张家洼骨干坝初步设计报告.doc

1 目目 录录 一、基本情况一、基本情况.1 二、水文计算二、水文计算.5 三、工程设计三、工程设计.6 四、工程量计算四、工程量计算.21 五、工程概算五、工程概算.23 六、工程施工组织计划六、工程施工组织计划.27 七、工程效益七、工程效益.34 八、工程建设与运行管理八、工程建设与运行管理.37 九、附表九、附表 1、野狐沟流域坝系规划总表（表 1） 2、工程概况及主要技术经济指标表（表 2-表 6） 3、工程概算表（表 7表 16） 十、附图十、附图 2 1、野狐沟流域坝系工程规划布局图 2、库区地形图 3、坝址地形图 4、工程总体施工平面布设图 5、坝高库容、坝高淤地面积关系曲线图、表 6、坝体纵横断面图 7、放水建筑物设计纵横断面图 1 第一章第一章、基本情况、基本情况 1、概述、概述： ：野狐沟小流域总面积 71.4 km2，位于*省*市*县西北 部，距县城 50km，为泾河的三级支流，属黄土丘陵沟壑区第二副区， 水土流失严重。为了增加和完善流域综合防治体系，合理高效的开发 利用沟道水土资源，从根本上遏制水土流失，解决当地的人畜饮水困 难，缓解灌溉用水紧张的矛盾,改善流域生态环境, 合理调整流域农业 产业结构，促进流域经济发展，2005 年 3 月*县水保局委托*市欣 荣水保生态工程设计有限公司对野狐沟小流域进行了淤地坝布局规划 设计及坝系建设可行性研究， 2005 年 8 月 29 日水利部黄河水利委 员会以黄水保200529 号文件批复野狐沟小流域坝系总投资 1942 万元（其中中央投资 1221 万元，地方配套 721 万元） ，共修建骨干坝 15 座，中型淤地坝 5 座，小型淤地坝 5 座，预计完成总工程量 192.48 万 m3，其中土方 192.08 万 m3，混凝土 4.005 万 m3。坝系规划 新增拦泥库容 587.92 万 m3，滞洪库容 808.76 万 m3，总库容 1396.68 万 m3。 张家洼骨干坝位于流域上游的一条支沟下游,地理坐标为 n36 2 0606.38、e1072957.05，坝控面积 3.01 km2，可研批复设 计坝高 29.5m,总库容 66.01 万 m3,其中拦泥库容 27.78 万 m3,滞洪库容 38.23 万 m3,淤积年限 15 年, 总土方 6.72 万 m3,混凝土 161.96m3,工程 最终可淤成坝地 4.01hm2。 2、流域自然情况：、流域自然情况： 野狐沟流域涉及土桥、桐川、翟家河 3 个乡的 7 个行政村，根据 *省*土壤等资料分析， 该流域出露的主要地层有三种:一是白 垩系的环河华池组，岩性由灰绿、灰紫、暗紫红色泥岩组成；二是第 三系上新统泥岩，流域内分布较广，但出露不多，仅见于沟谷两侧底 部泄流面上，岩性以砖红色粘土为主,其中夹有零散或成层不规格的 钙质结核；三是第四系下更新统三门组,中更新系隔石组，上新统萨 拉乌苏组，马兰组及全新冲击层等，构成了现在的黄土原、峁、坡、 沟。流域属大陆性季风气候。据县气象站实测资料，多年平均气温 9.4，年极端最高气温 37.9，极端最低气温-21.3，无霜期 184 天。流域侵蚀模数为 8000t/km2a。多年平均降雨量为 530mm ，年 内分布不均匀,多集中在 7、8、9 三个月，占全年降水量的 68%,且多 以暴雨形式出现。最大年份降雨量 852mm ,最小降雨量 337mm 3 ,200 年一遇 24 小时最大降雨量 180.5mm ，3-6 小时最大降雨量 33mm 。流域年最小径流深 20.6mm，最大 41.95mm，平均径流模 数 3.26 万 m3/km2.a，输沙模数 8000t/km2.a,年输沙量 57.12 万 t。 3、坝控流域内社经情况：、坝控流域内社经情况：坝控流域内有行政村 1 个，自然村 2 个，共有 37 户,148 人,全部为农业人口，人口密度 49.17 人/km2,其中 劳力 51 个,有耕地面积 1240 亩，人均占有耕地 8.38 亩,多为坡耕地， 亩单产粮食 160kg,粮食总产 19.84 万 kg,人均产粮 1341kg。产业结构 单一，主要以种植业为主，种植业以粮食种植为主，流域内农、林、 牧、副人均纯收入 980 元。 4、坝控流域治理现状：、坝控流域治理现状：截止 2005 年共完成水保治理措施面积 1.193km2，其中梯田 180 亩，造林 1360 亩，人工种草 250 亩，治理 程度 39.63%，这些措施有效的控制了水土流失，改善了生态环境， 改变了农业生产条件。但是只注重田、林、草措施建设，忽视沟道工 程建设,大量的沟道泥沙没有得到有效拦蓄，水土流失没有从根本上 得到遏制,水保措施效益得不到充分发挥。 5、流域综合治理规划情况、流域综合治理规划情况： ：根据我县编制的*县野狐沟流域总 体规划 ，坝控流域内规划水平梯田 250 亩，种草面积 520 亩，规划 4 造林面积 1000 亩，累计治理面积 2.37km2，最终治理程度达到 78.74%。 6、拟建工程情况：、拟建工程情况： 张家洼骨干坝处在流域上游的一条支沟下游， 其上游 2km 规划修建前梁沟骨干坝。