小流域坝系骨干坝工程初步设计报告

大台小流域坝系XX骨干坝工程初步设计报告设计院2010年10月4日前言多年的水土保持实践证明，黄土高原地区的骨干坝建设，对有效控制水土流失、减少入黄泥沙、确保黄河长治久安具有十分重要的作用，是提高当地水资源利用率、促进农村产业结构调整、改善生态环境、全面建设小康社会的需要。大台坝系地处XX省北部山区XX县的北部，坝系涉及XX县两个乡镇，位于大河水系阳河一级支流，属黄土丘陵沟壑区第副区，流域面积875KM2,水土流失严重，年输沙模数5852T/KM2。流域经过八十多年的水土保持生态建设，治理程度达到42，但由于缺乏统一规划与治理，沟道坝系工程尚未形成。为了科学合理地开展大台坝系建设，2005年上半年受XX县水土保持工作站委托，XX规划设计研究院依据相关规范与标准完成了XX县大台坝系工程可行研究报告，XX县大台坝系工程典型设计报告。2005年9月水利委员会，XX省水利厅水土保持局先后对XX县大台小流域坝系工程可行研究报告，XX县大台小流域坝系工程典型设计报告进行了审查并实地到大台坝系考察与论证，审查通过了该坝系工程。XX骨干坝为大台坝系工程中的十座新建骨干坝中的一座，地处XX县XX乡XX村，主要作用为防洪、拦泥、蓄水灌溉。受XX县水土保持工作站委托，XX设计院于2008年3月6月组织技术人员进行初步设计工作。本次初步设计依据水利水电工程初步设计报告编制规程（DL502193），XX县大台小流域坝系工程可行研究报告，XX县大台小流域坝系工程典型设计报告及有关技术规范和标准，在实地勘测与调查收集该流域自然条件、水沙资料、社会经济情况等资料的基础上，编制完成了XX县大台坝系XX骨干坝工程初步设计报告。XX骨干坝工程技术经济指标表前期工作阶段初设阶段前期工作阶段初设阶段水系大河水系阳河一级支流型式矩形建设地点XX县XX乡XX村总长度（M）5410东经明渠陡坡段断面尺寸（M）高宽0808地理座标北纬型式建设性质新建总长度（M）控制面积（KM2）342溢洪道断面尺寸（M）高宽总库容（万M3）5114土方（万M3）1229拦泥库容（万M3）2224石方（M3）2260设计、校核洪水重现期20、200混凝土（M3）1320工程规模淤积年限（年）15主要工程量合计（万M3）1233型式均质土坝投工（万工时）747施工方式碾压总投资（万元）17953坝高（M）2750中央投资（万元）坝顶长（M）980投资地方匹配（万元）坝顶宽（M）40防洪保护（HM2）上游1275、125淤地面积（HM2）221坝坡比下游120、1225灌溉（HM2）195坝体方量（万M3）833效益养鱼（尾）拦河坝投资（万元）12813单位库容投资（元/M3）351型式单位拦泥投资（元/M3）807反滤体尺寸（高）单位工程量投资（元/M3）1456型式分级卧管单位淤地投资（万元/HM2）8124总高度（M）960单位工程量换库容（M3/M3）415每台高度（M）040单位淤地面积拦泥（万M3/HM2）1006宽高0606水泥（T）3591断面尺寸（M）直径钢材（T）380宽高木材（M3）106放水设施进水口尺寸（M）直径030炸药（KG）型式涵管主要材料用量柴油（T）12062洞（管）身长度（M）630开工时间（年、月）20089宽高，矢高竣工时间（年、月）20096输水洞（管）断面尺寸（M）直径080计划施工总工期（天）180目录1综合说明111绪言112水文113工程地质214工程设计2141工程等别、建筑物等级、洪水标准及抗震标准2142工程总体布置2143主要建筑物215工程施工316设计概算及效益42基本情况521自然概况522社经情况5221社经状况5222受益和淹没区的情况5223综合治理现状情况53水文631流域概况632气象633水文要素6331降水7332蒸发7333径流8334泥沙9335设计暴雨10336设计洪水104工程地质145工程设计1751工程建设的必要性1752设计标准依据及枢纽组成17521设计依据17522坝型及筑坝材料选择18523施工方法的选择18524枢纽组成及布设1853坝体设计19531坝高库容骨干面积曲线的绘制19532库容计算21533坝高确定22534坝体断面尺寸确定23535坝基和岸坡处理24536坝后排水25537筑坝要求2554放水建筑物设计25541卧管设计26542涵管设计30543管末陡坡设计31544陡坡末端消力池设计326施工组织设计3461施工条件34611气象34612工程区现状34613对外交通34614供水、供电34615建筑材料3462施工方法与质量要求35621施工方案35622清基、削坡、结合槽的开挖36623坝体填筑37624土料压实的质量检查38625砼及钢筋砼3963施工进度计划39631编制原则39632编制步骤40633施工进度计划407工程量计算4271土坝工程量计算4272建筑物工程量计算438投资估算及资金筹措4581投资估算45811编制依据45812基础单价45813工程单价46814独立费用47815预备费48816编制成果489工程建设与运行管理5091建设管理50911组织形式和机构设置50912明确项目法人，实行“三制”管理50913加强监理制50914加大财务管理力度50915严格控制工程质量管理5192运行管理51921运行期管理51922落实管护责任51923运行监督管理5210水土保持53101设计依据及标准53102水土流失防治责任范围53103水土流失防治目标与方案531031防治原则531032水土流失防治措施总体布局551033水土流失防治措施551034水土保持工程施工进度安排5611效益分析58111基础效益58112经济效益581121经济效益分析的范围和方法581122经济效益计算59113生态效益60114社会效益601综合说明11绪言大台坝系地处XX省北部山区的XX县北部，位于大河水系阳河一级支流，属黄土丘陵沟壑区第副区，水土流失严重，年输沙模数5852T/KM2。