水土保持工程学课程设计资料.doc

水土保持工程学课程设计4.2实习内容4.2.1 拦砂坝设计选取典型泥石流沟道的拦砂坝设计为基本内容之一，进行水土保持工程措施设计。根据提供的材料进行综合分析，对流域基本情况有整体把握后，确定泥石流设计参数，再依次确定拦挡工程的规模、断面尺寸、需要采取的工程措施的设计以及概预算等，同时根据设计的数据绘制CAD图。4.4拦砂坝设计背景资料4.4.1地理位置及地形概况 怒江州六库镇位于云南省西北部，芭蕉河位于六库镇西坡，地理坐标为：东经984924985136，北纬255000255130。芭蕉河源于著名的高黎贡山东坡，怒江西岸，汇水面积为4.08km2，全沟长4.33km，自西向东流，最高点海拔为2450m，山口处海拔为880m，高差达1570m，比降为250。沟床迭水、陡坎、拐弯多见。沟床阻塞系数为1.31.7，沟侧山坡3035，局部达60。河流出口后堆积有不同时期的洪积物，与怒江交汇处海拔为790m，相关图件见图4-1和附图4-1。4.4.2水文地质流域内主要分布的地层有元古代高黎贡山群变质岩系，以片岩、片麻岩、混合岩、变粒岩为主。山口地带出露寒武系保山组砂岩、板岩，产状为250L40。三迭河弯街组（T3）碳酸盐岩，以白云岩为主，产状为230L55，其表层大部分覆盖有厚0.51.0m的坡残积层。山口以东至怒江约1100m，为一洪积扇，怒江州卫校、师范学校和汽车总站等到单位设于此地，是州府重镇之一。新生代以来，构造应力呈东西向强烈挤压，地壳持续抬升，在长期地质营力作用下，岩体破碎，节理裂隙发育，溪沟下切，风化土层深厚，崩塌、滑坡发育，松散体物质储量达1369万m3，可移方量410万m3，固体物质源丰富，为泥石流的形成创造了必要的物质条件。4.4.3植被该流域属于亚热带湿润气候，年平均气温为20.2，最高气温为26.6，极高气温可达41.6，最低气温可达4.5。年平均降雨量为1011mm，510月为雨季，降雨量占全年的70%。芭蕉河内常年有水，但随季节流量暴涨暴落，旱季最小流量为0.02m3/s，雨季可增加数十倍。全流域林地面积占68%，郁闭度为60%，坡耕地占32%。4.4.4泥石流概况从流域特点看，泥石流形成过程可分为水源区、形成区、流通区和淤积区。水源区位于主沟海拔1060m以上，面积为3.62km2。发育有滑坡3个，坍塌3处，松散固体物质储量为636万m3，单位储存量为120.44万m3/km2；形成区位于主沟海拔1060880m，面积0.46km2，发育有滑坡4个，坍塌5处，松散固体物质储量为730万m3；流通、淤积区：海拔880m至怒江边，长度为1.01km，泥石流时冲时淤。4.4.5泥石流特征1989年10月20日晚8时，芭蕉河爆发了一场灾害性泥石流。高约3m的泥石流龙头夹裹着巨大漂砾急汇而下，冲毁、於埋沟道两岸附近州云总站、州邮电局、州民族师范学校等6个单位的房屋40栋，桥梁两座等，估计经济损失达889万元。根据灾后现场调查，泥石流剖面多为“泥包砾”，泥面呈黄色，坡降8.7%，保存1年多未脱落，表明浆体稠度很高，为粘性泥石流。据房屋墙壁的泥痕和固体沉积物厚度，推算出流体容重为21KN/m3，经采样粒度肥西，测得中值粒径为d50=2.5mm，用泥痕计算得流速为45m/s，根据武汉水电学院水槽实验公式计算的流速为4.08m/s，流量160m3/s。 4.4.6泥石流成因 芭蕉河山口以上属中山地形，侵蚀切割较深，大部分地段呈“V”型谷，岸壁陡峻，岸体破碎，崩塌、滑坡较为发育，松散固体物质储量达1269万m3，为泥石流的形成创造了物质基础。历时长、强度大的降雨是激发泥石流形成的动力。1989年10月3日至20日，该地区出现了长达半月的连阴降雨天气。共降雨461.7mm，突破了历史同期所有极值，其中10日为69.4mm，16日为74.5mm。17日为59.8mm，19日为50.5mm，20日晚又出现了高强度点暴雨而触发了大规模泥石流。据资料记载，二十世纪二十年代，曾爆发过一次规模最大的泥石流。1949年又爆发一次，但规模较小。从泥石流堆积扇的分布、厚度及堆积旋回分析，芭蕉河泥石流在历史上层活动频繁，规模宏大，后期呈衰减之势，但近年来，人口增多，人类活动加剧，毁林开荒使生态恶化，泥石流活动趋于活跃。