张家洼骨干坝采用滞洪排清的 方式运行，起着承上拦下保的作用。 张家洼骨干坝坝址处表层出露的红粘土主要分布在岸坡高程 119m 以下，119m 以上土壤以黄绵土为主,沟床有沙卵石层，厚度 1.2m 左右。坝址两岸结构完整，无软弱带和裂隙发育，两岸边坡无 滑塌体，右岸坡适宜布设放水工程。坝址主沟道有季节性常流水,水 量随季节性变化较大。 张家洼坝控面积 3.01km2,坝址以上主沟道长 1.8 km，沟道平均比 降 1.1%，有支毛沟 2 条，沟壑密度为 0.6km/ km2，沟壑面积 2.71 km2，占坝控面积的 90%，沟底平均宽 5.5m。上坝土料储量丰富, 土 质为中粉质壤土，其有机质含量小于 2%，水溶盐含量小于 5%，主要 理化性质符合筑坝要求，坝体两岸坡在 50m 以上均可取土, 取运方便,取 土运距在 60m 之内, 土料储量在 20 万 m3以上。工程建设所用砂子、 石子、水泥、钢材、柴油及涵管等材料在距坝址 70 公里的*县城均 5 有供应商，质量均符合要求。 第第二二章章、水文计算、水文计算 1、设计暴雨量的计算、设计暴雨量的计算 野狐沟小流域坝系工程可行性研究报告中采用*县气象局 45 年实测年最大暴雨量系列值分析确定 h24=65mm，cv=0.65，cs=3.5cv,计算野狐沟小流域频率为 0.5%的 24 小时降雨量为 254.8mm, 频率为 5%的 24 小时降雨量为 149.5mm。 2、洪水总量的计算、洪水总量的计算 流域不同频率洪量模数计算，按照部颁规范，采用推理公式法计 算洪量模数，公式如下： hp=kph24 ap=ahp 不同频率的洪量模数计算见下表： 不同频率设计洪量模数计算表 频率 (%) 0.330.5123.351020 模比系数 （kp） 4.223.923.442.942.662.31.831.36 24 小时降雨量 (mm) 274.3254.8223.6191.1172.9149.5118.9588.4 径流系数 (a) 0.540.50.440.390.350.330.30.3 洪量模数 (万 m3/km2) 14812.79.87.56.14.93.62.7 按照部颁规范 ，采用推理公式（3.2.1）式计算不同频率洪水 总量 6 wp= ap f 式中：wp频率为 p 的洪水总量（万 m3） ； ap洪量模数； f坝控流域面积 km2。 根据*市水文手册查得，不同频率降雨的径流系数分别代入 （3.2.1）式得 w0.5%=38.23 (万 m3) w5%=14.75 (万 m3) 3、输沙量计算、输沙量计算 根据野狐沟流域坝系工程可行性研究报告中分析确定野狐沟 流域多年平均侵蚀模数 ms 为 8000 t/km2，淤积土干容重 r 取值为 1.3t/m3。 则年来泥沙量： wsb=1.8523（万m3） r fms 4、水文计算成果汇总表、水文计算成果汇总表 控制面积(km2)3.01 p=5%149.5 暴雨(mm) p=0.5%254.8 p=5%14.75 洪量(万 m3) p=0.5%38.23 年淤积量(万 m3)1.8523 7 第第三三章章、工程设计、工程设计 1、设设计计依依据据 水土保持治沟骨干工程技术规范sl2892003； 水工混凝土结构设计规范sl/t19196； 水利水电工程制图标准 水土保持图sl73.62001； 野狐沟流域坝系工程可行性研究报告 实测坝址库区地形图及流域现状调查资料。 2、建建筑筑物物布布置置原原则则 1）充分考虑该工程在小流域坝系中的上拦下保作用, 最大限度的 拦蓄洪水泥沙； 2）轴线应顺直,涵管轴线布设应尽量与坝轴线垂直,并布设在红粘 土基础上，避免产生不均匀沉降； 3）充分利用地形条件，合理布设，安全经济； 4）力求建筑物布置简单，美观实用，施工期短； 5）泄水建筑物的水流流态应满足要求，出口离下游坝脚应有不 小于 20 米距离，防止淘刷坝脚。 根据布置原则，结合该工程在小流域坝系中的作用和运行方式,以 8 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两大 件,由坝体和放水涵卧管组成。 3、工工程程等等别别及及建建筑筑物物级级别别 该骨干坝坝控面积 3.01km2，根据水土保持治沟骨干工程技术 规范 （sl289-2003）,确定本工程等别为五等，工程所属建筑物皆为 五级。工程设计洪水标准为：二十年一遇洪水设计，二百年一遇洪水 校核，淤积年限取 15 年。 4 土土坝坝设设计计 1）坝高、库容、面积曲线绘制）坝高、库容、面积曲线绘制: 坝高与水面积、库容关系曲线的绘制是由经纬仪测量绘制的库区 地形图量算不同水位水面积, 计算层间库容，然后计算出累计库容， 根据计算表绘制出坝高（h）库容（v）水面积（s）关系曲 线。(计算过程见图 4 计算表) 2）坝高计算）坝高计算 采用公式：h=hl+hz+h 式中：h总坝高（m） hl拦泥坝高（m） 9 hz滞洪坝高（m） h安全超高（m） 根据淤积年限及年拦泥沙量计算得 vl=1.852315=27.78 万 m3， 查坝高 库容曲线： hl=20.42m，沟底高程 91.00m,相应淤积高程为 111.42m，查坝高 水面积曲线淤地面积为 4.01hm2。 