小流域坝系骨干坝工程初步设计报告.doc

大台小流域坝系
XX骨干坝工程初步设计报告

设计院

2 0 10年10月4日
16

前 言

多年的水土保持实践证明，黄土高原地区的骨干坝建设，对有效控制水土流失、减少入黄泥沙、确保黄河长治久安具有十分重要的作用，是提高当地水资源利用率、促进农村产业结构调整、改善生态环境、全面建设小康社会的需要。
大台坝系地处XX省北部山区XX县的北部，坝系涉及XX县两个乡镇，位于大河水系阳河一级支流，属黄土丘陵沟壑区第Ⅱ副区，流域面积87.5km2,水土流失严重，年输沙模数5852t/km2。流域经过八十多年的水土保持生态建设，治理程度达到42%，但由于缺乏统一规划与治理，沟道坝系工程尚未形成。为了科学合理地开展大台坝系建设，2005年上半年受XX县水土保持工作站委托，XX规划设计研究院依据相关规范与标准完成了《XX县大台坝系工程可行研究报告》，《XX县大台坝系工程典型设计报告》。
2005年9月水利委员会，XX省水利厅水土保持局先后对《XX县大台小流域坝系工程可行研究报告》，《XX县大台小流域坝系工程典型设计报告》进行了审查并实地到大台坝系考察与论证，审查通过了该坝系工程。
XX骨干坝为大台坝系工程中的十座新建骨干坝中的一座，地处XX县XX乡XX村，主要作用为防洪、拦泥、蓄水灌溉。受XX县水土保持工作站委托，XX设计院于2008年3月～6月组织技术人员进行初步设计工作。本次初步设计依据《水利水电工程初步设计报告编制规程》（DL5021—93），《XX县大台小流域坝系工程可行研究报告》，《XX县大台小流域坝系工程典型设计报告》及有关技术规范和标准，在实地勘测与调查收集该流域自然条件、水沙资料、社会经济情况等资料的基础上，编制完成了 《XX县大台坝系XX骨干坝工程初步设计报告》。

XX骨干坝工程技术经济指标表
前期工作阶段
初设阶段
前期工作阶段
初设阶段
水系
大河水系阳河一级支流
明
渠

陡
坡
段

型式
矩形
建设地点
XX县XX乡
XX村
总长度（m）
54.10
地理
座标
东经

断面尺寸（m）
高×宽
0.8×0.8
北纬

溢
洪
道
型 式

建设性质
新建
总长度（m）

工程
规模
控制面积（km2）
3.42
断面尺寸（m）
高×宽

总库容（万m3）
51.14
主
要
工
程
量
土 方（万m3）
12.29
拦泥库容（万m3）
22.24
石 方（m3）
226.0
设计、校核洪水重现期
20、200
混凝土（m3）
132.0
淤积年限（年）
15
合 计（万m3）
12.33
拦
河
坝
型式
均质土坝
投工（万工时）
7.47
施工方式
碾压
投
资
总投资（万元）
179.53
坝高（m）
27.50
中央投资（万元）

坝顶长（m）
98.0
地方匹配（万元）

坝顶宽（m）
4.0
效

益
防洪保护（hm2）

坝坡比
上游
1：2.75、1：2.5

淤地面积（hm2）
2.21
下游
1：2.0、1：2.25
灌 溉（hm2）
19.5
坝体方量（万m3）
8.33
养 鱼（尾）

投资（万元）
128.13
单位库容投资（元/m3）
3.51
反滤体
型 式

单位拦泥投资（元/m3）
8.07
尺寸（高）

单位工程量投资（元/m3）
14.56
放水

设施
型 式
分级卧管
单位淤地投资
（万元/ hm2）
81.24
总高度（m）
9.60
单位工程量换库容（m3/m3）
4.15
每台高度（m）
0.40
单位淤地面积拦泥（万m3/hm2）
10.06
断面尺寸（m）
宽×高
0.6×0.6
主
要
材
料
用
量
水 泥（t）
35.91
直径

钢 材（t）
3.80
进水口尺寸
（m）
宽×高

木 材（m3）
1.06
直径
0.30
炸 药（kg）

输
水
洞
（管）
型 式
涵管
柴 油（t）
120.62
洞（管）身长度（m）
63.0
计
划
施
工
开工时间（年、月）
2008.9
断面尺寸（m）
宽×高，
矢高

