内蒙某中型淤地坝扩大初步设计方案.doc

张源会沟中型淤地坝扩大初步设计 土高原地黄区水土保持淤地坝建设内蒙古达拉特旗乌兰斯太沟小流域张源会沟中型淤地坝扩大初步设计水土保持工程有限责任公司二0一一年十一月工程名称：乌兰斯太沟小流域张源会沟中型淤地坝设计阶段：扩大初步设计编制单位：鄂尔多斯市茂源水土保持工程有限责任公司审 定： 高级工程师审 查： 高级工程师校 核： 高级工程师工程设计： 工程师 工程师制 图： 工作人员： 目 录前言11综合说明12基本情况62.1自然概况62.2社经情况72.3坝址选择及其上下游沟道工程情况82.4气象水文泥沙92.5建筑材料103水文计算123.1工程等别及建筑物级别123.2设计洪水标准123.3水文计算124工程设计144.1设计依据及枢纽组成144.2土坝设计154.3放水工程设计285施工组织设计395.1施工条件395.2施工进度计划405.3导流和渡汛415.4施工方法与质量425.5安全施工496工程量计算506.1计算方法506. 2放水建筑物工程量计算方法527工程概算567.1编制依据567.2基础单价567.3建筑工程工程单价编制577.4独立费用587.5预备费597.6编制成果598工程建设与运行管理618.1建设期管理618.2运行管理709效益分析749.1效益分析的依据749.2经济效益749.3生态效益749.4社会效益75附图1.库区地形图2.坝址平面布置图3.坝体最大断面横断面图4.坝址横断面图5.放水工程设计图（涵洞部分）6.放水工程设计图（卧管部分）7.放水工程配筋图8.水位库容、水位面积曲线工程主要技术经济指标简表河系乌兰斯太沟主要工程量土方45296m3建设地点内蒙古 鄂（市）石方173 m3达拉特旗 展旦召苏木混凝土139 m3建设性质新建合计45608 m3工程规模控制面积1.88km2总库容47.35万m3人工6.03 万工时拦泥库容25.45万m3106.94万元淤地面积5.66hm2投国家投资71.29万元淤积年限20年资地方匹配35.65万元拦河坝型式碾压土坝万元最大坝高13.7m益hm2坝顶长137.4m灌溉2hm2坝体方量24723m3养鱼hm2施工方式推土机人畜饮水人投资83.64万元输水洞型式圆型经单位库容投资2.26 元/m3洞身长度62 m济单位拦泥投资4.20元/m3断面宽*高指单位淤地投资18.89 万元/hm2尺寸直径0.6m标单位淤地面积拦泥4.50 万m3/hm2放水设施型式分级斜卧管主要材料用量水泥41.54 t总高度12.0m钢材1.43 t每台高度0.4m木材1.25 m3台阶数31台炸药t断面尺寸0.5m*0.5m柴油21.31 t反滤体型式贴坡式计划施工时间开工日期2012年4月1日竣工日期2012年6月25日m）3.9m总工期85天前言达拉特旗黑塔沟小流域坝系是黄土高原水土保持淤地坝建设项目在建项目之一。达拉特旗水保局于2005年3月委托鄂尔多斯水利勘测设计院编制了黄土高原淤地坝建设内蒙古自治区达拉特旗黑塔沟小流域片工程可行性研究报告（以下简称可研报告）。2006年4月黄河水利委员会对可研报告组织审查，黄水保函【2006】6号关于印发内蒙古自治区鄂尔多斯市东胜区艾来五库等11条小流域坝系可行性研究报告审查意见的函，同意可研报告确定的建设目标、建设规模、工程布局、设计标准以及侵蚀模数、洪量模数的分析计算。2007年由内蒙古自治区水利厅分别以（内水保2007102号）、（内水保2007172号）文件以及鄂尔多斯市水土保持局以（鄂水保200739号）文件对流域片内12座骨干坝，24座中小型坝扩大初步设计进行了批复。按照国家发改委投资计划，昌汗沟4、昌汗沟5号两座骨干坝以（鄂发改投发2008337号）于2008年10月下达计划；平房堰1座骨干坝以（鄂发改发2009633号）于2009年8月下达计划；黑塔沟2号骨干坝以（鄂发改发2010808号）于2010年11月下达计划。4座骨干坝核定下达计划总投资：731.50万元，其中国家投资513.67万元。由于近两年内新开煤矿，拟建的昌汗沟4、昌汗沟5号、黑塔沟2号、平房堰4座骨干坝坝址所在沟道位置位于煤矿矿区内，现煤矿生产为露天开采，所建骨干坝控制的沟道，经生产开采后，将全部被剥离掉或填平，因此淤地坝建设与矿产开发存在着很大矛盾，工程实施难度大，而且起不到设计所要达到的拦蓄泥沙，控制洪水的作用，且不具备开工条件。