设计情况下：vz5%=14.75 万 m3 ，vs=vl+vz5%=27.78+14.75 =42.529 万 m3，查坝高库容曲线得： hs=23.67 m，相应设计洪水 位为 114.67m，hz5%=23.67 -20.42=3.25 m。 校核情况下：vz0.5%=38.23 万 m3，v =vl+vz0.5%=27.78+38.23=66.01 万 m3，查坝高库容曲线得 h 0.5%=27.60 m ,相应校核洪水位 118.60m, hz0.5%=27.60 -20.42=7.18m。 查部颁规范表 4.1.4-1 取h =1.90m 则 h =hl+hz+h= 20.42+7.18+1.90=29.5m 故总坝高为 29.5m,相应坝顶高程为 120.50m。 3）坝顶宽度）坝顶宽度:考虑到其有交通要求，查部颁规范表 4.1.4-2 确 10 定该骨干坝坝顶宽度为 4.00m。 4）坝坡）坝坡:因坝高 29.5m，上下游坝坡均采用两级坡，在坝高 13.00m 处的上下游坝坡各设马道一条, 宽为 1.5m,查部颁规范表 4.1.4-3,上游坡比分别取 1:2.0、1：2.5；下游坡比均取 1:2.0。 5）坝顶长及铺底宽）坝顶长及铺底宽:根据沟道横断面量出坝顶长 99.41，根据确定 的坝坡坡比及坝高、坝顶宽、马道设置情况计算得坝体铺底宽 131.50m。 6）坝面护坡及排水）坝面护坡及排水 工程竣工后，为防止雨水冲刷，对土坝上游淤积面以上坝坡及下 游坝坡采用生物护坡措施，即上下游坝坡种紫花苜蓿。 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 c15砼结构，现浇厚度 0.1m，断面尺寸参考已建 工程经验，深取 0.3m，底宽 0.3m，边坡比 10.25 的梯形断面。排 水沟总长度 295m，每隔 10 米做伸缩缝一道，缝内填沥青木丝。 7）结合槽）结合槽: 为增加坝体稳定性，延长渗径，防止绕坝渗漏，土坝与沟底结合 11 面上透水，沿坝轴线方向从沟底到岸坡开挖一道梯形断面主结合槽, 结合槽口宽 6m，底宽 2m，深 2m，边坡比 1：1，在距坝轴线 45.25 米的上游及距坝轴线 36.75 米下游各开挖副结合槽一道,副结合槽口宽 4.5m，底宽 1.5m，深 1.5m，边坡比 1：1，结合槽用黄土回填，人工 夯实，干容重不小于 1.55t/m3。 8）坝基和岸坡处理）坝基和岸坡处理: 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, 不得留在坝内做回填土用；清基范围应超出坝的坡脚线 1.0m，岸坡 清基厚度为 0.3m，沟底清基不得小于 0.5m，若有淤泥和砂卵石，应 在结合槽处彻底挖断。基础开挖后要求轮廓平顺，避免地形突变。坝 址岸坡土质部分必须削至 1：1.5，坝顶以上岸坡不得陡于 1：0.75。 9）围堰设计）围堰设计 因沟道流水量随季节变化较大，考虑到骨干坝工期较长，需跨年 度施工，施工前需修 7m 的围堰。 10）取土场整治取土场整治: 工程完工后，取土场用推土机按机修梯田标准整平或者修成水平 阶。流土洼要进行种草或修鱼鳞坑栽树以恢复植被。 12 5放水建筑物设计放水建筑物设计 根据现场查勘, 坝址右岸为完整红粘土层，岸坡较缓，布置放水 卧管开挖量较小，且放水建筑物基础均可放在红粘土层上，因此，放 水工程进水形式采用分级卧管。卧管布置在上游右岸，卧管下接消力 池，后经涵管输水、陡坡泄水、尾水消力池消能后输入沟道。输水建 筑物施工过程中若发现软弱层或孔穴，必须开挖，人工回填夯实，征 求设计单位意见，增加混凝土砌筑厚度，增加结合部的配筋量。 1）卧管设计）卧管设计 卧管采用箱式方形结构，底坡为 1：2，用 c20钢筋混凝土现浇成 台阶式 放水流量的确定：因张家洼骨干坝上游有前梁沟骨干坝，确定 放水流量应考虑其上游工程泄量,根据部颁规范要求，按 6 天泄 完 20 年一遇一次洪水总量计算。 q放=w5% /t+ q上=14.75 10000 /(686400) +0.446=0.7307 m3/s 取 q=0.7307 m 3/s 为设计放水流量。 放水孔孔径的计算 卧管台阶高差为 0.30 m，每台设 2 孔，按每次放水同时开启 4 13 台 8 孔计算，放水孔孔径为 d=0.68q放2(h10.5h20.5h30.5h40.5)0.5 式中：d放水孔孔径（m） ； h1、h2、h3、h4为孔上的作用水头（m） ， （分别为 0.3、0.6、0.9、1.2） ； q放放水流量（m3/s）值为 0.7307 ； 将以上有关数值代入公式得 d=0.680.7307 2（ 0.30.5+0.60.5+0.90.5+1.20.5）0.5=0.224 (m) 取放水孔孔径为 0.240 m 验算下泄流量： q放=d2(h10.5h20.5h30.5h40.5)0.6822 =0.240 2(0.30.50.60.50.90.5+1.20.5)0.6822=0.838m3/s 卧管断面尺寸确定 考虑在实际运用中，由于水位变化而导致的放水孔调节，卧管内 流量比正常运用时应加大 20%，故卧管断面设计时要按加大流量计算， 取 q加= q放1.2=0.8381.2=1.0056 m3/s. 