竣工时间（年、月）
2009.6
直径
0.80
总工期（天）
180

目 录
1 综合说明 1
1.1 绪言 1
1.2 水文 1
1.3 工程地质 2
1.4 工程设计 2
1.4.1 工程等别、建筑物等级、洪水标准及抗震标准 2
1.4.2 工程总体布置 2
1.4.3 主要建筑物 2
1.5 工程施工 3
1.6 设计概算及效益 4
2 基本情况 5
2.1 自然概况 5
2.2 社经情况 5
2.2.1 社经状况 5
2.2.2 受益和淹没区的情况 5
2.2.3 综合治理现状情况 5
3 水 文 6
3.1 流域概况 6
3.2 气象 6
3.3 水文要素 6
3.3.1 降水 7
3.3.2 蒸发 7
3.3.3 径流 8
3.3.4 泥沙 9
3.3.5 设计暴雨 10
3.3.6 设计洪水 10
4 工程地质 14
5 工程设计 17
5.1 工程建设的必要性 17
5.2 设计标准依据及枢纽组成 17
5.2.1 设计依据 17
5.2.2 坝型及筑坝材料选择 18
5.2.3 施工方法的选择 18
5.2.4 枢纽组成及布设 18
5.3 坝体设计 19
5.3.1 坝高～库容～骨干面积曲线的绘制 19
5.3.2 库容计算 21
5.3.3 坝高确定 22
5.3.4 坝体断面尺寸确定 23
5.3.5 坝基和岸坡处理 24
5.3.6 坝后排水 25
5.3.7 筑坝要求 25
5.4 放水建筑物设计 25
5.4.1 卧管设计 26
5.4.2 涵管设计 30
5.4.3 管末陡坡设计 31
5.4.4 陡坡末端消力池设计 32
6 施工组织设计 34
6.1 施工条件 34
6.1.1 气象 34
6.1.2 工程区现状 34
6.1.3 对外交通 34
6.1.4 供水、供电 34
6.1.5 建筑材料 34
6.2 施工方法与质量要求 35
6.2.1 施工方案 35
6.2.2 清基、削坡、结合槽的开挖 36
6.2.3 坝体填筑 37
6.2.4 土料压实的质量检查 38
6.2.5 砼及钢筋砼 39
6.3 施工进度计划 39
6.3.1 编制原则 39
6.3.2 编制步骤 40
6.3.3 施工进度计划 40
7 工程量计算 42
7.1 土坝工程量计算 42
7.2 建筑物工程量计算 43
8 投资估算及资金筹措 45
8.1 投资估算 45
8.1.1 编制依据 45
8.1.2 基础单价 45
8.1.3 工程单价 46
8.1.4 独立费用 47
8.1.5 预备费 48
8.1.6 编制成果 48
9 工程建设与运行管理 50
9.1 建设管理 50
9.1.1 组织形式和机构设置 50
9.1.2 明确项目法人，实行“三制”管理 50
9.1.3 加强监理制 50
9.1.4 加大财务管理力度 50
9.1.5 严格控制工程质量管理 51
9.2 运行管理 51
9.2.1 运行期管理 51
9.2.2 落实管护责任 51
9.2.3 运行监督管理 52
10 水土保持 53
10.1设计依据及标准 53
10.2水土流失防治责任范围 53
10.3水土流失防治目标与方案 53
10.3.1 防治原则 53
10.3.2 水土流失防治措施总体布局 55
10.3.3 水土流失防治措施 55
10.3.4 水土保持工程施工进度安排 56
11 效益分析 58
11.1基础效益 58
11.2经济效益 58
11.2.1 经济效益分析的范围和方法 58
11.2.2 经济效益计算 59
11.3生态效益 60
11.4社会效益 60

