《骨干坝工程设计》word版.doc

1 1、基本情况 1.1 建坝意义 本工程的建设，将使岗沟流域的经济、社会、生态效 益得到全面发展。通过拦泥淤地，可增加 157 亩耕地；有 效减少水土流失；可为沟道两旁提供交通方便；对下游起 到缓洪滞洪的作用，保护下游沟道两侧的沟台地，减少水 毁灾害，加速当地群众脱贫致富奔小康的进程。 1.2 坝址位置 岗沟位于临夏县井沟乡，属于大夏河一级支沟。李家 咀骨干坝位于临夏市以北 10km 处，岗沟流域面积 46.52 km2，属黄土丘陵沟壑区第四副区，单坝控制面积 7.87km2。 1.3 小流域社经情况及治理现状 流域内辖 5 个乡 17 个合作社，共 3442 户，18200 人， 其中劳动力 9288 人，人口密度 391 人/ km2，基本农田面积 3267hm2，人均耕地 2.69 亩。流域治理现状：造林 122.7hm2，种草 20.81hm2，治理程度 73.3 %，林草覆盖率 17.4%。 1.4 工程地质条件 1、地貌地形：本坝区总的地形属低缓的丘陵黄土梁峁 状沟谷地形，沟谷地貌呈“V”形，底部为第三系砂质泥岩 及泥质砂岩。 2 2、地层岩性：本区主要出露岩性有： （1）N2L第三系桔红色紫红色砂质泥岩及泥质砂岩， 产状平缓，属一套干燥气候条件下形成的内陆湖泊沉积物。 （2）本区分布较广的 eolQ23风成马兰黄土，组成物质 以粉土为主，质地疏松，具有大孔隙及垂直节理。 3、水文地质情况 本区地下水类型只有一层第四系孔隙潜水，分布在谷 底第三系与黄土接触面上，分布有几处泉水，但流量不大， 坝址处无地下水，沟道内平时无水流，只有大雨时产生径 流。 4、坝址处工程地质情况 该工程坝址工程地质条件简单，只有两层结构，上部 为黄土，下部为第三系泥岩夹砂质泥岩，不存在构造断裂 带，唯有覆盖厚度较大的黄土。 1.5 气象 该流域属临夏县北部地区，属温带半干旱气候。年平 均降雨量为 500m m，主要分布于七、八、九三个月，占全 年降雨量的 58%，且多以暴雨形式出现，年平均气温 6.8， 无霜期 141 天，历年最大冻土深度 86cm。 2、水文 2.1 洪水计算 3 由于该流域治沟淤地坝控制流域面积甚小，不具备按 设计暴雨进行产、汇流计算的条件。根据水土保持综合 治理技术规范 （GB/T164531996）规范，洪量与洪峰的 计算“应以设计频率的暴雨为基础，按流域面积大小，确 定设计频率下不同的设计暴雨历时，以设计暴雨控制洪量， 合理确定造峰历时控制洪峰”的原则进行计算。 2.1.1 设计暴雨 由于该骨干坝控制流域面积仅 7.87km2，设计暴雨历时 采用 24h。根据甘肃省暴雨洪水图集 （1988.11）中年最 大 24h 点雨量均值等值线图及年最大 24h 点雨量变差系数 等值线图可推得不同频率下的 24h 雨量，见表 2-1。 不同频率设计暴雨成果表 表 2-1 不同频率下设计暴雨（mm） 均 值 H24（mm） CvCs/Cv P=5%P=0.5% 530.533.5110171 2.1.2、洪水总量 洪水总量按下式进行计算： W=1000RF 式中 径流系数； 4 R暴雨量（mm） ，见表 2-1； F流域面积（km2） 。 计算结果见表 2-2，其中径流系数参照甘肃省水土保 持治沟骨干工程技术手册取值。 不同频率设计洪量计算表 表 2-2 径流系数流域面积不同频率设计洪量（万 m3） F（km2）P=5%P=0.5% 0.57.8743.267 2.1.3、洪峰流量 小流域洪水过程采用概化三角形，洪水历时 T 近似按 甘肃省水文图集 （1978.3）提供的经验公式根据小流域 适用范围按下式计算： T=2.14F0.344 式中：F流域面积（km2） 计算结果见表 2-3。 