石油煤炭天然气水土流失补偿费项目延长县黄窑科骨干坝维修加固工程扩大初步设计说明书

PAGEPAGE20石油煤炭天然气水土流失补偿费项目延长县黄窑科骨干坝维修加固工程扩大初步设计说明书（报批稿）延长县水土保持工作队二O一一年三月概述第一节维修目的及意义控制和防治水土流失，充分利用水土资源，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。黄窑科中型坝工程，利用坝地85亩。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，带动本地经济的发展。编制依据一、《水土保持综合治理技术规范》（沟壑治理技术GB/T16453.3-2008）；二、《陕西省水土保持治沟骨干工程技术手册》；三、《延安地区实用水文手册》；四、《水土保持工程概（估）并编制规定》[水利部（2003）]；五、《水土保持工程概算定额》[水利部（2003）]；六、1:10000库区地形图，1:500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、原坝高16m，坝顶长175m，顶宽4m，总库容13.12、水位及库容拦泥高程100.0m校核洪水位102.18m，滞洪库容13.1万m坝顶高程103.5二、溢洪道工程参数堰上水深1.44m，堰顶宽4.6m，堰长6m，宽顶堰进口高程100m三、主要工程量及建筑材料1、主要工程量：土方1.42万m³，石方876.5m³，其中坝体土方0.49万m³，浆砌块石91.5m³。2、主要材料用量：水泥10.99T，柴油1.21T。四、工程总投资76468元。五、工程效益：拦泥、淤地、改善生态环境等。第二章流域概况第一节自然条件黄窑科骨干坝位于延长县郑庄镇黄窑科村主沟道内，距延长县城18公里，属延河的二级支流，地处东径109°42ˊ28″,北纬36°29ˊ18″，属黄土林区，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2.4km/km²，其地理特点是西、北高，东、南低，最大高差为59m，地表无砂岩裸露，两岸覆盖黄土，主沟道断面呈“U”形，支沟沟道断面多呈“黄窑科骨干坝区间控制流域面积12.46km²，主沟道长5.3km，沟道比降2.15社会经济情况一、人口劳力：工程所在流域涉及黄窑科行政村两个村1个自然村，共有人口315人，劳力98个，人口密度48/人.km²，人均收入1600元。二、农业：工程控制流域内有坝地200亩，主要农作物有玉米、小米、土豆等。三、林业：流域内退耕还林还草945亩，流域治理度为24.5%。四、副业：主要有羊、猪、鸡等。表2-1黄窑科村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(万元)总(万元)人均(元)3159843235050.41600水文气象条件该流域属大陆季风气候，其特征是四季分明，春季干燥多风，夏季炎热多雨，秋季凉爽潮湿，冬季寒冷少雨雪。多年平均气温10.4°C，绝对最高气温38.9°C，最低气温为-22.3°C，年均无霜期170天，多年平均降水量565.7mm，工作其中汛期6—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38.9-22.510.435322553.918011812.6292.7565.78工程地质工程所在地流域形状接近扇形，地质构造属鄂尔多斯台地，坝址处左岸有岩石出露，沟道两岸覆盖着深厚的黄土，高约30—60m，为沟壑纵横、支离破碎的黄土丘陵梁、峁、沟地形，土质主要为轻粉质壤土，表展为砂壤土，可两岸取土，储量能够满足工程施工。根据以上地形地质条件，该坝址处适宜修建均质土坝，坝基、坝肩结构完善，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，适宜布设泄水工程，新旧坝结合处可修建齿墙，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—库容，水位—面积曲线由库区1：10000地形图，用求积仪量得各项坝高下的淤地面积S，水位分级为5m，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—基—水位下的库容（万m³）。Si—第三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3-1，水位—库容、水位—面积曲线线见图。