野猪凼山塘初步设计——毕业设计.docVIP

野猪凼山塘工程初步设计作 者： 指导老师：1. 综合说明1.1 工程概况野猪凼山塘工程位于辰溪县罗子山瑶族乡桂林村境内，属沅水二级支流水獭溪上游。坝址距县城82km，距罗子山瑶族乡政府2km，是一座以灌溉为主，结合养殖、乡村供水等综合利用的骨干山塘。坝址控制集雨面积0.08km2，干流长度0.32km，平均坡降218。工程按20年一遇设计，200年一遇校核，山塘总库容为 1.78万m3，正常库容1.63万m3，设计农田灌溉面积80 亩。该山塘枢纽工程由大坝、溢洪道、输水建筑物（涵卧管）等组成。其中大坝为心墙土坝，设计坝高 14.8m，设计坝顶高程为 399.5m，坝顶宽3m。溢洪道设计位于大坝右岸，紧邻坝端，为梯形宽浅式溢洪道，设计底宽为2m。输水建筑物涵管直径30cm，卧管直径25cm。由于桂林村是罗子山中型水库库区移民搬迁村，又是辰溪县少数民族聚集的边远地带。全村总人口320人，土地面积2.67km2，耕地面积269亩，其中水田175亩，旱地94亩。该村山多田少，水利基础设施相当薄弱，农田全部为天水田，经常受干旱问题困扰，群众生活饮水相当艰难，该村、乡两级多次向水利部门争取在桂林村新建一山塘项目。2009年10月经县水利局技术人员实地勘测，进行可行性研究分析论证，认为可行，故计划在该村野猪凼修建一骨干山塘，并对其长1550m配套灌溉渠道进行三面砼防渗。该工程计划2009年12月开始动工，2010年5月建成蓄水。该山塘建成后灌溉效益突出，可灌溉农田面积80亩，解决全村320人的饮水问题。1.2水文野猪凼山塘总库容1.78万m3，正常库容1.63万m3。根据水利水电工程等级划分及洪水标准（sl252-2000）、中华人民共和国防洪标准（gb50201-94）的规定：野猪凼山塘属小型骨干山塘工程，大坝为粘土心墙坝，工程等级参照五级建筑物。根据国家标准要求，按20年一遇设计、200年一遇校核。野猪凼山塘多年平均气温17；多年平均降雨量1314mm，58.99%的降雨集中在48月；多年平均日照时数1468.8h；多年平均蒸发量1329.9mm，其中79月蒸发量为586.1mm,占全年的44.1%；多年平均无霜期293d；多年平均风速1.9m/s，实测最大风速14m/s。野猪凼山塘洪水计算成果频率洪峰流量洪水总量最高洪水位相应库容最大下泄量p（%）q(m3/s)w(万m3)z(m)v(万m3)qm（m3/s）0.51662.22398.651.781.6551241.431.751.111.251.3工程地质野猪凼山塘地理坐标为东经1102629，北纬274051。坝址及库区在大地构造上为雪峰山隆起带的雪峰复式背斜中段，地貌上属侵蚀构造中低山丘陵的峰脊峡谷，库内山势陡峭，海拔高程在390520m之间。枢纽坝址处溪谷在横断面上呈“v”字型,谷底基岩裸露。左岸山坡坡度在5570之间，右岸山坡坡度在4065之间。两岸山体雄厚，岩体完整，植物高大茂盛。山间冲沟不甚发育，植被覆盖很好，一般雨季有水，旱季干涸。经地表察勘，发现库坝区均由上古生代及中生代第四系地层组成。出露的地层岩性主要为元古界板溪群漠滨组的浅变质中厚层状粉砂质、泥质板岩及千枚状板岩。第四系的残积层主要为粘土夹碎石、砾质粉质粘土等。库区及坝址地质构造以褶皱、节理、裂隙为主，枢纽部分未见有区域性的断裂通过。坝址区岩层走向与坝轴线斜交，岩层倾向上游，倾角大致为2630。由于岩层古老，且长期受构造应力作用，岩体破碎，节理、裂隙较为发育，岩体表层风化剧烈，其强风化深度为1015m。1.4 工程任务和规模桂林村总人口320人，土地总面积2.67平方公里，耕地面积269亩，其中水田175亩，旱地94亩。该工程任务和规模为通过在桂林村新修骨干山塘一口及其1550m渠道配套砼防渗建设，提高当地粮食产量，改善生态环境，为桂林村的经济发展创造有利条件。1.5 工程设计1.5.1工程等级及洪水标准野猪凼山塘集雨面积0.08 km2,总库容1.78万m3,设计灌溉面积80亩，根据水利水电工程等级划分及洪水标准sl252-2000的有关规定，该工程为小型骨干山塘，工程等级参照五级建筑物，设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准为200年一遇。项目区地震烈度小于度，故工程设计时不考虑地震荷载。1.5.2 设计内容1.坝体结构设计：野猪凼山塘最大坝高14.8 m,设计为心墙土石坝,集雨面积0.08km2,坝顶轴线长36.7 m,坝底轴线长14.5 m。将坝体的填筑材料分为三个区，一区为黄土心墙区，二区为过渡区，三区为土石混合区；坝体排水为贴坡排水；内坡护坡采用干砌块石护坡，外坝采用草皮护坡；排水沟及踏步采用c15砼浇筑。2.