设计洪水历时计算表 表 2-3 流域面积设计洪水历时备注 5 F（km2）T（h） 7.874.4 根据推算的洪水总量和近似设计洪水历时，可推得洪 峰流量，结果见表 2-4。 不同频率设计洪峰计算表 表 2-4 洪水历时不同频率下的洪峰（m3/s） T（h）P=5%P=0.5% 4.454.584.9 2.2 泥沙 本工程地处黄土梁峁沟壑区，斜坡处于较不稳定状态， 暴雨易诱发崩塌、土流等现象，是水土流失比较严重的地 区，根据水保部门多年统计资料，本地区侵蚀模数为 3000T/k m2.年。 流域年均输沙量按下式计算： S=FMs 式中：S年均输沙量（t） Ms年均侵蚀模数，取 3000t/ km2 F坝库以上集水面积，取 7.87km2 计算得，年均输沙量为 23610t。 6 3、工程设计 3.1 工程规模 按水土保持综合治理技术规范 （GB/T16453 1996）之规定，库容在 50-100 万 m3，设计洪水重现期 3050 年，校核洪水重现期 50100 年，淤积年限 1020 年， 并参照水土保持治沟骨干工程暂行技术规范 （SD175 86）中总库容在 50100 万 m3时，工程等级属五等，设计 和校核洪水重现期分别为 2030 年、200300 年，设计淤积 年限为 1020 年，确定该坝设计洪水重现期 20 年，校核洪 水重现期 200 年，设计淤积年限 15 年。 3.2 工程总体布设 根据坝址地形、地质条件，考虑到实际利用等情况， 工程采用土坝和放水建筑物（涵卧管）两大件，根据土场 土料为中粉质壤土，初步选定为黄土均质坝。 放水建筑物采用涵卧管形式，根据实际地形，卧管布 设在坝体右岸，与岸坡斜交，比降为 1：2，涵管采用直径 100cm 预制钢筋砼圆管，比降为 1：100，出口设消力池。 3.3 库容、坝高及断面设计 3.3.1 库容确定：该坝只布设二大件，不设溢洪道，根据国 标 GB/T16453水土保持综合治理技术规范 ，选一次性校 核洪水总量为设计滞洪库容。该工程总库容由拦泥库容， 滞洪库容两部分组成。 7 V 滞=67.0 万 m3 V 拦=26.23 万 m3 V 总=V滞+V拦=93.23 万 m3 3.3.2 坝高的确定 根据国标 GB/T16453水土保持综合治理技术规范 确定坝高。 H 总=H拦+ H滞+H H 拦拦泥坝高（m） ； H 滞滞洪坝高（m） ； H安全超高（m） ； 1、拦泥坝高： 取泥沙干容重 =1.35T/m3，计算得，拦泥库容（V 拦） 为 26.23 万 m3，坝底高程 2077.00 m，从坝高库容曲线 （图 3-1）查得拦泥高程 2095.00 m，则拦泥坝高（H 拦）为 18.0m。 2、滞洪坝高确定 根据水文计算成果，校核频率 P=0.5%的洪水总量为 67.0 万 m3，该工程不设溢洪道，校核洪水总量即滞洪库容， 故滞洪库容（V 滞）为 67.0 万 m3。从坝高库容曲线（图 3- 1）上查得相应滞洪高程为 2103.20 m，滞洪坝高 8.2 m。 3、坝高： H 拦=18m 相应高程 2095.00m H 滞=8.2m 相应高程 2103.20m 8 H=1.5m 相应高程 2104.70m H 总=27.7m 3.3.3 坝体断面设计 根据实地勘察，坝体左、右两岸黄土贮藏丰富，适宜 兴建碾压式均质土坝。设计坝顶宽 5.0m，坝体上、下游各 设马道两处，马道宽均匀 1.2m，马道处变更坡比，迎水面 坡比从下至上依次为 1：2.5、1：2、1：1.5，背水面坡比从 下至上依次为 1：2、1：1.5、1：1.5。