XX骨干坝为大台坝系建设中十座骨干坝中的一座，地处XX县XX乡XX村，距XX县城40KM，主要作用为防洪、拦泥、蓄水灌溉。该骨干坝控制流域面积342KM2，总库容5114万M3，其中拦泥库容2224万M3，滞洪库容2890万M3，坝高2750M。XX设计院于2008年3月6月组织技术人员开展初步设计工作。本次初步设计依据水利水电工程初步设计报告编制规程（DL502193），XX县大台小流域坝系工程可行研究报告，XX县大台小流域坝系工程典型设计报告及有关技术规范和标准，在实地勘测的基础上，编制完成了XX县大台小流域坝系XX骨干坝工程初步设计报告。12水文项目区位于XX县北部，位于大河水系阳河一级支流，地处黄土高原丘陵区，区域内山大沟深，丘陵起伏，沟壑纵横。项目区缺水严重，水土流失程度严重，植被覆盖率低，是典型的大陆气候，干旱少雨，蒸发强烈。年平均气温64，年最高气温332，最低气温226，无霜期130D。多年平均降水量435MM，多年平均水面蒸发量1080MM（E601），平均干旱指数20，项目区最大冻土深度106M，主要自然灾害有干旱、霜冻，沙尘暴等，其中以干旱造成的危害最为严重。13工程地质经现场踏勘,本地区属黄土丘陵沟壑区,以黄土梁峁侵蚀地貌为主，因流水侵蚀，沟壑纵横，梁峁相间，地形支离破碎。沟道断面呈“U”型，两岸坡度较陡，两岸无滑坡体和基岩，地形较为完整。初步估算黄土承载力约100KPA左左。最大冻土深度114CM。坝体右岸结构完整，适宜布设建筑物；坝体左右岸有大量黄土，土层深厚，筑坝土料丰富。该地区的地震动峰值加速度为020G，地震基本烈度为度。14工程设计141工程等别、建筑物等级、洪水标准及抗震标准XX骨干坝总库容小于100万M3，工程等别为五等，建筑物等级为五等5级。控制流域面积342KM2设计洪水标准为20年，洪水总量为1566万M3，洪峰流量566M3/S；校核洪水标准为200年，洪水总量为2890万M3，洪峰流量1023M3/S。设计淤积年限为15年，淤积库容2224万M3。据查中国地震动参数区划图（1400万），该地区的地震动峰值加速度020G，地震基本烈度度，设计采用8度。142工程总体布置本工程在小流域坝系建设中的作用为防洪、拦泥、蓄水灌溉，其运行方式为蓄洪排清。根据其对枢纽布设的要求，结合坝址地形条件、当地实际情况、以往骨干坝的建设经验，确定工程枢纽由土坝及放水建筑物组成。放水卧管布设在坝坡右岸，输水涵管于坝轴线呈90布设。143主要建筑物该骨干坝工程，主坝为碾压式黄土均质坝，坝高2750M，坝顶长980M，坝顶宽400M；前坝坡坡比1275、125,后坝坡坡比1225、120，前后坝坡变坡处的高程为142350M；总库容5114万M3、拦泥库容2224万M3、滞洪库容2890万M3；设计淤泥面高程142737M、校核洪水位高程为143563M、坝顶高程为143750M。在坝后坡高程为142350M处设一马道，宽150M。放水建筑物由放水卧管，输水涵管及泄水陡坡组成。卧管最低放水孔高程142610M，卧管顶高程143570M，比降1/3，级差040M，共24级，水平长3000M,高差960M,放水孔口直径030M,卧管进水孔采用一台单孔正面进水，廊道尺寸0606M；卧管末端接矩形消力井，井长450M，井宽100M，井深100M；输水涵管进口高程142468M，管长6300M，管内径080M，壁厚012M，比降1/100，出口高程142405M；涵管出口接矩形明渠，长800M，断面尺寸0808；明渠出口接矩形陡坡，陡坡进口高程142397M，陡坡底高程140850M,断面尺寸0808M，坡比1/3，高差1547M,水平长4610M；陡坡末端接矩形消力池，池长450M，宽080M，深140M，池底高程140850M；明渠与陡坡每隔50M设一道拉杆，断面尺寸为015015M；陡坡末端消力池接海漫，长度300M。144工程施工工程计划从2008年9月初开工进入施工阶段，2009年6月30日前全部结束，并交付XX乡管理使用。15设计概算及效益工程动用土方1229万M3，其中开挖土方396万M3，填筑土方833万M3，浆砌石量5100M3，混凝土13200M3。工程所需材料用量水泥3591T、钢材380T、木材106M3、柴油12062T、块石包括干砌石）22600M3、石子30279M3、沙子11562M3。工程总投资17953万元。工程淤积年限期满后，坝地开始产生种植效益，共可淤地224HM2。