刘家湾治沟骨干扩大初步说明备课讲稿

1、陕西省榆林市米脂县刘家湾治沟骨干坝扩大初步设计说明书XXX规划设计院米脂县水利水保局二OOX年XX月批准：XXX核定：XXX审查：XXX校核：XXX编写：XXXXXX参加设计人员：XXXXXXXXXXXX目录米脂县刘家湾治沟骨干坝主要技经指标表第一章概述 X第二章流域概况 X第三章水文计算X第四章工程设计 X第五章工程施工 X第六章工程管护 X第七章施工组织设计 X第八章效益分析 x第九章工程概算 X刘家湾治沟骨干坝主要技术经济指标简表河系无定河主要工程量土方86000m3建设地点米脂县姬家峁流域石方445m3建设性质新建混凝土8.6m3工 程 规 模控制面积3.0km2合计86454m3总库

2、容93 万 m3投工12100（工日）拦泥库容72 万 m3投 资总投资42.62万元淤地面积180亩中央补助淤积年限24年地方匹配拦 河 坝型式均质土坝群众自筹取大坝咼24m效 益防洪保护60坝顶长104m灌溉坝体方量8.01养鱼、亠 * 、亠 、 施工方式水坠单位库容投资0.46 元/m3投资单位拦泥投资0.6 元 /m3输 水 洞型式拱涵单位工程量投资4.9 元 /m3洞身长度93m单位淤地投资2300元/亩断面 尺寸宽X咼0.8X 1.2m单位工程量换库容10.76m3/m3直径单位淤地面积拦泥4000m3/亩放水设备型式卧管主要材料用量水泥45t总高度14.6m钢材0.25t每台咼度

3、0.65m木材4m3断面 尺寸宽X咼0.6X 0.6m炸药直径柴油40.3t溢 洪 道型 式计 划 施 工 时开工日期XX年XX月总长度竣工日期XX年XX月断面咼X宽总工期一一年第一章 概述第一节 目的意义控制和防治水土流失，充分利用水沙资源，是改变黄土高原 地区农业生产条件，减少入黄泥沙，促进退耕还林还草和封山育 林，改善生态环境的根本措施。刘家湾骨干坝是米脂县姬家峁流 域狮子沟内的一座控制性治沟骨干坝，工程建成后，前期可拦蓄 洪水径流，为刘家湾村提供饮水水源，解决山区人畜饮水不足问 题，并保护下游 60 多亩坝地的安全生产；后期可拦泥 97.2万 t， 新增坝地 180 亩，上拦下保作用十

4、分显著。同时，工程可抬高沟 道侵蚀基准点，防治沟头下切，促进流域内坡耕地退耕还林还草， 坝顶可兼做乡村道路，带动本地经济的发展。第二节 编制依据一、水土保持治沟骨干工程暂行技术规范二、陕西水土保持治沟骨干工程技术手册三、陕西省榆林地区水文手册四、黄河水土保持生态工程设计概算编制办法及费用标准五、黄河水土保持生态工程概算定额六、水坠坝设计及施工暂行规定七、米脂县姬家峁流域坝系工程可行性研究报告八、1:10000 库区地形图， 1:1000 坝址实测地形图， 1:500 坝 址实测横断面图第三节 工程主要技术参数一、坝体参数1、最大坝高24m，坝顶长104m，总库容93万m3。2、水位及库容死水位

5、 119.00m,拦泥库容72万m3。校核洪水位 102.00m,滞洪库容21万m3。坝顶高程 124.00m。二、放水工程参数1、卧管最低放水孔高程108.4m，卧管最高放水孔高程 122.00m，卧管长度 32.6m。2、涵洞进水口高程 107.00m，涵洞出水口高程 106.07m，涵洞长度 93m。三、主要工程量及建筑材料1、 主要工程量计有：土方开挖 0.59万m3,水坠土方8.01万m3,浆砌块石445m3,砼8.6m3。2、主要材料用量：需用水泥 45t，木材4m3，砂子180m3,柴油 40.3t。四、工程总投资 42.62 万元。五、工程效益：拦泥、淤地、防洪保护、解决交通和

6、人畜饮 水、改善生态环境等。第二章 流域概况第一节 自然条件刘家弯骨干坝位于米脂县城关镇姬家峁流域， 距县城 15 公里， 属无定河的二级支流，该流域为典型的黄土丘陵沟壑区二副区， 地貌由梁峁、沟坡、沟床三个单元组成，以坡为主，沟壑纵横、 梁峁林立、沟谷深切、地形破碎，沟壑密度4.01km/km 2，其地理特点是西、北高，东、南低，最大高差为100多m,地表出露层为砂岩，两岸覆盖黄土，主沟道断面多呈“U ”形，支沟沟道断面多呈“ V”字形。刘家湾骨干坝控制流域面积 3.0km2,主沟道长2.5公里，沟道 比降 2.2%，是姬家峁坝系上游左岸支沟狮子沟沟口的一座控制性 工程,属刘家湾村所辖,该村

