.662.571（h）6.355.044.003.723.503.323.183.052.950.5（h）7.045.594.434.123.873.683.523.383.270.33（h）6.795.394.283.973.743.553.393.263.15（4）计算Qtt关系曲线当流域产流历时大于汇流历时（tc）时，只有时段内的部分净雨参与造峰，洪峰流量由全流域汇流形成，即全面汇流的情况，采用下式计算：Qt=0.278tF （2-18）式中：Qtt时段洪峰流量，m3/s; ht t时段净雨量，mm； 其它符号意思同前。利用上式计算不同频率24hQtt关系见表2-23。表223不同频率6hQtt关系计算表频率p（%）（h）12345610ht(mm)29.529.529.529.529.529.5Qt(m3/s)457.51228.75152.50114.3891.5076.255ht(mm)38.238.238.238.238.238.2Qt(m3/s)593.47296.73197.82148.37118.6998.913.3ht(mm)44.5044.544.544.544.544.5Qt(m3/s)690.75345.37230.25172.69138.15115.122ht(mm)49.349.349.349.349.349.3Qt(m3/s)765.14382.57255.05191.29153.03127.521ht(mm)62.562.562.562.562.562.5Qt(m3/s)969.90484.95323.30242.47193.98161.650.5ht(mm)74.575.675.975.975.975.9Qt(m3/s)1156.71578.35385.57289.18231.34192.780.33ht(mm)81.482.483.583.583.583.5Qt(m3/s)1263.12631.56421.04315.78252.62210.52(5)计算Qm和采用图解法计算，用关系式=f(Q)和Qt=f(t)计算成果作图，两曲线交点即为推求的Qm、。计算结果见表2-24。表224不同频率6h最大洪峰流量和汇流历时计算表频率p（%）1053.3210.50.33Qm(m3/s)117.60138.49152.35162.47188.57210.65253.87（h）3.894.294.534.715.145.494.98(6)不同频率洪峰流量模数利用表2-24和流域面积推求不同频率24h洪峰流量模数见表2-25。表225不同设计频率洪峰流量模数表洪水重现期（年）10203050100200300洪峰流量模数（m3/s.km2）2.112.482.732.913.383.774.55吉安后沟中型坝不同设计频率洪峰流量见表2-26。表226吉安后沟中型坝不同设计频率洪峰流量洪水重现期（年）10203050100200300洪峰流量（m3/s）3.904.595.055.386.256.988.41(7)推求洪水过程线地面径流采用五点概化过程,系数及计算式见表2-27、2-28。表227五点概化系数表（一）参数KaKbKwK渭河以北0.110.1850.2450.210表228五点概化系数表（二）特征值特征值计算公式TaT0+(1-2Kw+Ka)TbT0+(2-Kb)TT0+TT0+/K表中：Ka=Qa/Qb Kb=Qb/Qa Kw=W/W K=/T0式中：Qa、Qb涨水、退水过程特征点流量，m3/s;W涨水时段洪水总量，万m3；W洪水总量，万m3；涨水历时，h;T洪水总历时，h;T0起始时间，h。利用上式流域不同频率6h五点概化各特征值见表2-29。表229不同频率6h五点概化特征值计算表洪水重现期（年）10203050100200300Qa12.9415.2316.7617.8720.7423.1727.93Qb21.7625.6228.1830.0634.8938.9746.97Ta2.412.662.812.923.193.403.08Tb7.067.788.238.559.349.979.03T3.894.294.534.715.145.494.98T18.5320.4121.5922.4324.4926.1523.69(8)回加潜流过程潜流量过程，按等腰三角形考虑，其底宽历时为2T，潜流峰值按下式计算：Q潜=潜 （2-19）式中：Q潜潜流洪峰流量，m3/s; R潜潜流净雨量，mm； T地面径流过程总历时，h。潜流过程的起点置于地面径流过程的起点，潜流峰值置于地面径流过程的终点,取计算时段为单位时段,则潜流过程的增量为:Q潜=Q潜/T (2-20)即从第一时段起到n时段的时段潜流量为：Q潜=Q潜n/T (2-21)洪水流量历时过程计算见表2-30。表2-30洪水流量历时过程计算表单位:m3/s10历时（h）02.413.897.0618.5337.05Q地面012.94117.6021.7600Q潜00.570.921.664.360Qt013.50118.5123.424.3605历时（h）02.664.297.7820.4140.81Q地面015.23138.4925.6200Q潜00.000.000.000.000Qt015.23138.4925.620.0003.3历时（h）02.814.538.2321.5943.18Q地面016.76152.3528.1800Q潜00.741.192.155.650Qt017.49153.5330.345.6502历时（h）02.924.718.5522.4344.85Q地面017.87162.4730.0600Q潜00.781.262.296.020Qt018.66163.7332.356.0201历时（h）03.195.149.3424.4948.98Q地面020.74188.5734.8900Q潜00.911.472.666.990Qt021.65190.0437.556.9900.5历时（h）03.405.499.9726.1552.30Q地面023.17210.6538.9700Q潜01.021.642.987.810Qt024.19212.2941.957.8100.33历时（h）03.084.989.0323.6947.39Q地面027.93253.8746.9700Q潜01.221.983.599.410Qt029.15255.8450.559.4102.2.4 不同频率洪水总量计算根据渭南地区暨铜川市实用水文手册，洪水总量的计算采用历时Tc时段内的净雨深与流域面积的乘积，不同频率洪水总量按下式计算：W=0.1htcF （2-22）式中：W不同频率对应的洪水总量，万m3；htc产流历时的净雨深，mm;F流域面积，km2;0.1单位换算系数。