坝地单产按4500KG/HM2计算，坝地利用率按80计算，则新增坝地179HM2，淤成坝地后年增产粮食081万KG,粮食单价按16元/KG计算，20年累计效益2592万元。项目15年计算期内累计拦泥效益为8340万元。该坝蓄水提灌可发展水浇地195HM2，灌溉后粮食增产量按2250KG/HM2计,粮食单价按160元/KG计。经计算，项目20年计算期内累计灌溉增产效益为14040万元。工程建成可解决185人的生活用水，改善75头大家畜及185只羊的饮水困难，解决控制区内群众的交通问题。坝系工程建设可以实现“林草上山、米粮下川”，为流域农业增产、农民增收、农村经济发展创造条件。2基本情况21自然概况XX骨干坝地处XX省北部山区的XX县北部XX乡XX村，距XX县城40KM处。XX骨干坝位于阳河一级支流支沟上，流域总面积342KM2，属黄土丘陵沟壑区第副区，水土流失严重，年输沙模数5852T/KM2。22社经情况221社经状况XX骨干坝坝控区及附近，涉及36户居民、总人口185人，农业劳动力91人，人均产粮477KG，人均纯收入2230元。222受益和淹没区的情况工程建成后，解决了当地XX村185口人的饮水及交通问题，由于坝建设在沟道内不存在淹没赔偿问题。223综合治理现状情况流域通过近几年的治理，截止2007年底坝控区间累计完成治理面积13200HM2，其中梯田5916HM2，林地5280HM2，草地2004HM2，治理程度42。3水文31流域概况大台坝系工程位于XX县北部。流域为黄土丘陵沟壑地形，流水地貌。梁峁起伏，地貌破碎，黄土层较厚，土质松软，沟谷切割较深，水土流失严重。项目区属温带半干旱地区，大陆性季风气候。多年平均气温64，无霜期约130D。春季气温多变，夏季短暂凉爽，秋季降温迅速，冬季寒冷漫长。32气象流域属中温带半干旱区，属于干旱草原气候带，具有大陆性季风气候特点最高气温为332，极端最低气温为226；10积温2580；土壤结冻一般从11月19日开始，解冻到次年3月10日左左，冻土时间近4个多月，冻土深114CM；无霜期130D。全年三分之二的月份为晴天，年平均日照时数为2518小时，太阳总辐射量为1276千卡/CM2A，光照、太阳辐射较强。全年风多，而且常伴有大风、尘暴、干热风、霜冻等。多年平均大风天数10天，平均风速27M/S。33水文要素根据全区各站点19562000年45年资料计算各监测站的降水、蒸发、径流及泥沙的多年均值，点绘多年平均降水、蒸发、径流等值线图和输沙模数分区图。根据这些图，查得该流域重心的多年平均降水、蒸发、径流以及输沙模数值。并根据单站历年资料插补延长为同步资料，计算统计参数，点绘频率曲线，编制图集以供查用。所计算得的设计值与邻近有实测资料的降水、径流、泥沙资料进行对照校核后确定报告中的数值。331降水根据XX省水文水资源勘测局提供,该区属半干旱黄土丘陵沟壑区,流域内多年平均降水量为435MM,降水量年内分配极不均匀,主要降水集中在主汛期69月份，占年水量的69，最大年降水量7187MM发生在1964年，最小年降水量2609MM发生在1987年，最大年降水量是最小年的28倍。因此，旱情时常发生，素有十年九旱之称。多年平均年降水的月分配情况详见下表表31多年平均降水量各月分配表月份1234567降水量（MM）3961148252439557940分配比（）09143458101128216月份89101112全年降水量（MM）983522307831435分配比（）226120691807100332蒸发流域多年平均水面蒸发量1080MM（E601型蒸发器）。水面蒸发的年际变化小，年内变化大，其随各月气温、湿度、日照、风速的变化而变化。11月至次年3月为结冰期，水面蒸发量小。水面蒸发量最小月一般出现在气温最低月的12月份或1月份。春季风大，气温回升，蒸发量增大，9月、10月随气温的下降水面蒸发量逐渐减少。水库流域多年平均水面蒸发量月分配见表32。流域干旱指数20，属于半干旱区。流域多年平均水面蒸发量月分配表表32单位MM月份1234567蒸发量51860511131091152315981166比例（）4856103101141148108月份89101112全年蒸发量11497344655184001080比例（）9968434837100333径流根据XX省水文水资源勘测局提供,流域内多年平均径流深200MM，坝址以上流域面积为342KM2，多年平均年径流量为684万M3。年径流模数20104M3/KM2，年径流系数仅46，年径流变差系数CV059，CS20CV。因其水土流失严重，降水量和降水强度较大时产生洪水，平时河道干枯。其各月的分配比例参照邻近相似站径流资料，多年平均径流量月分配情况详见下表。表32多年平均年径流量月分配表单位万M3月份123456789101112全年径流量000005812141136816960992006200684比例00000085031302024801450009001综上所述，地表径流年内分配不均，主要作物生长期36月份径流量272万立方米,仅占年径流总量的398,主汛期79月份径流量为406万立方米,占年径流量的593,10月次年2月份径流量006万立方米，占年径流量的09。说明地表径流的有效利用率极低。