卧管设计：根据作物灌溉制度计算得输水流量为：q0.008m3/s，放水卧管根据实际地形布置在大坝左岸，卧管全长14.2m，管顶高程400m ,管顶设 50的通气孔，管底与消力井顶板相接。卧管最上层的放水孔中心高程为398.0m，最底层放水孔中心高程为392.5m，放水孔间距（高差）0.8m,放水孔内径0.1m。卧管采用250mmpvc排水管做内模，为钢筋砼卧管，壁厚20 cm，横向配筋8200，纵向筋选用10150。3.涵管设计：根据野猪凼山塘的泥沙淤积要求,山塘设计死库容为1024 m3,对应高程为392.0m,因此放水涵管的进口底板高程为392.0 m,涵管的断面尺寸为300mm,为钢筋砼涵管，设计坡降i=1/200,壁厚20 cm，横向配筋10200，纵向筋选用10200。4.溢洪道设计：溢洪道为宽浅式梯形，布设在大坝右岸的山坡上，紧靠大坝修建而成，地基为变质灰页岩，表层为弱风化状。溢洪道主要由进水渠、泄洪槽组成。5.渠道设计：灌溉渠道原有550m,新修1000m，断面0.2*0.2m，底坡i=1/1000,采用c15砼三面砼防渗。 1.6 环境影响及水土保持野猪凼山塘工程的实施能解决桂林村农田的灌溉和村民供水，是一项社会公益性工程。从生态环境的角度评价，本工程属无污染工程，没有制约本工程的环境影响问题。根据工程分布的特点，项目建设区水土保持以工程措施为先导，项目建设施工工作面（或“点）在施工期的水土流失结合建筑物建设予以防治，防止暴雨洪水对施工面上的土、渣入罗子山水库。在可能新增水土流失得以控制的前提下，通过“面”上草、林植被建设和土地复垦措施，保护新生地表，改善塘区生态环境，使建设工程能充分发挥其效益。1.7施工组织设计野猪凼山塘工程距县城82公里，距罗子山乡政府2公里。无公路直通大坝，需整修施工道路300米连接乡间道路。施工可利用场地主要在大坝下游坝脚，地势宽阔，对于民工生产生活住房以及施工设备、仓库，稍加整理即可利用。1.8工程管理野猪凼山塘建后管理为辰溪县罗子山瑶族乡桂林村村委会管理；管理范围主要包括山塘大坝、塘区、灌区；主要任务为山塘调度、大坝维护、灌区用水管理。2.水 文2.1 工程概况野猪凼山塘位于辰溪县东南角的沅水二级支流水獭溪上游的罗子山瑶族乡桂林村境内，其地理坐标为东经1102629，北纬274051。坝址距辰溪县城82km，距罗子山瑶族乡政府2km。坝址控制集雨面积0.08km2,干流长度0.32km，平均坡降218。山塘地处雪峰山脉北麓，库内山势陡峭，海拔高程在390520m之间，库内植被繁茂，水量较丰富。2.2 工程等级及洪水标准 野猪凼山塘总库容 1.78 万m3，正常库容1.63万m3，根据水利水电工程等级划分及洪水标准（sl252-2000）、中华人民共和国防洪标准（gb50201-94）的规定：野猪凼山塘为小型骨干山塘工程，大坝为粘土心墙坝，工程等级参照五级建筑物。根据国家标准要求，确定20年一遇设计、200年一遇校核。2.3 气象野猪凼山塘属亚热带季风气候，位于罗子山中型水库库区，故水文、气象观测资料参照罗子山水库系列资料。多年平均气温17；多年平均降雨量1314mm，58.99%的降雨集中在48月；多年平均日照时数1468.8h；多年平均蒸发量1329.9mm，其中79月蒸发量为586.1mm,占全年的44.1%；多年平均无霜期293d；多年平均风速1.9m/s，实测最大风速14m/s。2.4 洪水计算野猪凼山塘由于缺乏完整的水文、气象观测资料，此次洪水复核的有关资料均根据湖南省水电厅1984年编制的湖南省暴雨洪水查算手册（以下简称查算手册）进行查算。2.4.1 设计暴雨根据查算手册，野猪凼山塘库区属湖南省暴雨一致区第4区，湖南省产流分区第iii区，降雨初损为io=25mm；点面关系系数=0.994，流域中心年最大24小时点雨量均值为24点=109mm，年最大24小时点雨量变差系数为cv=0.45，cs=3.5cv；200年一遇和20年一遇kp值分别为2.79和1.88，由此求得该山塘200年一遇、20年一遇24小时面暴雨量分别为302.3mm、203.7mm。其它设计暴雨参数及成果详见表。