7、是米脂县流域治理的重点村,群众 对打坝淤地具有较高的积极性,并且积累了丰富的筑坝经验,兴 建此坝即是流域坝系配套的需要,也是当地群众治穷致富、实现 山川秀美的一项重要水保措施。第二节 社会经济情况一、人口劳力：工程所在流域涉及刘家湾1 个行政村,共有人口 1071个，劳力382人，人口密度 38人/km2，人均收入1120 元。二、农业：工程控制流域内有水地 30 亩,坝地 320 亩,梯田 830 亩,坡耕地 2100 亩,主要农作物有玉米、小米、土豆等,其 中粮食总产量 83 万斤,人均粮食产量 380kg。三、 林业：流域内共有林地 786亩，其中经济林186亩，主 要为枣树，其它林木6

8、00亩，主要为松树、柳树和灌木，种草 252 亩，流域治理度为39%。四、副业：主要有羊、猪、鸡等。表2-1流域社会经济情况表人口总数（人）劳力总数（个）人口密 度（人/km2）人均耕地（亩）人均基 本农田（亩）产值纯收入总（万元）人均 （元）总（万元）人均（元）1071382383.061.127425601201120第三节水文气象条件流域属中温带半干旱气候，其特征是四季分明，春季干燥多风，夏季炎热干旱，秋季秋高气爽，冬季寒冷少雨雪。多年平均气温8.0C，绝对最高气温39.6C，年均无霜期162天，多年平均 降水量451.6mm，其中汛期69月份降雨量占全年降雨量的 75% 以上，最大年降

9、雨量685mm，沟道有常流水，多年平均径流深140.6mm，多年平均侵蚀模数为 1.35万t/km2 a。表2-2流域水文气象特征表气温C 10积温C年日 照时 数h无霜期d大风 日数d年降水量（mm）多年平均 暴雨次数（次/年）年最高年最低多年 平均最大最小多年 平均39.6-18.583286257416220765268451.68第四节工程地质工程所在流域形状接近扇形，地势大致由西向东倾斜，地质构造属鄂尔多斯台地，坝址河床处岩石出露，岩性属沉积石灰质砂岩，容量为 2600kg/m 3，裂隙发育不明显，有利于坝基防渗。沟 道两岩结构完整，上部覆盖着深厚的黄土，高约50m,为沟壑纵横、支离

10、破碎的黄土丘陵梁、峁、沟地形，土质主要为轻粉质壤 土，表层为砂壤土，可两岸取土，储量能够满足工程施工和今后 加高的需要。根据以上地形地质条件，该坝址处适宜修建均质土坝，坝基、 坝肩结构完整，无软弱带和裂隙发育，两岸边坡无冲沟，无倾向 下游的滑动面，适宜布设放水工程，坝基可修建齿墙，或开挖结 合槽，不会引起坝基渗漏。第三章水文计算第一节水位一库容、水位一面积曲线由库区1:10000地形图，用求积仪量得各级水位下的淤地面积S，水位分级为2.5m，按下式计算各级水位下的库容。 Vi=（Si-i+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

11、地面积（万m2）;乙水位分级高差（m）; Vi分级水位所增库容（万m3）。经量算，水位一库容、水位一面积关系表见表3-1，水位一库容、水位一面积曲线见图。表3-1刘家湾骨干坝水位一库容、水位一面积关系表水位淤地面积库容|水位淤地面积库容（m）（万 m3）（万 m3）（m）（万 m3）（万 m3）100.00.00.0117.56.9462.0102.50.62.0120.08.9380.0105.01.335.0122.510.4100.0107.52.2611.5125.011.76123.0110.03.0720.0127.513.2148.0112.54.4635.0130.014.41

12、80.0115.05.446.5第二节设计洪峰流量计算刘家湾骨干坝控制流域面积 3.0km2,其上游仅有两座70年代修建的小型淤地坝，按照水土保持治沟骨干工程暂行技术规范的有关规定，不考虑其减沙减洪作用，因此洪水计算时按工程实 际控制面积计算。根据陕西水土保持治沟骨干工程技术手册和陕西省榆 林地区水文手册中推荐的公式，结合流域的实际情况，设计洪 峰流量计算采用24小时暴雨资料推求。H24P=Kp H 24P（ 3-3 ）式中：H24P频率为P的24小时暴雨量（mm）;Kp频率为P的皮尔逊山型曲线模比系数；h 24P多年最大24小时暴雨均值（mm）。Qp=0.278X h/ tX F（3-4）式