表3-1黄窑科骨干坝坝高—库容、水位—面积关系表水位淤地面积平均淤地面积层高层间库容累计库容（m）亩（m²）m²mm³m³万m³1008556666.71051177800067333.35336666.7433834.243.38110213112000950005475000811666.781.17第二节设计洪峰流量和设计洪水总量计算该工程区间控制流域面积12.46km²，主沟道长5.3Km,纵坡比降2.15%，根据《陕西水土保持治沟骨干工程技术手册》和《陕西省延安地区实用水文手册》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洪水面积相关法，即QN=KNFn公式，计算出不同频率的洪峰流量，然后洪水总量计算公式即W=0.18Qm1.27求得不同频率的洪峰流量和洪水总量成果表4-1洪水频率P（%）50.5洪峰流量(m3/s)16.3633.89洪水总量(万m3)6.2615.79该工程不再淤积，因此，加高坝体只考虑滞洪坝高及安全超高，配套溢洪道。设计标准：按照“国标”的规定，黄窑科骨干坝设计洪水标准为20年，校核洪水标准为200年。第三节调洪验算经设计该坝淤泥面高程为100.00m（即坝高12.5处），因沟内无常流水，采取溢洪道底与淤泥面（即坝地面）齐平。由于该溢洪道进口建一座过水桥，桥洞净宽为4.6m,为了不影响过水桥的正常运行，初步将溢洪道的宽拟定为4.6m进行调洪。该骨干坝上游有同样标准的李家台骨干坝为三大件组成，因此该工程调洪计算,除了考虑本工程控制面积范围内的洪量情况外，还应考虑上游骨干坝上游坝设计Q20上=0m3/s，校核Q200上=校核情况下：Tp=5.56*Wp/Qp=5.56*15.79/33.89=2.59（h）t1=dt1Tp=0.15*2.59=0.388（h）W20=t1Q上泄=0.388*32.69*3600/10000=4.57万m3因此该坝的洪水结果为：Q20=16.36m3/s，W20=6.26万Q200=66.58m3/s，W20=20.36万调洪：溢洪道底坎与淤泥面齐平，在设计情况下的下泄流量Q设泄：设坝上水深H20=0.8m溢洪道宽4.6m时，相应的滞洪库容V滞=4.48万m3Q洪（1-V滞/（W洪）=16.36*（1-4.48/6.26）=4.65验算：由上式得V滞=W洪（1-Q泄/Q洪）=6.26*（1-4.65/16.36）=4.48万m3，经验算得滞洪坝高相应的滞洪库容为4.48万m3与坝高—面积、库容曲线查得滞洪库容相吻合，故溢洪道设计下泄流量Q设泄=4.65溢洪道在校核情况下的下泄流量Q校泄：设坝上水深H20=2.18m溢洪道宽4.6m时，相应的滞洪库容V滞=13.1万m3Q洪（1-V滞/（W洪）=66.58*（1-13.1/20.36）=23.74验算：由上式得V滞=W洪（1-Q泄/Q洪）=20.36*（1-23.74/66.58）=13.1万m3，经验算得滞洪坝高相应的滞洪库容为13.1万m3与坝高—面积、库容曲线查得滞洪库容相吻合，故溢洪道校核下泄流量Q设泄=23.74溢洪道进口桥洞宽为4.6m，高为2.3m，根据公式Q泄=MBH3/2计算得桥洞的泄流量为25.67m3/s，由调洪演算得设计情况下：H滞=0.8mV滞=4.48万m3，B=4.6m,Q泄=b.校核情况下：H滞=2.18mV滞=13.1万m3,B=4.6m.Q第四章工程加固维修方案设计第一节现状及加固方案一、现状：区间控制流域面积12.46km2，属延河二级支流，现淤地面积85亩，1970年建成，95年淤满，已耕种，沟内无常流水，左坝肩有井场与坝顶齐平。工程由大坝和溢洪道两大件组成，旧坝高16m，坝顶宽2m，坝顶高出淤泥面3.5m，内外坡1:1.2；经测量坝顶高程为102.0m，淤地面高程100m，右岸二、加固方案：为保护现有坝地面积，加固坝体，重新设置砌石溢洪道并做排洪渠。1、加固坝体，坝高由调洪演算确定，坝顶按有交通要求考虑为4米。2、在右岸设溢洪道，由进口八字、宽顶堰、平流段和陡坡段四部分组成。第二节土坝加固设计一、坝型及筑坝土料选择黄窑科骨干坝址两岸土料丰富，经现场勘测，土料储量和土料性质均满足工程维修加固要求。按照因地制宜、就地取材的原则，将坝型确定为碾压均质土坝。根据实地勘测，选择两坝肩以上的土料为填筑土料，经试验测定，土质为中粉质壤土，有机质含量＜2%，水溶盐含量＜5%，含水量为14%，从以上测试数据可以看出，坝址两岸的土料能够满足碾压施工的要求。二、坝高确定根据黄窑科骨干坝的作用和现有条件，以及对枢纽布设的要求，结合原坝及地形条件，确定工程枢纽组成为二大件，由坝体和溢洪道组成。坝高H由拦泥坝高HL、滞洪坝高Hz和安全超高△H两部分组成，即H=HL+HZ+△H（4-1）1、拦泥坝高该工程已淤满，不再拦泥，因此拦泥为现有淤泥面高12.5m。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经调洪演算确定，即VZ=13.1万m³；查水位一库容曲线得，Hz=2.18m，滞洪水位高程为HZ=3、安全超高的有关规定取△H=1.324、工程设计总库容为：因为该坝已淤平，只是加固滞洪坝高和安全超高，故V总=VzV总=VZ=13.1万m³5、工程设计坝高确定：原坝高为16mH=H淤+HZ+△H=12.5+2.18+1.32=16m原坝高为14.5m，坝顶高出淤地面3.5m坝底高程为87.5m，顶部高程为103.5m，总坝高16四、坝体断面尺寸坝顶考虑有交通要求，坝顶宽度取4.0m。