334泥沙3341年均输沙模数确定项目区植被较差，土壤侵蚀剧烈，多年平均输沙模数由XX省水文水资源勘测局提供的数据6650T/KM2未考虑流域治理，考虑流域经过多年的治理，治理程度已达到42，根据XX省地方标准水土保持治沟骨干工程水文计算标准（DB64/T0282005）悬移质输沙模数可折减20。折减后流域内年平均悬移质输沙模数为MS6650（102）5320T/KM2根据水土保持治沟骨干工程技术规范（SL2892003）流域年均输沙量包括悬移质与推移质两部分，采用下式计算MSBMS1B式中MSB年均输沙模数，T/KM2，B推移质比例系数，取01，经计算年均输沙模数为5852T/KM2。3342流域年均输沙量计算采用下式计算WMSBF式中W年均输沙量，T；MSB年均输沙模数，T/KM2，5852T/KM2；F流域面积，342KM2。通过计算XX骨干坝坝控区间多年平均输沙量200万T，各月输沙量见表34。年平均输沙量及月分配表34单位万T月份123456789101112全年输沙量000001680626040004960288002200200各月占（）0000843132002481441100100335设计暴雨根据XX省水文水资源勘测局提供。根据XX省暴雨洪水图集，该地区地表径流均为暴雨产生，流域内24H最大点雨量均值为515MM；变差系数CV06，CS35CV。计算得不同频率1H、24H最大点、面雨量详见下表。不同频率1H、24H最大点、面雨量表表35单位MM频率P03305123335101H913851744640563502400点雨量XX24H1993186416431427126211339151H91385174464563502400面雨量XX24H199318641643142712621133915336设计洪水3361计算方法采用暴雨资料推求设计洪水，依据是XX省暴雨洪水图集及重新修订的XX省不同历时暴雨参数等值线图。3362产流计算根据工程设计频率和不同历时点雨量均值及统计参数等值线图，求出各沟道设计点雨量，然后根据不同计算分区、面积、重现期等选择点面折减系数，求得不同保证率的面雨量。面雨量分配在XX省有同频内包、概化和典型三种雨型。该区选用同频内包雨型，然后由面雨量过程以扣损法计算产流过程。产流公式如下IIIFHR为产流期XX时段净雨MM；I为产流期XX时段面雨量MM；I为产流期XX时段损失水量（MM）；IF根据XX省暴雨洪水图集产流分区，该流域为黄土丘陵1区，平均损失率公式如下IF147902320CHTCIETF3363汇流计算汇流计算是根据推求的设计净雨过程RI推求流域出口断面的洪水流量过程，采用纳希瞬时单位线法推求。按瞬时单位线原理，就是净雨历时趋于零的极小时段内产生的一个单位净雨（1MM净雨深）在出口处所形成的流量过程线，其公式为UTKTNET/1式中T时段变量；UT为T时的瞬时单位线的纵坐标；N,K为瞬时单位线形状参数；N伽玛函数；根据上式可导出时段单位线方程式为QTTDTEKTNDTEKTNTFKTNT/10/101631式中QTT面积为F的流域上，T时段内净雨量为1MM的单位线在T时段的纵坐标，以M3/S计；T计算时段长（H）；换算系数；TF631纳希瞬时单位的累积曲线，又称ST曲DTEKNT/10线；形同ST曲线，唯在时间坐标上错DTETNKTNT/101后T时，用STT表示。STSTT简写为ST，称为T小时无因次时段T时的纵高。一般以TT表示。3364计算参数在计算瞬时单位线，进行洪水演进时，须求得参数N，K，滞时M，计算公式如下半干旱区N122L0231，KM1I/N，M1I0148L09I0093I产流区平均净雨强度（MM/H）；L产流区概化长度（KM）；3365计算成果XX骨干坝产流区概化长度为265KM，该工程流域面积342KM2，清浑比为08，计算得不同频率设计洪水总量模数见表37。XX骨干坝不同设计频率洪水总量模数表37洪水重现期（年）30020010050302010洪水总量模数万M3/KM29513845176266369564745793749由表37得知XX骨干坝20年一遇设计洪水标准洪水总量1566万M3，200一遇校核洪水标准洪水总量2890万M3。4工程地质41区域地质构造经现场踏勘,本地区属黄土丘陵沟壑区,土质主要为黄土,但粘粒含量较大。初步估算黄土承载力约100KPA左左。最大冻土深度114CM。该地区的地震动峰值加速度为020G，地震基本烈度为度。42天然建筑材料421块石料块石料场位于长庆石料场，岩性为奥陶系三道沟组灰岩（O3S），灰色，厚层状，致密，坚硬，露天开采，储量大于100万立方米。块石料评价表表46序号项目规范指标实际数值评价1饱和抗压强度85MPA满足要求2软化系数应按地域、设计要求与使用目的确定088满足要求3冻融损失率1017满足要求4干密度24T/M3268T/M3满足要求根据水利水电工程天然建筑材料勘察规范（SL2512000）的规定，符合块石料的质量要求，且正在开采，储量约100万立方米。该骨干坝距该长庆约50KM，有公路直达，交通方便。属外购料。422粗骨料（砾石料）砾石料场是XX县长庆料场。砾石直径25CM，呈亚棱角形，成份为灰岩、石英岩等。其储量大于100万立方米。该骨干坝距长庆50KM左右，属外购料，有公路及便道直达，交通方便。