冯渠窑则尚大型淤地坝工程设计

1、 陕西省榆林市子洲县马岔乡冯渠村窑则尚大型淤地坝初步设计报告（报批稿）建设单位：子洲县水务局设计单位：陕西众诚水利工程技术咨询有限公司 2014年10月10日1综合说明窑则尚大型淤地坝工程位于子洲县马岔乡冯渠村，属无定河水系，大理河二级支流。该流域为典型的黄土丘陵沟壑区，地貌由梁峁、沟坡、沟床三个单元组成，以沟为主，梁窄坡陡、沟壑纵横、梁峁起伏、地形破碎。主沟道长2.57km，沟壑密度3.53km/km2，主沟道覆盖土层瘠薄，沟道断面多呈形。窑则尚大型淤地坝控制流域面积1.81km2，由土坝一大件组成，坝高18m，坝顶长62m，现坝顶与淤泥面齐平，可淤积库容28.6万m3，已淤积库容28.6万

2、m3。该坝加高后最大坝高30m，总库容84.76万m3。设计洪水标准取30年，校核洪水标准取100年，设计淤积年限为20年。设计采用两大件，即土坝和涵管。工程建成后，拦泥库容45.59万m3，可淤地6.84hm2；对防治水土流失、抬高沟道侵蚀基准点、减少入黄泥沙、改变当地农业生产条件、增加农民收入、促进退耕还林还草和生态自我修复、调整产业结构、改善生态环境有着重要意义。因此，加固本坝是十分必要的。1.1水文计算及成果1、洪峰流量采用榆林地区实用水文手册中的洪峰流量汇水面积相关法计算，计算公式为： QN=CN·F n汇水面积相关法计算的不同频率洪峰流量表频率（%）0.20.3330.5

3、123.333510地理参数CN89.383.275.160.152.744.232.523.9洪峰流量QN(m3/s)134.48 125.29 113.09 90.51 79.36 66.56 48.94 35.99 2、设计洪水量计算采用水土保持治沟骨干工程技术规范推荐的公式计算：WP=0.1··H24P·F不同频率24小时暴雨量、洪水总量表洪水频率P（%）0.20.3330.5123.33351024小时暴雨量(mm)259.95 239.8222.20 194.7165.55141.35128.7101.75洪量径流系数0.340.320.310.30.

4、290.280.260.22设计洪水总量(万m3)16.00 13.89 12.47 10.57 8.69 7.16 6.06 4.05 3、年输沙量计算采用公式Ws=S·F/计算：经计算，坝控流域年输沙量为2.28万m3。1.2工程主要技术参数1.2.1坝体参数1）、最大坝高30m，坝顶长102m，顶宽4.0m。上游坡比为1：2，下游坡比均为1：1.5，下游坡在最大坝高18m处设一道戗台，宽2m。2）、水位及库容：设计淤积高程1027.01m，新增拦泥库容45.59万m3；校核洪水位1028.48m，滞洪库容10.57万m3；总库容84.76万m3（含已淤库容28.6万m3），坝顶

5、高程1030.00m。1.2.2放水工程参数放水工程主要有卧管、涵洞、明渠、陡坡、出口消力池、尾水渠组成，其主要参数为:1)、卧管最低一级进水孔孔底高程1018.00m，最高一级进水孔孔底高程1028.20m；卧管高12m，共18孔，台高0.60m，坡比1:2，矩形陡槽断面尺寸宽×高为0.6×0.6m，消力池为矩形结构，长×宽×高=3×1×0.5m。2)、输水涵洞为管涵，进水口底高程1016.10m，出水口高程1015.50m，涵洞长度为60m，比降1/100，涵洞断面型式为圆型钢筋砼结构。3)、明渠长5m，进口高程1015.50，出

6、口高程1015.45m，矩形断面尺寸宽×高为0.8×0.8m。4）、陡坡长48.86m，进口高程1015.45，出口高程1000.00m，矩形断面尺寸宽×高为0.8×0.8m，比降1/3。5）、出口消力池长3m，宽0.8m，深0.5m。6）、尾水渠矩形断面尺寸宽×高为0.8×0.8m，长4m。1.2.3主要工程量及建筑材料1)、主要工程量计有：开挖土方3.2万m3，碾压土方3.5万m3，现浇C20砼42m3，浆砌块石369.5m3，浆砌料石8.90m3。2)、主要材料用量：需用水泥53.98t，砂子185.62m3，块石399.06m

7、3，料石7.72m3，石子31.65m3，柴油24.11t。1.2.4工程总投资及总工时工程总投资80.09万元，总工时量61761工时。1.2.5工程效益工程建成后可新增拦泥45.59万m3，淤地6.84hm2，增加了当地农民的经济收入，改善了上、下游群众的生产交通条件和周边的生态环境，为当地群众营造了良好的生活、生产环境。2基本情况2.1自然概况2.1.1地理位置窑则尚大型淤地坝工程位于子洲县西约45km，地处东经109°3932，北纬37°3454。属加固工程，控制流域面积1.81km2。窑则尚大型淤地坝工程是一座以拦蓄洪水径流和泥沙为主、全拦全蓄的工程，上游无淹没损