第一章 综合说明
1 综合说明
1.1 绪言
大台坝系地处XX省北部山区的XX县北部，位于大河水系阳河一级支流，属黄土丘陵沟壑区第Ⅱ副区，水土流失严重，年输沙模数5852t/km2。
XX骨干坝为大台坝系建设中十座骨干坝中的一座，地处XX县XX乡XX村，距XX县城40 km，主要作用为防洪、拦泥、蓄水灌溉。该骨干坝控制流域面积3.42km2，总库容51.14万m3，其中拦泥库容22.24万m3，滞洪库容28.90万m3，坝高27.50m。
XX设计院于2008年3月～6月组织技术人员开展初步设计工作。本次初步设计依据《水利水电工程初步设计报告编制规程》（DL5021—93），《XX县大台小流域坝系工程可行研究报告》，《XX县大台小流域坝系工程典型设计报告》及有关技术规范和标准，在实地勘测的基础上，编制完成了 《XX县大台小流域坝系XX骨干坝工程初步设计报告》。
1.2 水文
项目区位于XX县北部，位于大河水系阳河一级支流，地处黄土高原丘陵区，区域内山大沟深，丘陵起伏，沟壑纵横。项目区缺水严重，水土流失程度严重，植被覆盖率低，是典型的大陆气候，干旱少雨，蒸发强烈。年平均气温6.4℃，年最高气温33.2℃，最低气温-22.6℃，无霜期130d。多年平均降水量435mm，多年平均水面蒸发量1080mm（E601），平均干旱指数2.0，项目区最大冻土深度1.06m，主要自然灾害有干旱、霜冻，沙尘暴等，其中以干旱造成的危害最为严重。
1.3 工程地质
经现场踏勘,本地区属黄土丘陵沟壑区,以黄土梁峁侵蚀地貌为主，因流水侵蚀，沟壑纵横，梁峁相间，地形支离破碎。沟道断面呈“U”型，两岸坡度较陡，两岸无滑坡体和基岩，地形较为完整。初步估算黄土承载力约100kpa左左。最大冻土深度114cm。
坝体右岸结构完整，适宜布设建筑物；坝体左右岸有大量黄土，土层深厚，筑坝土料丰富。
该地区的地震动峰值加速度为0.20g，地震基本烈度为Ⅷ度。
1.4 工程设计
1.4.1 工程等别、建筑物等级、洪水标准及抗震标准
XX骨干坝总库容小于100万m3，工程等别为五等，建筑物等级为五等5级。控制流域面积3.42km2.设计洪水标准为20年，洪水总量为15.66万m3，洪峰流量5.66m3/s ；校核洪水标准为200年，洪水总量为28.90万m3 ，洪峰流量10.23m3/s。设计淤积年限为15年，淤积库容22.24万m3。
据查《中国地震动参数区划图》（1:400万），该地区的地震动峰值加速度0.20g，地震基本烈度Ⅷ度，设计采用8度。
1.4.2 工程总体布置
本工程在小流域坝系建设中的作用为防洪、拦泥、蓄水灌溉，其运行方式为蓄洪排清。根据其对枢纽布设的要求，结合坝址地形条件、当地实际情况、以往骨干坝的建设经验，确定工程枢纽由土坝及放水建筑物组成。放水卧管布设在坝坡右岸，输水涵管于坝轴线呈90°布设。
1.4.3 主要建筑物
该骨干坝工程，主坝为碾压式黄土均质坝，坝高27.50 m，坝顶长98.0m，坝顶宽4.00m；前坝坡坡比1：2.75、1：2.5,后坝坡坡比1：2.25、1：2.0，前后坝坡变坡处的高程为1423.50m；总库容51.14万m3、拦泥库容22.24万m3、滞洪库容28.90万m3；设计淤泥面高程1427.37m 、校核洪水位高程为1435.63 m、坝顶高程为1437.50m。在坝后坡高程为1423.50m处设一马道，宽1.50m。
放水建筑物由放水卧管，输水涵管及泄水陡坡组成。卧管最低放水孔高程1426.10m，卧管顶高程1435.70 m，比降1/3，级差0.40m，共24级，水平长30.00m,高差9.60m,放水孔口直径0.30m,卧管进水孔采用一台单孔正面进水，廊道尺寸0.6×0.6m；卧管末端接矩形消力井，井长4.50m，井宽1.00m，井深1.00 m；输水涵管进口高程1424.68m，管长63.00m，管内径0.80m，壁厚0.12m，比降1/100， 出口高程1424.05m；涵管出口接矩形明渠，长8.00m，断面尺寸0.8×0.8；明渠出口接矩形陡坡，陡坡进口高程1423.97 m，陡坡底高程1408.50m,断面尺寸0.8×0.8m，坡比1/3，高差15.47m,水平长46.10m；陡坡末端接矩形消力池，池长4.50m，宽0.80m，深1.40m，池底高程1408.50m；明渠与陡坡每隔5.0m设一道拉杆，断面尺寸为0.15×0.15m；陡坡末端消力池接海漫，长度3.00m。
1.4.4 工程施工
工程计划从2008年9月初开工进入施工阶段，2009年6月30日前全部结束，并交付XX乡管理使用。
1.5 设计概算及效益
工程动用土方12.29万 m3，其中开挖土方3.96万m3，填筑土方8.33万m3， 浆砌石量51.00m3，混凝土132.00m3。
工程所需材料用量：水泥35.91t、钢材3.80t、木材1.06m3、柴油120.62t、块石(包括干砌石）226.00m3、石子302.79m3、 沙子115.62m3。
工程总投资179.53万元。
工程淤积年限期满后，坝地开始产生种植效益，共可淤地2.24hm2。坝地单产按4500kg/ hm2计算，坝地利用率按80%计算，则新增坝地1.79hm2，淤成坝地后年增产粮食0.81万kg, 粮食单价按1.6元/kg计算，20年累计效益25.92万元。
项目15年计算期内累计拦泥效益为83.40万元。该坝蓄水提灌可发展水浇地19.5hm2，灌溉后粮食增产量按2250kg/ hm2计,粮食单价按1.60元/kg计。经计算，项目20年计算期内累计灌溉增产效益为140.40万元。工程建成可解决185人的生活用水，改善75头大家畜及185只羊的饮水困难，解决控制区内群众的交通问题。坝系工程建设可以实现“林草上山、米粮下川”，为流域农业增产、农民增收、农村经济发展创造条件。