粗骨料评价表表47序号项目规范指标实际数值评价1表观密度（G/CM3）260266满足要求2堆积密度（G/CM3）160180满足要求3孔隙率4540满足要求4吸水率2522满足要求5冻融损失率1090满足要求6针片状颗粒含量1510满足要求7软弱颗粒含量537满足要求8含泥量（粘、粉粒）106满足要求9硫酸盐及硫化物含量SO305037满足要求10有机质含量浅于标准色浅于标准色满足要求11粒度模数宜采用62583074满足要求12轻物质含量109满足要求根据水利水电工程天然建筑材料勘察规范（SL2512000）的规定，各项指标符合粗骨料的质量要求，使用时需要筛选。属外购料。423细骨料（砂料）砂料场是XX县西平料场，料场分布长约10KM。砂为粗砂，含有少量的砾石。距该骨干坝坝址区约75KM，交通便利。其储量大于100万立方米。细骨料评价表表48序号项目规范指标实际数值评价1表观密度（G/CM3）2552663满足要求2堆积密度（G/CM3）150178满足要求3孔隙率4033满足要求4云母含量2084满足要求5含泥量（粘、粉粒）312满足要求6硫酸盐及硫化物含量SO3103满足要求7有机质含量浅于标准色浅于标准色满足要求8轻物质含量103满足要求细度模数2535为宜30满足要求9细度平均粒径036050MM为宜041满足要求根据水利水电工程天然建筑材料勘察规范（SL2512000）的规定，符合细骨料的质量要求，使用时需要筛选。属外购料5工程设计51工程建设的必要性大台坝系为大河流域阳河一级支流小河的上游部分，属黄土丘陵沟壑区第副区。该区沟壑纵横，地形破碎，水土流失严重，生态环境脆弱。流域内总人口7125人，农业生产以种植业为主，经济落后。为治理水土流失，减少入黄泥沙，拦泥淤地，提高水资源利用率，改善当地群众生产生活条件和区域生态环境，促进当地经济社会发展和社会主义新农村建设，因此建设大台小流域坝系工程是十分必要的。XX骨干坝工程是大台小流域坝系工程的一座骨干坝，建成可解决36户185口人的生活用水，改善75头大家畜及185只羊的饮水困难，解决控制区内群众的交通问题。52设计标准依据及枢纽组成521设计依据5211工程等别、建筑物等级、洪水标准及抗震标准XX骨干坝总库容小于100万M3，工程等别为五等，建筑物为五等5级。设计洪水标准为20年，校核洪水标准为200年，设计淤积年限15年。据查中国地震动参数区划图（1400万），该地区的地震动峰值加速度020G，地震基本烈度度，设计烈度采用8度。5212设计依据1水土保持治沟骨干工程技术规范（SL2892003）2水土保持综合治理技术规范沟壑治理技术（GB/T1645331996）3小流域水土流失综合防治工程技术标准（DB64/2422000）4XX省地方标准水土保持治沟骨干工程技术标准（DB/6400P6500100689）5湿陷性黄土地区建筑规范（GBJ2590）6碾压实土石坝设计规范（SL2742001）7建筑地基基础设计规范GBJ7898水工建筑物抗震设计规范SL20397522坝型及筑坝材料选择土坝为碾压式黄土均质坝，土料场分布于坝址两坝肩的黄土丘陵上，距坝址300米范围内均有足够量的土料可供开采使用，交通方便，开采条件较好，厚度均大于15M。各项主要指标均达到了水利水电工程天然建筑材料勘测规程（SL2512001）中对土料的技术要求，可作为筑坝土料使用。523施工方法的选择根据当地多年来库坝建设的实际经验，对于筑坝土料丰富且质量满足筑坝要求的地区，其施工方式选择为机械碾压。524枢纽组成及布设本工程在小流域坝系建设中的作用为防洪、拦泥、灌溉、人畜饮水，这对于有效地控制水土流失，减少入黄河泥沙，合理利用当地水土资源，减轻水毁灾害，提高流域系统的抗逆能力，同时为下游灌溉，解决当地人畜饮水及交通问题，稳定沟床，防治沟壑侵蚀，是至关重要的。其运行方式蓄洪排清，根据其对枢纽布设的要求，结合坝址地形条件，考虑到当地实际情况、以往骨干坝的建设经验，确定工程枢纽由土坝及放水建筑物组成。放水卧管布置在坝体上游右岸坡，输水涵管与坝轴线呈90布设。53坝体设计531坝高库容骨干面积曲线的绘制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H面积S曲线；据此采用台体体积累计法计算并绘制H坝高W库容曲线，详见图51。532库容计算5321滞洪库容根据流域来水、来沙情况、骨干坝利用方向，以往骨干坝的建设经验，坝系规划中的骨干坝由坝体、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。WZWPF式中WZ工程滞洪库容，万M3；WP洪量模数，万M3/KM2A；F工程控制面积，342KM2；经计算滞洪库容为2890万M3。5322拦泥库容按照选定的设计淤积年限和流域输沙模数计算骨干坝拦泥库容式中WL拦泥库容，万M3；F工程控制面积，342KM2；MSB年均输沙模数，5852T/KM2；NS工程排沙比，工程排水只设输水洞时，取NS0；N设计淤积年限，15A；泥沙干容重，135T/M3；经计算拦泥库容为2224万M3。5323总库容总库容按下式计算WWZWLN/N10WSSBL式中W总库容，万M3；其它符号意义同前。