因此，对上述4条骨干坝组织设计单位重新进行了变更设计，取消黑塔沟流域片坝系拟建的昌汗沟4、昌汗沟5号、黑塔沟2号、平房堰4座骨干坝建设。在重新选择坝址位置时，因本流域片内选择不出适合的坝址，经工程技术人员实地堪测，初步把变更的坝址选在与黑塔沟流域相邻的乌兰斯太沟下游，以完善了乌兰斯太沟坝系工程建设。经勘测，决定在乌兰斯太沟下游建2座骨干坝，1座中型淤地坝。乌兰斯太沟小流域与黑塔沟小流域自然条件、建坝条件等相同，经计算乌兰斯太沟的2座骨干坝、1座中型淤地坝与黑塔沟的4座骨干坝工程量、库容、投资等基本相同，因此，黑塔沟的4座骨干坝变更为乌兰斯太沟的2座骨干坝、1座中型淤地坝。 张源会沟中型淤地坝是乌兰斯太沟中拟建工程项目之一，其扩大初步设计主要依据批准的可研报告及黄河流域水土保持骨干坝扩大初步设计编制大纲、水土保持治沟骨干工程技术规范sl289-2003、水土保持综合治.理技术规范gb/t16453-2008、8、水土保持工程概（估）算编制规定和定额（水总【2003】67号）、关于进一步加强淤地坝等水土保持拦挡工程建设管理和安全运行的若干意见（水保【2010】455号）等。 鄂尔多斯市茂源水土保持工程有限责任公司受项目建设单位委托，承担了张源会沟中型淤地坝扩大初步设计编制任务。并根据业主要求，组织了编写班子，共同研究制定了工作大纲和项目分组任务，开展了编制工作。技术人员深入实地踏勘，调查本坝的自然条件、洪水泥沙、水文气象、社会经济情况、沟道工程现状等，尽可能地搜集各方面的有关资料。同时，对拟建工程坝址进行了实地勘测。主要编写人员分为初步设计的撰写统稿、概预算、工程设计、效益分析、测量制图等五个工作小组。经过紧张工作，完成了张源会沟中型淤地坝扩大初步设计的编制任务。编制的主要成果有扩大初步设计报告和8张附图。1综合说明乌兰斯太沟小流域坝系工程建设规模为新建骨干坝2座中型坝1座，总库容210.34万m3，淤积库容125.77万m3，淤地面积24.38hm2。侵蚀模数8800t/km2。张源会沟中型淤地坝是乌兰斯太沟坝系中拟建工程项目之一，工程位于乌兰斯太沟主沟下游，其主要作用是控制支沟洪水泥沙，拦泥淤地。工程控制面积1.88km2，总库容47.35m3，总投资106.94万元。设计洪水标准：20年一遇，校核洪水标准：200年一遇，设计淤积年限：20年。1）拦河坝坝控集水面积1.88km2，可淤地面积5.66hm2。坝顶长度137.44m，最大坝高13.65m；总库容47.35万m3，其中，拦泥库容25.45万m3，滞洪库容21.90万m3。设计淤积高程 1251.65m，校核洪水位高程1254.65m，坝顶高程1256.15m。坝体土方量24723m3。2）放水建筑物建筑物放水流量为0.40m3/s。分级斜卧管布置纵坡1:3，设置级高0.4m的台阶31级，布置高度12m；每级台阶设1个放水孔，同时开启3孔进水，卧管断面尺寸0.5*0.5m，卧管顶部高程1255.36m，最低放水孔高程1243.36m。分级斜卧管尾部消力池深0.8m，后接输水涵管，涵管为内径60cm的圆涵，纵坡1:100，总长62m，涵管进口高程1242.46m，涵管出口高程1241.84m，尾接出口连接段与下游沟道输通。4）投资规模工程总投资106.94万元，资金筹措以国家资助为主，地方匹配为辅，国家资助71.29万元，占67.0，地方匹配35.65万元，占33.0。工程规模的基本情况及经济技术指标见工程主要技术经济指标简表。5）下游河道基本情况通过实地勘测，坝址下游河道无厂矿、企业、村庄只有少部分的耕地和乔木林。淹没损失相对其它位置较小，工程建成后旱耕地可以通过开发变为水浇地。2基本情况2.1自然概况置张源会沟中型淤地坝工程所在地属内蒙古自治区鄂尔多斯市达拉特旗展旦召苏木竹笈塔村，坝址位于达拉特旗树林召镇西南部50km，距鄂尔多斯市市政府所在地东胜60公里。工程所在的张源会沟是黄河内蒙古段十大孔兑之一西柳沟右岸的一级支沟乌兰斯太沟下游左岸的二级支沟。地理位置：东经1094726，北纬400820。坝址以上流域面积1.88km2.。貌张源会沟沟道呈v形，坝址以上沟长2020 m,平均沟宽75m，沟底比降1.8%，沟床覆盖为第四系冲积洪积层，岩性为砂壤土，覆盖层厚度为0.5-2m，沟底砂砾石层为地下水的渗流通道，地下水埋深1.5m，地下潜流可供施工时使用。