野猪凼山塘洪峰流量推理公式试算法计算表集雨面积f=0.08km2，干流长度l=0.32km，干流坡降j=218序号项目及公式p=3.33%p设=5%p校=0.5%说 明1h24点（查图三）mm109109109流域中心最大24h点雨量2cv（查图四）0.450.450.45变差系数，均值cs=3.5cv3kp(根据p,cs=3.5cv查表二)2.051.882.79皮尔逊iii型曲线的模比系数4h24点=（mm）223.5204.92304.1点雨量5(根据区划一致图和f值查图十九)0.9940.9940.994点雨量化为面雨量的折算系数6h24面=（mm）222.2203.7302.324h最大面雨量7n2（根据h24面和f查图三十）0.6290.6320.6161-6小时暴雨衰减指数(n=0.6-0.8)8n3(根据h24面和f查图三十一)0.810.8120.766924n3-10.550.550.486-24小时暴雨衰减指数106n2-n3（t=1-6h内用）0.7230.7240.764=6-24用6n2-n3=111sp=88.3681.11110.86雨力,表示最大1小时暴雨的平均强度12（根据植被情况和p值查表十一）0.750.750.77洪峰径流系数野猪凼山塘洪峰流量推理公式试算法计算表集雨面积f=0.08km2，干流长度l=0.32km，干流坡降j=218序号项目及公式p=3.33%p设=5%p校=0.5%说 明13f1/40.5320.5320.532f为集雨面积14j1/30.60.60.6j为干流平均坡降15=l/（f1/4j1/3）111流域地理（或特征）参数16m=0.1450.4890.1450.1450.145流域汇流参数(或根据值查图四十一)17a=0.278spf1.471.351.918r上(io)147.9134.03213.52降雨初损io=25mm19（根据/m及r上查图四十二）1111512520qmp=a-n138124166=1-6小时n=n2；=6-24小时n=n321r总=h24面-io197.2178.7277.3总径流深（mm）22wmp=r总f0.11.581.432.22洪水总量（万m3）2.4.2 设计静水位以上的超高计算根据sdj218-84碾压式土石坝设计规范，山塘坝顶高程应等于山塘静水位与超高之和。不同运行情况下的静水位超高根据规范第4.4.1条规定，按sl2522000水利水电工程等级划分及防洪标准执行，具体计算式如下：y=r+e+a式中：y山塘大坝在静水位以上的超高（m）r波浪爬高，r=kpkp系数，由规范附表确定，对iv、v级土石坝，取p=5%，查得kp=1.84平均波浪爬高，=kkw/k糙率渗透系数，按规范附表1.5确定为0.75kw经验系数,按规范附表1.6确定为1.02平均爬高，用官厅公式计算=h1.71h=0.0166w计算风速，在正常蓄水位及设计洪水位时，采用相应洪水期多年平均最大风速的1.5倍，在校核洪水位时，宜采用相应洪水期的多年平均最大风速，此处相应洪水期多年平均最大风速为w=13m/sd该设计为0.084km，校核为0.084kmm坝坡系数，此处m=2.5风浪平均波长（m），25e风壅水面高度（m）,e=kw2dcos2ghk综合摩阻系数，k=3.610-6d吹程（m）w计算风速同前风向与水域中心的夹角（度），该=25h水域的平均水深a安全加高，由规范表4.4.2确定，此处正常运用a=0.5m，非常运用a=0.3m野猪凼山塘大坝静水位以上超高运行情况r(m)e (m)a(m)y(m)正常运用0.40.00130.50.9013非常运用0.220.00060.30.52062.5 调洪计算2.5.1 泄流曲线该水库泄水建筑物为宽浅式溢洪道10，故按明渠均匀流公式计算：n糙率（取n=0.033）b溢洪道底宽（m）m边坡系数h过水深（m）r水力半径i溢洪道底坡过水断面积（m2）,水 位398.0398.4398.54398.6398.65398.8399.2399.4399.5水头ho00.40.540.60.650.81.21.41.5泄流量q00.81.251.471.652.264.155.235.8野猪凼山塘溢洪道泄流计算成果表2.5.2 水位库容关系曲线根据野猪凼山塘实测资料整理，得水位z（m）库容v（万m3）水位面积s（m2）关系曲线见下表：z390.0391.0392.0393.0394.0395.0396.0397.0398.0399.0s482.1490.46505.16969.081258.613901521.61902.22295.52512.7v00.0240.0490.2040.560.850.871.361.63872.5.3 野猪凼山塘溢洪道以上水位、库容、防洪库容，泄流关系表：z(m)、v(万m3)、v防(万m3)、q泄（m3/s）z398.0398.4398.54398.6398.65398.8399.2399.4399.5v1.631.721.751.771.781.841.921.992.0v防00.940.130.140.150.210.290.340.37q泄00.81.251.471.652.264.155.235.82.5.4 调洪计算2.5.4.1 调洪计算的基本原理及方法小型山塘调洪计算时，只需求出最大下泄流量与调洪库容v洪，而无需求出整个泄流过程，野猪凼山塘属小型骨干山塘，可采用简化三角形法进行调洪演算，此法的基本假定为：入库与出库流量过程线为三角形，洪水来临时库水位与溢洪道齐平，无闸门控制自由泄流过程近似直线。