WWZWL222428905114万M3特征库容及相应水位见下表51。特征库容及相应水位表表51特征水位库容名称高程（M）名称库容（万M3）累计库容（万M3）设计淤泥面142737淤积库容22242224设计洪水位143222设计库容15663833校核洪水位143563滞洪库容28905114533坝高确定坝高由拦泥坝高、滞洪坝高和安全超高三部分组成,采用下式计算HHLHZH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2224万M3，查坝高库容曲线得拦泥坝高为1437M。（2）滞洪坝高对于设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2890万M3，查坝高库容曲线得滞洪坝高为1126M。（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。土坝安全超高表52单位M坝高102020安全超高10151520根据规范规定，坝高大于20M时，H取1520M，XX骨干坝安全超高取187M。总坝高HHLHZH143711261872750MXX骨干坝的坝顶高程143750M,校核洪水位143563M,设计洪水位143222M,淤泥面高程142737M,沟底高程141000M。534坝体断面尺寸确定（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53确定，坝顶有交通要求时，应按交通要求确定。碾压坝坝顶宽度表53单位M坝高102020303040坝顶宽度33445由于XX骨干坝建成后为当地的交通主干道，为方便大车通行取坝顶宽为40M。（2）马道根据水土保持治沟骨干工程技术规范（SL2892003），碾压式土坝高度超过15M时，应在下游坡每隔10M左左设置一条马道，宽度取10M15M。该骨干坝设置一条马道，高程142350M，宽150M。（3）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，并参考类似已建成工程的经验数值初步确定，按表54选取。表54土坝坝坡参数值表坝高（M）坝型部位102020303040上游坝坡150200200250250300碾压坝下游坝坡125150150200200250根据以上参数值表及参考已建成土坝的经验，上游坡比为1275，125，下游坡比为1225，120，上下游变坡处的高程为142350M。（4）结合槽设计为了增加坝体的稳定性，使坝体与沟道及沟岸结合良好，在坝轴线与沟岸的接触处设一道结合槽。同时也为了便于机械施工，结合槽采用底宽3M，深2M，边坡11的梯形断面。535坝基和岸坡处理（1）坝体填筑前，必须对坝基和岸坡进行处理，拆除各种建筑物，消除杂草、树根、腐植土，清理并回填夯实水泉、洞穴等。（2）采用截渗或排渗措施处理透水坝基。（3）岸坡不应陡于115。（4）在坝轴线处设结合槽，型式均采用底宽为3M，深度2M，边坡11。（5）考虑到黄土陷湿性及两岸可能出现的洞穴及裂缝，沟两岸在施工时，放水浸泡或灌泥浆。536坝后排水为防止渗流出逸处产生渗透变形，保护坝坡上不产生冻胀破坏，坝体应设置排水体。根据水土保持治沟骨干工程技术规范（SL2892003），当不进行浸润线计算时，反滤体高度可取坝高的1/61/5，本骨干工程坝体排水选用贴坡式排水体，排水体高度采用坝高的1/5，经计算为550M，取60M，由三层材料组成，最里层紧贴土质坝体为粗砂，中间层为砾石，最外层为干砌块石。具体尺寸详见结构图。坝后坡设排水渠，采用砼盖板衬砌的梯形断面，底宽03M,边墙斜长042M，砼板厚5CM，边坡105，共长2450M，排水渠沿坝体两岸间布设两道，沿坝体中间设一道纵向排水渠。537筑坝要求上坝土料含水量控制在15左左，铺土厚度25CM左左，压实度要求达到096。54放水建筑物设计XX骨干坝放水工程采用涵卧管形式，由卧管、涵洞、消力井、明渠和陡坡段组成。卧管采用矩形断面，卧管下接消力井；涵洞采用圆形混凝土预制管；明渠与陡坡采用矩形断面，陡坡后接消力池。541卧管设计根据水土保持治沟骨干工程技术规范（SL2892003）、XX省地方标准水土保持治沟骨干骨干工程技术标准（DB/6400P6500100689），结合当地情况，在达到淤积年限后，为了保证坝地生产，设计流量按5日泄完20年一遇次洪水总量设计。计算卧管、消力井流量时，应考虑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。卧管布置在坝体上游右岸坡上，矩形结构，坡度为130，卧管进水孔采用正面进水，每台设一个放水孔，按同时开启3台3孔设计，台阶高差04M，放水孔径为030M，卧管最低放水孔高程为142610M，卧管顶高程143570M,共24级，水平长3000M，高差960M。5411放水设计流量确定XX骨干坝是以淤地、拦泥与灌溉为主，根据XX省水土保持治沟骨干工程技术标准（DB/6400P6500100689），放水建筑物流量按5日内泄完20年一遇设计洪水总量标准设计。放水流量按下式计算式中Q放放水流量，M3/S；W设设计洪水总量，万M3；T天数经计算XX骨干坝的放水流量为036M3/S，加大后的流量为043M3/S。