第二章 基本情况
2 基本情况
2.1 自然概况
XX骨干坝地处XX省北部山区的XX县北部XX乡XX村，距XX县城40km处。
XX骨干坝位于阳河一级支流支沟上，流域总面积3.42km2，属黄土丘陵沟壑区第Ⅱ副区，水土流失严重，年输沙模数5852t/km2。
2.2 社经情况
2.2.1 社经状况
XX骨干坝坝控区及附近，涉及36户居民、总人口185人，农业劳动力91人，人均产粮477kg，人均纯收入2230元。
2.2.2 受益和淹没区的情况
工程建成后，解决了当地XX村185口人的饮水及交通问题，由于坝建设在沟道内不存在淹没赔偿问题。
2.2.3 综合治理现状情况
流域通过近几年的治理，截止2007年底坝控区间累计完成治理面积132.00 hm2，其中梯田59.16hm2，林地52.80hm2，草地20.04 hm2，治理程度42％。

第三章 水 文
3 水 文
3.1 流域概况
大台坝系工程位于XX县北部。流域为黄土丘陵沟壑地形，流水地貌。梁峁起伏，地貌破碎，黄土层较厚，土质松软，沟谷切割较深，水土流失严重。
项目区属温带半干旱地区，大陆性季风气候。多年平均气温6.4℃，无霜期约130d。春季气温多变，夏季短暂凉爽，秋季降温迅速，冬季寒冷漫长。
3.2 气象
流域属中温带半干旱区，属于干旱草原气候带，具有大陆性季风气候特点最高气温为33.2℃，极端最低气温为-22.6℃；≥10℃积温2580℃；土壤结冻一般从11月19日开始，解冻到次年3月10日左左，冻土时间近4个多月，冻土深114cm；无霜期130d。全年三分之二的月份为晴天，年平均日照时数为2518小时，太阳总辐射量为127.6千卡/cm2.a，光照、太阳辐射较强。全年风多，而且常伴有大风、尘暴、干热风、霜冻等。多年平均大风天数10天，平均风速2.7m/s。
3.3 水文要素
根据全区各站点1956～2000年45年资料计算各监测站的降水、蒸发、径流及泥沙的多年均值，点绘多年平均降水、蒸发、径流等值线图和输沙模数分区图。根据这些图，查得该流域重心的多年平均降水、蒸发、径流以及输沙模数值。并根据单站历年资料(插补延长为同步资料)，计算统计参数，点绘频率曲线，编制图集以供查用。所计算得的设计值与邻近有实测资料的降水、径流、泥沙资料进行对照校核后确定报告中的数值。
3.3.1 降水
根据XX省水文水资源勘测局提供,该区属半干旱黄土丘陵沟壑区,流域内多年平均降水量为435mm, 降水量年内分配极不均匀,主要降水集中在主汛期6—9月份，占年水量的69%，最大年降水量718.7 mm (发生在1964年)，最小年降水量260.9mm (发生在1987年)，最大年降水量是最小年的2.8倍。因此，旱情时常发生，素有十年九旱之称。多年平均年降水的月分配情况详见下表：
表3—1 多年平均降水量各月分配表
月份
1
2
3
4
5
6
7
降水量
（mm）
3.9
6.1
14.8
25.2
43.9
55.7
94.0
分配比
（%）
0.9
1.4
3.4
5.8
10.1
12.8
21.6
月份
8
9
10
11
12
全年
降水量
（mm）
98.3
52.2
30
7.8
3.1
435
分配比
（%）
22.6
12.0
6.9
1.8
0.7
100