卧管内的水流近似于明渠水流,按明渠均匀流公式进行水力计算, 求出正常水深。拟定卧管底宽 b=0.9m。 采用公式： 14 q加=c ir 式中：q加卧管过水流量（m3/s） ，值为 1.0056 m3/s； b卧管断面底宽（m）, 值为 0.9m； 过水断面面积（m2）=bh0=0.9h0； c谢才系数，c=（1/n）r1/6； r水力半径，r=/x； x 湿周，x=0.9+2h0； n糙率，值为 0.017； i卧管坡比，值为 1/2； 将以上有关数值代入公式，经试算得卧管正常水深为：h0=0.126 m 为保证放水孔水流跌落卧管时水柱的跃高不致淹没进水孔底缘, 使卧管内不形成压力流,对方形卧管,其高度应为卧管正常水深的 34 倍，则卧管断面高应为：h=40.126 m=0.504m, 为了便于施工和检 修，取 h=0.6m 卧管断面尺寸确定为（宽高）0.90.6m 卧管结构尺寸确定：卧管轴线与涵管轴线夹角为 90 度,总高度 15 15.60 m，共 52 台，台差 0.30 m, 最高放水孔高程 119.30m, 最低放水 孔高程 104.00m；侧墙现浇厚度 0.25m,底板现浇厚度 0.25m, 斜长 38.30 m，沿底板从卧管和消力池结合部开始,每隔 10m 设一道断面为 0.50.4m 的阻滑齿,共 5 道,以增加其稳定性。为防止热胀冷缩对卧管 混凝土造成破坏，在每道阻滑齿处做一道伸缩缝，缝内用 635 橡胶止 水带连接，并用沥青木丝填缝。为防止卧管放水时产生真空，在卧管 顶部设通气孔，通气孔高程 119.60m。 卧管消力池断面尺寸确定：为使水流平顺进入涵管，在卧管末 端与涵管连接处设消力池。消力池为矩形断面，用 c20钢筋混凝土现 浇。 判断是否需要设消力池。 采用公式： 计算第二共轭水深 1 8 1 2 3 0 2 2 gh aqh h o 式中：h2第二共轭水深（m） h0卧管正常水深（m） ，h0=0.126 m q单宽流量，q=1.0056 0.9=1.12 m3/s.m a流速不均匀系数，取 a=1.1 16 g重力加速度（m/s2） ，g=9.81m/s2 将以上有关数值代入公式计算得 h2=0.126 2(181.11.12 29.810.126 3)0.51 =1.429m 下游涵管正常水深 hs=0.580 m,hhs,故发生远离式水跃,需设消力 池。 消力池断面尺寸确定 池深计算采用公式：d=（h2-hs） 式中：d消力池深（m） 淹没安全系数，=1.1 h2消力池的跃后水深（m） ，h2=1.429m hs紧接消力池出口的下游水深（m） ，hs=0.580 m 将以上有关数值代入公式计算得: d=1.1(1.429-0.580 )=0.933 m 取池深 d=1m 池长计算采用公式:lk=(35) h2 =(35)1.429=4.29-7.15m 取池长 lk=5.80 m 17 池宽计算采用公式:b=b+0.4=0.9+0.4=1.30 m 取池宽 b=1.30 m 消力池断面尺寸确定为:长宽深=5.80 1.30 1m 消力池结构尺寸确定：消力池侧墙厚 0.30 m,底厚 0.30 m,盖板 厚度 0.20 m。 消力池底高程为 101.80m,盖板顶高程为 104.00m。 2）输水涵管设计：）输水涵管设计： 涵管基础均在完整地红粘土上,涵管采用承插式钢筋混凝土预制 圆管,长 72.00 米,与卧管轴线夹角 90 度。根据 sl289-2003水土保持 治沟骨干工程技术规范规定,并考虑检修方便,确定涵管直径为 800mm ，管壁厚 80mm，设计为无压流，正常过水深不超过涵管净 高的 75%， 由明渠均匀流公式试算涵管过水深。 ricq 式中：q涵管内过水流量（m3/s）,q= 1.0056 (m3/s)； 过水断面面积（m2） ，=0.390 ； c谢才系数，c=（1/n）r1/6 =52.518 r水力半径，r=/x，x 为湿周，x=1.63； 18 n糙率，n=0.015； i涵管坡比，i=0.01； 将以上有关数值代入公式,经试算得涵管内正常水深为：h0=0.580 m 涵管允许最大水深为：h允=0.75h=0.750.8=0.6(m)，h 允h0，故 涵管内不会出现压力流。 涵管进水口高程 102.80m,出口高程为 102.08m,基础为厚 0.25 米， 宽 1.20 米的 c20钢筋混凝土现浇，涵管安装完成后必须进行二期浇筑， 涵管接口处采用橡胶止水圈密封，外用 3:7 石棉水泥合剂塞填,水泥沙 浆抹面,管道上做有 22.250.6 米的 c15截水环 5 道,坝轴线以上截水 环间距为 10 米,设 4 道,轴线以下 1 道,其插入基础以下 0.4 米。涵管出 口设挡土墙，其尺寸为 22.80.8 米，插入基础以下 0.4 米。 涵管安装完成后要进行充水试验，经检验确认无渗漏时,进行人 工回填夯实至管顶 1 米以上方可采用机械碾压。 