（1）放水孔径卧管级差040M。放水孔直径按孔口出流公式计算。T648设放同时开启三个台阶式中放水孔直径，；DM放水流量，；QS3孔上水深，。321H、经计算同时开启3台3孔时孔径为026M，取030M，经复核最大可放水051M3/S,满足放水要求。（2）卧管断面尺寸卧管断面尺寸与通过的流量，应考虑水位变化而导致的放水孔调节，比正常运用时加大20，加大后的流量为061M3/S。卧管断面尺寸首先按检修要求拟定，然后用通过的流量和卧管的坡度进行计算，若计算尺寸小于拟定尺寸，采用拟定尺寸；若计算尺寸大于拟定尺寸，采用计算尺寸；设计时一般以加大流量来计算。卧管的断面尺寸按明渠均匀流公式计算RICQ式中Q卧管流量（采用加大流量），M3/S；卧管断面过水面积，对于矩形HB，B为底宽，H为高度，M2；C谢才系数，；61RNCR卧管横断面的水力半径，是卧管过水断面面积与湿周的比值，R/，M，；湿周，即过水断面内水流与卧管接触线的长度，2/13/2/1680H对于矩形断面，B2H，M；I卧管比降，取1/30；N糙率，取0017。假定卧管宽取060M，经试算卧管的正常水深143CM。确定卧管高度时，应考虑放水孔水流跌落卧管时水柱跌起，为保持跌下的水柱高不致淹没进水孔底缘，使卧管内不形成压力流，其高度应取卧管水深的34倍，因此卧管高为572CM，取卧管高060M。最低放水孔高程142610M，最高放水孔高程为143570M。（3）卧管结构设计卧管主要承受水压力和淤泥压力，其结构尺寸，主要取决于卧管在坝内的高程位置、检修要求以及建筑材料等。卧管廊道基础每隔10M做一道抗滑齿墙，深40CM，宽30CM；在建筑物衔接与断面尺寸改变处布设齿墙，深40CM，宽60CM；并在全断面布设伸缩缝，缝宽2CM,缝内填沥青油麻并设止水带。卧管采用C20钢筋砼现浇，卧管底板下砌筑M75MU40的浆砌石基础，顶部加盖C20钢筋砼盖板，根据XX省水土保持治沟骨干工程技术标准（DB/6400P6500100689），取卧管侧墙宽20CM，基础厚30CM，底板厚20CM，盖板厚20CM。5412卧管末端消力井设计卧管与涵管连接处设消力井，以便水流平顺的进入涵管，其结构为钢筋砼，采用矩形断面，顶部加钢筋砼盖板。（1）卧管末端消力井水力计算方形卧管消力池，其水力计算主要确定池深和池长，按下式计算1HGBQ82H32式中第二共轭水深，M；第一共轭水深，M；B卧管宽度，M；流速不均匀系数，取11；Q卧管中的加大流量，M3/S；G重力加速度，可取981M/S2。经计算120MH消力池深D11H式中D消力池深，M；H下游涵洞水深，M。经计算D087M,取100M。消力池长度按下式计算L2（35）H式中L2消力池长，M；其它符号意义同前。L2取450M消力池宽度按下式计算BB04M式中B消力池底宽，M；其它符号意义同前。经计算B10M则消力井长45M，井宽10M，井深10M。（2）卧管末端消力井结构设计消力井主要承受水压力和淤泥压力，其结构尺寸，主要取决于在坝内的高程位置、深度以及建筑材料等。消力井采用C20钢筋砼现浇，底板下砌筑M75MU40的浆砌石基础，顶部加盖钢筋砼盖板，根据XX省水土保持治沟骨干工程技术标准（DB/6400P6500100689），取消力井侧墙宽30CM，基础厚30CM，底板厚25CM，盖板厚20CM。542涵管设计（1）涵管水力计算卧管末端用消力井与坝下涵洞连接，涵管选钢筋砼管，底坡1100，坝下涵管为无压流，涵管的流量按明渠均匀流公式计算RICQ式中Q涵管流量，M3/S；涵管横断面过水面积，M2，对于圆形；SIN82DD管径，M；水面线与圆心的夹角（当水面线大于半径时大于180，水面线小于半径时小于180），以弧度计；C谢才系数，；61RNCR涵管横断面的水力半径，M，圆管，SIN14DR以弧度计；I涵管比降，取1/100；N糙率，取0017。为检修方便，砼管应不小于080M，为了保证管内水流呈明流状态，涵管内水深应不大于涵管总高度的75。采用涵管内径08M，由上式经试算涵管正常水深45CM，小于涵管总高度的75。涵管长630M,底坡1100，其进口高程142468M，出口高程142405M。（2）涵管结构设计涵管为承插式钢筋混凝土预制圆管，浆砌石管座，管接头处采用橡胶止水带止水。涵管基础每隔10M设伸缩缝，预留2CM宽缝隙，用沥青油麻填塞。涵管每隔10M设砼截水环，截水环厚06M,伸出管壁外05M。每节涵管接头都布设包带，包带厚03M,伸出管壁外02M。涵管内径08M，管壁厚12CM，管垫厚45CM，管垫肩宽30CM，管座包角120O,详见卧管涵管设计图。543管末陡坡设计涵管出口都高于沟道底，采用陡坡衔接消能，为保证水流比较平稳。涵管出口接长80M的矩形明渠,底坡1100，断面尺寸为深80CM，宽80CM；明渠后接陡坡,陡坡采用矩形断面，断面尺寸为深80CM，宽80CM，设计坡比为130；陡坡进口高程142397M,出口高程为140850M,水平长4610M,高差1547M。陡坡基础每隔10M做一道抗滑齿墙，深40CM，宽30CM；在建筑物衔接与断面尺寸改变处布设齿墙，深40CM，宽60CM；并在全断面布设伸缩缝，缝宽2CM,缝内填沥青油麻并设止水带。明渠与陡坡每隔50M设一道拉杆，断面尺寸为015015M。