13、中：Qp频率为P的设计洪峰流量（m3/s）;h净雨深（mm）;t流域汇流历时（h）;F流域面积（km2）。由工程所在小流域，查陕西省榆林地区水文手册得多年最大24小时暴雨均值为57mm，变差系数Cv为0.42，偏差系数 Cs与变差系数Cv的比值Cs/Cv为2.0,从皮尔逊山型曲线上查得 相应频率的模比系数 Kp值分别为K10=1.83，K20=2.3，K200=3.92, 计算得不同频率的24小时暴雨量见表3-2。由 t =0.278X L/ （mJ1/3 QJ/4），已知沟道长 L=2.5km，沟道 平均比降J=2.2%，根据有关资料查得汇流参数 m=1.2，与公式（3-4） 联合求解，计算

14、出不同频率的设计洪峰流量见表3-2。第三节设计洪水总量计算采用水土保持治沟骨干工程暂行技术规范推荐的推理公式计算：Wp=0.1H 24P F（ 3-5）式中：Wp频率为P的设计洪水总量（万 m3）;a 24小时暴雨径流系数； 其它符号含义同前。由陕西省榆林地区水文手册查得，不同频率 24小时暴雨径流系数a分别为a io=0.22,a 20=0.26,a 200 =0.31,计算得不同频率的设计洪水总量见表3-2。表3-2不同频率24小时暴雨量、洪峰流量和洪水总量表洪水频率P （%）102020024小时暴雨量（mm）104.31131.1223.44设计洪峰流量（m3/s）50.468.615

15、8.5设计洪水总量（万m3）6.910.221第四节年输沙量计算由于工程所在小流域缺乏实测资料，因此在输沙量计算时，利用陕西省榆林地区水文手册中的输沙模数分区图，查得刘 家湾骨干坝多年平均侵蚀模数为1.35万t/km2 a。则工程控制流域年输沙量用下式计算：Ws=S F/ 丫（3-6）式中：Ws多年平均输沙量（万 m3/ a）;S多年平均侵蚀模数，取 1.35万T/km2 a;F流域面积（km2）;Y泥沙容重，取 1.35t/m3。经计算，坝控流域年输沙量为 3 万 m3第四章 工程设计第一节 土坝设计一、坝型选择刘家湾骨干坝坝址两岸土料丰富，经现场查勘，土料储量和土料性质均满足筑坝要求，两岸

16、取土运距不足50m,取土条件便利，按照因地制宜、就地取材的原则，将坝型确定为均质土坝。该流域沟道内有常流水， 水量约为0.05m3/s，且土场的位置高 出设计坝高 20m 以上，坝基和两岸满足防渗要求，因此施工方法 采用水坠法筑坝。二、筑坝土料选择根据实地勘测，选择两岸坝肩以上的土料为冲填土料，经试 验测定，土质为轻粉质壤土，其粘粒含量为 13%，塑性指数为 9， 崩解速度为8min，渗透系数为2 x 105cm/s，有机质含量3%，水 溶盐含量8%，天然干容重为1.4t/m3，土粒比重为2.7,含水量为 12% ，从以上测试数据可以看出， 坝址两岸的土料具有一定的透水 性,遇水易于崩解且脱水

17、固节速度快,能够满足水坠施工的要求。三、设计标准 按照水土保持治沟骨干工程暂行技术规范的规定,刘家湾骨干坝的规模在50100万m3之间，其设计洪水标准为 20年， 校核洪水标准为 200 年,根据其在坝系中的作用,为增加淤地面 积,结合坝址地形条件,设计淤积年限取 24 年。四、坝高确定根据刘家湾骨干坝的作用和运用条件，以及对枢纽布设的要求，结合坝址地形条件，确定工程枢纽组成为二大件，由坝体和 放水涵卧管组成。坝高H由拦泥坝高Hl、滞洪坝高Hz和安全超高 H三部分组成，即H=Hl+Hz+A H（4-1）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（4-2

18、）式中：Vl拦泥库容（万m3）;Ws多年平均输沙量（万 m3/ a）;N设计淤积年限（a）。贝V： Vl=3X 24=72万m3，查水位一库容曲线得，Hl=19e，设 计淤积高程为 L=119.00m。2、滞洪坝高由滞洪库容查水位一库容曲线确定。滞洪库容按一次校核洪水总量确定，即 Vz=W2oo=21万m3;查水位一库容曲 线得，Hz=3m，滞洪水位高程为 z=122.00m。3、安全超高按水土保持治沟骨干工程暂行技术规范的有 关规定取厶H=2m。4、工程设计总库容为：V =Vl+Vz=72+21=93 万 m35、工程设计坝高为：H=H l+Hz+ H=19+3+2=24m五、坝体断面尺寸1

19、、坝顶宽度 按照水坠坝设计及施工暂行规定和已建工程经验，刘家 湾骨干坝坝高在 30m 以下，考虑到其有交通要求，坝顶宽度取 5.0m。2、坝坡根据水坠坝设计及施工暂行规定 ，迎水坡和背水坡均采用 两级坡率，迎水坡在坝高 7m 以下为 1:2.75，7m 以上为 1:2.5，背 水坡在坝高 13m 以下为 1:2.75， 13m 以上为 1:2.5，变坡处均设马 道一条，上游马道宽1.0m，下游马道宽1.5m。3、边埂 边埂采用推土机碾压施工，断面为梯形，其外坡与坝坡相同，内坡采用1:1.5，边埂高度高出冲填层泥面 1.0m。边埂顶宽根据坝 高、坝坡和土料性质，拟定为5.0m，在坝体中下部采用等

