拦河坝设计说明

1、山东省某拦水坝1、基本情况山东省某拦水坝位于 山东省某村西南400米，按防洪规范GB50201-94，河道设计洪水标准10年一遇。拦河坝上游流域面积0.122km2，汛期来水量大，非汛期水量缺乏。为解决沿河两岸果树灌溉需要，兴利除害，文登市水利局拟定在 山东省某村东修建拦水坝1座。2、洪水计算2.1设计洪水复核洪水设计标准参照SL-252-2000水利水电工程等级划分及洪水标准，大坝设计洪水重现期为20年1遇，校核洪水重现期为100年1遇。洪水计算采用由暴雨资料推求设计洪水流量，计算办法采用2008年1月11日山东省水利厅颁发的山东省小型水库洪水核算办法（试行）鲁水管20082号文。应用地区万

2、分之一地形图，量得干沟小流域的流域面积为15.73 km2，自工程地点沿主河道量至分水岭最大流程为7.637 km。流域的干流坡降按下式计算，见表2-1。J=Z1L1+（Z1+Z2）L2+（Zn-1+Zn）Ln/L2 /1000式中：Z1Zn自出口断面起沿流程各特征地面点与工程地点河底高程差（m）。L1、L2Ln各特征点间的距离（km）。根据文登市万分之一地形图量算出葛家镇区拦河坝的流域面积、地面高程、相邻点距离，计算流域的干流平均坡降和流域综合特征参数。流域的流域综合特征参数根据下述公式计算。 经计算，相应于该流域的干流坡降J=0.13014m/m。流域综合特征参数为1.63。表2-1 流域

3、干流坡降计算表编号Z高程Z高差（Zn-1+Zn)LL*(Zn-1+Zn)1102.5211512.5 12.50.100 1.25 312522.5 350.114 3.99 415047.5 700.106 7.42 5161.158.6 106.10.037 3.93 0.36 16.59 J0.13014 2.2设计暴雨量的计算葛家镇区拦河坝暴雨采用10年一遇设计洪水，根据“山东省部分县（市、区）暴雨分析成果表”，文登市多年平均最大24小时降雨量为118mm，多年平均最大24小时降雨量变差系数Cv值为0.59，取Cs=3.5Cv，根据皮尔逊型曲线的模比系数Kp值表查得Kp值，进而可计算1

4、0年一遇设计洪水标准的24小时暴雨量。葛家镇区拦河坝10年一遇设计洪水的Kp值为1.76，24小时暴雨量为207.7mm 2.3单位面积最大洪峰流量的计算根据小流域综合特征参数K和葛家镇区拦河坝10年一遇设计洪水24小时暴雨量，查胶东山区(比降大于10，岩石较多，土层较薄，植被一般)qmH24K关系曲线得单位面积最大洪峰流量。10年一遇设计洪水每平方公里面积最大洪峰流量10.2m3/s。 2.4最大洪峰流量的计算Qm=qm×F Q10%=3.97m3/s 2）洪水调节计算因拦河坝拦蓄水量比洪水总量小太多，对洪水的调节作用甚微，固只按折线堰计算洪水能否安全通过。3、工程设计拦河坝址参数

5、，设计铺盖高程42.00m，坝顶高程43.5米，坝顶宽度0.8米。采用折线堰形式。堰流过流能力采用折线堰流公式：Q=×s×m×B×（2×g)0.5×H01.5式中：Q洪水流量（m3/s）；堰的侧收缩系数，取1.0；s堰的淹没系数，根据下游水位超出堰顶高度与堰顶水头的比值查表8.2确定s=0.96；m堰的流量系数根据表8.1查得m=0.38，B过流宽度（m），设计10m；H0包括行近流速水头在内的总水头（m），H0=H+v2/(2g)（m）；H堰上水头（m）；v行近流速（m/s），v=Q/B×（P+H）；P坝高，1.0m。浆砌