参照工程水文及水利计算，利用公式v洪=wmp(1-qm/qmp)或qmp=qmp(1-v洪/wmp)和山塘的qv曲线，前面已经推算出洪峰流量qmp和洪水总量wmp，即可用简化三角形图解法进行调洪演算。2.5.4.2 三角形概化过程线三角形概化过程线是一种最简单的概化过程线，当洪水陡涨陡落时，可假定流量为直线变化。前面已推求得三角形洪水过程线的洪峰流量qmp和洪水总量wmp，利用洪水总历时t与qmp，点绘各频率入库洪水过程线。则洪水总历时为：t设=2wmp(5%)/qmp(5%)=21.43104/1.243600=6.41ht校=2wmp(0.5%)/qmp(0.5%)=22.22104/1.663600= 7.43h洪水总历时t等于涨洪历时t1与退洪历时t2之和（即t=t1+t2），小流域汇流历时接近上涨历时t1，所以，设计洪水总历时6.41h，涨洪历时1.15h，退洪历时5.26h；校核洪水总历时7.43h，涨洪历时1.25h，退洪历时6.18h。2.5.4.3 各频率洪水调洪演算及成果根据野猪凼山塘的库容曲线、泄流曲线，从涨洪时刻起进行调洪演算，演算基本条件：野猪凼山塘的设计、校核洪水三角形概化过程线作为这次调洪演算入库洪水；溢洪道堰型为开敞式溢流堰，其泄流能力见表2.5.1；山塘库容曲线见表2.5.2；起调水位为398.0m；溢洪道作为自由泄流处理。调洪计算结果见表：野猪凼山塘调洪计算成果表频率洪峰流量洪水总量最高洪水位相应库容最大下泄量p（%）q(m3/s)w(万m3)z(m)v(万m3)qm（m3/s）0.51662.22398.651.781.6551241.43398.541.751.25野猪凼山塘大坝坝顶要求高程运行情况频率p（%）最高洪水位（m）超高（m）坝顶高程（m）正常5398.540.9013399.44非常0.5398.650.5206399.172.6 大坝坝顶高程的设计确定野猪凼山塘大坝设计为心墙土坝，根据调洪计算结果，大坝坝顶设计高程经分析确定为399.50m，能够满足相关设计规范要求。3.工程地质3.1 地形地貌野猪凼山塘位于辰溪县罗子山瑶族乡桂林村境内，属沅水二级支流水獭溪上游，其地理坐标东经1102629，北纬274051。工程距县城82km。坝址及库区在大地构造上为雪峰山隆起带的雪峰复式背斜中段，地貌上属侵蚀构造中低山丘陵的峰脊峡谷，库内山势陡峭，海拔高程在390520m之间。枢纽坝址地区溪谷在横断面上呈“v”字型,谷底基岩裸露。左岸山坡坡度在5570之间，右岸山坡坡度在4065之间。两岸山体雄厚，岩体完整，植物高大茂盛。山间冲沟不甚发育，植被覆盖很好，一般雨季有水，旱季干涸。3.2 地层岩性经地表察勘，发现库坝区均由上古生代及中生代第四系地层组成。出露的地层岩性主要为元古界板溪群漠滨组的浅变质中厚层状粉砂质、泥质板岩及千枚状板岩。第四系的残积层主要为粘土夹碎石、砾质粉质粘土等。3.3 地质构造库区及坝址地质构造以褶皱、节理、裂隙为主，枢纽部分未见有区域性的断裂通过。坝址区岩层走向与坝轴线斜交，岩层倾向上游，倾角大致为2630。由于岩层古老，且长期受构造应力作用，岩体破碎，节理、裂隙较为发育，岩体表层风化剧烈，其强风化深度为1015m。3.4 水文地质条件区内地下水为基岩裂隙水，埋藏深度受构造和风化程度控制，地表以下1530m，岩体属中等透水带。地下水的补给来源为大气降水，以下降泉的型式向山坡、沟谷排出。其流量虽受降水、溪水位影响，但变化频率小。3.5 各建筑物工程地质条件3.5.1 大坝大坝坐落在地形陡而呈不对称的“v”字型溪谷段，两端山体雄厚，高差不大，绝对标高约520m，坝址区属底蚀作用较为强烈的侵蚀性溪谷。溪谷狭窄，宽度2.55.0m。左岸山坡约60，右岸山坡约70。坝址区出露的地层岩性为较完整的弱风化板岩上（溪床）和强风化层板岩中上部（两岸）坝址处地质构造较为简单，为单斜地层组成，岩层产状：走向为130-158，倾向sw,倾角约2630,即倾向上游。未见有大的断层。节理以层面节理为主，宽616mm，往深部则层面紧闭，节理微细。地下水主要为基岩裂隙水，以下降泉在溪边缘或山坡排出，其地下水的溢出量受大气降水、库水位控制，但一般流量小，呈分散状沿断裂和岩层层面、大坝与基岩接触面排出。3.5.2 溢洪道溢洪道位于大坝右端，顺山坡走向开挖。主要岩性为强风化层板岩，因紧邻坝端，其工程地质条件与坝址相似。4.工程任务和规模4.1项目区经济现状项目位于辰溪县罗子山乡桂林村内，地处辰溪东南，西连龙头庵乡，北接黄溪口镇、南界上蒲溪乡，东邻溆浦县小横垄乡。