20、宽边埂， 在坝体上部1/3范围内，边埂宽度可逐步缩窄为3.0m。另外，在坝坡变化处，可适当加宽边埂。4、排水设施 为减轻施工期坝体脱水固结对下游坝坡的破坏，增加坝体稳 定性，在背水坡坝脚处设斜卧式排水体，根据工程运用条件和已 建工程的经验，拟定排水体高度为3.0m，反滤料为粗砂层厚度0.2m，碎石厚0.2m，外层用厚0.5m的干砌块石护面，其各部尺寸 详见土坝设计图。六、坝坡稳定分析刘家湾骨干坝坝高小于 30m，总库容小于100万m3,其运用 方式为拦洪淤地，根据水坠坝设计及施工暂行规定的要求， 结合已建工程的经验，仅对施工期边埂和坝坡稳定进行验算。1、边埂稳定计算用水平推力法进行计算，抗滑稳

21、定安全系数为：K Tk1.1 1.2( 4-3)式中：、T2水平抗滑力T1= (W1+W2) tg?1+Cm1h1=(1/2 丫 1m1h12+ 丫 2bh1- 丫 2b2/2m) tg? 1+C1m1h1T2=W 3tg? 2+C2b=丫 2b2/2m tg? 2+C2b式中：?1、C1土的总强度指标；? 1=9.8 C1=0.4t/m2?2、C2边埂土的总强度指标；? 2=18.7C2=0.68t/m2b边埂宽度，由前知 b=5m ;m下游坝坡率，m=2.625 ;W1、W2滑动面 L1以上边埂土和冲填土的重量(t )；W3滑动面L3以上边埂土的重量(t);Y 1、Y 2分别为冲填土的饱和

22、容重，边埂的湿容重(t/m3);由试验知 y i=1.9t/m3, y 2=1.68t/m3hi流态区深度(m)。由经验统计值知：冲填速度V=0.2m/日，土料为轻粉质壤土时，hi/Ht=0.27贝U： hi=0.27Ht=0.27X 24=6.5m将各值代入计算得：Ti=31 tT2=4.5 t泥浆水平推力E=1/2 y ihi2=1/2 (1-sin ? 2)y ihi2=33.3 t贝U： K 31 4 51 06k1.0533 3边埂稳定满足要求。2、坝坡稳定分析水坠坝的坝坡稳定最不利情况是在施工的中、后期，而且在坝高达三分之二以后，坝体平均孔隙压力系数最大，所以本设计对坝高18m和2

23、4m时下游坝坡的稳定性分别进行校核。稳定计算方法采用水坠坝设计及施工暂行规定 (SD122-84 )中介绍的有效应力法进行简化计算：即坝坡稳定安全系数K a bB(4-4)式中：a、b系数，由坝坡和坝体土的有效应力抗剪强度C、?决定；B 滑弧面以上平均孔隙压力系数。冲填土料为轻粉质壤土，冲填速度为0.2m/日，固结系数C=1.5m2/日，有效强度指标 C =0, ? =32.5，坝高18m以下下游坡平均坡率为 mi=2.68，24m以下平均坡率 m2=2.64，由暂 行规定表5.4.3查得：ai=1.71bi=1.953a2=1.682b2=1.932H2本坝基础为黄土，属透水性地基，按I型计

24、算。则调整次数：ni4C 4 1.5H1V1.8 0.2分层高度：H1 H 篇 1.8mH22410 102.4m4C 4 1.5n212.5H2V2.4 0.2泥浆起始孔隙压力系数取为B=1(1)计算坝高18m处(滑动区深度 Ht=0.47H )查暂行规定附表 5.1，由调整次数n=15及n=18两项内 插求n=17的B值。滑动区深度为Ht=0.47H，距坝底高程为：(1-0.47) H=0.53H=9.5m由内插求得坝高 H=9.5m以上平均孔隙压力系数 B=0.294则:K=1.71 -1.953 X 0.294=1.14k=1.05施工坝高达到18m时不会发生滑坡。（2）计算竣工时（即

25、坝高24m ）稳定情况经验统计值，滑动区深度为 Ht=0.47H=11.3m （坝高12.7m 处），查暂行规定附表 5.1，由调整次数n=11及n=15内插求 n=12.5时坝高12.7m以上平均孔隙压力系数 B=0.318则:K=1.682-1.932 X 0.318=1.07k=1.05达到设计坝咼时坝坡是稳定的。经对不同施工坝高的稳定验算，原拟坝体断面符合要求，施工期不会发生滑坡。对于该坝，运用期不蓄水，随着坝体内不断 脱水固结，坝坡更趋稳定，不另验算。七、基础处理1、清基在土坝填筑前，应清除坝基范围内的草皮、树根、耕植土和乱石，清基厚度为0.5m，同时应清除岩石地基表面松动的石块、