坝址处右岸坡度较陡，表层黄土状砂壤土,下层砒砂岩，未见有断裂发育，岩层产状近于水平，地质构造简单，适于布设放水建筑物。坝址处左岸较缓，由风积黄土状砂壤土和沟底台地上风积洪积砂壤土构成，储量丰富，可就地取材建坝，具有运距短，便于运输的有利条件。坝址处未发现滑坡、崩坍、泉水、洞穴等对工程不利的物理地质现象。详见坝轴线地质剖面图。况根据中国地震动参数区划图（gb183062001）, 工程所在地区地震烈度小于度，属弱震区预测范围，不需抗震设计。 2.2社经情况社经情况乌兰斯太沟小流域涉及展旦召苏木2个行政村，15个合作社，流域内现有农户390户，人口1360人，劳力748个，人口密度16人/km2。总耕地面积544hm2，人均耕地0.4hm2，人均基本田0.13hm2，人均产粮520kg，人均纯收入3746元。工程所在的张源会沟是窝兔沟上游左岸的一级支沟，行政所属展旦召苏木竹笈塔村窝兔沟社,人均耕地0.32m2,人均基本田0.08hm2,人均纯收入3531元。淹没区情况张源会沟中型淤地坝受益区为展旦召苏木竹笈塔村窝兔沟社，受益人口80人，库区左岸淹没范围有旱耕地0.8hm2， 杨柳树25余株。淹没损失相对其它位置较小，工程建成后旱耕地可以通过开发变为水浇地。状乌兰斯太沟小流域的水土保持综合治理始于二十世纪六十年代，期间治理时断时续，边治理边破坏，治理成果不显著。退耕还林项目实施以来坡面林草植被建设发展较快，特别是2000年全旗实施禁牧后自然植被得到有效恢复。根据调查统计，截止2007年底，治理保存面积2886hm2，其中基本农田181hm2，各种水土保持林2488hm2，人工草217 hm2。治理度达到23.8%。流域沟道内没有拦洪拦沙的骨干工程，洪水泥沙没有得到控制，山洪灾害时有发生。2.3坝址选择根据坝系总体布局和本工程控制流域范围内沟道的地形、地质情况，按照坝址选择的原则，经实地踏勘，张源会沟中型淤地坝位于乌兰斯太沟主沟下游。该处建坝条件适宜，坝址以上控制面积1.88km2。库容大，两岸岸坡完整，坝址右岸有适宜布设放水建筑物的条件，左岸较缓。上下游两岸坡有充足筑坝土料。库区左岸淹没范围有旱耕地0.8hm2, 杨柳树25余株。淹没损失相对其它位置较小。处理办法为调整土地，近期给于适当的补偿。2.4气象水文泥沙征流域属于干旱半干旱温带大陆性气候，气候干燥多风，四季分明，由于流域内没有气象站，气象资料采用地形地貌与该流域相似、距离较近（距工程所在地50km）的树林召站观测资料，年平均气温5.3，最高气温35，最低气温-24.8，封冻期在每年11月中下旬，解冻期在次年的4月中旬，最大冻土深1.5m，最大风速22.7m/s 1980年4月 ，全年可施工期220天左右。气象特征值表气象站名气温 10年蒸 发量总辐射量大风 日数封冻期解冻期观测 年限年最高年最低年平均积温mm 千卡/cm2 d 月.日 月.日 年 树林召气象站35-24.85.32499.72234.2143.0428.111月中下旬4月中旬44多年平均降雨量392.7mm，年内分配不均，主要集中在汛期，多以暴雨形式出现，79月份降雨量占年降雨量的78.8%；降雨年际变化大，实测年最大降雨量达709.7mm（1961年），年最小降雨量198.5mm（1962年），其特征为：暴雨次数多，历时短、强度大、分布不均,如1989年7月21日一次暴雨降雨量达185mm,多年平均蒸发量为2300mm。沟道内没有常流水，径流主要来源于洪水，据水文计算，多年平均洪峰流量模数2.35m3/s?km2，多年平均径流模数为2.47万m3/?km2，多年平均侵蚀模数为8800t/a?km2。径流模数、侵蚀模数均参照已批复的黄土高原淤地坝建设内蒙古自治区达拉特旗黑塔沟小流域片工程可行性研究报告。由于受暴雨的影响，洪水来势凶猛、峰高、量小、历时短、变率大，易形成洪灾冲淹农田。流 域 降 雨 特 征雨量站年降水量 mm 最大24小时降水量（mm）多年平均汛期降水 量 mm 多年平均暴雨次数（次）最大最小多年平均量年份量年份树林召709.71961198.51962392.7185.5304.64沟道内没有常流水，地表径流主要来源于降水，由于降雨多以暴雨形式出现，地表产汇流快，洪水流量大、历时短、含沙量大，极易形成洪灾，冲淹农田，并向下游大量输沙。