3.3.2 蒸发
流域多年平均水面蒸发量1080mm（E601型蒸发器）。水面蒸发的年际变化小，年内变化大，其随各月气温、湿度、日照、风速的变化而变化。11月至次年3月为结冰期，水面蒸发量小。水面蒸发量最小月一般出现在气温最低月的12月份或1月份。春季风大，气温回升，蒸发量增大，9月、10月随气温的下降水面蒸发量逐渐减少。水库流域多年平均水面蒸发量月分配见表3-2。流域干旱指数2.0，属于半干旱区。
流域多年平均水面蒸发量月分配表
表3-2 单位：mm
月份
1
2
3
4
5
6
7
蒸发量

51.8
60.5
111.3
109.1
152.3
159.8
116.6
比例
（%）
4.8
5.6
10.3
10.1
14.1
14.8
10.8
月份
8
9
10
11
12
全年
蒸发量

114.9
73.4
46.5
51.8
40.0
1080
比例
（%）
9.9
6.8
4.3
4.8
3.7
100

3.3.3 径流
根据XX省水文水资源勘测局提供, 流域内多年平均径流深20.0mm，坝址以上流域面积为3.42 km2，多年平均年径流量为6.84万m3。年径流模数2.0×104 m3/km2，年径流系数仅4.6%，年径流变差系数CV =0.59，CS =2.0 CV。因其水土流失严重，降水量和降水强度较大时产生洪水，平时河道干枯。其各月的分配比例参照邻近相似站径流资料，多年平均径流量月分配情况详见下表。
表3-2 多年平均年径流量月分配表
单位：万m3
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
全年
径流量

0
0
0
0
0.581
2.141
1.368
1.696
0.992
0.062
0
0
6.84
比例
0
0
0
0
0.085
0.313
0.2
0.248
0.145
0.009
0
0
1

综上所述，地表径流年内分配不均，主要作物生长期3—6月份径流量2.72万立方米,仅占年径流总量的39.8%,主汛期7—9月份径流量为4.06万立方米,占年径流量的59.3%,10月~次年2月份径流量0.06万立方米，占年径流量的0.9%。说明地表径流的有效利用率极低。
3.3.4 泥沙
3.3.4.1 年均输沙模数确定
项目区植被较差，土壤侵蚀剧烈，多年平均输沙模数由XX省水文水资源勘测局提供的数据6650t/km2 (未考虑流域治理)，考虑流域经过多年的治理，治理程度已达到42%，根据《XX省地方标准〈水土保持治沟骨干工程水文计算标准〉（DB64/T028-2005）》悬移质输沙模数可折减20%。
折减后流域内年平均悬移质输沙模数为：
Ms =6650×（1-0.2）=5320t/km2
根据《水土保持治沟骨干工程技术规范》（SL 289—2003）流域年均输沙量包括悬移质与推移质两部分，采用下式计算：
Msb = Ms(1+B)
式中： Msb —年均输沙模数，t/km2，
B—推移质比例系数，取0.1，
经计算年均输沙模数为5852 t/km2。
3.3.4.2 流域年均输沙量计算
采用下式计算：
W=Msb×F
式中：W—年均输沙量，t；
Msb —年均输沙模数，t/km2，5852t/km2；
F—流域面积，3.42km2。
通过计算XX骨干坝坝控区间多年平均输沙量2.00万t，各月输沙量见表3-4。
年平均输沙量及月分配
表3-4 单位：万t
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
全年
输沙量
0
0
0
0
0.168
0.626
0.400
0.496
0.288
0.022
0
0
2.00
各月占（％）
0
0
0
0
8.4
31.3
20.0
24.8
14.4
1.1
0
0
100
3.3.5 设计暴雨
根据XX省水文水资源勘测局提供。 根据《XX省暴雨洪水图集》，该地区地表径流均为暴雨产生，流域内24h最大点雨量均值为51.5mm；变差系数CV=0.6，CS =3.5CV。计算得不同频率1h、24h最大点、面雨量详见下表。
不同频率1h、24h最大点、面雨量表
表3—5 单位：mm
频率P
0.33
0.5
1
2
3.33
5
10
点
雨
量
XX
1h
91.3
85.1
74.4
64.0
56.3
50.2
40.0
24h
199.3
186.4
164.3
142.7
126.2
113.3
91.5
面
雨
量
XX
1h
91.3
85.1
74.4
64
56.3
50.2
40.0
24h
199.3
186.4
164.3
142.7
126.2
113.3
91.5