26、凹处积土和突出的岩石。基础开挖后要求轮廊平顺，避免地形突 变，如开挖后发现破碎带，应视具体情况进行处理。2、削坡按照水坠坝设计及施工暂行规定的要求，坝体与岸坡结合应采用斜坡平顺连接，经现场查勘，坝址左岸陡坎坡度为1:0.5, 应削坡至1:1.0,右岸部分冲沟应结合开挖涵洞基础予以处理。3、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，在坝轴线及其上游 30m处布设两道结合槽，采用梯形断 面，底宽 1.5m，深 2.0m，边坡 1:1.0。八、坝面护坡及排水 工程竣工后，对土坝上游淤积面以上坝坡和下游坝坡设置护 坡，护坡措施采用生物护坡，即上下游坝坡处密植紫穗槐，坝顶 两边

27、栽植油松。在下游坝坡处设置纵、横向排水沟，即坝体与两岸交汇处顺 坝坡布设纵向排水沟，在马道内侧布设一条横向排水沟，纵横向 排水沟相互连通。排水沟采用浆砌石结构，断面尺寸取0.3X 0.3m, 详见坝体平面图。第二节 放水工程设计一、放水工程组成刘家湾骨干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，且下游淤地坝的排洪渠也在右岸，因此，卧管布置在上 游右岸，坡度为 1:2 ，采用浆砌石砌筑，卧管下接消力池，后经 涵洞输水、陡坡泄水、消力池消能后输入河槽。二、设计放水流量的确定

28、按两天泄完 10 年一遇一次洪水总量计算。由水文计算知： W10=6.9 万 m3贝U： Q 设=6.9 X 104/ (86400 X 2)=0.4m3/s三、卧管放水孔尺寸的确定 卧管进水形式采用正面立孔进水，进水孔断面为半圆拱形，由平板闸门调节控制水量。按同时开启上下两孔放水设计，设卧管台阶高度为0.65m，则第一孔水头为0.5m，第二孔的水头为1.15m，按孔口出流公式计算：Q=w 2gH(4-5)式中：Q卧管放水流量(m3/s)；卩一一流量系数，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 )。则第一孔流量为Qi=0.62X

29、刀 d2/8 X (2 X 9.81 x 0.5)1/2=0.76d2第二孔流量为Q1=0.62X 刀 d2/8 X (2 X 9.81 x 1.15)1/2=1.15d2Q=Q1+Q2即 0.4=0.75d2+1.15d2则 d=0.45m 取 d=0.6mQ 放=(0.76+1.15) X 0.62=0.68(m3/s)0.4m3/s，满足卧管放水 要求。加大流量 Q 加=Q 设(1+20%) =0.68 X 1.2=0.81m3/s四、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的放水孔调节，比正常运用时的流量加大20%，即Q加=0.81m3/s。当卧管底宽0.6m、比

30、降1:2、正常水深为0.2m时，由明渠均匀流公式 计算放水流量。Q=WC ( Ri) 1/2(4-6)式中：Q泄水流量(m3/s)；W过水断面面积(m2)；i卧管比降；C系数，C=1/nR1/6,n为糙率，取0.025，R为水力 半径，R=W/X=0.6 X 0.2/ (0.6+0.2 X 2) =0.12则 Q=0.6 X 0.2 X 1/0.025 X 0.121/5 X (0.12 X 0.5)1/2 =0.83m3/sQ 加考虑到放水孔水流跌落卧管时的水柱跃起，方形卧管高度取正常水深的3倍，即3 X 0.2=0.6m，故确定卧管断面尺寸为0.6X 0.6m。卧管顶高程为123.00m，

31、卧管最低放水孔高程在淤积高程以 下0.5m，即108.4m处，最高放水孔高程与滞洪水位齐平，即 122.00m处，通气孔高度为1.0m，则放水卧管垂直总高度为14.6m，斜长32.6m，22个台阶。其结构为浆砌石砌筑，全部采 用Mg水泥砂浆砌块石，拱圈厚取0.35m，基础厚0.5m，侧墙底宽0.75m，基础外伸长 0.15m，卧管底部每隔 10m做一道0.5 X 0.5m的抗滑齿墙，以增加底板的稳定，详见放水建筑物设计图。五、消力池设计消力池深度、长度取决于第二共轭水深I2h 1 益 3 1)(仃)式中：h 第一共轭水深(m);h第二共轭水深（m）；b卧管宽度（m）；Y 系数，采用1.1；Q