上下游坝坡比为1:2五、基础处理1、清基：坝体填筑前,对坝基进行处理，土基必须把草皮、树根，腐殖质等杂物清理干净，深度一般为0.3—0.5m；石基需清理到新鲜石层，如有洞穴或裂缝，应用土回填夯实，或用泥浆灌缝，坝基内的孤石，必须移去。2、削坡：按照“国标”的要求，坝体与岸坡结合应采用斜坡平顺连接，岸坡整修成正坡，土坡不陡于1:1，石坡不陡于1:0.5。3、坝面护坡及排水：该坝不在加高，只从上游进行回填压实，使其顶宽和坝坡达到设计要求即可。下游坝坡植被完好，不需要采用生物护坡和排水设施。详见坝体平面图。第三节溢洪道工程设计根据地形条件，溢洪道布设在坝体右岸，溢洪道由进口八字、平流段、堰、陡坡段四部分组成。水力计算（1）进口段进口段为八字形，两端各向两岸伸入1.5（2）溢流堰：采用宽顶堰由调洪演算得：Q较泄=23.74m3/s，相应的滞洪水深（即堰上水头）为H=2.18m堰顶长度按水力学要求为2.5H<L=5.45m（3）陡坡段根据地形条件，陡坡底坡i=1/4，其底宽与堰宽相同，矩形断面,其断面尺寸由水力计算确定。A、陡坡起点水深hK陡坡起点水深为临界水深hK（4-8）式中：q——单宽流量（m3/s/m）；α——流速分布不均匀系数，取1.1；g——重力加速度，取9.81m/s2。则：hk=[1.1*(23.74/4.6)2/9.81]1/3=1.44B、正常水深h0正常水深h0由公式Q=WC试算求得则：h0=0.由于h0<hK，故水流呈降水曲线。C、求水面线计算采用能量平衡法逐段累计法计算，即：（4-9）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）；a1、a2——断面1、断面2流速不均匀系数；g——重力加速度，取9.81m/s2；ΔL——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。断面HWVh+av2/2gXRR4/3J平均Ji-J△L∑L(m)11.446.623.582.097.480.890.850.0121.25.524.302.3870.790.730.020.01270.23731.211.2131.15.064.692.566.80.740.670.020.01810.23190.771.99414.605.162.806.60.700.620.030.02370.22631.043.0350.94.145.733.126.40.650.560.040.03180.21821.464.4960.83.686.453.566.20.590.500.050.04440.20562.176.6570.73.227.374.2160.540.440.080.0650.18503.5110.1680.62.768.605.215.80.480.370.120.10120.14886.7216.8990.52.3010.326.875.60.410.310.220.17130.078721.0837.96100.482.2110.757.335.560.400.290.250.23280.017226.8864.84表中计算的水面线长64.84m,实际陡坡长50m，用内插得陡坡末端水深为0.49m，末端流速10.54因陡坡末端水流流速大于10m/s，故应考虑掺气增加的水深：Δh=h始*(V始/100)=1.44*(3.58/100)=0.03Δh=h末*(V末/100)=0.49*(10.54/100)=0.05取侧墙超高为0.5进出口侧墙高分别为：H始=1.44+0.5+0.03=1.97m，取2.H末=0.49+0.5+0.05=1.04m，取1.5m陡由于陡坡出口为基岩，故不需要消能设施。2、结构设计溢洪道建在坝体右岸，溢洪道由进口段、平流段、堰和陡坡段四部分组成，陡坡末端直与基岩相连。溢洪道净宽4.6m，砌筑砂浆采用M10，勾缝砂浆M10（1）、进口段进口段为八字，长10m，开口宽为10m，侧墙为浆砌石重力式挡土墙，高2m，顶宽0.5m，底宽1.3（2）、平流段平流段采用矩形断面，渠长16m，边墙采用浆砌石重力式挡土墙，高2m，顶宽0.5m，底宽1.3m，基础外伸0.2m（3）、宽顶堰宽顶堰进口高程为100m，桥洞为堰体部分后接平流段，侧墙为浆砌石重力式挡土墙，堰长取6m，高2m，顶宽0.5m，底宽1.3m，基础外伸0.2m，基础厚0.4m，堰前堰后做深（4）.陡坡段：长50m，净宽4.6m，边墙结构尺寸首端墙高2m,底宽1.3m，顶宽0.5m，外伸0.2m；末端墙高1.5m，底宽1.15m，顶宽0.5根据地形条件,下游右岸有基岩,不需要设消力池。出口做一道齿墙，深1.5m，宽1m第五章效益分析第一节基础效益黄窑科骨干坝修建后，在设计年限内，年最大拦蓄洪水能力为13.1万m³,使坝控范围内的洪水泥沙基本拦蓄。