根据与该流域相邻的龙头拐水文站现有资料洪水最大含沙量1550kg/m3,多年平均含沙量167kg/m3。径流泥沙特征值见表2-4。表2-4 流域径流泥沙特征值表面积 km2）年径流量（万m3）多年平均汛期径流量万 m3 多年平均洪水次数（次）径流模数（m3/km2?a）年输沙量 万t 输沙模数 t/km2?a）最大最小多年平均量年份量年份120546.119892001237.81855424712105.688002.5建筑材料工程建设所需要的钢材、木材、水泥、柴油均由达拉特旗树林召镇采购，运距50km；涵管从东胜采购,运距60 km。砂石料在乌兰斯太沟主沟砂石料场采购，运距10km，各种建筑材料价格见下表。主要材料预算价格表序号名称及规格单位 吨公里运费（元）运输距离（km 价格（元）原价运杂费到工地价格采保费预算价格1柴油t0.8608719488766.5175.338941.832汽油90#t0.8609625489673.4193.479866.822板方材m30.860170033.61733.634.671768.273砂m30.510557.562.51.2563.754砂卵石m30.510658731.4674.465块石m30.510809891.7890.786水泥425#t0.860410484589.16467.16筑坝土料根据坝址周围分部情况确定四个土场，坝上游左右岸坡各一个，坝下游左右岸坡各一个，储量约4.9万m3，土料种类为沙壤土和黄土状沙壤土，推土机推运土料上坝运距80m，自卸汽车运土运距5001000m。3水文计算3.1工程等别及建筑物级别该工程总库容为47.35万m3，根据水土保持治沟骨干工程技术规范sl2892003（以下简称技术规范）确定工程等别为中型淤地坝。3.2设计洪水标准依据技术规范，确定本工程的设计、校核洪水标准。设计洪水标准：20年一遇，频率p5；校核洪水标准：200年一遇，频率p 0.5%；放水工程设计流量：按3天泄完十年一遇洪水总量计算；设计淤积年限：20年。3.3水文计算 率洪量模数：采用设计频率的年最大24小时暴雨量，应用暴雨径流关系图进行计算。由内蒙古自治区水文手册查得，该地区多年平均24小时暴雨量h24 57mm ,cv 0.76，cs 3.5cv，由皮尔逊型曲线的模比系数kp值表查得：k10% 1.93 ,k5% 2.53，k3.3% 2.8,k0.5% 4.61, k0.33% 4.99。由公式h24p kp?h24p计算不同频率24小时降雨量，由内蒙古黄河流域水土保持治沟骨干工程细则（以下简称细则），黄河流域重点旗市暴雨径流关系图查得不同频率24小时暴雨所产生的一次洪水径流深hp，采用内蒙古自治区水文手册公式wp 0.1hpf计算不同频率洪量模数。乌兰斯太沟不同频率洪量模数表p10203050200300kp 模比系数）1.932.532.83.344.614.99多年平均h24 57mm575757575757h24p98.9129146.5169.5233251.5hp29.6743.8655.6771.19116.5128.27洪量模数（万m3/km2）2.9674.3865.5677.11911.6512.827水总量设计和校核洪水总量计算采用可研报告确定的洪量模数，由坝控流域面积乘以洪量模数求得。计算结果见下表：水文计算成果表设计频率（）102030200300流域面积（km2）1.881.881.881.881.88洪量模数（万m3/km2）2.9674.3865.56711.6512.827设计洪水总量（万m3）5.588.25 10.47 21.9024.11的计算设计年限内的泥沙总量根据侵蚀模数计算，侵蚀模数8800t/km2.a,泥沙容重1.3t/m3。wa m0f/wa年输沙量，万m3/am0多年平均侵蚀模数，t/km2?a,取m0 8800t/km2?af流域面积，f 1.88km2淤积泥沙容重，取y 1.3t/m3设计淤积年限的总来沙量：wa m0f/ 88001.88/1.3 12726m3w总 20wa201.276 25.45万m34工程设计4.1设计依据及枢纽组成据1水土保持治沟骨干工程技术规范sl28920032水土保持综合治理 技术规范gb/t16453.320083水土保持综合治理 效益计算方法gb/t1577420084关于进一步加强淤地坝等水土保持拦挡工程建设管理和安全运行的若干意见（水保【2010】455号）筑坝材料选择该坝为均质土坝，由于沟道内没有常流水，同时土料分布在沟坡坡脚，不具备水坠坝施工的建坝条件， 只有采取机械运土上坝的方法施工，所以土坝确定为碾压坝。