区域内总人口320人，土地总面积2.67平方公里，耕地面积269亩，其中水田175亩，旱地94亩。4.2工程建设的必要性桂林村水利基础设施薄弱，且属罗子山水库移民搬迁村，由于当时历史原因及当地地形制约，搬迁后的桂林村距离罗子山水库约1km且位置高，稻田都是天水田，产量低，严重制约了当地的农业发展。随着社会经济的发展，群众对在当地修建一水利设施的呼声越来越高，以满足农业灌溉的需要。因此，为促进桂林村经济的发展，野猪凼山塘工程建设迫在眉睫。4.3工程任务本次工程的主要任务是：通过新修骨干山塘和渠道配套水利基础建设，提高当地粮食产量，改善生态环境，为桂林村的经济发展创造有利条件。4.4工程规模野猪凼山塘集雨面积0.08 km2,总库容1.78万m3,设计灌溉面积80亩，按水利水电工程等级划分及洪水标准sl252-2000的有关规定，该工程为小型骨干山塘，工程等级参照五级建筑物，确定按20年一遇洪水设计， 200年一遇洪水校核。5 工 程 设 计5.1设计依据5.1.1工程等级及洪水标准野猪凼山塘集雨面积0.08 km2,总库容1.78万m3,设计灌溉面积80亩，根据水利水电工程等级划分及洪水标准sl252-2000的有关规定，该工程为小型骨干山塘，工程等级参照五级建筑物，设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准为200年一遇。野猪凼山塘位于地震峰动值加速度0.05g的地区，相应地震基本烈度小于度。按水工建筑抗震设计规范sl203-97规定，地震烈度小于度，工程设计时不要考虑地震荷载。5.1.2设计基本资料a)水文气象基本资料山塘特征水位及相应库容表野猪凼山塘特征水位及相应库容表频率(p%)最高洪水位z（m）库容（万m3）泄量(m3/s)0.5398.651.781.655398.541.751.25b)材料容重砼24kn/ m3,钢筋砼25kn/ m3,浆砌石22 kn/ m3。5.1.3依据的规程、规范及技术文件5.1.3.1有关规程、规范 a) 水利水电工程等级划分及洪水标准sl252-2000b)碾压式土石坝设计规范sl274-2001c)水利水电工程初步设计报告编制规程dl5021-93e)水利水电工程设计洪水计算规范sl44-93f)溢洪道设计规范sl253-2000g)小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则sl189-965.1.3.1参考资料a) 水工设计手册,水利电力出版社,1995年b)水工期建筑物第三版, 水利电力出版社, 1997年c)工程水文学第二版，水利电力出版社, 1986年5.2坝顶高程的确定坝顶高程根据正常运行和非常运行时的静水位加相应的安全超高确定。z=zo+r+e+a 式中：z水库大坝顶部高程(m);zo水库静水位(m);r波浪在坝坡上的爬高，m;k糙率渗透系数，按水工设计手册附表1.5确定为0.8（干砌石护面）；kw经验系数，按水工设计手册附表1.6确定hm平均波高（m），按水工设计手册附1.8计算；lm平均波长（m），按水工设计手册附1.9计算；h=0.0166w5/4d1/3lm =0.389wd1/3w计算风速，此处设计情况取21m/s，校核情况取14m/sd吹程，从地形图上量得d为84m；m坝坡系数，为2.5;e风壅水面高（m）按水工设计手册附1.10计算；e=a安全加高，根据水工设计手册第482页表4.4.2得：a正=0.5 m, a非=0.3 m。野猪凼山塘不同运用情况下的坝顶高程见表。 野猪凼山塘大坝坝顶高程计算成果表运用情况zo（m）rpea(m)z（m）正常运用398.540.40.00130.5399.5非常运用398.650.220.00060.3399.25.3死水位的确定野猪凼死水位的确定不需考虑发电运行对最低水头的要求,也不需考虑水产养殖任务的要求,死水位的高低对灌区范围没有任何影响,因此死水位的确定只要满足泥沙淤积要求。对于小型水库的使用年限只考虑2030年，根据工程水文学p166页（9-9）得：v淤=mmsft/y式中 v淤预留淤沙总库容（m3）；t水库使用年限，一般小型水库采用2030年；ms侵蚀模数，因该山塘集雨内植被很好，参照类似工程取1280t/km2.a;f流域面积(km2);根据实测流域面积为0.08 km2;m库中泥沙沉积率(%),一般为0.60.8,取0.7;y淤积泥沙的干容重,取1.4;v淤=0.7*1280*0.08*20/1.4=1024 m3。根据所需死库的容积，查库容曲线得设计死水位为392.0m。5.4正常蓄水位的确定该山塘设计灌溉面积80亩,灌区作物种植以单季水稻为主，根据我县单季水稻灌溉定额计算成果（286 m3/亩），农业灌溉需水量为2.3万m3。