32、卧管加大流量（m3/s）; g 重力加速度，取9.81m/s2。贝 V： h 叱（.18 1-1 学79）2 31）1.3m2 V 9.81（0.6）2（0.2）3消力池深度do=1.25 （ h - ho） 式中：h 第二共轭水深（m）;ho坝下输水洞正常水深（ m）；则:do=1.25 （ 1.3-0.65）=0.81m取消力池深度do=O.8m消力池长度Lk=（47）h取4倍的h贝Lk=4 X 1.25=5m消力池宽：bo=b1+o.4=o.6+o.4=1.om消力池结构为浆砌石矩形结构，基础厚 o.6m,外伸长o.25m, 采用M7.5水泥砂浆砌块石。六、输水涵洞设计涵洞进口高程1o7

33、.oom，即坝高7.om处，基础为原状黄土，比降1%，涵洞全长93m。由公式：Q=WC 一 Ri计算得洞内正常水深 0.65m、宽度为0.8m时：Q=0.65X 0.8X 1/0.025X 0.251/6x (0.25 X0.01)1/2=0.83m3/sQ 加=0.81m3/s涵洞设计为无压流，其净高的75%为正常水深，则涵洞净高为：h=0.65-75%=0.87m按规范要求，为便于施工及检修，涵洞净高不得小于1.2m，因此涵洞断面选用0.8 X 1.2m。涵洞结构为浆砌石拱形结构，拱圈厚0.35m，起拱半径0.40m，平桩高0.8m，拱座底宽0.95m，垫层厚0.5m，外伸0.1m，涵洞全

34、 部采用M7.5水泥砂浆砌块石，涵洞底部每隔15m设一道截水环，以防止渗流，截水环厚0.5m，伸出外壁0.5m，具体尺寸详见放水 工程设计图。七、陡坡设计输水涵洞后接陡坡，陡坡进口高程为106.00m,根据地形条件， 坡比采用1:5,斜长33m，陡坡出口高程为100.5m，总落差5.5m， 采用矩形断面，M7.5水泥浆砌石砌筑，底部每隔 10m砌一道抗滑 齿墙，尺寸为0.5X 0.5m，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为临界水深 hKhk 浮（4-8）式中：q 单宽流量（m3/s/m）;a 流速分布不均匀系数，取 1.1； g 重力加速度，取9.81m/s2。则：hk0

35、.9872 0.48mV 9.812、正常水深ho正常水深ho由公式Q=WC、Ri试算求得则：ho=O.21m由于ho hK，故水流呈降水曲线。3、求水面线计算采用能量平衡法逐段累计法计算，即：（h2 竽）m 乎）L（i J）（4-9）2g2g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; L1、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=q2/w2r4/3陡坡段水面曲线计算结果见表 4-1。表4

36、-1陡坡水面曲线计算结果表断 面hwvav22g2h aV 2gXRr4/3JJi- J L L10.480.3842.060.240.721.760.220.130.020.0250.1750.110.1120.40.322.460.340.741.60.20.120.030.03750.1620.370.4830.35r 0.282.82P 0.450.801.5 :0.19 :0.110.045:0.066:0.1341.341.7140.280.2243.530.700.981.360.160.090.0860.1410.0598.039.7450.210.1684.71.241.45

37、1.220.140.070.197表中计算的水面线长度为 9.74m，小于实际陡坡长度33m，因 此，陡坡末端水深即为正常水深。因陡坡末端水流流速小于 10m/s，故不考虑掺气增加的水深， 陡坡侧墙高度可按计算的水深加安全超高，超高取0.5m，则陡坡断面尺寸确定为：陡坡进口断面为 0.8X 1.0m，陡坡出口断面为 0.8X 0.7m，长33m，底板厚0.5m；陡坡末端流速为4.7 m/s，满足砌石允许流速要求。&末端消能设计根据实际地形，陡坡段末端无坚硬岩层，因此消能型式采用 消力池底流消能。按公式h计算得h =0.93m，则消力池深d= 8 h -ht=0.6m消力池长 L= (3-5)

38、h =4.0m消力池结构为浆砌石结构，宽同陡坡为0.8m，采用M7.5水泥砂浆砌块石。为使水流平稳送入下游河槽，消力池下接 2.5m 长的明渠，断 面为梯形，底宽0.8m，高1.0m，边坡1:1.0。第三节 工程量计算一、坝体土方量计算 坝体水坠土方量按横断面法计算，根据坝址横断面图，将其 分为三部分进行计算，清基和结合槽开挖方量按面积X厚度和面 积x长度进行计算。经计算，水坠土方量为8.01万m3,清基方量为0.43万m3，结合槽开挖量为0.073万m3,干砌块石131.5m3, 铺筑反滤料 122.8m3。二、放水工程方量计算砌石工程按各部断面面积x长度，开挖工程量按断面面积x 长度计算。