8、失。该坝涉及马岔乡的冯渠村，当地群众对建坝具有非常高的认识和积极性。2.1.2地质地貌窑则尚大型淤地坝工程位于子洲县马岔乡冯渠村，属无定河水系，该流域为典型的黄土丘陵沟壑区，地貌由梁峁、沟坡、沟床三个单元组成，以沟为主，梁窄坡陡、沟壑纵横、梁峁起伏、地形破碎，沟壑密度3.53km/km2，主沟道覆盖土层瘠薄，沟道断面多呈形。窑则尚大型淤地坝坝址两岸有丰厚的黄土覆盖，主要为黄绵土，土料为级，坝基坝肩结构完整，无软弱带和裂隙发育，无倾向下游的滑动面，取土场位于坝体左岸，储量能够满足工程的施工需要。根据以上地形地质条件，该坝址处适宜修建均质土坝。2.1.3工程现状窑则尚大型淤地坝原坝高18m，为坝体

9、一大件工程，总库容28.6万m3，已淤积库容28.6万m3，淤地面积为3.67hm2，原坝体左岸土排洪渠道冲毁，现为开口宽为17米，深11米一缺口，土排洪渠冲毁使得洪水冲刷坝脚，坝体外坡坍塌，长约40m，现外坡基本垂直，坝址所在沟道长2.57km，平均比降8.95%。2.1.4工程加固方案该坝上游为坝地，无任何淹没损失，下游为空沟，无生产生活设施。该坝现有坝地55亩，加高坝体后，可使坝地增至102亩，经济效益良好。则该工程加固方案为对坝体进行加高；在坝体右岸新建放水工程设施。2.1.5地震情况工程所在流域地质构造鄂尔多斯向斜的南部，流域地势由北向南倾斜，区内地质构造简单，无区域性大断裂分布，岩

10、层产状平缓，裂隙发育不明显，属相对稳定的地区。故设计可不考虑地震影响。2.2社会经济情况一、人口劳力：窑则尚大型淤地坝所在冯渠村现有总人口705人，其中男女全半劳力350个，人口平均密度为192人/km2，2013年年底人均产粮519公斤，人均纯收入5600元。二、农业：工程所在村总土地面积5500亩，有坝地550亩，梯田500亩，坡耕地2450亩，主要农作物有玉米、谷子、土豆等，其中粮食总产量36.59万kg，平均亩产105kg。三、林业：工程所在村现有草地430亩，林地320亩，流域治理度为32.73%。四、牧业：主要以养羊、养猪为主。2.3坝址上下游沟道工程情况该大型淤地坝为加固坝，上下

11、游无坝。2.4气象水文泥沙2.4.1气象特征该流域属北温带干旱半干旱大陆性季风气候，具有冬季漫长寒冷少雨雪，春季干燥，多风沙；夏季酷署，雨量集中；秋季较短，气候凉爽。据子洲县气象站建站以来资料统计，多年平均气温9.1，极端最高气温38，极端最低气温24.8；年日照时数为2613h，无霜期145天，10积温3342.1。平均风速1.6m/s，最大风速18m/s，最大冻土深度115cm。2.4.2水文根据子洲县气象站建站以来资料统计，及榆林地区实用水文手册资料，流域内多年平均降水量428.1mm，多集中在汛期7-9月份，占全年降雨量的67.7%，年最大降雨量655mm，其特点是年际变化大，年内分布

12、不均匀，降雨多以暴雨形式出现，历时短，强度高，灾害性大。2.4.3泥沙流域具有典型的黄土丘陵沟壑区第副区径流、泥沙特点。即径流、泥沙年季变化大，年内分配集中，径流泥沙主要来源于汛期暴雨洪水。本次设计根据陕西省榆林地区实用水文手册中确定的该流域多年侵蚀模数为1.7万t/ km2·a。2.5建筑材料根据实地勘测，选择左岸坝肩以上的土料为碾压筑坝土料，土质为黄土，储量丰富，其粘粒含量为10%15%，塑性指数10，有机质含量3%，水溶盐含量5%，天然干容量为1.43t/m3，从以上数据可以看出，坝址左岸的土料储量和土料性质均满足筑坝要求，按照因地制宜，就地取材的原则，将坝型确定为均质土坝，取

13、土运距为60米之间。水泥、石子、砂子、柴油、汽油、钢材等材料可在县城购买。石料附近村庄开采，运距在20km以内。 3水文计算3.1工程等级及建筑物级别依据水土保持综合治理技术规范（GB/T16453.32008），设计洪水标准取30年，校核洪水标准取100年，设计淤积年限取20年。3.2水文计算3.2.1设计洪峰流量计算窑则尚大型坝控制流域面积1.81km2，设计洪峰流量采用榆林地区实用水文手册中的洪峰流量汇水面积相关法计算，计算公式为： QN=CN·F n式中：QN重现期为N的洪峰流量，m3/s； CN重现期为N的地理参数； n经验指数，n=0.69； F流域面积，F=1.81km