该山塘正常库容为1.63万m3,复蓄系数取1.5,根据库容曲线,确定正常蓄水位为398.0m。5.5坝体结构设计5.5.1基本剖面设计野猪凼山塘为桂林村一骨干山塘,最大坝高14.8 m,设计为心墙土石坝,集雨面积0.08km2,坝顶轴线长36.7 m,坝底轴线长14.5 m。因没有土力学方面的试验设备,无法确定土的抗剪强度等参数，在计算土坝稳定方面没有可靠依据，渗流稳定分析计算工作量较大，没有相应的计算软件。为了简化计算过程，在坝体剖面确定时采用我市对土坝拟定满足稳定要求的标准对照进行设计，拟定最小要求标准，见下表：顶宽 马道坝 高（m）15以下1625263030以上坝顶宽（m）2.02.53.03.5马道上游个数011223顶宽1.01.51.52.01.52.01.52.0下游个数011223顶宽1.01.51.01.51.01.51.01.5坝 坡坝高（m）101020203030上游坝坡1:2.01:2.51:2.251:2.751:2.51:3.01:301:3.5下游坝坡1:1.51:2.01:2.01:2.51:2.251:2.751:2.51:3.0野猪凼山塘剖面设计基本参数坝 型坝高（m）坝顶宽（m）上游坝坡下游坝坡说 明心墙土坝14.83.01:2.51:2.0外坝脚用块石压脚5.5.2坝体填筑材料的分区设计根据野猪凼山塘周围的地质情况,考虑到就地取材,扩大有效库容,坝体的填筑材料除心墙、反滤层用材外，其他材料都力争在库内开采，以达到扩容增效的目的。因库内可开采的材料多为变质板岩，覆盖层为黄土。为了确保坝体的填筑质量，有效的防止坝体裂缝，将坝体的填筑材料分为三个区，以心墙为中心，分别分为一、二、三区。一区为黄土心墙区，二区为过渡区，三区为土石混合料区，坝体填筑前应将填筑区的树根、腐殖土等杂物清除，田坎开挖至1：1的坡，一区的填筑密实度为0.96,其他填筑密实度为0.85以上。5.5.3防渗体设计野猪凼山塘的左岸的山体上有较厚的优质黄土可以填筑坝体心墙，因此防渗体采用黄土心墙防渗。a)心墙厚度：根据水工设计手册第4.2.4条:心墙顶部水平宽设计为3m,其底部水平宽设计为6 m。b)防渗体顶部高程：根据水工设计手册第4.2.4条和表4.2.4,心墙顶部高程应比正常运行情况超高0.5m,心墙顶部高程确定为399.0 m。c) 防渗体的坝基处理：防渗体基础及与坡体的连接处必须开挖到不透水层，防渗体与坡体连接处应适当增宽。d)岩石基础在填筑心墙前，刷混合土3-5cm。5.5.4坝体排水及反滤层设计野猪凼山塘下游坝体多为堆石材料，排水性很好，浸润线较低，并且下游长期是无水状态，为了降低工程造价，因此坝体排水采用贴坡排水方式。根据水工设计手册第4.5.6条，贴坡排水的顶部高程为387.6 m,高出坝脚地面高程3m。反滤层设计为两层，层厚30cm,沿水的渗流方向粒径由细变粗，第一层粒径为15mm, 层厚30cm, 第二层粒径为520mm, 层厚30cm。5.5.5内坝坡护坡设计护坡的要求是护坡材料坚固耐用，保证底层不受淘刷，尽可能就地取材，造价经济合理，施工简单，维修方便。结合野猪凼山塘的实际情况，采用干砌石护坡，根据水工设计手册附1.19、附1.20、附1.21公式分别计算块石所需的直径、重量、厚度。计算方法如下：a)块石直径d（d为换算球形直径）为： （附1.19） 式中 d50石块平均粒径，m；k石块的容重，2.0t/m3；w水容重，1t/m3；m坡率,设计为2.5；h设计波浪高度，0.33m；k随坡率变化的系数，见水工设计手册附表1.12, k=1.3。经计算:d=0.12m, d50=0.15m。b)块石的重量（视为球形）为：q=0.85q50=0.525kd3 （附1.20）式中 q计算石块重量，t；q50石块平均重量, t；经计算: q=0.002t，q50=0.003t。c)砌石护坡的厚度为：t= （附1.21） 式中 q护坡厚度，m；经计算: t=0.16m。5.5.6排水沟、踏步及外坝坡草皮护坡为了防止雨水集中冲刷形成雨淋沟,顺着坝坡的横向排水沟沿坝坡与山体交界布置,断面尺寸为bh=20cm20cm,排水沟采用c15砼进行衬砌，衬砌厚度为10cm。因坝体不高，坡面不长，没有交通要求，因此不设计马道和纵向排水沟。在外坝体的左岸设置上下踏步，台阶高15cm，采用c15砼浇筑。外坝坡采用皮护坡。5.6 放水卧管设计根据工程规模，输水流量为：q0.008m3/s，放水卧管根据实际地形布置在大坝左岸，卧管全长14.0m，管顶高程399.5m ,管顶设50的通气孔，管底与消力井顶板相接。卧管最上层的放水孔中心高程为398.0m，最底层放水孔中心高程为392.5m，放水孔间距（高差）0.8m,放水孔内径0.10m,采用排水管做内模。