39、经计算，放水工程开挖土方量 0.094万m3,浆砌石方 量为 445m3,砼 8.6m3。第五章 工程施工第一节 筑坝材料要求一、土料：应利用两岸湿化崩解速度快、透水性大、粘粒含 量少的轻粉质壤土，尽量少用砂壤土，上坝前应将块状土敲碎。二、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。三、石料：流域内的砂岩较多，强度和抗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，天然容

40、 重不低于2400kg/m3;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。四、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 425 号。 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。第二节 施工放线 土坝施工放线的工作内容应包括设定坝轴线、基础开挖线、 坝体轮廊及有关控制桩和水准点等。放水工程施工放线的工作内容应包括确定放水建筑物各部位 中心轴线位置，并定出各部位具体尺寸和开挖线，

41、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。施工放线的工作程序一般是 “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。第三节 施工导流一、因工程为跨年度施工，为保证度汛，应考虑施工导流。 本工程施工导流方式，根据地形和坝体冲填土方量情况，采用涵 洞导流，其度汛洪水重现期为 5 年。二、坝体防洪度汛标准为 20 年一遇洪水重现期，在具体计算 时，以涵洞进口以上库容能够容纳 20 年一遇一次洪水总量为依据， 由W20=10.2万m3,查水位一库容曲线，当 H涵=7.0m时，V涵=9 万m3,则防

42、汛库容为 V防=10.2+9=19.2万m3,对应坝高为10.0m, 安全超高取2.0m，则防汛总坝高为12.0m。三、施工期应有可靠的度汛措施,应尽量避免临汛开工,坝 体在汛前必须达到防汛坝高, 否则应采用抢修小断面的施工方法, 但坝体各段高差不宜大于 3.0m。第四节 坝体施工一、冲填方式 根据坝址土场位置、土料性质,结合坝高情况,坝体冲填采 用两岸冲填,一坝两畦间歇冲填的方式,畦与畦之间用横埂隔开。二、冲填速度 根据土料性质及泥浆脱水固结条件, 并参考已建工程的实践,确定该坝冲填速度为0.2m/日。三、泥浆浓度确定 用土水体积比确定泥浆浓度的指标，采用下式计算：K=1/rd (rn-1)

43、/A-B(r n-1)A=1-1/r tB=W+1/r trn泥浆容重（ t/m 3）；(5-1)(5-2)(5-3)1.4；式中：rd土场土料的天然平均干容重（t/m3）,取rt土粒比重（t/m3）,取 2.7;W 土场土料的天然平均含水量，取 12%。根据已建工程的施工经验， K 值在 2.2-2.8 之间， 采用 K=2.4，计算得泥浆容重为 rn = 1 .8t/m3。现场施工时在输泥沟出口处取样测定，以控制泥浆浓度，满 足施工要求。四、表层排水冲填泥面表层的积水应及时排除，施工时采用埋管排水，排 水管埋设在边埂内紧靠泥面积水较深处，使积水自流排出，并随 冲填层积水部位相应变更，上下位

44、置要错开，排水管与冲填泥浆 的接触面应铺土保护，厚度不小于 0.3m。五、坝顶施工在冲填至距设计坝顶 2-3m 范围内，采用分层碾压法进行封 顶，并在冲填坝面以下 5m 范围内的泥浆平均含水量小于该种土的 液限之后施工。坝顶施工时应预留沉陷坝高，预留沉陷量按设计 坝高的 3%确定，即 0.72m。六、反滤体铺设反滤体施工时应保证各层的厚度和位置，在斜面上铺筑时须 自下而上进行，铺筑砂层时须洒水夯实。第五节 放水工程施工一、施工流程： 放水工程施工主要为卧管和涵洞砌筑，其工艺流程为：砌筑 面准备（清除滔浮、残渣、冲洗）f选料f铺浆f安放石料竖 缝灌浆f捣实f清表面缝f勾缝f养护。二、砂浆配合比选

45、择在浆砌石工程中，砂浆用量约占砌筑量的30-35%，其配合比按下式计算：水泥:砂:水=c:s: nc式中C水泥用量（kg）；S砂的用量（kg）；n 水灰比，n=W/c。对于Mio水泥砂浆，当采用425#水泥，水灰比为n=0.79时， 每立方米砂浆的材料参考用量为：水泥354kg，砂1547kg，水280kg，在施工前应先做配合比试验确定施工配合比。三、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

46、灌浆，并插捣密实。侧墙砌筑前，应确定中线和边线的位置，砌筑有斜面的侧墙 时，拱角端与水平成一定角度，在涵台尚未砌到拱线之前，就应 将石块逐渐砌成倾斜形状，以便使起拱线的斜度满足要求，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， 必须保持拱的平顺曲线形状。四、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

47、”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。第六章 工程管护第一节 管护单位 工程竣工验收后应及时交付使用，签定工程管护合同，按照谁受益谁管护的原则，刘家湾骨干坝由城关镇做为管护单位，刘 家湾村派专人具体负责工程管护工作， 管护人员可配置 2-3 人，应 具有初中以上文化程度，并进行必要的技术培训，掌握工程维护 和控制运用的基本要求。第二节 管护范围 根据工程安全和管理工作的需要，本工程的管护范围为：最 高洪水位以下库区范围，大坝及下游坡脚以外 50m 范围内，放水 工程边线以外 15m 范围内