3.3.6 设计洪水
3.3.6.1 计算方法
采用暴雨资料推求设计洪水，依据是《XX省暴雨洪水图集》及重新修订的XX省不同历时暴雨参数等值线图。
3.3.6.2 产流计算
根据工程设计频率和不同历时点雨量均值及统计参数等值线图，求出各沟道设计点雨量，然后根据不同计算分区、面积、重现期等选择点面折减系数，求得不同保证率的面雨量。面雨量分配在XX省有同频内包、概化和典型三种雨型。该区选用同频内包雨型，然后由面雨量过程以扣损法计算产流过程。
产流公式如下：

—为产流期XX时段净雨 (mm)；
—为产流期XX时段面雨量 (mm)；
—为产流期XX时段损失水量（mm）；
根据《XX省暴雨洪水图集》产流分区，该流域为黄土丘陵Ⅱ1区，平均损失率公式如下：

3.3.6.3 汇流计算
汇流计算是根据推求的设计净雨过程 Ri推求流域出口断面的洪水流量过程，采用纳希瞬时单位线法推求。按瞬时单位线原理，就是净雨历时趋于零的极小时段内产生的一个单位净雨（1mm净雨深）在出口处所形成的流量过程线，其公式为：
u(t)=
式中：t—时段变量；
u(t)—为t时的瞬时单位线的纵坐标；
n,k—为瞬时单位线形状参数；
Γ(n)—伽玛函数；
根据上式可导出时段单位线方程式为：
q(Δt·t)=
式中： q(Δt·t)面积为F的流域上，t时段内净雨量为1mm的单位线在t时段的纵坐标，以m3/s计；
Δt—计算时段长（h）；
—换算系数；
—纳希瞬时单位的累积曲线，又称S(t)曲线；
—形同S(t)曲线，唯在时间坐标上错后Δt时，用S(t-Δt)表示。
[S(t)- S(t-Δt)]简写为ΔS(t)，称为Δt小时无因次时段t时的纵高。一般以μ(Δt·t)表示。
3.3.6.4 计算参数
在计算瞬时单位线，进行洪水演进时，须求得参数n，k，滞时M，计算公式如下：半干旱区： n=1.22L0.231，K=M1i/n，M1i=0.148L0.9i-0.093
i—产流区平均净雨强度（mm/h）；
L—产流区概化长度（km）；
3.3.6.5 计算成果
XX骨干坝产流区概化长度为2.65km，该工程流域面积3.42km2，清浑比为0.8，计算得不同频率设计洪水总量模数见表3-7。

XX骨干坝不同设计频率洪水总量模数
表3—7
洪水重现期（年）
300
200
100
50
30
20
10
洪水总量模数
(万m3 / km2)
9.513
8.451
7.626
6.369
5.647
4.579
3.749