5.6.1卧管水力计算（1）放水孔过水能力计算放水孔过水能力按孔流计算：公式为q=u1s，式中：q过水流量，m3/s:;u1流量系数，u1=0.61；s孔口面积,m2;孔口以上水头，m。q=u1eb=0.6113.140.052=0.011 m3/s0.008 m3/s满足输水要求。（2）卧管过水流能力计算：卧管采用250的排水管做内模,过流能力按明渠均匀计算，公式为：q=k0卧管内径拟定为d=0.25。k0=c,=0.1252=0.049（m2）x=r=0.062(m) c=37,ko=0.04937=0.45q=k0=0.45=0.28(m3/s)满足输水要求5.6.2卧管结构设计卧管内径为0.25m，采用upvc排水管,在排水管周围现浇砼0.2 m。卧管的主要荷载为：自重、内、外水压力，温度荷载。荷载组合主要有以下三种：正常水位放水运行：自重+内水压力+外水压力校核水位空管运行：自重+外水压力水库无水空管运行：自重+温度荷载经分析计算比较，第（1）种荷载组合时，内、外水压力基本平平衡，只有自重引起的内力；第（3）种组合一般发生在枯水季节（冬季），温差引起的内力比较小；因此，以第（1）种组合引起的内力最大，以此为依据计算其内及配筋。经计算按构造要求配对称筋。横筋选用8200，纵筋选择10250。卧管的抗裂按下式计算：rrf经计算，管壁边缘应力小于砼允许应力，满足抗裂要求。卧管进水闸门采用搭盖式铸铁闸门，套用类似工程的定型设计。5.6.3消力井设计卧管未端设消力井，消力井与涵管进口连接，因卧管过流量很小，因此，水力计算不是控制消力井尺寸的决定因素，消力井的结构尺寸确定为：宽1.0m，高1.4 m，长1.4m，壁厚0.2m，横向配筋8200，纵向筋选用10150。5.7放水涵管设计根据野猪凼山塘的泥沙淤积要求,山塘的死库容为1024 m3,对应高程为392.0m,因此放水涵管的进口底板高程为392.0 m,涵管的断面尺寸为300mm,长52m，为钢筋砼涵管，设计坡降i=1/200,壁厚20 cm，横向配筋10200，纵向筋选用10200,涵管每9 m设一道沉降缝,采用p型橡皮止水。5.8溢洪道设计5.8.1 溢洪道布置及构造：溢洪道布设在右岸的山坡上，紧靠大坝修建而成，地基为变质灰页岩，表层为弱风化状。溢流道主要由进水渠、泄洪槽组成。 野猪凼山塘洪水计算成果表频率p（%）洪峰流量qm（m3/s）洪水总量w（万m3）洪水位z (m)相应库容v（万m3）最大泄量qm（m3/s）起调水位z (m)0.51.662.22398.651.781.65398051.241.43398.541.751.253980从上表可知：20年一遇洪水位为398.54m，相应下泄流量为1.25m3/s； 200年一遇校核洪水位为398.65m，相应下泄流量为1.65m3/s.1)进水渠野猪凼山塘的溢洪道采用正槽式进水方式,进水口呈喇叭式,进水渠底板高程为398.0 m，长16.32m,i=0.02的比降与泄洪槽相连。2）泄洪槽因溢洪道的断面不大,流量不大,因此泄洪槽的断面也不进行缩小,断面为梯形,宽2m,长25m。其中在0+0230+028为转弯段，转弯半径为15m，=20o5.8.2溢洪堰泄流能力计算根据溢洪道设计规范sl2532000，按明渠均匀流的泄流能力按下式计算：q=wcq 流量w过水断面c谢才系数r1/6/nr水力半径j渠道纵坡n糙率q=5.7m3/s故所设计溢洪堰能够满足泄洪要求。5.8.3 溢洪道结构a底板因泄洪槽基础绝大部分为岩基，故底板采用c20砼（三级配）防冲护面，防冲厚度根据规范确定为0.2m，在槽底设计高程不是岩石基础的泄洪槽。挖至岩基后，用砼回填至设计高程。b侧墙采用砼侧墙，厚度为0.2m，侧墙高度1.0m,祥见附图。5.9渠道设计5.9.1渠道现状根据野猪凼山塘灌溉面积的分布,灌区需要配套渠道1550m,但根据现场调查，有开挖成形土渠550 m，有1000 m的渠道平台已挖成形。因此如野猪凼山塘修成后，为了使山塘充分发挥灌溉效益，必须搞好灌区渠道防渗。5.9.2渠道过水断面计算本灌区地处山区，地形较陡，渠道大多傍山而行。根据对渠道防渗的形式、材料、方法的演变过程和运行经验，拟采用现浇砼防渗，砼标号均为c15，渠道底板和侧墙厚均为6厘米，并每隔6m设伸缩缝一条，伸缩缝材料为沥青杉板。考虑到项目均山区，地质条件较好，渠道断面不大，渠道横断面采用矩形断面，可减少工程量，方便施工, , 安全超高取0.1m。水力计算方法如下:1)、采用明渠均匀流公式q=wcq 流量，（m3/s）w过水断面c谢才系数r1/6/nr水力半径i渠道纵坡， i取1/1000n糙率，取0.017经计算渠道断面为2020cm。6环境影响及水土保持6.1环境影响6.1.1社会及自然环境野猪凼山塘位于辰溪县罗子山乡桂林村内，距县城82km，距罗子山乡政府2km，属沅水二级支流水獭溪上游，塘内的岩层多为变质板岩，覆盖层为黄土。