48、。工程竣工后，经当地政府批准，划定 工程管护范围，设立标记，工程管护人员有权制止在管护范围内 进行的一切可能影响工程安全的活动。第三节 管护职责 工程管护人员应在每年汛前、汛后、蓄泄水前后对工程进行定期检查，土坝应注意坝身和岸坡有无裂缝、塌坑、滑坡及隆起 现象，背水坡有无散浸、集中渗漏和管涌迹象；放水工程应检查 有无沉陷、断裂、堵塞现象。发现问题应及时进行修补和清除， 对较大的损坏，必须及时查明情况，上报有关业务主管部门，制 定维修方案，确保工程的正常运行。第四节 管理运行方式 刘家湾骨干坝具有滞洪、拦泥、淤地、解决人畜饮水等综合 功能，工程未淤满前，一般采用缓洪拦泥运用方式，平时蓄水水 位应

49、不高于设计水位，汛期洪水应随来随放，保持足够的滞洪库 容；库内淤积面达到设计高程后，应空库运行，充分利用坝地发 展生产，当坝前淤泥面高于淤积高程时，应考虑加高坝体；放水 工程泄水量一般不得超过最大设计流量，按 3 孔调节法每次开启 两孔同时放水，防止进水过大造成涵洞承压，放水孔在平时应全 部关闭，按需要开放。第五节 工程防汛 刘家湾骨干坝的防汛工作，竣工前由建设单位负责，竣工验收后由工程管护单位负责，并纳入地方政府防汛的职责范围。每 年汛前， 管护单位应配合业务主管部门对工程进行一次全面检查， 发现险情及时组织抢险，并负责组织好抢险队伍，准备充足的防 洪物料，保证工程安全度汛。第七章 施工组织

50、设计第一节 施工条件刘家湾骨干坝位于米脂县城关镇，距县城仅 15 公里，国家二 级公路从流域沟口通过，沟口至坝址有乡村简易公路，路面平整， 宽度能够满足施工机械和运料车辆的通行，交通条件十分便利。工程所需的筑坝材料中，土料可从坝址两岸取土，土料储量和性质均能满足水坠筑坝的要求，石料可从主沟道下游就地、就 近开采，可满足工程所需，砂子可从县城砂石市场购买，主要外 来材料为水泥，但用量较少，也从县城购置。流域沟道内有长流水，水量和水质均符合要求，施工中后期 还可利用汛期拦蓄的水量，能够满足施工用水需求；施工用电可 利用流域主沟道内的低压线，距坝址仅一公里，不需专门修建电 杆，用电负荷能够满足施工要

51、求。工程上游基本为空沟，淹没区内无房屋、田地、成材林及其 它建筑物，无搬迁、赔偿问题。坝址下游有较为平坦的开阔地， 可做为料场和临时工棚用地。当地群众对打坝淤地有较高的积极性，且有一定的水坠筑坝 经验，群众投劳能够满足工程建设的需要。第二节 施工场地布置施工场地布设应遵循就地取材、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。坝体填筑采用推土机和人工相结合供土，造泥沟沟岸的溜土面取1:1.5，造泥沟长度不小于70m,沟底比降取20% ;输泥渠采 用底宽60cm、深80cm的窄深式断面，渠底纵比降根据地形条

52、件 采用 15%，沿输泥渠间隔设置五道跌坎，跌差取1.0m。第三节 冲填机具选择水泵选择流量为 8L/s 以上的机型，配套动力使用电动机，并备用柴油机一套，输水管道选用固定管道，因扬程低于50m，采用钢管，其布置应选择地面坡度均匀，基础稳固，便于安装和管 理，施工干扰小的坡面。抽水流量按下式计算：Q=AM/3.6kt（6-1 ）式中：Q所需水泵抽水流量（L/s）；A 备用系数，取 1.2 ；M 日最大冲填强度（ m3/d）；K设计冲填泥浆土水体积比，取2.4；t一天内有效抽水时间（h）。经计算：Q=1.2X 800/ （3.6 X 2.4X 12） =9.2L/s。第四节 施工进度根据工程施工导流和度汛要求，本工程总工期为一年，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，然后安排坝体冲填，充分利用有利坝体冲填的季节，合理确 定上坝强度，保证按期完成施工任务。具体计划为 4 月份正式开工， 6 月份完成坝体清基、 结合槽开挖、边埂填筑及放水涵洞的基础开挖和砌筑，6-10月份为坝体重点冲填阶段，第二年的3-6月份完成坝体填筑、反滤体铺筑、坝面 排水和放水卧管的施工，工程施工总进度计划详见表 6-1 o表6