6、石拦河坝堰上水头计算成果表Bm下游堰高P1shs/HhsQ堰上水深Hv100.38 0.50.961.4450.74 62.850.51 6.202河道行洪水深，按明渠均匀流计算，采用公式Q=A×C×(R×i)0.5A河床过流面积，A=(B+m×ht)× ht；B河床底宽，根据河道现状取定，米；m河堤边坡，取0；C谢才系数，C=R1/6/n；R断面水力半径，R=A/X；X过水断面湿周，X=B+2×（1+m2)0.5× ht；n河床糙率系数，取0.03；i河床纵向比降，取0.0034。根据上述公式以及给定的流量、比降计算河道底

7、宽、水深见下表：河道水深计算成果表QIhtbMAXRC防洪标准62.850.0160 1.24 101.514.73 14.48 1.02 33.43 102、溢流坝溢洪时下游收缩断面水深hc及其共轭水深hc的计算，该计算过程仅当溢流坝为自由出流时才计算。折线堰淹没条件hs0;z/P1(z/P1)khs下游水位超出堰顶高度；ht- P1=1.24-0.5=0.740溢流坝为自由出流，需设置消能设施。（1）计算坝址收缩断面的断面比能E0=P1+H0式中：E0为以收缩断面底部为基准面的坝前水流总比能（m）；P1为以收缩断面底部为基准面的坝高（m）；H0包括行近流速水头在内的总水头（m）。经计算收缩

8、断面底部为基准面的坝前水流总比能为6.43 m。（2）试算收缩断面水深hc对于矩形断面E0= hc+ q2/（2×g×2×hc2)式中：q单宽流量（m3/s·m）。hc收缩断面水深（m）。流速系数；按经验公式=（q2/3/s）0.2计取。s坝上游水位到坝址收缩断面的高度；经计算为5.44m。经试算收缩断面水深hc为5.44m。（3）计算共轭水深hc根据水跃公式hc= hc/2（1+8××q 2/（g×hc 3）0.5）-1）式中：动量改正系数，取1.1。经计算共轭水深hc为0m。（4）判断坝下水跃形式共轭水深hc与河道正常水

9、深ht比较，此处的ht为10年一遇设计洪水对应的河道正常水深ht。由于上面hc=2.31ht=1.77，水跃发生在收缩断面的下端，发生了远驱式水跃，必须采取工程措施，使水跃发生在紧靠建筑物之处，形成淹没式水跃。3、消力池计算（1）消力池深度d的计算下游河道流速大于3m/s，池深d= hc-ht=0.54(m) ，设计池深取0.6m，设计池底高程为18.70m。（2）消力池长度Lk的计算消力池长度的设计流量应取为溢流坝自由出流的最大流量。Lk= L1+ Lj式中：L1从堰坎到收缩断面的距离；折线型实用堰L1=0.3H0+1.65×(H0(P1+0.32 H0)0.5经计算L1=3.46

10、(m)Lj消力池中的壅高水跃的长度，Lj=（0.70.8）×Lj式中：Lj水跃的长度，按下式计算：Lj=6.9× (hc- hc)经计算水跃的长度为10.94m。消力池长度Lk为11.66m，取12m。（3）消力池底板厚度t1的计算采用浆砌乱石底板，按下述公式计算：t1=K×(q×H0.5）0.5式中：K经验系数，取0.2；H 上下游水位差（m）。经计算消力池厚度为0.43m，一般要求底板厚度不小于0.5m，取0.5m。消力池应在顺水流方向分缝，缝距815米，垂直水流方向不分缝，本次规划消力池宽度36m，消力池纵向设置2条伸缩缝，横向不分缝，保持消力池地

11、板的整体稳定性，坝前铺盖间距9米分缝，设止水带。消力池底部间距3m设置50PE梅花形排水孔。消力池底部设置两层150mm厚的520mm小石子和粗砂反滤层。4、拦水坝渗径核算L=c×HL防渗长度，建筑物底部不透水轮廓总长。（m）c渗径系数，砂壤土取6。经计算最小渗径=6*6=36m，铺盖长度取36m。4、坝体抗滑稳定核算K=f×W/PW计算截面以上坝体全部荷载对滑裂面的法向分值。（kN）P计算截面以上坝体全部荷载对滑裂面的切向分值。（kN）。f滑裂面上的摩擦系数。砌体间潮湿的摩擦系数取0.6。以消力池底以上坝体为计算截面，经计算消力池底面抗滑稳定系数为2.04，拦水坝基础底面