土坝用料大，经实地勘察，在土坝上下游左右岸都选有土料场，这样尽可能缩短上坝运距，也有利于上下、左右岸同时上料，减少施工干扰。用料时原则上低料低用，高料高用，当高料场储量有充足时，亦可高料低用。在用料时间上，对近料和上游易淹没的料场应先用，远料和下游不易淹没的料场后用。筑坝土料选择坝轴线上下游沟坡及台地的砂壤土、黄土状沙壤土。取土场土料储量约有4.9万m3。通过测定该土质有机质含量不超过2，水溶盐含量不超过5，符合筑坝要求。式的选择根据土料分布在坝址上下游两岸沟坡和台地条件，土坝施工采用推土机推土上坝并碾压和自卸汽车运土上坝、推土机碾压相结合的方法施工，土坝较低、土料较近的情况下采用推土机推土上坝，土料运距超过80m采用自卸汽车运土上坝。成及布设工程运行方式是滞洪排清，作用是缓洪拦泥淤地,保护下游工程和坝地安全生产。采取拦河坝和放水工程“二大件”的布置型式。土坝为碾压式土坝，放水工程由斜卧管和坝下输水涵洞组成。 拦河坝左右两端控制坐标 1986年版式北京坐标系 分别为a x37395342.000m，y4444358.000m 和b x37395589.000m，y4444216.000m ，坝顶长度137.4m，坝底最低点高程1242.5m。根据地形地质条件将放水建筑物布设在坡度较陡且基础为砒砂岩的右岸。卧管基本平行坝轴线布置，距坝轴线40m；涵管与卧管成91夹角，涵管与坝轴线成91夹角，出口连接段与沟道衔接。工程总体布局情况详见附图张源会沟中型淤地坝坝址平面布置图。4.2土坝设计库容淤地面积曲线的绘制根据1/10000地形图，采用求积仪量算，绘制水位与面积、库容关系曲线，计算结果见工程库区水位与面积、库容计算表和附图张源会沟中型淤地坝水位面积、库容曲线关系图。 工程库区水位面积、库容曲线计算表水位（m）1245.01247.51250.01252.51255.01257.51260.01262.5面积（万m2）1.23.44.36.79.312.916.726.2库容 万m3 01.57.2516.8830.6350.6378.38115.38169.0算根据工程布置型式和运行方式总库容由拦泥库容和滞洪库容组成。拦泥库容vl为设计淤积年限内的泥沙总量，vl 25.45万m3滞洪库容vz确定：滞洪库容vz 21.90万m3总库容v淤积库容滞洪库容之和：即v vl+vz 25.45+21.90 47.35万m3由拦泥库容vl 25.45万m3查水位水位面积库容关系曲线得：淤积高程1251.65m，拦泥坝高hl9.15m，淤地面积为5.66hm2。2滞洪坝高由总库容v总 47.35万m3查水位库容关系曲线得：滞洪水位为1254.65m，滞洪坝高hz1254.651251.653.0m。3安全超高按照技术规范安全超高取h1.5m。4总坝高坝高h hl+hz+h 9.15+3.0+1.5 13.65m，则坝顶高程为1256.15m。面尺寸的确定1坝顶宽度的确定由于该坝无交通要求，根据技术规范，坝顶宽取3m。2坝坡的确定本工程筑坝土料为沙壤土，按照技术规范确定迎水坡坡比为1:2.0，背水坡坡比为1:1.75。3坝顶长度的确定根据设计坝顶高程，在实测坝轴线资料绘制的坝体纵断面图上标画坝顶线，量算得到坝顶长度为137.44m。4结合槽确定坝体与坝基岸坡、沟底的结合部位沿坝轴线开挖结合槽。结合槽设计规格为:底宽3.0m,深度1.0m，边坡坡比1:1。回填土料及其干容重与筑坝土料相同。坝体断面设计成果见附图张源会沟中型淤地坝坝址横断面图、张源会沟中型淤地坝坝体最大横断面图。护及取土场整治坝坡防护：土坝上、下游坝坡均设护坡，护坡总长度为6452.8m，采用活沙柳网格沙障，网格规格为22m，栽植深度为30cm，地上露出20cm。排水沟：在坝体与岸坡连接处设置排水沟，宽40cm，深40m，采用c20砼预制块砌筑。砼预制块规格为50cm40cm10cm。取土场：工程竣工后，取土场进行必要的整治和防护。