14、2。计算结果见表31。汇水面积相关法计算的不同频率洪峰流量表频率（%）0.20.3330.5123.333510地理参数CN89.383.275.160.152.744.232.523.9洪峰流量QN(m3/s)134.48 125.29 113.09 90.51 79.36 66.56 48.94 35.99 3.2.2设计洪水总量计算采用水土保持治沟骨干工程技术规范（SL 2892003）推荐推理公式计算：WP=0.1··H24P·F式中：WP频率为P的设计洪水总量(万m3)； 24小时暴雨径流系数； F流域面积，F=1.81km2。H24P频率为P的24小时

15、暴雨量(mm)，H24P=KP. H24，其中KP为频率为P的皮尔逊型曲线模比系数；H24为多年最大24小时暴雨均值(mm)。由陕西省榆林地区水文手册查得，该坝控流域中心多年最大24小时暴雨均值为56mm，不同频率24小时暴雨径流系数分别为10=0.22，20=0.26，50=0.28，100=0.30，200=0.31，300=0.32，500=0.34。变差系数CV为0.67，偏差系数CV与CS的比值为CV/CS=3.5。经计算不同重现期的暴雨量计算成果见表33不同频率24小时暴雨量、洪水总量表洪水频率P（%）0.20.3330.5123.33351024小时暴雨量(mm)259.95 2

16、39.8222.20 194.7165.55141.35128.7101.75洪量径流系数0.340.320.310.30.290.280.260.22设计洪水总量(万m3)16.00 13.89 12.47 10.57 8.69 7.16 6.06 4.05 3.2.3年输沙量计算根据陕西省榆林地区实用水文手册中确定的该流域多年侵蚀模数为1.7万t/ km2·a。则工程控制流域年输沙量采用公式计算：Ws=S·F/式中：Ws多年平均输沙量(万m3/ )； S多年平均侵蚀模数，取1.7万t/ km2·； F流域面积(km2)； 泥沙容重，取1.35t/m3。经计算，

17、坝控流域年输沙量为2.28万m3。4工程设计4.1设计依据及枢纽组成4.1.1设计依据1、水土保持综合治理技术规范（GB/T16453.32008）2、水土保持治沟骨干工程技术规范（SL 2892003）3、陕西水土保持治沟骨干工程技术手册4、陕西省榆林地区实用水文手册5、小型水利手册（陕西省水利学校）6、水工钢筋混凝土结构学（15143·5242）7、水利部2003水土保持工程概（估）算编制规定（水总2003【67】）8、水利部2003水土保持工程概算定额（水总2003【67】）9、碾压坝设计及施工暂行规定10、1:10000地形图、1:1000坝址实测地形图、坝址实测横断面图11

18、、陕西省地方标准（陕DB3442344886）4.1.2坝型及建筑材料选择由于窑则尚大型淤地坝筑坝土料丰富，地质条件良好，因此该坝坝型确定为均质土坝。卧管采用坡式形式，采用浆砌石结构，管涵采用圆型钢筋砼管涵，明渠及陡坡、出口消力池、尾水渠均采用浆砌石结构。4.1.3施工方式的选择由于沟内无常流水，土料丰富，土料各项指标条件机械碾压，所以土坝采用机械碾压法施工。4.1.4枢纽组成及布设该工程建设的主要目的在于控制洪水，拦蓄泥沙，故工程枢纽组成由坝体、涵管放水建筑物 “两大件”组成。窑则尚大型淤地坝属加固工程。经实地勘测，坝址右岸岸上游顺直，适宜布置卧管。坝址两岸山体高大，结构完整无滑塌体，适宜布

19、置坝轴线。4.2土坝设计4.2.1水位库容、水位面积曲线利用实测横断面法计算水位库容、水位面积关系，按下式计算各级水位下的库容：Vi=(Si-1+Si)/2·Zi (3-1)V=Vi (3-2)式中：V某一水位下的库容(万m3)； Si第i级水位对应的淤地面积(万m2)； Zi水位分级高差(m)； Vi分级水位所增库容(万m3)；经计算，水位库容、水位面积关系表见表41，水位库容、水位面积曲线见图。表41 窑则尚大型淤地坝水位库容、水位面积关系表水位（m)坝高(m)淤地面积（hm2)库容 （万m3）水位（m)坝高(m)淤地面积（hm2)库容 （万m3）1018183.67 0.00

20、1028287.33 52.33 1020204.13 7.80 1030308.47 68.13 1022224.73 16.67 1032329.73 86.33 1024245.47 26.87 10343411.13 107.20 1026266.33 38.67 4.2.2库容计算 1)、拦泥坝高由拦泥库容查水位库容曲线确定。拦泥库容VL用下式计算：VL=N·WS式中：VL拦泥库容(万m3)； WS多年平均输沙量(万m3/ )； N设计淤积年限()。则：VL=2.28×20=45.59万m3，查水位库容曲线得，HL=27.01m，设计淤积高程为 L=1027.01

21、m。2)、滞洪水位Z由滞洪库容查水位库容曲线确定。滞洪库容按一次校核洪水总量确定，即 VZ=W100=10.57万m3；查水位库容曲线得，HZ=1.47m，滞洪水位为 Z=1028.48m。3)、工程设计总库容为：V总=VL+VZ+V已淤=45.59+10.57+28.6=84.76万m34.2.3坝高确定坝高H由原坝高H原、拦泥坝高HL、滞洪坝高HZ和安全超高H三部分组成。1)、安全超高按水土保持综合治理技术规范的有关规定取H=1.52m。2)、工程设计坝高为：H=HL+HZ+H =27.01+1.47+1.52=30 m。3)、坝高预留沉降量根据水土保持综合治理技术规范,碾压坝坝高预留沉降

