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（DL502193），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0.80.8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0.60.6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11.1绪言11.2水文11.3工程地质21.4工程设计21.4.1工程等别、建筑物等级、洪水标准及抗震标准21.4.2工程总体布置21.4.3主要建筑物21.5工程施工31.6设计概算及效益42基本情况52.1自然概况52.2社经情况52.2.1社经状况52.2.2受益和淹没区的情况52.2.3综合治理现状情况53水 文63.1流域概况63.2气象63.3水文要素63.3.1降水73.3.2蒸发73.3.3径流83.3.4泥沙93.3.5设计暴雨103.3.6设计洪水104工程地质145工程设计175.1工程建设的必要性175.2设计标准依据及枢纽组成175.2.1设计依据175.2.2坝型及筑坝材料选择185.2.3施工方法的选择185.2.4枢纽组成及布设185.3坝体设计195.3.1坝高库容骨干面积曲线的绘制195.3.2库容计算215.3.3坝高确定225.3.4坝体断面尺寸确定235.3.5坝基和岸坡处理245.3.6坝后排水255.3.7筑坝要求255.4放水建筑物设计255.4.1卧管设计265.4.2涵管设计305.4.3管末陡坡设计315.4.4陡坡末端消力池设计326施工组织设计346.1施工条件346.1.1气象346.1.2工程区现状346.1.3对外交通346.1.4供水、供电346.1.5建筑材料346.2施工方法与质量要求356.2.1施工方案356.2.2清基、削坡、结合槽的开挖366.2.3坝体填筑376.2.4土料压实的质量检查386.2.5砼及钢筋砼396.3施工进度计划396.3.1编制原则396.3.2编制步骤406.3.3施工进度计划407工程量计算427.1土坝工程量计算427.2建筑物工程量计算438投资估算及资金筹措458.1投资估算458.1.1编制依据458.1.2基础单价458.1.3工程单价468.1.4独立费用478.1.5预备费488.1.6编制成果489工程建设与运行管理509.1建设管理509.1.1组织形式和机构设置509.1.2明确项目法人，实行“三制”管理509.1.3加强监理制509.1.4加大财务管理力度509.1.5严格控制工程质量管理519.2运行管理519.2.1运行期管理519.2.2落实管护责任519.2.3运行监督管理5210水土保持5310.1设计依据及标准5310.2水土流失防治责任范围5310.3水土流失防治目标与方案5310.3.1防治原则5310.3.2水土流失防治措施总体布局5510.3.3水土流失防治措施5510.3.4水土保持工程施工进度安排5611效益分析5811.1基础效益5811.2经济效益5811.2.1经济效益分析的范围和方法5811.2.2经济效益计算5911.3生态效益6011.4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（DL502193），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0.60.6m；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0.80.8；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0.80.8m，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0.150.15m；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19562000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69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31 多年平均降水量各月分配表月份1234567降水量（mm）3.96.114.825.243.955.794.0分配比（%）0.91.43.45.810.112.821.6月份89101112全年降水量（mm）98.352.2307.83.1435分配比（%）22.612.06.91.80.71003.3.2 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1234567蒸发量51.860.5111.3109.1152.3159.8116.6比例（%）4.85.610.310.114.114.810.8月份89101112全年蒸发量114.973.446.551.840.01080比例（%）9.96.84.34.83.7100 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2.0104 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123456789101112全年径流量00000.5812.141 1.3681.6960.992 0.062 006.84比例00000.0850.3130.20.2480.1450.009001综上所述，地表径流年内分配不均，主要作物生长期36月份径流量2.72万立方米,仅占年径流总量的39.8%,主汛期79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 2892003）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=MsbF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123456789101112全年输沙量00000.1680.6260.4000.4960.2880.022002.00各月占（）00008.431.320.024.814.41.1001003.3.5 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35 单位：mm频率P0.330.5123.33510点雨量XX1h91.385.174.464.056.350.240.024h199.3186.4164.3142.7126.2113.391.5面雨量XX1h91.385.174.46456.350.240.024h199.3186.4164.3142.7126.2113.391.53.3.6 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1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；(n)伽玛函数；根据上式可导出时段单位线方程式为：q(tt)=式中： q(tt)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；t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t时，用S(t-t)表示。S(t)- S(t-t)简写为S(t)，称为t小时无因次时段t时的纵高。一般以(tt)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-0.093i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37洪水重现期（年）30020010050302010洪水总量模数(万m3 / km2)9.5138.4517.6266.3695.6474.5793.749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/m32.68 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25cm，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）2.602.66满足要求2堆积密度（g/cm3）1.601.80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6.25-8.307.4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）2.552.663满足要求2堆积密度（g/cm3）1.501.78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（SL2892003）(2)水土保持综合治理技术规范 沟壑治理技术（GB/T16453.31996）(3) 小流域水土流失综合防治工程技术标准（DB64/2422000）(4)XX省地方标准水土保持治沟骨干工程技术标准（DB/6400P65 00100689）(5)湿陷性黄土地区建筑规范（GBJ2590）(6)碾压实土石坝设计规范（SL2742001）(7)建筑地基基础设计规范GBJ789(8)水工建筑物抗震设计规范SL203975.2.2 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（SL2512001）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=WPF式中：WZ工程滞洪库容，万m3； WP洪量模数，万m3/km2a； 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； 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22.2422.24设计洪水位1432.22设计库容15.6638.33校核洪水位1435.63滞洪库容28.9051.145.3.3 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+H式中：H坝高，m； HL拦泥坝高，m； HZ滞洪坝高，m； H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