根据取土场地形进行平整，并每隔510设置一道埂，同时在取土场撒播草籽，恢复植被，防治水土流失。 土坝渗流计算土坝渗流计算的目的是确定坝体浸润线的位置，据此作为坝坡稳定计算的依据。该坝为均质土坝，下游无水，无排水体。本设计参考土坝设计（水利电力部第五工程局、水利电力部东北勘测设计院）进行计算。计算分为正常运用和非正常运用两种情况，正常运用情况淤积高程处形成稳定渗流，非正常运用为校核洪水位处形成稳定渗流。计算过程中的符号及其意义如下图所示：已知条件为：坝高13.65m，顶宽3m；上游坡m1 2，下游坡m2 1.75。正常运用条件下设计水位h5.31m，土坝渗径l43.57m，渗径l45.25m，8.20 ，8.52 。非正常运用条件下设计水位h8.54m，土坝渗径l37.11m，渗径l39.29 ，4.35，4.60。1.加长渗径的计算计算公式：l h式中：l加长渗径，m；根据、m1查土坝设计表4-1（p182）得：正常运用条件下 0.316；非正常运用条件下 0.256 。m1上游坝坡坡率；h坝前设计水深，m；l土坝渗径。计算得：正常运用条件下l 1.68m；非正常运用条件下l2.19 m。2.渗径的计算计算公式：l l+l式中：l渗径，m；l土坝渗径；ml加长渗径;计算得：正常运用条件下l45.25m；非正常运用条件下l39.29 m。3侵润线逸出点高度a0的计算侵润线高度逸出点a0与渗径l、坝前水位h有关。正常运用条件下8.52；非正常运用条件下4.60。根据、m查土坝设计中表42（p183）的电拟试验结果，得：正常运用条件下ao/h 0.159，ao 0.84 m。非正常运用条件下ao/h 0.276 ，ao2.36 m。4.渗透流量得计算计算公式： 式中： 单位坝长的渗流量，m；h坝前水深，m；ao侵润线逸出点高度，m；m2下游坝体坡率，1.5；l渗径，m计算得：正常运用条件下0.314 ；非正常运用条件下0.958 5.坝体浸润线高度的计算计算公式：hx式中：hx坝体内浸润线各点的高度，m；x浸润线计算点与逸出点的水平距离，m； 单位坝长的渗流量，m；ao侵润线逸出点高度，m；以坝趾处原点，向上为y轴正方向，指向上游为x轴正方向建立数学模型（见上图），据此求得hx值见表32及附图“稳定渗流期下游坡稳定计算图”。表321 正常运用条件下hx值计算表12345678x1.4710203040506070y0.842.463.514.324.995.586.126.61表321 非正常运用条件下hx值计算表12345678x4.1210203040506070y2.364.106.007.428.629.6710.6111.484.27 土坝稳定计算1.土坝滑裂面形式的确定该土坝为碾压均质坝，筑坝土料为砂壤土，滑裂面近似圆弧滑动面。因此选择圆弧法分析坝坡稳定。2.稳定计算的设计情况及安全系数设计情况根据水土保持治沟骨干工程技术规范 sl2892003 ，碾压式土坝应进行应用期下游坝坡稳定性。由于本地区的地震烈度在6以下，工程等级为四级，因此不进行抗震稳定性验算。抗滑稳定安全系数根据水土保持治沟骨干工程技术规范 sl2892003 ，坝体允许抗滑稳定安全系数在正常运用条件采用1.25，在非正常运用条件采用1.15。3稳定计算计算方法按有效应力法的简化法进行计算。计算公式为：k 式中：k抗滑安全系数 wi 1、 wi 2分别为计算滑动力矩和抗滑力矩时各土条块重量，t/m2； wi 1rwh1+rsh2+rbh3； wi 2 rwh1+rbh2+rbh3；rw、rs、rb分别为土体的湿容重、饱和容重和浮容重，t/m3；h1浸润线以上土条中心线高度，m；h2浸润线以下、静水位以上土条中心线高度，m；h3静水位以下土条中心线高度，m；ci土的凝聚力ci0.6t/m2；i土的内摩擦角，27.4；ai土条中心线与通过此土条中心点的半径之间的夹角，度；li土条底部圆弧长度，m；b土条宽度，m；b ；r圆弧半径，m。寻找最危险滑裂圆弧的方法按照土坝设计中寻找最危险滑裂圆弧的方法，首先确定最危险滑裂面圆心的范围。然后进行最危险滑裂圆弧试算，求得各圆弧的稳定安全系数。最后求得最小稳定安全系数。正常运用条件下下游坝坡稳定计算该坝在正常运用条件下，上游静水位为设计水位5.31 m，下游静水位为0。通过试算得：通过下游坝脚处的最小安全系数为：k 1.251k 1.25。