22、量取坝高的2%，则施工坝高为：12.0×（1+2%）=12.24m，取12.5m。4.2.4坝体断面尺寸确定1)、坝顶宽度按照规定和已建工程的经验，窑则尚大型淤地坝坝顶宽度取4.0m，其坝顶高程为1030m。2)、坝坡根据水土保持治沟骨干工程技术规范（SL 2892003）拟定坝坡坡比，上游坡比为1：2，下游坡比均为1：1.5，下游坡在最大坝高18m处设一道戗台，宽2m。经计算，设计坝顶长102.00m。4.2.5基础处理1)清基在土坝填筑前，应在坝坡角线加宽5060cm范围内进行清基，清除坝基及坝肩范围内的草皮、树根、耕植土等，清基厚0.5m。河床部位的坡洪积碎石土必须完全清除。基

23、础开挖后要求轮廓平顺，避免地形突变。如开挖后发现基岩裂隙发育时，宜采用灌浆、喷水泥砂浆或浇混凝土进行处理，防止表层裂隙渗水直接冲刷坝体。2)削坡按水土保持治沟骨干工程技术规范（SL 2892003）要求，坝体与岸坡结合应采用斜坡平顺连接，坝址两岸坝顶高程以下土质岸坡削坡坡度不陡于1:1.5，石质岸坡削坡坡度不陡于1:0.5，两岸坝顶高程以上土质岸坡削坡坡度不陡于1:1.0，以防止高边坡滑榻。3)结合槽坝基结合槽：为防止坝体与坝基结合处形成集中渗流，保证坝体与基础紧密结合，在坝轴线处布设一道结合槽，结合槽采用梯形断面，底宽1.5m，深1.5m，边坡1:1.0。4.2.6坝面护坡为使坝体免遭暴雨冲

24、刷，根据工程建设经验，工程竣工后，对坝坡按设计坡比进行修整，使坡面平整、密实；并对土坝上下游坝坡设置护坡，护坡措施采用生物防护，即坝坡面密植柠条、紫穗槐等耐旱性灌木，稳定坝坡。4.2.7取土场整理窑则尚大型淤地坝竣工后，需要对取土场及时进行平整，取土场四周削坡，以防止坍塌和扩张；对于开挖形成的不稳定坡面，采取削坡整修，边坡比大于1:1，主要采取植物护坡，种植草本植被，草种选用白三叶或小冠花；对取土场中间平台，土地平整后进行灌草绿化，不能让黄土直接暴露，需要栽植侧柏等耐水性强的灌木等，改良当地土壤，以做好当地的水土保持工作。4.2.8坝坡排水结构设计为了防止坝面遭受来自坡面及坝面的暴雨径流冲刷，

25、沿坝体下游坡面左右岸坝肩顺坝脚均需设置纵向型断面排水沟，使雨水顺利排向坝脚处，排水沟采用现浇C20砼U型渠，衬砌厚度为15cm。4.3放水工程设计4.3.1放水工程组成窑则尚大型淤地坝主要任务是拦泥排清，即在设计洪水情况下，沉淀泥沙，排出清水。因此，进水形式采用分级卧管。根据现场查勘情况，坝址右岸土质较坚硬，岸坡较缓，布置放水卧管开挖量较小，因此，卧管布置在上游右岸，布置时卧管坡度为1：2，采用浆砌石砌筑，卧管下接消力池，后经涵洞、明渠输水、陡坡泄水输入下游消力池进行消力后经尾水渠自由扩散。4.3.2卧管设计1)、设计放水流量的确定按三天泄完10年一遇一次洪水总量计算。由水文计算知：W10=4

26、.05万m3则：Q设=4.05×104/（86400×3）=0.156m3/s2)、卧管放水孔尺寸的确定卧管进水形式采用正面立孔进水，放水孔按3孔调节，每次开启2孔放水，由钢筋砼平面闸板调节控制水量，设台阶高为0.60 m，孔口底宽为0.2m，高0.2m，则H1=0.600.20/2=0.5m，H2=1.20.20/2=1.1m，按孔口出流公式计算：Q泄= Q放=A×1A×2式中：Q卧管放水流量（m3/s）； µ流量系数，取0.62； W进水孔断面面积（m2）； g重力加速度，取9.81m/s2； H孔口中心至水面深度（m）。Q放=0.62&#

27、215;0.04×（2×9.81×0.5）1/2+0.62×0.04×（2×9.81×1.1）1/2=0.19m3/sQ泄=0.156m3/s经计算，卧管放水孔口尺寸0.2×0.2m，满足设计放水流量要求。3)、卧管断面及结构设计卧管断面尺寸确定时，考虑到由于水位变化而导致放水孔的调节比正常运用时的流量加大20%，即Q加= Q放（1+20%）=0.23m3/s。卧管底宽0.6m，比降1:2，正常水深为0.09m时，由明渠均匀流公式进行试算。Q泄=式中：Q泄水流量（m3/s）；过水断面面积（m2）；i卧管比降，取0.