第二节经济效益经济效益包括直接经济效益和间接经济效益，该骨干坝的直接经济效益为坝地种植效益，间接经济效益为拦泥效益和防洪保护效益。1、坝地种植效益：该坝现有85亩，坝地利用率按80%计算，则可利用坝地68亩，坝地亩产按500kg计算，粮食单价为2元/kg，故坝地亩产效益为1000元，扣除每亩种植投入种子、化肥、农药的成本300元，每年可净收入4.76万元。按30年种植期计算，累计种植效益为142.8万元。第三节生态效益黄窑科骨干坝建成后对坝控面积内的洪水泥沙就地拦蓄，使严重的水土流失得到了有效控制，一是避免了土壤养分的流失，改善了作物生长的土壤环境，有利于作物的生长发育，提高了单产量；二是坝地粮食产量可达坡耕地的5～8倍，促进流域退耕还林和封育治理的开展；三是可有效减少进入下游河道的泥沙特别是粗颗粒泥沙，减轻下游河道的淤积速度；四是可有效防止沟道下切、沟岸扩张，抬高侵蚀基准面、稳定沟坡。第四节社会效益工程建成后淤成的坝地，为当地农业生产创造了良好的条件，促使当地农民改变过去广大种薄收的习惯，提高了劳动生产率，有力促进了农村经济的发展。第六章工程概算编制依据一、《水土保持工程概算编制规定》[水利部（2003）]二、《水土保持工程概算定额》[水利部（2003）]三、黄窑科加固中型坝扩大初步设计说明书四、陕西省及延安市地方政府的有关规定第二节取费标准基础单价人工工资：该工程所在地为六类工资地区，根据《水土保持工程设计概算编制规定》的有关规定：工程措施取1.7元/工时，林草措施取1.5元/工时。、主要材料预算价格：根据工地实际情况和材料市场价格经计算确定材料预算价格。砂石料价格按当地购买价计算，购买价超过70元/m3的部分计取税金列入相应部分之后。水点基础单价：采用工程所在地物价部门规定价作为预算价格。施工机械台班费：根据《水土保持工程概算定额》中的施工机械台班费定额，并结合当地施工水平编制。工程单价工程单价由直接费、间接费、计划利润和税金四部分组成。１、直接费：包括基本直接费和其他基本直接费，基本直接费由人工费、材料费和机械使用费组成。工程措施的其他直接费按基本直接费的4%计，林草措施的其他直接费按基本直接费的1.5%计。２、间接费：按基本直接费的百分率计算，其间接费率工程措施取７％，林草措施取５％。３、计划利润：计划利润按直接费之和的百分率计算。工程措施取４％，林草措施取２％。４、税金：税金费率按３.２２％计算。临时工程：不发生不列。独立费用：建设管理费：包括建设单位经常、技术支持培训费等。建设单位经常费：按第一部分至第三部分之和的１％。技术支持培训费：按第一部分至第三部分之和的０.６％计算。科研勘测设计费：包括科学研究试验费、规划统筹费、勘测设计费。（1）科学研究试验费：不发生不列。（2）勘测设计费：按第一部分至第三部分之和的3.0%计算。（3）规划统筹费：按勘测设计费的10%计算。征地及淹没补偿费：按工程建设及施工占地和地面附着物等的实物量乘以相应的补偿标准计算。工程质量监督费：按第一部分至第三部分之和的0.25%计取。总概算编制基本预备费：按建筑工程、设备安装工程、临时工程及独立费用之和即基本费的3%计算。价差预备费：不发生不列。工程静态投资：基本费加基本预备费构成工程静态投资。工程总投资：基本费、基本预备费、价差预备费之和构成工程总投资。编制成果黄窑科中型坝概算总投资76468元，总投资0.12万工时，概算成果详见概算表一至表九。概算附表：表一总概算表表二建筑费用计算表表三独立费用计算表表四工程单价汇总表表五主要材料预算价格汇总表表六主要工程量、工日数和材料量汇总表附图：1、工程所在县域位置（水系）图2、坝高、库容、面积曲线图3、坝址及溢洪道平面布置图4、坝体及沟道横断面设计图5、溢洪道工程设计图基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究基于单片机系统的网络通信研究与应用基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究基于双单片机冲床数控系统的研究与开发基于Cygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现变频调速液压电梯单片机控制器的研究基于单片机γ-免疫计数器自动换样功能的研究与实现基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现单片机嵌入式以太网防盗报警系统基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现单片机监测系统在挤压机上的应用MSP430单片机在智能水表系统上的研究与应用基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用单片机在高楼恒压供水系统中的应用基于ATmega16单片机的流量控制器的开发\t"_b