地表植被条件较好，地势呈丘陵区，气候温和。6.1.2环境影响评价野猪凼山塘工程的实施能解决桂林村农田的灌溉和村民供水，是一项利民的社会公益性工程。从生态环境的角度评价，本工程属无污染型工程，没有制约本工程的环境影响问题。本次施工对区域的自然环境、生态环境将产生一定的不利影响，主要表现为以下几个方面：（1）工程施工对区域水体水质、空气质量环境造成一定的污染。（2）工程施工期由于施工人员聚集，易导致传染病的流行。（3）工程施工区局部地段由于施工导致部分地表植被破坏，造成短时期地表新岩土裸露，将产生新的水土流失。6.1.3环境保护措施（1）工程施工时，要对砼浇筑养护、施工机械冲洗等过程产生的废水和施工机械检修产生的废油进行严格处理才可排放。（2）运输车辆必须安装尾气净化器，确保车辆尾气达标排放；同时定期对施工区和运输道路进行清扫、洒水，避免粉尘、扬尘对施工区及周围区域空气的污染。（3）为加强对施工人员的健康保护，必须完善施工区卫生管理，切断疾病传播途径，生活垃圾要集中堆放并处理。6.2水土保持6.2.1防治责任范围根据开发建设项目水土保持方案技术规范及谁开发、谁保护、谁造成水土流失、谁治理的原则，该工程水土保持责任范围为工程征地范围和土地使用管理范围、临时施工场地、弃料场等。根据工程的总体布置，经初步计算，项目施工扰动地面面积4850m2，临建占地750m2，施工道路1200 m2。6.2.2防治措施（1）水土保持总体布局根据工程分布的特点，项目建设区水土保持以工程措施为先导，项目建设施工工作面（或“点）在施工期的水土流失结合建筑物建设予以防治，防止暴雨洪水对施工面上的土、渣入河、入沟。在可能新增水土流失得以控制的前提下，通过“面”上草、林植被建设和土地复垦措施，保护新生地表，改善塘区生态环境，使建设工程能充分发挥其效益。（2）防治措施按照水土流失治理技术规范要求，制订合理有效防治措施，具体内容如下：a.生物措施：由于土石方的开挖和填筑，导致土层裸露，受暴雨冲刷，产生面蚀、沟蚀等水土流失。对此状况采取种草、造林等生物措施。b.工程措施：对该工程开挖的土方石进行集中堆放。施工期间，设置临时弃料堆放场和挡土设施，以免弃渣散失从而造成水土流失；对于地面扰动较大造成岩石裸露的，须用土方回填铺盖种草。7. 施工组织设计7.1施工条件7.1.1工程条件野猪凼山塘位于辰溪县罗子山乡桂林村境内,距县城82公里，距罗子山乡政府2公里。无公路直通大坝，需整修施工道路300米连接乡间道路。施工可利用场地主要在大坝下游坝脚，地势宽阔，对于民工生产生活住房以及施工设备、仓库和炸药房，稍加整理即可利用。该山塘枢纽工程由大坝、溢洪道、输水建筑物（涵、卧管）等组成。其中大坝为心墙土坝，最大坝高14.8m，坝顶宽3m，坝顶轴长36.7 m，坝底轴长14.5m，坝顶高程为399.5m。溢洪道位于大坝右岸，溢洪道梯形宽浅式，底宽为2m。卧管布设在大坝左岸，为钢筋混凝土结构，全长14 .2m，卧管内径为0.25m。涵管全长52m，内径为0.3m。本次工程主要项目有坝基开挖、大坝填筑、护坡处理、新建溢洪道和输水建筑物、原渠道砼防渗和新渠道开挖及砼防渗。本工程所需水泥可从大江口水泥厂直接购买，钢筋、油料、木材等可在黄溪口镇建材市场购买；土料来自山塘内已征收土地；石料可就近开采；砂砾料从龙头庵乡镇砂石场购买；施工用水可利用山塘上游山谷来水；施工电源自备柴油发电机；工程所需的大部分劳动力可就地解决；施工期间施工队的生活必需品可从黄溪口镇购买。7.1.2 自然条件7.1.2.1 地形条件本工程所在地区地貌上属山区的峰脊峡谷，坝内山势陡峭，海拔高程在390520m之间。枢纽坝址地区溪谷呈“v”字型,谷底基岩裸露。左岸山坡坡度在5570之间，右岸山坡坡度在4065之间。7.1.2.2地质条件据区域地质资料，地层岩性主要为元古界板溪群漠滨组的浅变质中厚层状粉砂质、泥质板岩及千枚状板岩。残积层主要为粘土夹碎石、砾质粉质粘土等。7.1.2.3 水文气象条件该山塘位于沅水二级支流水獭溪上游，控制流域面积0.08km2。流域属亚热带季风湿润气候，多年平均降雨量为1314mm，主要集中在48月，平均温度17左右，极端最高温度40.2，极端最低温度-12.1。多年平均日照时数1468.8h，多年平均无霜期293d。7.2 施工导流根据野猪凼山塘实际情况，集雨面积仅0.08km2,上游来水量很小。本工程安排在枯水期内施工，施工前期在上游高处建一围堰利用管子导流；放水涵形成后，利用放水涵进行导流。7.3料场选择与开采本工程坝体填筑所需坝壳料在山塘内开采;心墙填筑料取自大坝左岸山体的黄土;块石可在塘内两侧山体就近开采；砂砾石料从龙头庵乡砂石场购买。7.4