28、5；谢才系数，=R1/6n;n为糙率，取0.025;R水力半径（m）;则Q泄=0.26m3/s>Q加=0.23m3/s考虑到放水孔水流跌落卧管时的水柱跃起，卧管高度取正常水深的4倍，即4×0.09=0.36m，现卧管断面尺寸为底宽0.6，最小净高0.6m，满足施工和检修要求。卧管设计最高放水孔底部高程与滞洪水位大致齐平，取为1028.20m，通气孔高度取为1.2m，则卧管顶部高程为1030.00m；卧管最低放水孔高程在1018.00m处，放水卧管垂直总高度为12m，18个台阶。其结构型式为浆砌石拱涵，采用M7.5水泥砂浆砌筑及勾缝，其结构尺寸取为：基础厚0.4m，侧墙 底宽0.

29、7m，顶宽0.6m；卧管顶部拱圈厚0.30m，平桩高0.6m，起拱半径0.3m。为增加底板的稳定，卧管底部每隔6m做一道0.5×1.0m的抗滑齿墙并设置伸缩缝，以增加底板的稳定。详见放水工程设计图(一)。另外，卧管基础开挖时，对卧管两侧开挖形成的边坡应按照1：1的坡比进行削坡处理。4)、消力池设计消力池深度、长度取决于第二共轭水深 式中：h第一共轭水深(m)； h第二共轭水深(m)； b卧管宽度(m)； 系数，采用1.1； Q卧管加大流量(m3/s)； g重力加速度，取9.81m/s2。则：h=0.57消力池深度d0=1.1h- h0式中：h第二共轭水深（m）； h0坝下输水洞正常水

30、深（m）；则：d0=1.1×0.570.3=0.32m取消力池深度d0=0.5m消力池长度LK=(3-5)h则Lk=(3-5)h=1.71 -2.85（m），取为3.0m消力池宽：b0=b1+0.4=0.6+0.4=1.0m消力池为矩形，尺寸（长×宽×高）3.0×1.0×0.5m；消力池结构为浆砌石矩形结构，其顶部为浆砌石拱。其结构尺寸取为：基础厚0.5m，顶宽0.5m，底宽1.1m，基础外伸长0.20m；拱圈厚0.3m，平桩高1.60m，起拱半径0.50m；采用M10水泥砂浆砌筑及勾缝。4.3.3输水管涵设计输水管涵安装=800mm的钢筋砼管

31、，管涵底部每隔10m设一道截水环，以防止渗流，截水环厚0.5m，伸出外壁0.5m。管涵进口高程1016.10m，基础为原状黄土比降1：100，管涵全长60m。由明渠均匀流公式计算，经算得洞内正常水深0.3m时：Q泄=0.30m3/sQ加=0.23 m3/s管涵设计为无压流，其净高的75%为正常水深，则管涵净高为：h=0.3/75%=0.4m按规范要求，为便于施工及检修，则初拟管涵内径=800mm满足规范和设计要求。管涵结构为钢筋混凝土预制管，采用C20钢筋混凝土，预制管直接与生产厂家预定，每节预制管长2m，壁厚10cm，承压必须满足最大填土厚压力。管涵应置于M7.5浆砌石基础上，管座厚0.4m

32、，外伸0.3m。底部每隔10m设一道截水环，以防止渗流，截水环厚0.5m，伸出外壁0.5m。详见放水建筑物设计图。另外，管涵基础开挖时，对管涵一侧开挖形成的临时边坡应按照1：1的坡比进行削坡处理，以保证施工安全。4.3.4、明渠陡坡设计管涵出口后接明渠，长5m，比降1/100，明渠出口底高程为1015.45m，由公式 Q=WC试算得：当宽度为0.8m时,正常水深为0.26m。明渠采用矩形断面，断面尺寸（宽×高）0.8×0.8 m，侧墙为重力式当土墙。顶宽为0.5m，底宽为0.8m，基础厚0.4m，基础外伸长0.2m，砌筑采用M7.5水泥砂浆，勾缝采用M10水泥砂浆。另外，明

33、渠基础开挖时，对明渠一侧开挖形成的临时边坡应按照1：1的坡比进行削坡处理，以保证施工安全。4.3.5、陡坡设计明渠后接陡坡，陡坡出口高程为1000.00m，根据地形条件，坡比采用1:3，斜长48.86m，总落差15.45m，采用矩形断面，底部隔6m砌一道抗滑齿墙，尺寸为0.5×1.5m，陡坡断面尺寸由水力计算确定。1、陡坡起点水深陡坡起点水深采用临界水深hK （4-8）式中：q 单宽流量（m3/s/m）；q=0.23/0.8=0.289m3/s/m 流速分布不均匀系数，取1.1； g 重力加速度，取9.81m/s2。经计算得hK=0.21m。2、正常水深h0正常水深h0由公式Q=WC