3）明渠设计：）明渠设计： 涵管外接明渠，明渠由平段和陡坡段组成,排洪渠采用矩形断面。 明渠平段长 5.00 m, 进水口高程 102.08m,出口高程为 102.03m, 19 采用均匀流公式进行水力计算,经试算求出正常水深。拟定渠底宽 b=0.8m,坡比为 1/100。根据明渠均流公式 q加=c ir 式中：q加明渠过水流量（m3/s） ，值为 1.0056 m3/s； b明渠断面底宽（m）, 值为 0.8m； 过水断面面积（m2）=bh0=0.45； c谢才系数，c=（1/n）r1/6=46.176； r水力半径，r=/x； x 湿周，x=0.5619 ； n糙率，值为 0.017； i明渠底坡，值为 0.01； 将以上有关数值代入公式，经试算得明渠正常水深为：h0=0.5619 m,取安全超高 0.24 m，则明渠平段深 0.8 m。明渠全部用 c15钢筋混 凝土现浇，侧墙厚 0.2m，底板厚 0.2m。 明渠陡坡因地形条件限制,其轴线与平段轴线方向偏转，其夹角 170 度,陡坡段长 62.00 m，坡比 1:4.5，进口高程 102.03m，出口高程 88.58 m，采用矩形断面，底宽 0.8m。 水力计算 20 临界水深计算采用公式： 3 2 g q k h 式中：hk临界水深（m） 系数，=1.1 q单宽流量，q=1.257m3/s.m g重力加速度，g=9.81m/s2 将以上有关数值代入公式计算得： hk（1.11.2572/9.81）1/3=0.562m 正常水深计算采用明渠均匀流公式： q=c式中 ri 已知 q=1.0056 m3/s，i=1:4.5 n=0.017, b=0.8m 将以上有关数据代入公式，经试算得水深 h0=0.188 m 明渠陡坡段结构尺寸确定 明渠段陡坡侧墙高为正常水深加 0.5m 的安全超高，即 0.188 +0.5=0.7m，取 0.7m，侧墙厚 0.2m,基础厚 0.2m,c15混凝土现浇。陡坡 段每隔 10 米做底宽 0.4 米，深 0.5 米阻滑齿一道，并做有伸缩缝，伸 缩缝处理与卧管伸缩缝处理相同。 4）尾水消力池设计：）尾水消力池设计： 为使水流平顺地进入河槽，在明渠出口处设消力池，消力池为矩 形断面。 判断是否需要设消力池 21 采用公式： 计算第二共轭水深 1 8 1 2 3 0 2 2 gh aqh h o 式中：q单宽流量，q=1.0056 /0.81.257m3/s.m h2第二共轭水深(m) h0明渠段正常水深，h0=0.188 m a流速不均匀系数，取 a=1.1 g重力加速度，g=9.81m/s2 将以上有关数值代入公式计算得： h2=0.188 2(181.11.25729.810.188 3)0.51 =1.281m 紧接消力池出口的下游尾水渠水深 hs=0.2m，h2hs，故发生远 离式水跃，需设消力池。 消力池断面尺寸计算 池深计算 d=1.1(h2-hs) 池长计算 lk=(35)h2 将有关数值代入公式计算得： d=1.1(1.281-0.2)=1.189(m) 取池深 d=1.2m lk=(35)1.281=3.846.41m 取池长 lk=5.2m 池宽计算 b=b+0.4=0.8+0.4=1.2m 消力池结构尺寸确定 22 尾水消力池采用 c15钢筋混凝土现浇，侧墙厚 0.3 m，底板基础 厚 0.3m。 5）尾水渠设计：）尾水渠设计：尾水消力池外接尾水渠，以保证水流平稳流入 沟道，采用 c15钢筋混凝土现浇，长 3m，侧墙高 0.7m,底板进口宽 1.2m,出口宽 2m，侧墙和地板厚度均为 0.2m。 第第四四章章、工程量计算、工程量计算 1、坝体工程量计算：、坝体工程量计算：坝体工程量用横断面法计算。根据绘制的 坝轴线沟道横断面图和坝体横断面图，分层计算出土坝不同高度的面 积,然后计算平均面积,再乘以平均高度得出不同水位高度的土方量,然 后累加即得到土坝总土方量。清基、削坡、结合槽的开挖按照设计的 清基削坡深度、面积、开挖尺寸计算出工程量。 张家洼沟坝体土方计算表张家洼沟坝体土方计算表 坝高 （m） 坝长（m）坝宽（m）面积 （m2） 平均面积 （m2） 层高 （m） 层间土方 （m3） 累计土方 （m3）-0.55 132 602 301 301 06 132 802 301 212 126 1505 1154 2 2308 2609 418 117 2109 1807 2 3615 6223 626 108 2793 2451 2 4902 11126 844 99 4359 3576 2 7152 18278 1050 90 4488 4424 2 8847 27125 1260 81 4805 4647 2 9294 36418 1466 72 4688 4747 2 9494 45912 1672 58 4152 4420 2 8841 54753 1877 50 3874 4013 2 8027 62779 2083 42 3502 3688 2 7376 70156 23 2289 34 3036 3269 2 6538 76693 2495 26 2475 2755 2 5510 82204 26101 18 1819 2147 2 4806 87010 28107 10 1070 1444 2 2889 89899 29.5110 4 441 755 2 1133 91032 2、清基削坡工程量计算：、清基削坡工程量计算：清基按清基范围在平面图上量算， 削坡量根据沟道断面图量算削坡高度及厚度进行计算。 