12、抗滑稳定系数为1.63，满足规范要求。4、除险加固工程主要内容：根据现场踏勘和洪水复核结果，葛家镇区拦河坝主要工程内容为：拦水坝基础深入不透水层，拦河坝坝身采用M10浆砌块石，为保证坝体防渗质量，修0.2m宽C20砼心墙；根据防渗要求，对拦河坝坝身前部进行C20砼铺底；坝后设置消力池，消力池后设干抛乱石防冲槽；拦河坝两岸修建挡土墙护岸。5.设计概算5.1编制依据一、文件依据1.山东省水利厅鲁水定字20001号文“关于颁发山东省水利水电工程设计概（估）算费用构成及计算标准（试行）山东省水利水电工程设计概（估）算编制办法（试行）的通知”。2.国家计委、建设部计价格200210号文“关于发布工程勘察

13、设计收费管理规定的通知”。二、工程量计算依据1.<水电水利工程设计工程量计算规定>的通知（SL328-2005）。2.文登市水利勘测设计院2013年08月编制的文登市葛家拦河坝工程初步设计。三、定额依据1.建筑工程：采用山东省水利厅鲁水定字20011号文颁发的2000年山东省水利水电建筑工程预算定额（上册、下册）。2.电气安装工程：采用山东省水利厅鲁水定字20012号文颁发的2000年山东省水利水电安装工程预算定额（电气安装工程）。3.水利机械、金属结构安装工程：采用山东省水利厅鲁水定字19983号文颁发的一九九八年山东省水利水电安装工程预算定额（水利机械、金属结构安装工程）。4.

14、机械台班费：采用山东省水利厅鲁水定字20013号文颁发的2000年山东省水利水电工程施工机械台班费定额。5.2基础单价及费率标准施工企业一律按三级考虑。5.2.1直接工程费一、直接费1人工预算单价：根据鲁水定字20081号文规定，人工预算单价采用44.1元/工日。2材料预算价格：主要材料以当地供货部门的供货价作为原价，并计以相应的运杂费作为预算价格。主要材料钢筋、油料等应当限价进入工程单价；次要材料按供货部门的供货价加运杂费作为预算价格；当地材料（砂石料等）以工地收购价作为预算价格。根据鲁水定字20001号文规定：外购砂、碎石、块石等价格，超过40元/m3；料石（含条石、方块石）预算价，超过6

15、0元/m3；钢筋超过3000元/t；汽油、柴油超过3600元/t的部分计取税金后列入相应部分之后。详见表6-1。主要材料预算价格表序号名称及规格单位概算价格限价1水泥32.5t3703002钢筋t4200 30003锯材m323004汽油t10500 36005柴油t8960 35006砂m378407碎石m380.040.08块石m370.040.09方块石m359260.03设备预算价格以近期生产厂家报价或市场调查价为原价，并计以相应的运杂费和采购保管费作为设备预算价格。4施工用风、水、电预算价格施工用风0.1元/m3；水1.0元/m3；施工用电1.60元/kW·h。二、其他直接

16、费1建筑工程：按直接费的2.5%计。2安装工程：按直接费的3.2%计。三、现场经费1土石方（包括砌石）工程：按直接费的6.3%计。2砼工程：按直接费的7.2%计。3基础处理工程（包括钻孔灌浆）：按直接费的7.2%计。4机电、金结设备安装工程：按人工费的45%计。5其它工程：按直接费的6.3%计。5.2.2间接费1.土石方（包括砌石）工程：按直接工程费的6.3%计。2.砼工程：按直接工程费的4.5%计。3.基础处理工程（包括钻孔灌浆）：按直接工程费的7.2%计。4.机电、金结设备安装工程：按人工费的45%计。5.其它工程：按直接工程费的6.3%计。5.2.3企业利润、税金1.计划利润：按直接工程费与间接费之和的5%计。即按三级施工企业取费。2.税金：按直接工程费、间接费与计划利润三者之和的3.22%计。5.