34、试算求得则：h0=0.08m由于h0< hK，故水流呈降水曲线。3、降水曲线计算采用能量平衡法逐段累计法计算，即：式中：h1、h2 断面1、断面2的水深（m）； v1、v2 断面1、断面2的平均流速（m/s）； a 1、a2断面1、断面2流速不均匀系数； g 重力加速度，取9.81m/s2； L 1、2断面间的距离（m）； i 陡坡的坡度； J 平均水面坡降，J=1/2（J1+J2），任意断面的水面坡度可按下式计算 J=n2Q2/W2R4/3陡坡段水面曲线计算结果见表4-1。陡坡水面曲线计算结果表表4-1断面hwvXRR4/3Ji- LL10.210.171.380.100.311.22

35、0.140.070.020.030.390.080.0820.150.121.930.190.341.100.110.050.040.170.251.641.7230.080.063.610.660.740.960.070.030.30经计算水面线长度为1.72m，小于实际陡坡长度48.86m，因此，陡坡末端水深即为正常水深0.08m。因陡坡末端水流流速较小，故不考虑掺气增加的水深，则陡坡断面尺寸确定为0.8×0.8m，长48.86m，其结构尺寸取为：基础厚0.4m，顶宽0.5m，底宽0.8m，基础外伸长0.2m；砌筑采用M7.5水泥砂浆，勾缝采用M10水泥砂浆。另外，陡坡段基础开挖

36、时，对输水陡坡一侧开挖形成的边坡应按照1：1的坡比进行削坡处理。4.3.6、消能设施陡坡段出口连接消力池消能。（1）陡坡段消力池的设计d=1.1h2-h h2=h0 (1+8aq2/gh03)0.5-1 /2h0=h末=0.08m。h消力池下游尾渠的水深，下游水深h=h尾 =0.26m。单宽流量q=Q/B=0.23/0.8=0.289m3/s。h2=0.08×1+8×1×0.2892/(9.81×0.083) 0.5-1/2=0.45md=1.1×0.45-0.26=0.23m，消力池深取0.5m。2、消力池长度计算消力池长度LK=(3-5)h

37、则Lk=(3-5)h=1.34-2.23（m），取为3.0m消力池宽：b0=0.8m(2) 消力池结构设计按照技术规范，消力池侧墙高度为1.3m ，顶宽0.5m，底宽0.9m，基础外延伸0.2m，底板厚0.5m。消力池进口和陡坡相接，池底高程999.50m。4.3.7尾水渠设计消力池出口接尾水渠，长4m，比降1/100，消力池出口高程为999.96m，由公式 Q=WC试算得：当宽度为0.8m时,正常水深为0.26m。明渠采用矩形断面，断面尺寸（宽×高）0.8×0.8 m，侧墙为重力式挡土墙。顶宽为0.5m，底宽为0.8m，基础厚0.4m，基础外伸长0.2m，采用M7.5水泥

38、砂浆砌块石，勾缝采用M10水泥砂浆。另外，尾水渠基础开挖时，对尾水渠一侧开挖形成的临时边坡应按照1：1的坡比进行削坡处理，以保证施工安全。5施工组织设计5.1施工条件5.1.1水电及交通条件该流域低压电网已通到各行政村、自然村，距拟建坝址在1km以内，电源供给有保障，但需适当增加临时施工输电线路；沟道下游有季节性常流水，能够满足施工用水。流域内有通往各乡、村的道路，交通条件较好.5.1.2气候及其他影响因素流域地处温带大陆性气候，大陆性气候特点显著，多年平均气温9.1ºC，冻土时间长达100天，最大冻土深度为115cm，初冻日期在12月1日左右，解冻日期在3月10日左右，一般工程施工

39、期为7个月，其中约3个月为主汛期，坝体施工与放水工程施工有一定冲突，因此，合理安排工序和开工时间是解决这一矛盾的重要途径。根据以往的施工经验，4月份开工，6月份汛前达到防汛坝高，7月底完成任务全部工程。5.1.3建筑材料的来源善及机具的选择土料上坝运距最大为80m，平均运距60m，土料上坝适应于推土机整平碾压。筑坝土料多为I类和II类黄土，疏松、透水、黏着力较差，适应于碾压等方法施工。本坝采用碾压施工，石料在附近村庄开采，运距在20km以内；水泥、柴油等在子洲县城内购买。5.1.4施工机具的选择 坝体运土和碾压采用74kw推土机推土和74kw拖拉机压土。5.2施工进度计划根据工程的特点和度汛要

40、求，本工程总工期为3个月，其中施工准备期15天，先期安排放水工程中输水涵洞等隐蔽工程的施工，然后安排坝体填筑，充分利用有利季节，合理确定上坝强度，保证按期完成施工任务。具体计划为2015年4月份正式开工并完成坝体清基、结合槽开挖和管涵安装，并开始坝体填筑，5月份开始卧管、明渠及陡坡砌筑，完成坝体填筑，6月份完成卧管、明渠及陡坡砌筑等工程，6月底全部完工。工程施工总进度计划详见表5-1。窑则尚大型淤地坝工程施工总进度表项目单位或分部工程实施年度(2015年)4月5月6月7月8月9月施工准备成立施工指挥部，施工场地布置，其它工作土坝清基基础处理结合槽开挖坝体填筑削坡及取土场整理泄水工程基础开挖卧管