由表3-7得知XX骨干坝20年一遇设计洪水标准洪水总量15.66万m3，200一遇校核洪水标准洪水总量28.90万m3。

第四章 工程地质
4 工程地质
4.1 区域地质构造
经现场踏勘,本地区属黄土丘陵沟壑区,土质主要为黄土,但粘粒含量较大。初步估算黄土承载力约100kpa左左。最大冻土深度114cm。
该地区的地震动峰值加速度为0.20g，地震基本烈度为Ⅷ度。
4.2 天然建筑材料
4.2.1 块石料
块石料场位于长庆石料场，岩性为奥陶系三道沟组灰岩（O3S），灰色，厚层状，致密，坚硬，露天开采，储量大于100万立方米。
块石料评价表
表4-6
序 号
项 目
规范指标
实际数值
评 价
1
饱和抗压强度
应按地域、设计要求与使用目的确定
85MPa
满足要求
2
软化系数
0.88
满足要求
3
冻融损失率
＜1%
0.17%
满足要求
4
干密度
＞2.4t/m3
2.68 t/m3
满足要求
根据《水利水电工程天然建筑材料勘察规范》（SL251-2000）的规定，符合块石料的质量要求，且正在开采，储量约100万立方米。该骨干坝距该长庆约50km，有公路直达，交通方便。属外购料。
4.2.2 粗骨料（砾石料）
砾石料场是XX县长庆料场。砾石直径2–5cm，呈亚棱角形，成份为灰岩、石英岩等。其储量大于100 万立方米。该骨干坝距长庆50km左右，属外购料，有公路及便道直达，交通方便。

粗骨料评价表
表4-7
序 号
项 目
规范指标
实际数值
评 价
1
表观密度（g/cm3）
＞2.60
2.66
满足要求
2
堆积密度（g/cm3）
＞1.60
1.80
满足要求
3
孔隙率
＜45%
40%
满足要求
4
吸水率
＜2.5%
2.2%
满足要求
5
冻融损失率
＜10%
9.0%
满足要求
6
针片状颗粒含量
＜15%
10%
满足要求
7
软弱颗粒含量
＜5%
3.7%
满足要求
8
含泥量（粘、粉粒）
＜1%
0.6%
满足要求
9
硫酸盐及硫化物含量(SO3)
＜0.5%
0.37%
满足要求
10
有机质含量
浅于标准色
浅于标准色
满足要求
11
粒度模数
宜采用6.25-8.30
7.4
满足要求
12
轻物质含量
≤1%
0.9%
满足要求
根据《水利水电工程天然建筑材料勘察规范》（SL251-2000）的规定，各项指标符合粗骨料的质量要求，使用时需要筛选。属外购料。
4.2.3 细骨料（砂料）
砂料场是XX县西平料场，料场分布长约10km。砂为粗砂，含有少量的砾石。距该骨干坝坝址区约75km，交通便利。其储量大于100 万立方米。
细骨料评价表
表4-8
序 号
项 目
规范指标
实际数值
评 价
1
表观密度（g/cm3）
＞2.55
2.663
满足要求
2
堆积密度（g/cm3）
＞1.50
1.78
满足要求
3
孔隙率
＜40%
33%
满足要求
4
云母含量
＜2%
0.84%
满足要求
5
含泥量（粘、粉粒）
＜3%
1.2%
满足要求
6
硫酸盐及硫化物含量(SO3)
＜1%
0.3%
满足要求
7
有机质含量
浅于标准色
浅于标准色
满足要求
8
轻物质含量
≤1%
0.3%
满足要求
9
细度
细度模数
2.5-3.5为宜
3.0
满足要求
平均粒径
0.36-0.50mm为宜
0.41
满足要求
根据《水利水电工程天然建筑材料勘察规范》（SL251-2000）的规定，符合细骨料的质量要求，使用时需要筛选。属外购料