由此说明：在正常运用条件下下游坝坡是稳定的。具体详见表及附图“正常运用条件下下游坡稳定计算图”。非正常运用条件下下游坝坡稳定计算该坝在非正常运用条件下，上游静水位为设计水位8.54m，下游静水位为0。通过试算得：通过下游坝脚处的最小安全系数为：k 1.154 k 1.15。由此说明：在非正常运用条件下下游坝坡是稳定的。具体详见表及附图“非正常运用条件下下游坡稳定计算图”。正常运用条件下均质土坝坝体稳定分析有效应力简化法土条计算表圆心编号: o1圆弧半径21.96 条块宽度b2.20 库水位5.31土条编号土条高度hi（米）土条容重（t/m3 ） wi 1 wi 2sinicosi wi 1sini wi 2cositgi1920备注坝体土料堆石坝基土坝体土料堆石坝基土h1h2h3h1h3h4wsbwsbb1234567891011121314151617181920101.80 2.00 1.00 1.00 1.00 0.52 92.62 1.80 2.00 1.00 1.00 4.72 4.72 0.90 0.44 4.25 2.06 0.52 1.07 86.94 0.82 1.80 2.00 1.00 1.00 13.30 13.30 0.80 0.60 10.64 7.98 0.52 4.14 79.53 1.00 1.80 2.00 1.00 1.00 18.16 18.16 0.70 0.71 12.71 12.97 0.52 6.72 69.21 1.51 1.80 2.00 1.00 1.00 19.61 18.10 0.60 0.80 11.77 14.48 0.52 7.50 58.15 2.77 1.80 2.00 1.00 1.00 20.21 17.44 0.50 0.87 10.11 15.10 0.52 7.83 47.09 3.36 0.33 1.80 2.00 1.00 1.00 19.81 16.45 0.40 0.92 7.92 15.08 0.52 7.81 36.05 3.14 1.15 1.80 2.00 1.00 1.00 18.33 15.18 0.30 0.95 5.50 14.48 0.52 7.51 25.02 2.92 1.72 1.80 2.00 1.00 1.00 16.59 13.67 0.20 0.98 3.32 13.40 0.52 6.94 14.01 2.67 2.05 1.80 2.00 1.00 1.00 14.62 11.95 0.10 0.99 1.46 11.89 0.52 6.16 3.03 2.40 2.16 1.80 2.00 1.00 1.00 12.41 10.01 1.00 10.01 0.52 5.19 -12.08 2.09 2.05 1.80 2.00 1.00 1.00 9.98 7.89 -0.10 0.99 -1.00 7.85 0.52 4.07 -21.19 1.73 1.72 1.80 2.00 1.00 1.00 7.32 5.59 -0.20 0.98 -1.46 5.47 0.52 2.84 -30.39 1.27 1.15 1.80 2.00 1.00 1.00 4.40 3.13 -0.30 0.95 -1.32 2.98 0.52 1.55 -40.52 0.41 1.80 2.00 1.00 1.00 1.45 0.93 -0.40 0.92 -0.58 0.85 0.52 0.44 -51.80 2.00 1.00 1.00 -0.50 0.87 0.52 -61.80 2.00 1.00 1.00 -0.60 0.80 0.52 -71.80 2.00 1.00 1.00 -0.70 0.71 0.52 -81.80 2.00 1.00 1.00 -0.80 0.60 0.52 -91.80 2.00 1.00 1.00 -0.90 0.44 0.52 -101.80 2.00 1.00 1.00 -1.00 0.52 合计63.32 69.77 ?li 9.44 wi 1sinai63.32 wi 2cosaitgi69.77 k 1.251非正常运用条件下均质土坝坝体稳定分析有效应力简化法土条计算表圆心编号: o1圆弧半径22.81 条块宽度b2.28 