41、砌筑涵管砌筑明渠和陡坡、尾水渠砌筑资料整编及验收5.3施工方法与质量5.3.1施工方法与流程1、施工流程清基、结合槽开挖完成后，开始坝体填筑。根据土料性质、力学指标、土场条件，结合已建工程的经验，选择机具确定坝体填筑的工序。机械碾压坝施工流程为施工准备基础清理土场确定坝体填筑进度控制。放水工程施工主要是卧管、消力池、涵洞、明渠、陡坡及尾水渠的砌筑，其工艺流程为：砌筑石料准备选料铺浆安放石料竖缝灌浆捣实清表面缝勾缝养护。各分部工程施工工艺流程如框图5-1、5-2所示。 基底清理处理检查开工审批结合槽开挖砌筑质量、尺寸抽检 不合格翻松晾晒或洒水含水量检测松铺厚度检查推土机填压推平取土场爆破松土安全

42、措施检查施工准备推土机或压路机碾压 不施工单位压实度自检碾压程序遍检查 合 格填报质量验收通知单压实度、几何尺寸、抽检、填写质量验收单坝体填方质量认可 合格坝体削坡、外观整理初步验收取土场整理施工验收框图51：碾压坝施工流程图施工准备地基土石方开挖堆砌方检查特殊情况处理或申请变更设计基底坝高、承载力检查检查并审查变更设计 不合格第一层砌体的处理与排放砌石形状、砂浆配合比检查 砌体的分层砌筑石方定模支撑检查，涵洞隐蔽验收 砌体养护 砌体表面勾缝质量自检检查签证、填写质量验收认证许可书填报质量检查报告单施工验收框图52：砌石放水工程施工流程图2、施工放线土坝施工放线的工作内容提要应包括设定坝轴线、

43、基础开挖线、坝体轮廊及有关控制桩和水准点等。放水工程的施工放线工作内容应包括确定建筑物各部位中心轴线位置，并定出各部位具体尺寸和开挖线，在处理好的基础上放出砌体轮廊线，并根据地形变化，分段测定地面高程和控制桩。施工放线的工程程序一般是“由整体到局部，先控制后施测”。一是确定坝轴线与两岸参照点的关系，二是确定枢纽各部位之间及与坝轴线之间的关系。3、施工场地的布置施工场地布设应遵循就地取村、节约用地、有利生产、易于管理、安全可靠、经济合理的原则，合理安排地形和空间，避免施工中相互干扰，一切临时设施不得妨碍主体建筑物施工。5.3.2主体工程的施工质量要求5.3.2.1土坝工程的施工质量要求1、填筑要

44、求（1）填筑地面起伏不平时，应按水平分层由低到高逐层填筑，不得顺坡铺填。（2）作业面应分层统一铺土、碾压，并配备人工、推土机具参与整平作业，严禁出现界沟。（3）坝体分段施工时，应清除接头表土，切成台阶，形成梳状齿槽，坝体横向接缝结合坡度采用1：31：5，高差不大于8m。碾压时，应跨缝搭档碾压，搭档宽度不小于3m。（4）已铺土料在压实前，若含水量过大时，应人工或机械翻、凉、晒；若含水量过小时， 应洒水湿润。（5）若出现局部“弹簧土”、层间光面、层间中空、松土层等质量问题时，应及时时行处理并经检验合格后方可铺填新土。（6）作业面要平整。在使用人工夯实的部位，必须连环套打，避免空白，夯实两遍，三打三

45、盖，使填筑体压实度大于90%。2、铺土要求（1）铺土前，坝基表面应洒水、压实。（2）铺土要沿坝轴线方向进行，厚度均匀，压迹重叠10-15cm。每层铺土厚度不得超过25cm，压实度大于92%。同时要将土块打碎、除去树根和杂草等。铺土前应对夯实表层刨毛、洒水。（3）铺土至坝边时，应在实际边线外侧超填0.3-0.5m的余量。（4）土料严禁混杂使用，不得夹带冰雪。3、碾压要求（1）碾压遍数应通过实验确定，但不得少于四遍，不得漏压、少压、不得出现“弹簧土”、裂缝等现象。（2）坝体的岸边、建筑物附近要采取人工补夯压实措施，确保碾压质量。（3）压实机械行走方向应平行于坝轴线，行车速度控制在2km/h以内。（

46、4）分段作业时，应设立标志，上、下层分段接缝位置要错开，相邻作业面的搭接碾压宽度不小于0.5-1.0m。质量控制指标，土料含量水量控制在10-15%。4、坝坡的处理坝体填筑完成后，要对坝坡按设计进行人工整修，整坡时，穴坑应回填粗沙捣固平整，达到设计要求。外观要整洁、平顺。5、护坡的施工护坡应在坝体整体沉实后进行施工，应均匀密植易生根、能蔓延、耐干旱的灌木和草本植物。5.3.2.2放水建筑物施工质量要求1、建筑材料的要求（1）砂料：利用天然河砂，要求砂子坚硬密实，洁净，耐风化，砂中的粘土、淤泥含量少，砂的细度模数一般以FM=2.2-3.0之间较好,砂的自然容重为1.4-1.6t/m3。（2）石料