坝体填筑前必须对坝 基和岸坡进行处理，清基、清坡厚度均为 1.5m。土坝填筑 标准主要以压实干容重控制，其值不应小于 1.55t/ m3。坝体 碾压完成后，下游坡面种植适宜草木以保护坡面。 坝体主要特性值见表 31。 坝体特性表 表 3-1 序号项目单位特性值 备注 1 坝底高程M2077.00 2 坝顶高程M 2104.7 3 拦泥库容万 M326.23 4 拦泥高程M2095.00 5 拦泥坝高M18.00 6 滞洪库容万 M367.00 7 滞洪高程M2103.20 8 滞洪坝高M8.20 9 滞洪+拦泥库容万 M393.23 10 防汛库容万 M343.20 11 防汛+拦泥库容万 M369.43 9 12 防汛高程M2102.00 13 防汛坝高M7.00 14 滞洪+拦泥坝高M26.20 15 超高 M 1.50 16 设计坝高 M 27.70 17 坝顶长度 M 129 3.4 放水建筑物设计 根据实地勘察，左岸为硬质黄土，地质统一，地基完 整，无裂缝现象，故放水卧管布置在坝体左岸。 3.4.1 放水孔设计 放水孔根据 GB/T16453水土保持综合治理技术规范 规定设计，孔径按三孔同时开启放水，三天排完二十年一 遇的洪水计算，放水孔每台高差 0.5m。 放水孔径：d=0.68 二十年一遇的洪水总量为 43.2 万 m3，经计算取 d= 0.5m。 3.4.2 卧管设计 根据实际地形，取卧管纵坡 1：2，断面为矩形，底宽 1.2m， Q 加=1.2Q设，考虑到便于施工和检修，取卧管净高 为 0.5 m。设计卧管 47 阶，阶高均为 0.5m，总长 53.4m， 顶部设通气孔，卧管顶部高程 2103.7m， 。 卧管底板用 C19钢筋砼现浇，厚 0.3m，底部设 4 处齿 墙。侧墙用 C19砼现浇厚 0.2m，盖板用 C19钢筋砼预制，厚 10 0.3m。 3.4.3 消力箱设计 设计消力箱长 8m，宽 1.2m，深 3m，底部高程 2077.0m，消力箱采用 C19钢筋砼现浇。 3.4.4 涵管设计 涵管轴线与坝轴线垂直，比降 i=0.01，内径 1.0m，壁 厚 0.23m，设计涵管 47 节，每节长 2.0m，总长 94.44m，进 水口涵管高程 2079.18m，出水口高程 2078.24m。接头处采 用沥青油麻处理，然后用 3：7 的石棉水泥填缝，再用 1:2 水泥砂浆勾缝。涵管设截水环 7 处，涵管末段设消力池及 尾水明渠。 放水建筑物特性值见表 32。 放水建筑物特性表 表 3-2 序号项目名称 单位 特性值备注 1 卧管顶部高程M 2103.7 2 台阶高度 M 0.5 3 放水孔数 孔 46 4 坝底高程 M 2077 5 坝高 M 27.7 6 坝底宽 M 74.44 7 消力箱底部高程 M 2077 8 涵管进口高程 M 2079.18 11 9 涵管纵坡 1/100 10 涵管长度 M 94.44 11 涵管出口高程 M 2078.24 12 齿墙个数 个 4 13 节水环个数 个 7 14 涵管节数 节 47 15 卧管总长 M 53.4 4、效益分析 该工程开发后，新增可利用土地面积 157 亩；保护现 有沟道两旁耕地。工程效益包括达到淤积年限后，新增耕 地产生的农业效益、蓄水期间养殖业效益及林业效益。建 成第 6 年开始计算蓄水养殖业效益及沟道两旁林业效益； 工程建成第 16 年开始计算农业效益，新增耕地用以种植农 业经济作物。经计算，建成第 6 至 16 年工程产生年净效益 为 9.5 万元，第 16 年后工程产生年净效益为 13.43 万元， 工程运行期 40 年内总净效益为 430.75 万元。 