第五章 工程设计
5 工程设计
5.1 工程建设的必要性
大台坝系为大河流域阳河一级支流小河的上游部分，属黄土丘陵沟壑区第Ⅱ副区。该区沟壑纵横，地形破碎，水土流失严重，生态环境脆弱。流域内总人口7125人，农业生产以种植业为主，经济落后。为治理水土流失，减少入黄泥沙，拦泥淤地，提高水资源利用率，改善当地群众生产生活条件和区域生态环境，促进当地经济社会发展和社会主义新农村建设，因此建设大台小流域坝系工程是十分必要的。
XX骨干坝工程是大台小流域坝系工程的一座骨干坝，建成可解决36户185口人的生活用水，改善75头大家畜及185只羊的饮水困难，解决控制区内群众的交通问题。
5.2 设计标准依据及枢纽组成
5.2.1 设计依据
5.2.1.1 工程等别、建筑物等级、洪水标准及抗震标准
XX骨干坝总库容小于100万m3，工程等别为五等，建筑物为五等5级。设计洪水标准为20年，校核洪水标准为200年，设计淤积年限15年。
据查《中国地震动参数区划图》（1:400万），该地区的地震动峰值加速度0.20g，地震基本烈度Ⅷ度，设计烈度采用8度。
5.2.1.2 设计依据
(1)《水土保持治沟骨干工程技术规范》（SL289—2003）
(2)《水土保持综合治理技术规范 沟壑治理技术》（GB/T16453.3—1996）
(3) 《小流域水土流失综合防治工程技术标准》（DB64/242—2000）
(4)XX省地方标准《水土保持治沟骨干工程技术标准》（DB/6400P65 001—006—89）
(5)《湿陷性黄土地区建筑规范》（GBJ25—90）
(6)《碾压实土石坝设计规范》（SL274—2001）
(7)《建筑地基基础设计规范》GBJ7－89
(8)《水工建筑物抗震设计规范》SL203－97
5.2.2 坝型及筑坝材料选择
土坝为碾压式黄土均质坝，土料场分布于坝址两坝肩的黄土丘陵上，距坝址300米范围内均有足够量的土料可供开采使用，交通方便，开采条件较好，厚度均大于15m。各项主要指标均达到了《水利水电工程天然建筑材料勘测规程》（SL251—2001）中对土料的技术要求，可作为筑坝土料使用。
5.2.3 施工方法的选择
根据当地多年来库坝建设的实际经验，对于筑坝土料丰富且质量满足筑坝要求的地区，其施工方式选择为机械碾压。
5.2.4 枢纽组成及布设
本工程在小流域坝系建设中的作用为防洪、拦泥、灌溉、人畜饮水，这对于有效地控制水土流失，减少入黄河泥沙，合理利用当地水土资源，减轻水毁灾害，提高流域系统的抗逆能力，同时为下游灌溉，解决当地人畜饮水及交通问题，稳定沟床，防治沟壑侵蚀，是至关重要的。其运行方式蓄洪排清，根据其对枢纽布设的要求，结合坝址地形条件，考虑到当地实际情况、以往骨干坝的建设经验，确定工程枢纽由土坝及放水建筑物组成。放水卧管布置在坝体上游右岸坡，输水涵管与坝轴线呈90°布设。
5.3 坝体设计
5.3.1 坝高～库容～骨干面积曲线的绘制
采用现场实测坝址及库区地形图，量算不同高程等高线与坝轴线闭合曲线水平投影面面积，绘制H面积～ S曲线；据此采用台体体积累计法计算并绘制H坝高～W库容曲线，详见图5-1。
63

第六章 施工组织设计
5.3.2 库容计算
5.3.2.1 滞洪库容
根据流域来水、来沙情况、骨干坝利用方向，以往骨干坝的建设经验，坝系规划中的骨干坝由坝体、涵卧管放水建筑物组成的“两大件”工程，滞洪库容只计算工程上游集水范围内的一次校核洪水总量，按下式确定。
WZ=WP×F
式中：WZ—工程滞洪库容，万m3；
WP—洪量模数，万m3/km2•a；
F—工程控制面积，3.42 km2；
经计算滞洪库容为28.90万m3。
5.3.2.2 拦泥库容
按照选定的设计淤积年限和流域输沙模数计算骨干坝拦泥库容：

式中：WL—拦泥库容，万m3；
F—工程控制面积，3.42km2；
MSb—年均输沙模数，5852t/km2；
ns—工程排沙比，工程排水只设输水洞时，取ns=0；
N—设计淤积年限，15a；
γ—泥沙干容重，1.35t/m3；
经计算拦泥库容为22.24万m3。
5.3.2.3 总库容
总库容按下式计算：
W= WZ+ WL
式中：W—总库容，万m3；
其它符号意义同前。
W= WZ+ WL=22.24+28.90=51.14万m3
特征库容及相应水位见下表5-1。

特征库容及相应水位表
表5-1
特征水位
库 容
累计库容
（万m3）
名 称
高程（m）
名 称
库容（万m3）
设计淤泥面
1427.37
淤积库容
22.24
22.24
设计洪水位
1432.22
设计库容
15.66
38.33
校核洪水位
1435.63
滞洪库容
28.90
51.14
5.3.3 坝高确定
坝高由拦泥坝高、滞洪坝高和安全超高三部分组成,采用下式计算：
H=HL+HZ+ΔH
式中：H—坝高，m；
HL—拦泥坝高，m；
HZ—滞洪坝高，m；
ΔH—安全超高，m；
（1）拦泥坝高
拦泥坝高HL由拦泥库容22.24万m3，查坝高～