3、放水建筑工程量和材料：、放水建筑工程量和材料：按照放水建筑物的设计断面尺寸长 度进行计算。 4、工程量及主要材料用量工程量及主要材料用量 该工程总工程量 102462m3，其中土方 102278 m3， （坝体土方 91032 m3，清基削坡土方 5472m3，人工开挖及回填结合槽土方 2261m3,坝体排水沟开挖土方 65m3，输水设施基础推挖方 3448 m3,） ， 混凝土 183.44 m3。该工程需钢材 4.38 t，水泥 64.98 t，石子 220.10 m3，砂子 131.51 m3，柴油 55.69 t，混凝土管 72 m。 第第五五章章、工程概算、工程概算 1、编制依据：、编制依据： 1） 、 水土保持工程概（估）算编制规定 ，水总（2003）67 号 文； 2） 、 水土保持工程概算定额 ，水总（2003）67 号文； 24 3） 、 野狐沟小流域坝系工程可行性研究报告 4)、庆建发（2005）25 号文关于颁发*市二 00 五年第一期建 设工程一类材料指导价格的通知 2、取费标准：、取费标准： 1） 、基础单价、基础单价 、人工工资。该坝系所在地*县属七类地区，根据水利部水 土保持工程概（估）算编制规定 ，人工工资采用工程措施部分按每 工时 1.6 元计取。 、主要材料概算价格 主要材料概算价格包括市场购买价、运杂费及采购保管费。采购 及保管费费率取 2%。 砂、石、钢材、水泥、柴油等主要材料均在*县县城购买，运距 为 70km。 砂、石料价格计算在工程概算中均按 70 元/m3计取,超出部分计 取税金后列入到材料差价部分。电价根据本地实际取 0.6 元/ kwh,水 价取 1.0 元/m3。 、施工机械使用费 施工机械使用费均按照水利部水土保持工程概算定额附录中 的施工机械台时费定额计算。一类费用为折旧费、修理及替换设备费、 25 安拆费，二类费用为人工费和动力燃料费。74kw 推土机台时费为 89.10 元/台时，74kw 拖拉机台时费为 65.18 元/台时，胶轮架子车 0.90 元/台时。 2） 、工程单价、工程单价 工程单价由直接费、间接费、企业利润和税金四部分组成 直接费 直接费=基本直接费+其他直接费 基本直接费=人工费+材料费+机械使用费 其他直接费=基本直接费4%; 林草措施=基本直接费1.5% 间接费 工程措施=直接费7%; 林草措施=直接费5% 企业利润 工程措施=（直接费+间接费）4%； 林草措施=（直接费+间接费）2% 税金 工程措施=（直接费+间接费+企业利润）3.22% 林草措施=（直接费+间接费+企业利润）3.22% 3） 、独立费用、独立费用 26 独立费用包括建设管理费、工程建设监理费、征地及淹没补偿费、 水土流失监测费、工程质量监督费、科研勘测设计费。 建设管理费 项目经常费。按第一至第三部分之和的 1.6%计算。 技术支持培训费。按第一至第三部分之和的 0.8%计算。 工程建设监理费 按水土保持工程概（估）算编制规定附录 1 中有关规定取 第一至第三部分之和的 2.0%。 征地及淹没 按工程建设及施工占地和地面附着物等实物发生量乘以相应补偿 标准进行计算。经调查，工程建设及施工占地 7.2 亩，地面附着物树 木 87 株，青苗 5.2 亩。 水土流失监测费 按第一至第三部分之和的 0.6%计算。 工程质量监督费 按水土保持工程概（估）算编制规定附录 3 中有关规定取 0.1%。 科研勘测设计费 勘测设计费按国家计委、建设部计价格200210 号文工程勘察 设计收费标准计算。 27 4)、预备费、预备费 基本预备费按第一至第四部分之和的 3%计取。 价差预备费按国家计委（1999）1340 号文件规定，从 1999 年 9 月起年物价指数按零计算。 工程总投资包括工程措施费、林草措施费、独立费用、基本预备 费和价差预备费。 3、工程总投资及资金筹措 经概算该工程总投资 96.84 万元，其中挡水工程投资 71.19 万元， 放水工程投资 13.89 万元，独立费用 7.60 万元，预备费 0.52 万元。 总工时 5.99 万个。 该项目属于社会公益性建设项目,其主要目的是减少入黄泥沙、 改善当地农业生产条件和生态环境,促进群众脱贫致富。项目建设资 金的筹措采取国家投资为主，国家投资占总投资的 65%，即 62.95 万 元，地方配套占 35%，即 33.90 万元。 第第六六章章、工程施工组织、工程施工组织设计设计 1、施工条件、施工条件 1）交通、水电、气候等因素）交通、水电、气候等因素 该骨干坝所在小流域，紧靠桐蔡公路,乡村道路畅通，交通运输 条件便利，仅需修坝址至乡村道路处 2.5 公里施工道路,以满足施工机 28 械的通行。