工程实施后，每年可减少一定的水毁损失；促进地方 工农业的发展；增加商业利润和税收。对当地的文化教育、 卫生保健、交通等生活服务设施，对社会稳定等都会带来 深远影响。 综上所述，本工程的实施不仅有一定的经济效益，而 且有明显的社会效益。建议该工程早日立项建设。 12 5、工程量计算 该工程主要工程量：土方 61150m3,石方 73m3,砼 275m3。主要材料：水泥 49T，钢筋 6.18T，砂子 121m3,石 子 186m3,柴油 50T，种子 37kg。 详见工程量及主要材料汇总表。 6、施工组织设计 6.1 工程进度安排 工程审批后，计划 2003 年 10 月开工，封冻前完成清 基、削坡、结合槽、管道安装及部分坝体填方。2004 年 3 月继续坝体填筑及卧管部分施工，2004 年 5 月底完工。 6.2 施工组织 主体工程施工采用机械为主、人工为辅的施工方法。 本工程施工采用招投标和建设监理制，应选择技术力量强、 机械化程度高、信誉好的施工队伍。为了保质保量按期完 成工程建设，开工前县、乡成立施工领导小组，负责土场 占地等问题。县水保站委派技术人员进行质量监督。 6.3 施工要求 工程施工要严格执行有关规范及规程 ，采取切 实有效措施，确保工程的质量和安全。结构尺寸、强度等 级、填土干容重等均须符合设计要求。 7、投资估算 71 编制说明 13 7.1.1 项目划分 本工程属水土保持生态工程，其费用由基本费和预 备费两部分组成。其中基本费包括建筑工程费、临时工 程费和独立费用三部分；预备费包括基本预备费和价差 预备费。 7.1.2 编制原则和依据 投资估算编制以黄河水土保持生态工程设计概（估） 算编制办法及费用标准为依据，按黄河水土保持生态 工程概算定额进行编制。本工程为可行性研究阶段，工 程单价扩大 10%。 1基础单价 （1）人工工资 本工程所在区属十一类地区，根据水利部水建1998 15 号文件，并结合黄河流域实际情况，人工预算单价按 14.07 元/工日计算。 （2）主要材料预算价格 外购材料价格均按 2003 年 2 月份市场价为原价,加运杂 费及采购保管费组成。本地材料价格均为运到工地市场价。 详见主要材料价格汇总表六。 （3）施工用电 根据国家计委关于甘肃省疏导电价矛盾和实现城乡用 电同价问题的通知计价格20022611 号文规定，工程所 14 在区非工业用电基础电价为 0.494 元/kwh，外加高压输 电线路损耗率、变配电设备及配电线路损耗率、供电设备 维修摊销费组成，经计算施工电价为为 0.585 元/kwh， 详见附件表一。 （4）机械使用费 根据黄河水土保持生态工程概算定额中施工机械台 班费定额及有关规定计算。对缺项的施工机械定额，均按 1991 年由水利部、能源部颁发的水利水电工程机械台班 费定额计算。 （5）砼材料单价 根据设计确定的砼强度等级，按黄河水土保持生态工 程概算定额中的砼配合比表分别计算出水泥、掺合料、 砂石料及水的每立方米砼材料单价，经计算 C9砼 109.26 元/ m3 ；C14砼 118.47 元/ m3 ； C19砼 147.18 元/ m3 ；M10 砂浆 190.60 元/ m3。 2费用标准 （1）直接费：由基本直接费和其他直接费两部分组 成。基本直接费包括人工费、材料费、机械使用费及零星 材料费，其他直接费按基本直接费的 2%计列。 （2）间接费：土方工程按直接费的 3%计列；砼工程按 直接费的 3.5%计列；石方工程按直接费的 4%计列。 （3）计划利润：按直接费与间接费之和的 3%计列。 15 （4）税金：按直接费、间接费与计划利