库水位8.54土条编号土条高度hi（米）土条容重（t/m3 ） wi 1 wi 2sinicosi wi 1sini wi 2cositgi1920备注坝体土料堆石坝基土坝体土料堆石坝基土h1h2h3h1h3h4wsbwsbb1234567891011121314151617181920101.80 2.00 1.00 1.00 1.00 0.52 92.10 1.80 2.00 1.00 1.00 3.79 3.79 0.90 0.44 3.41 1.65 0.52 0.86 85.78 0.38 1.80 2.00 1.00 1.00 11.16 10.78 0.80 0.60 8.92 6.47 0.52 3.35 76.77 2.67 1.00 1.80 2.00 1.00 1.00 18.52 15.85 0.70 0.71 12.97 11.32 0.52 5.87 66.97 4.31 0.80 1.80 2.00 1.00 1.00 21.97 17.66 0.60 0.80 13.18 14.13 0.52 7.32 56.01 5.47 1.80 2.00 1.00 1.00 21.77 16.30 0.50 0.87 10.88 14.11 0.52 7.31 45.07 5.86 0.40 1.80 2.00 1.00 1.00 21.25 15.39 0.40 0.92 8.50 14.11 0.52 7.31 34.15 5.47 1.26 1.80 2.00 1.00 1.00 19.68 14.21 0.30 0.95 5.90 13.55 0.52 7.02 23.27 5.05 1.85 1.80 2.00 1.00 1.00 17.84 12.78 0.20 0.98 3.57 12.52 0.52 6.49 12.42 4.60 2.19 1.80 2.00 1.00 1.00 15.75 11.14 0.10 0.99 1.57 11.09 0.52 5.75 1.61 4.10 2.31 1.80 2.00 1.00 1.00 13.41 9.31 1.00 9.31 0.52 4.83 -10.88 3.53 2.19 1.80 2.00 1.00 1.00 10.84 7.31 -0.10 0.99 -1.08 7.28 0.52 3.77 -20.27 2.84 1.85 1.80 2.00 1.00 1.00 8.01 5.17 -0.20 0.98 -1.60 5.06 0.52 2.63 -31.80 1.26 1.80 2.00 1.00 1.00 4.87 3.06 -0.30 0.95 -1.46 2.92 0.52 1.51 -40.58 0.46 1.80 2.00 1.00 1.00 1.61 1.04 -0.40 0.92 -0.65 0.95 0.52 0.49 -51.80 2.00 1.00 1.00 -0.50 0.87 0.52 -61.80 2.00 1.00 1.00 -0.60 0.80 0.52 -71.80 2.00 1.00 1.00 -0.70 0.71 0.52 -81.80 2.00 1.00 1.00 -0.80 0.60 0.52 -91.80 2.00 1.00 1.00 -0.90 0.44 0.52 -101.80 2.00 1.00 1.00 -1.00 0.52 合计64.11 64.52 ?li 9.43 wi 1sinai64.11 wi 2cosaitgi64.52 k 1.154 设计1反滤体的形式由于窝兔沟主沟道有常流水，在下游坝坡的趾部设斜卧式反滤体。2反滤体的材料由三层材料组成：最里层紧贴土质坝体为粗沙，中间层为碎石，最外层为干砌块石。3反滤体的尺寸该地区冻结深度为1.5m，反滤体顶部高程应高于坝体浸润线逸出点1.5m，经土坝渗流计算得坝体浸润线逸出点高度为2.36m，取贴坡式反滤体高度为3.86m，粗沙厚0.2m，碎石层厚0.2m，砌石层厚0.5m，顶宽1.5m。见坝体最大横断面图。4.3放水工程设计成与结构放水工程主要由进水卧管、涵洞和出口连接段三部分组成。进水卧管采用方形断面分级砼卧管，涵洞采用钢筋砼无压输水圆涵，出口连接段为砼结构。计流量根据技术规范要求，坝地保收洪水频率为10%，按2日内排完十