为此，积极对泥石流进行防治是完全必要的。表4-1 芭蕉河流域设计暴雨频率计算表序号时间H24i（mm）H24i 大小经验频率%p=m/(n+1)11958.081586257.07.0964.8360.07.1645.4461.06.3051.4562.08.2163.7663.07.2541.9764.05.2066.3865.09.0571.7966.07.1288.61067.09.1057.51168.08.1155.21269.09.0344.61370.08.1752.11471.07.2844.81572.11.0454.21673.07.2464.91774.08.0541.81875.07.3052.41976.06.1870.52077.07.0666.32178.08.2153.32279.08.1456.72380.06.2838.62481.07.2147.82582.08.1455.22683.08.2461.52784.09.1635.62885.07.0943.82986.07.2872.33087.09.0759.83188.08.1756.53289.10.1074.5表4-2 拦砂坝设计水土保持投资估算表（元）编号名称单位数量单价合计备注一工程措施1主坝土方开挖m320M7.5浆砌块石m32202副坝土方开挖m320M7.5浆砌块石m32203排导槽土方开挖m320M7.5浆砌块石m3220二植物措施（无）三临时措施（无）四其它费用1建设管理费%22工程建设监理费%1.53科研勘测设计费%6一四部分合计五基本预备费%5六总投资4.6课程设计写作要求4.6.1课程设计总体要求1、根据材料中的自然条件及水土流失特点进行正确的工程选择与布局；2、力求达到工程结构合理、安全稳定、效益显著的原则；3、工程图件须用计算机辅助设计软件AutoCAD绘制，图件绘制在适合尺寸的图纸上，图排版有序，有图件名称、图件比例、尺寸标注和标题栏。具体绘图规范可见水利水电工程制图标准水土保持图（SL73.6-2001）。4、每人完成设计报告书一份，报告书须图文并茂，文、图、表内容一致；5、编写设计时，应有自己的见解，在规定时间内独立完成。设计书力求简练，复合逻辑，书写认真；图表清晰，装订整齐。严禁照抄照搬。6、设计报告封面写清楚课程设计内容、姓名、学号、班级、指导老师4.6.2拦砂坝设计写作要求设计报告书的组成大致如下：第一章 小流域基本情况一. 地理位置及地形概况二. 水文地质三. 植被四. 泥石流概况五. 泥石流特征六. 泥石流成因第二章 泥石流设计参数计算一 不同设计频率的最大24小时降雨量（H24p）的计算。1将芭蕉河流域19581989年32年的实测最大24小时降雨量列于表4-1中，计算出系列的统计参数，如均方差、变差系数、偏差系数，然后在频率格纸上点汇暴雨频率曲线。2适线：采用不同的Cs值进行适线，列表计算：理论频率曲线计算表。分别绘制出理论频率曲线，然后找出与经验点据配合得较好的理论曲线，在此曲线上查找不同频率的最大24h降雨量，列成表格。二 清水洪峰流量（）计算，列表按照公式 来计算，其中=2.6m3/skm2，选取Cs=2Cv，Cv=0.35，然后查P-型模比系数可得出。三 泥石流洪峰流量（）计算，列表泥石流洪峰流量计算参见教材提供的方法，结合资料进行选择。四 泥石年流淤积量（）计算，列表泥石流淤积量计算采用侵蚀模数法，根据对流域综合情况的判断，给出林地和坡耕地的侵蚀模数，给出输移比，结合侵蚀物容重和不同地类面积计算。参考林地侵蚀模数为：1000t/ km2a，坡耕地侵蚀模数为：8000t/ km2a。表4-8 参数计算表P第三章 拦砂坝设计一 坝址选择：说明选址原因，并在地形图上相应的位置标示出来。二 坝型选择：要求写出坝型名称和建筑材料。三 坝的设计：（一）初步拟定断面尺寸，并绘制断面图；（二）溢流口水力计算；（三）稳定性分析；（四）坝下消能设计，并绘图。四 拦砂坝库容及淤积年限计算。第四章 排导槽设计一 排导槽平面布置形式，需在地形图上示意性绘制出布置位置。二 排导槽断面设计：纵坡降、断面型式、断面尺