10kv 低压电网已通到农户,用电负荷能够满足施工要求。 2）建筑材料来源）建筑材料来源 该骨干坝的主要建筑材料为土料、石料、砂子和水泥,坝址两岸 及上下游均有土料分布，土料主要为中粉质壤土，储量和特性满足碾 压筑坝要求，砂子、石子、水泥等材料可从县城购买，采购运输方便。 3）施工力量）施工力量 当地群众对淤地坝建设有较高的积极性，在几十年的沟道工程建 设中积累了丰富的施工经验，农业生产剩余劳力完全可满足工程建设 需要。 2、施工场地布设、施工场地布设 坝址附近有较为平坦的开阔地，可布设料场、混凝土拌和站，水 泥仓库，主要设备放置于临时工棚内。 土料场可选择在坝址两岸上、下游 100m 范围内就地推土，低土 低用、高土高用。施工办公用房和民工居住应尽量利用坝址周围的民 房或窑洞。 工程完工后，各类施工用地、开挖面、弃土场等应进行平整，采 取措施，恢复植被。 29 3、截流与度汛、截流与度汛 1）截流）截流 本工程施工截流方式根据地形情况，采用临时围堰截流，围堰高 度 7m。 2）防汛标准）防汛标准 根据水土保持治沟骨干工程防汛工作“安全第一，预防为主，防 重于抢，有备无患”的方针，在建工程在汛期前应达到汛期防汛坝高。 3）防汛坝高计算）防汛坝高计算:为保证大坝施工期安全度汛，需计算汛期防汛 坝高。汛期防汛坝高为汛期防洪库容（最低放水孔以上能拦蓄 20 年 一遇洪水总量）对应的坝高。 卧管最低放水孔高程为 104.00m，查坝高库容曲线，相应死库 容为 7.71 万 m3，20 年一遇设计洪水总量为 14.75 万 m3，则总库容为 22.46 万 m3，查坝高库容曲线，相应坝高为 19.05 m，相应高程为 110.05m。 4）防汛机构及制度）防汛机构及制度 在县水保局和县防汛抗旱指挥部的领导下，成立县治沟骨干工 程防汛领导组，负责全县治沟骨干工程的防汛工作。 30 治沟骨干工程防汛由县水保局局长任组长，由工程所在地乡 （镇）镇长及水保局分管副局长任副组长，成员由水保站业务骨干和 工程所在乡（镇）水利员组成。 按照分级管理，分级负责的原则，为了明确责任，任务到人， 县防汛抗旱指挥部与工程所在地的乡（镇）政府、村委会签订安全度 汛责任书，将任务层层分解。工程所在乡（镇）要有分管骨干工程的 防汛领导，在汛前要组建抢险队伍，预备抢险物资。 防汛办公室要建立值班制度、联系汇报制度、通讯制度、灾情 报告制度等。 5）防汛管理）防汛管理 坚持汛前检查与汛期检查相结合，发现问题及时处理。 加快施工进度，确保工程在汛期来临前达到防汛坝高和建筑物 能够泄水。 出现较大洪水时，各级防汛机构成员必须坚守岗位，尽职尽责， 密切观测雨情、水情变化，做好记录。视洪水发展情况，及时组织抢 险队伍上坝抢险，力争做到抢早、抢小，避免险情扩大。 4、施工进度、施工进度 为了使张家洼坝保质、保量、尽早地完成工程施工，根据施工地 31 点的水文、地形、地质、气候、自然条件、工程设计预算、投资、投 工和劳动力、材料设备等供应条件，按照分清主次，抓住关键，统筹 兼顾，合理安排，确保安全的原则，制定施工进度。 施工总工期从 2006 年 9 月 10 日至 2007 年 6 月 1 日，共 240 天。 计划从 9 月 10 日开工，10 月 10 日前完成清基削坡和大坝底层回填、 砂石料准备；11 月 15 日前完成涵卧管基础开挖和涵管安装，大坝回 填高度达到防汛坝高；12 月 1 日前完成卧管砌筑；5 月 20 日前大坝 进入封顶层，6 月 1 日前进行排水沟现浇和大坝坝坡整理、土场整理、 竖立标志碑。 详见施工进度表 骨干工程施工进度计划表 5、施工要求、施工要求 1）坝体施工）坝体施工 、坝体放线 91011345 体 体 体 体 体 体 体 体 体 体 体 体 体 体 体 体 体 体 体 体 体 体 体 体 体 体 体 体 体 体 体 体 体 体 体 体 体 体 体 2006体2007体 体 体 体 体 体 体 体 体 体 体 体体 体 体 体 32 开工前应根据设计中 bm 点及实地坝轴线位置采用经纬仪进行 坝体放线,以确定坝体与岸坡结合位置、清基范围、输水建筑物开挖 线及削坡线。 、坝基和岸坡处理: 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, 不得留在坝内做回填土用；清基范围应超出坝的坡脚线 1.0m，岸坡 清基厚度为 0.3m，沟底清基不得小于 0.5m，若有淤泥和砂卵石，应 彻底清理。基础开挖后要求轮廓平顺，避免地形突变。坝址岸坡土质 部分必须削至 1：1.5。对左岸坡冲沟在坝体施工取土过程中进行回填， 并处理好岸坡来水水路。 、铺土 坝体铺土前，应进行刨毛，工作面若太干，表面进行洒水，使其 含水量控制在 14%16%左右。铺土方向应沿坝轴线方向延伸，厚度 要均匀，宽度一次铺够，尽量避免接缝，上坝前应将块状土敲碎。人 工夯实铺土厚度不超过 15cm， ；履带推土机碾压时，铺土厚度不超过 25cm。 、压实 33 坝体压实主要采用履带推土机碾压，采用“进退错距法” ，两次 错车压迹应重叠 10cm-15cm。沿坝轴线方向，用 1-2 档速度进行碾压 6-8 遍。