明渠与陡坡采用C20钢筋砼现浇，根据XX省水土保持治沟骨干工程技术标准（DB/6400P6500100689），取侧墙宽20CM，基础厚20CM。544陡坡末端消力池设计（1）陡坡末端消力池水力计算1H2GQ8H3CCB第二共轭水深，M；CHC收缩水深，M；G重力加速度，可取981M/S2；流速系数，取11；Q陡坡段设计流量，M3/S；B陡坡段底宽，M。经计算第二共轭水深102M。消力池深D11HCH式中D消力池深，M；H下游渠道水深，M。消力池深取140M。消力池长度按下式计算L2（35）H式中L2消力池长，M；其它符号意义同前。消力池长取450M。消力池深140M，长450M，底宽080M，池底高程140850M。（2）陡坡末端消力池结构设计消力池采用C20钢筋砼现浇，根据XX省水土保持治沟骨干工程技术标准（DB/6400P6500100689），取消力池侧墙宽20CM，底板厚20CM。（3）陡坡消力池末端海漫的设计为了防止陡坡消力池末端水流的淘蚀与冲刷，使水流平稳流向下游，消力池末端接3M长的海漫，采用矩形结构，采用C20钢筋砼现浇。6施工组织设计61施工条件611气象项目区处于中温带干旱气候区，大陆性气候特征明显，干旱少水，蒸发强烈，风大沙多，冬寒长，夏热短。多年平均气温74，年最低气温226，最高气温332。多年平均降水量435MM，且多以暴水形式出现。夏季多东南风，冬季多西南风，主风向为西北风。土壤冻结一般在11月中旬，翌年4月上旬解冻，最大冻层土深度114CM。612工程区现状项目区位于XX省北部的XX县北部，为典型的黄土丘陵地貌特征，地形总体上西北高东南低，区域内山大沟深，丘陵起伏，沟壑纵横。613对外交通项目区内由XX县XX乡、乡村及简易公路构成对外交通主干线，并与乡村道路纵横交错，交通运输比较方便。614供水、供电6141供水工程建设施工用水根据建筑物、水源的分布，就近购买拉运。生活用水需到附近地区购买拉运。6142供电施工用电由施工单位自备发电机解决。615建筑材料6151天然建筑材料土料坝址两岸土料资源极为丰富，距坝址300M范围内均有足够量的土料可供开采使用，交通方便，开采条件较好，厚度均大于10M，岩性为第四系上更新统（Q3M）黄土，可以就地取材；块石料块石料场位于长庆石料场，岩性为奥陶系三道沟组灰岩（O3S），灰色，厚层状，致密，坚硬，露天开采，储量大于100万M3，运距50KM左左。细骨料（砂料）砂料场是XX县西平砂场，其储量大于100万M3，距该骨干坝坝址区约75KM，交通便利。6152水泥、钢材钢材、木材、柴油等建筑材料在XX县城购买，运距40KM，水泥从三关口拉运，运距130KM。616施工方法与质量要求617施工方案（1）施工场地布置施工场地布置时，应根据材料分布情况，土料数量及种类，土料场高程及位置等，综合考虑各个时期坝体、各填筑部位的需要，尽可能做到高料高用、低料低用，合理使用上下游和左右岸料场，尽量避免土料爬坡、过坝和交叉运输，避免土料与道路、其它建筑物互相干扰，提高工效。同时还应重视施工期间沟道流量的变化，防止由于施工导流或其它原因使上游水位上涨，淹没料场，影响施工。（2）施工工序合理的施工工序，不仅可避免施工中出现混乱现象，保证施工如期完成，而且可以均衡地进行施工，大大节省人力、物力，从而保证工程质量，缩短工期，降低工程造价。工程采用推土机推土碾压，主要施工工序包括清基、挖结合槽、土料挖运、坝体填筑、土料压实、刨毛等。放水建筑物施工工序包括开挖、基础处理、砌筑回填等。这些作业应根据施工的具体情况确定流程，有的进行平行流水作业，有的作业可以合并进行。放水建筑物的涵洞要在土坝填筑前做好，而卧管工程可与涵洞同时进行，也可与土坝填筑同时进行。（3）导流及施工度汛方案采用的设计标准为20年一遇洪水总量为1566万M3,对应高程为142480M,取120M超高,则主汛期坝体高程必须达到142600M,坝高达到1600M。工程设计工期为6个月，即从9月初开工到次年6月底完工。放水涵洞必须在2008年11月底完工，土坝必须在2008年11月达到20年一遇防洪高度，土坝与放水建筑物均能满足度汛要求且保证了次年工程的顺利竣工。同时要做好防汛预案与其它防汛措施，做到万无一失。要求施工企业组织好抢险队伍（落实到人）及机械；准备好防汛物资；安排好防汛值班人员和水情汛情巡视人员；及时上报水情汛情；保障在汛期通信随时畅通；休息时将人员和机械等撤离施工现场；应将生活区、料场堆放区、钢筋加工与搅拌区、机械设备停放区设在度汛安全区。618清基、削坡、结合槽的开挖在坝体填筑之前，必须对坝基和两岸山坡进行清理。清基范围比坝的坡脚线加宽05M，清基平均深度为05M，凡在清基范围内的地面表土、乱石、草皮、树木、腐殖质等均要清除干净，不得留在坝内做回填土用；两岸山坡应挖成斜面，其坡度土质岸坡不陡于115，坝顶以上坡度土质岸坡不陡于110，不能削成台阶形，更不允许有反坡，以保证坝肩结合良好。清基后应开挖结合槽，在坝轴线处开挖结合槽，结合槽挖好后立即回填，不宜将清好的坝基和挖好的结合槽长期暴露在外，以免影响坝体与坝基结合或再次清理的工作。两岸山坡及建筑物的清基础、削坡开挖量如果太大，部分土方可用于土坝的填筑。619坝体填筑土坝的填筑工序包括挖土、运土、铺