不同设计频率洪量模数见表2-31。表231不同设计频率洪量模数表洪水重现期（年）10203050100200300洪峰流量（万m3/km2.a）2.953.824.454.936.257.458.14吉安后沟中型坝不同设计频率洪水总量见表2-32。表232吉安后沟中型坝不同设计频率洪水总量洪水重现期（年）10203050100200300洪峰流量（万m3）5.457.078.239.1211.5613.7915.062.2.5输沙量计算年均输沙量Ws按下式计算：WS=FMs式中：Ms年均侵蚀模数，t/km2a;F坝控面积，km2。流域侵蚀模数4845t/km2a,经计算吉安后沟中型坝年均输沙量0.90万t。从以上两种计算方法对比而言，地区经验公式法与该流域实际情况相差悬殊，结合不够紧密，对计算成果有很大偏差；利用暴雨推求洪水的推理公式法更多地结合流域概况，更好地采用流域参数，体现流域特征，计算结果更贴近流域实际情况，故本次设计洪水成果从流域实际以及工程安全考虑，采用推理公式法成果作为设计依据。3 工程设计3.1 设计标准按照水土保持治沟骨干工程技术规范(SL2892003)、水土保持综合治理技术规范沟壑治理技术(GB/T16453.31996)及陕西省水土保持治沟骨干工程技术手册、小流域水土流失综合防治工程技术标准(DB64/242-2000)等规范标准，并结合近年来澄城县工程建设实际，按照坝系工程布局结果确定吉安后沟淤地坝单坝控制面积为1.85km2，流域坝系工程设计洪水标准与淤积年限见表3-1。表31 淤地坝、淤地坝设计洪水标准与淤积年限坝类项目单位淤地坝淤地坝中型小型四级五级库容104m310501010050050100洪水重现期设计a2030102030502030校核a5030300500200300淤积年限a5105203010203.2 土坝设计3.2.1 库容1滞洪库容根据流域来水、来沙情况以及淤地坝利用方向，坝系设计中淤地坝由坝体、涵卧管放水建筑物组成的“两大件”工程，滞洪库容只计算工程上游集水范围内的一次校核洪水总量，按下式确定。WZ=WPF式中：Wz工程滞洪库容，万m3；Wp洪量模数；F工程控制面积。经计算滞洪库容9.12万m3。2拦泥库容按照选定的设计淤积年限和流域输沙模数计算淤地坝拦泥库容：wL=FMs(1ns)N/式中：WL拦泥库容，万m3；F工程控制面积，1.85km2；Ms年均输沙模数，4845t/km2a；ns工程排沙比，工程排水只设输水洞时，取ns=0；N设计淤积年限，10a；泥沙干容重，1.35t/m3。经计算拦泥库容6.64万m3。3总库容总库容按下式计算：W=Wz+WL式中：W总库容，万m3；其它符号意义同前。W=Wz+WL=9.12+6.64=15.76万m33.2.2 坝高、淤地面积1坝高面积曲线、坝高库容曲线量算采用现场实测坝址及库区地形图，量算不同高程等高线与坝轴线闭合曲线水平投影面面积，绘制坝高H面积S曲线；据此采用台体体积累计法计算并绘制坝高H库容V曲线。吉安后沟坝坝高一面积、坝高库容关系表水位坝高库容淤地面积mm万m3hm2749.93000761.5911.666.641.22767.05.419.122.15768.4318.519.362.412坝高、淤地面积1)坝高坝高由拦泥坝高、滞洪坝高和安全超高三部分组成，采用下式计算：H=HL+Hz+H式中：H坝高，m；HL拦泥坝高，m；Hz滞洪坝高，m；H安全超高，m。(1)拦泥坝高拦泥坝高HL由拦泥库容6.64万m3，查坝高库容曲线得拦泥坝高为11.66m。(2)滞洪坝高对于只有坝体和涵卧管放水建筑物组成的“二大件”工程，滞洪坝高是工程设计淤泥面上一次校核洪水深度，由洪量模数乘以相应的坝控面积可得校核洪水总量，由洪水总量查得滞洪坝高。由滞洪库容9.12万m3，查坝高库容曲线得滞洪坝高为5.41m。(3)安全超高。根据水土保持治沟骨干工程技术规范(SL2892003)，安全超高按下表确定。表32 土坝安全超高 单位：m坝高102020安全超高1.01.51.52.0吉安后沟中型坝安全超高取1.43m。总坝高H=HL+Hz+H=11.66+5.41+1.43=18.5m3.2.3 坝体1 坝顶宽根据水土保持治沟骨干工程技术规范)(SL2892003)，碾压坝坝顶宽度按表3-3确定，坝顶有交通要求时，应按交通要求确定。表33 碾压坝坝顶宽度 单位：m 坝高102020303040坝顶宽度33445取坝顶宽为3.Om,2 坝坡根据水土保持治沟骨干工程技术规范(SL2892003)，坝坡应根据坝型、坝高、坝基地质条件、筑坝土料性质、施工方法、运用条件等，并参考类似已建工程的经验数值初步确定，按表34选取。当坝高超过15m时，应设置1.0-1.5m宽马道一条。表3-4 土坝坝坡参数值表坝型土料或部位坝高（m）102020303040碾压坝上游坝坡1.502.002.002.502.503.00下游坝坡1.251.501.502.002.002.50根据水土保持治沟骨干工程技术规范(SL2892003)及参考已建成土坝的经验，上游坡比1：2，下游坡比1：1.5下游在距沟底9m处设马道一处，马道宽1.5m。3 最大铺底宽坝体沟床铺底宽可用下式计算：Bm=b+(m上+