47、：坝直下游岩石的强度和搞风化能力符合施工要求，可就近开采。料石厚应在20-30cm，外形方正，宽度为厚度的1-1.5倍，长为厚度的2.5-4倍，质地均匀，没有裂缝，抗压强度不低于20MP；块石厚度在20-30cm，外形应大致方正。施工前，应将尖角打掉，泥土和污物要冲洗干净，为避免石料吸收胶结材料中的水分，砌筑前应保持石料湿润。（3）水泥：应采用一般的普通硅酸盐水泥，水泥标号选用同龄期砂浆标号的4-5倍，砼标号的2-2.5倍，并不得低于32.5R。水泥在运输和存放保管中，应防雨防潮，以防止水泥变质，并尽量在出厂后2-3个月内用完。（4）砂浆配合比选择在浆砌石工程中，砂浆用量约占砌长量的30-35

48、%，其配合比按下列执行：M10水泥砂浆，采用32.5R水泥，每立方米砂浆的材料参考用量为：水泥349kg，砂1.07m3，水311kg。在施工前应先做配合比试验确定施工配合比。M7.5水泥砂浆，采用32.5R水泥，每立方米砂浆的材料参考用量为：水泥317kg，砂1.09m3，水314kg。在施工前应先做配合比试验确定施工配合比。C25砼，每立方米砂浆的材料参考用量为：水泥360kg，砂0.48m3，石子0.77 m3，水172kg。在施工前应先做配合比试验确定施工配合比。C20砼，每立方米砂浆的材料参考用量为：水泥309kg，砂0.53m3，石子0.75 m3，水172kg。在施工前应先做配合

49、比试验确定施工配合比。C15砼，每立方米砂浆的材料参考用量为：水泥271kg，砂0.57m3，石子0.74m3，水172kg。在施工前应先做配合比试验确定施工配合比。2、基础开挖与处理建筑物基础开挖土基时开挖边坡1：0.51：1，基岩开挖边坡为1：0.5。建筑物与坝体结合部位采用人工夯实。3、施工方法砌筑基础和侧墙时，土质地基不座浆，岩石基础应清基后座浆，每层石料大面向下，上下前后错缝，内外搭接，在已座浆的砌筑面上，摆放洗净的石料，并用铁锤敲击石面，使座浆开始溢出为度，石料之间砌缝控制在2-4cm。石料摆放就位后，应及时进行竖缝灌浆，并插捣密实。侧墙砌筑前，应确定中线和边线的位置，砌筑有斜面的

50、侧墙时，拱角端与水平成一定角度，外层预留2cm勾缝槽。砌筑拱圈时，以拱的全长和全厚同时由两端起拱线处对称向拱顶砌筑；相邻两行拱石的砌缝应错开，错缝距离不得小于10cm，必须保持拱的平滑曲面形状。4、质量要求放水工程砌筑施工应满足“平、稳、满、错”的要求，即“平”指同一层的石块应大致砌平，相邻石块高差不宜过大，以利于上下层水平缝结合密实；“稳”指单块石料的安砌要求自身稳定，大面朝下放置，不得倒置或依赖支撑维持稳定；“满”指砌体的上下左右砌缝中的胶结材料必须饱满密实，使各块石之间能胶结成整体；“错”指同一砌筑层内石块应相互错缝砌筑，不允许出现顺流向的通缝。5.4度汛方案5.4.1导流方案的确定 由

51、于本坝工程工程量不大，施工工期较短，沟道无常流水，故不考虑施工导流。故前期采用了潜水泵抽水导流，后期采用涵管进行导流。5.4.2施工度汛方案的确定1、度汛坝高的确定坝体防洪度汛标准为30年一遇洪水重现期，在具体计算时，以卧管最低一级进水孔底高程以上库容能够容纳30年一遇一次洪水总量为依据，卧管最低一级进水孔底高程为1018m，相应库容为W=0万m3。W30=7.16万m3，则防汛库容为V防=7.16万m3，对应坝高为19.84m，安全超高取1.16m，则防汛总坝高为21m，相应高程为1021.00m。2、施工防汛预案的制定1）工程要在主汛期前达到施工期汛期防洪坝高，同时应做好以下工作：（1）做

52、好思想动员、劳力组织、物资器材、交通器材、抢护措施等安排工作。（2）准备好防洪抢险物资和器材，石、夯、麻袋、编织袋、木材等。（3）做好检查工作，除对土坝、放水建筑物经常检查外，尚应检查。2）掌握水情要特别库水位和工程上游降雨量两项水情动态，有条件时应建水位和雨量观测站，按时观测，并将结果报告工程指挥部。3）建筑物的检查汛期要加强对建筑物的运行检查，检查项目有：（1）大坝有无裂缝、坍塌及滑坡等；（2）坝坡及两岸山坡有无散浸，坝体有无管涌、流土等现象；（3）放水建筑物有无渗水、漏水现象；（4）抢险。在观测中发现问题，要及时抢修，保证正常运行和安全施工。6工程量计算6.1坝体工程量计算坝体碾压土方量按横断面法计算，根据坝址横断面图，将其分为四部分