当坝面狭窄或土坝与岸坡、土坝与涵管结合部位机械碾压不 到的地方要采用人工夯实。夯实方法为梅花套打法，夯迹应重合三分 之一，严禁用装载机碾压。 、质量控制： 为了确保工程质量，指派专业质检员负责质量检查，检查的主要 内容是:一、检查铺土厚度、土块大小、土料含水量、层面结合情况、 碾压遍数和结合部处理等,是否符合施工规范。二、测定压实干容重 及含水量，干容重测定取样点位按每 200 平方米取样一个,在薄弱环 节加密测点，每层不少于 5 个测点,取样部位在每层压实厚度的 2/3 以 下取，干容重应大于 1.55t/m3，做好干容重测试记录。在每次铺土前 都要清理坝与岸坡结合部的堆积土，并将已压实的土面适当刨毛，以 利上下层结合。 2）放水工程施工）放水工程施工 施工流程 放水工程施工主要为卧管、涵管基础、明渠现浇及涵管安装， 34 混凝土工程的现浇工艺流程为：施工准备地基土石方开挖地基承 载力检验选料、混凝土配合比检查支模板、混凝土现浇养护 质量自检。 选料 石子粒径一般在 5mm-40mm，冲洗干净，粗砂粒径一般在 0.1mm-5mm，水泥强度等级为 32.5 级。 质量要求 严格按照混凝土强度等级，经实验室试验确定不同标号砼水灰 比及配合比，严格按试验结果控制水泥、砂子、石子的配合比例，现 浇过程中要震捣密实，不应出现蜂窝现象，并做好后期养护工作。 涵管安装 涵管为承插式应力钢筋混凝土管，施工时，先按设计比降放好 底坡线，将钢筋按设计要求帮扎好后，然后浇筑管床，再校核比降高 程，待基础凝固养护好之后，由下游一端逐节向上游一端安装，每节 涵管必须套正插实扶正，不能发生摇动或倾斜，涵管安装好后，进行 二期浇筑，振捣密实，使管床与涵管紧密结合，不留缝隙，接头处用 橡胶止水圈止水，然后用 3:7 石棉水泥混合剂塞填 1:2 水泥砂浆抹面。 35 涵管安装好后，进行充水试验，检查无渗漏后，方可开始回填，填土 前将一切杂物、石渣清理干净，管壁洒水湿润，回填土干湿合适，达 到上坝土料的标准，每层铺土厚度 10 厘米为宜，人工夯打，保证土 坝与涵管密切结合，夯打时，注意不要振打涵管，以防破坏，在管顶 1.0 米以上方可进行机械碾压。 渠道施工 施工时，先按设计比降，旋转角度放好线后开挖土渠，再将钢 筋按设计要求帮扎好后，按混凝土施工要求进行现浇。 第第七七章章、工程效益、工程效益 1、基础效益、基础效益 工程建成后,年可拦泥 1.8523 万 m3，至运行期末可拦泥 27.78 万 m3，淤地 4.01 hm2。 2、经济效益、经济效益 经济效益分为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和灌溉效益，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）坝地种植效益 36 工程淤积年限期满后,坝地开始产生直接种植效益,该坝可淤成坝 地 4.01hm2,坝地利用率按 80%计算,则可利用坝地 3.21 hm2,坝地产量 按 9000kg/hm2计算,粮食单价为 1 元/kg,故坝地单产效益为 9000 元 /hm2,扣除每公顷坝地种植成本投入（种子、化肥、农药的成本等） 3000 元，每年可净收入 1.92 万元，按 15 年种植期计算，累计种植效 益为 28.87 万元。 2）灌溉效益）灌溉效益 该骨干坝在前期运行时可拦蓄洪水径流, 所以工程对下游及两 岸川台地及坝地可起到灌溉作用，提高作物产量。灌溉面积按 2.18hm2计算，灌溉后粮食增产量按 1500kg/hm2计算，粮食单价为 1 元/kg，每亩农田每年需灌溉 4 次，每次灌溉成本为 50 元。故经灌溉 后产出扣除成本，粮食净增产效益为 1300 元/hm2，按 15 年计算期计 算，累计灌溉增产效益为 4.25 万元。 3）拦泥效益）拦泥效益 该工程 15 年可拦泥 27.78 万 m3，每方泥沙按 3.75 元计算，则 15 年计算期内拦泥效益为 104.18 万元。 4）防洪保护效益）防洪保护效益 37 工程可保护下游 2.18hm2川台地和坝地的安全生产，并可对其 进行灌溉，防洪保护效益按可保护农田面积计算，灾害率取 20%，产 量按 7500kg/hm、粮食单价 1 元/kg 计算，则工程 30 年计算期内防洪 保护效益为 9.81 万元。 3、社会效益、社会效益 工程建成后，不仅直接增加了坝地，改善了当地农业生产条件， 增加了粮食产量，更重要的是在粮食稳定的基础上，区域土地利用结 构将得到合理的调整 ,对减少入黄泥沙、发展地方经济、促进社会进 步、全面建设小康社会具有十分重要的作用。另外,通过工程建设， 坝顶做为乡村公路，改善了当地的交通条件，促进了农村经济的发展。 4、生态效益、生态效益 该骨干坝建成后对坝控流域内的洪水泥沙可就地拦蓄，使流域 内严重的水土流失得到了有效的控制，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，提高了作物单 产量；二是淤成坝地后，其保水保肥效能增强，坝地粮食产量可达坡 耕地的 10 倍,促进流域退耕还林和封育治理的顺利开展；三是可有效 38 地减少