汾西縣后河底小流域2#淤地壩設(shè)計書

1、汾西縣后河底小流域2#淤地壩設(shè)計書第一章 概況第一節(jié) 基本情況后河底小流域2#淤地壩位于汾西縣永安鎮(zhèn)獨椎村后河底附近支溝，距汾西縣城20km。壩址處在東徑1112820，北緯364048附近，屬黃河一級支流汾河的三級支流，壩控面積1.7km2。該流域?qū)冱S土殘垣溝壑區(qū)，境內(nèi)溝壑縱橫，坡陡溝深，多年平均侵蝕模數(shù)6000t/km2。第二節(jié) 建筑材料一、建筑材料土場選在大壩左右兩岸，土質(zhì)為黃壤土，運距30-60米，能滿足施工要求。石料距壩址5km，巖石質(zhì)量符合設(shè)計要求。本縣沒有合格的建筑用砂子，需在55km外的霍州、洪洞等地拉運。水泥在30km外的縣水泥廠拉運。遠距離運輸盡量采用載重卡車，近距離運輸采

2、用小四輪或三輪車。第三節(jié) 水文及氣象資料2#淤地壩壩控范圍內(nèi)屬溫帶大陸性氣候半干旱區(qū)，降雨主要受季風(fēng)影響，夏季偏東南風(fēng)，降雨集中，冬春季多為西北風(fēng)，雨雪稀少，多年平均降水量536.4mm，多年最大降雨量827.8mm，多年最少降雨量312.9mm，年降水量主要分布在69月份，占全年降水總量的70%，暴雨多出現(xiàn)在78月份，多年平均氣溫10.1，最大10.5，最小9.1，多年平均蒸發(fā)量1886.6mm，無霜期170天。流域內(nèi)無長流水，徑流多由暴雨引起。第二章 水文計算第一節(jié) 設(shè)計依據(jù)及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)2#淤地壩控制流域面積1.7km2，按照水利部水土保持治溝骨干工程暫行技術(shù)規(guī)范（以下簡稱部規(guī)范）規(guī)定，根據(jù)

3、流域?qū)嶋H情況，洪水重現(xiàn)期按20年一遇設(shè)計，50年一遇校核，設(shè)計淤積年限10年。第二節(jié) 水文計算一、設(shè)計暴雨的計算采用1986年1月1日實施的山西省淤地壩工程技術(shù)規(guī)范（簡稱省規(guī)范）（31）式h24p=kph24式中：h24p頻率為p的24小時暴雨量（mm）kp頻率為p的皮型曲線模比系數(shù)，查附表d-3得k5%=1.88k2%=2.25h24最大24小時暴雨均值（mm），查省規(guī)范附表d-4得，汾西h2470mm,cv0.45將以上數(shù)據(jù)代入上式得：h245%1.8870131.6（mm）h242%2.2570157.5（mm）二、設(shè)計洪峰流量的計算采用省規(guī)范（32）式qpch24pf2/3式中：qp頻

4、率為p的洪峰流量（m3/s）c洪峰地理參數(shù)，查表31丘陵溝壑區(qū)c=0.17f壩控面積，f=1.7將已知數(shù)據(jù)代入式32得q5%=0.17131.61.72/3=31.77m3/sq2%=0.17157.51.72/3=38.02m3/s三、設(shè)計洪水總量的計算采用省規(guī)范（33）式wp=krpf式中：wp頻率為p的洪水總量（萬m3）k小面積洪水折減系數(shù)，查省規(guī)范表（32），取k=0.6rp設(shè)計暴雨的一次洪水模數(shù)（萬m3/km2）由設(shè)計暴雨查省規(guī)范附表d5得r5%=4.21r2%=6.2將以上數(shù)據(jù)代入上式得：w5%=0.64.211.7=4.29（萬m3）w2%=0.66.21.7=6.32（萬m3）

5、四、洪水總歷時采用省規(guī)范（34）式wpt=12-qp4.29t5%=12-=1.62(h)31.776.32t2%=12-1.99(h)38.02五、年來泥沙量采用省規(guī)范（37）式vs（1-ks）sf式中：vs年來泥沙量（m3）s年平均侵蝕模數(shù)，s6000t/km2=4600m3/km2ks坡面治理措施平均攔沙率，ks0vs（1-0）46001.77820m3v攔0.782107.82萬m3水文計算成果表表2-2名稱壩控面積設(shè)計暴雨設(shè)計洪水洪水總歷時設(shè)計淤積量總庫容壩高攔泥壩高最終壩高洪峰洪量km2p%mmm3/s萬m3h年限萬m3萬m3mmm1#淤地壩0.43.3142.113.111.57

6、1.09102.854.429.37.9110.41176.416.282.311.36102.855.169.97.9112#淤地壩1.75131.631.774.291.62107.8212.11147125171.72157.538.026.321.99107.8214.1415512517第三章 工程設(shè)計第一節(jié) 樞紐組成通過實地勘測、調(diào)查壩址處地形、地質(zhì)情況，經(jīng)多方案比較，確定該淤地壩的樞紐組成為大壩和放水建筑物（豎井、涵洞、明渠、陡坡段及消力池）兩大件，不設(shè)溢洪道。放水建筑物布置在大壩右岸。溝道內(nèi)無常流水，壩型選擇為均質(zhì)碾壓土壩。第二節(jié) 土壩設(shè)計一、壩高、庫容、面積曲線繪制壩高與面積

7、、庫容關(guān)系曲線的繪制是由全站儀測量繪制的二千分之一地形圖量算求得的。根據(jù)實測壩址以上溝道的縱橫斷面，計算不同水位面積和層間庫容，然后計算出累計庫容，即可繪制出壩高（h）-庫容（v）-面積曲線，詳見庫容曲線圖。溝底設(shè)計高程為相對高程100m。二、壩高計算采用公式：hh攔+h滯+h安式中：h總壩高（m）h攔攔泥壩高（m）h滯滯洪壩高（m）h安安全超高（m）由v攔7.82萬m3，查壩高-庫容曲線得：h攔12.5m，相應(yīng)攔泥高程為112.5m,淤地面積1.63萬m2。設(shè)計情況下：v滯5%4.29萬m3，v攔+v滯5%7.82+4.2912.11萬m3，查壩高-庫容曲線得：h攔+h滯14.7m，相應(yīng)設(shè)計

8、洪水位高程為114.7m，h滯3.3%14.7-12.5=2.2m。校核情況下：v滯2%6.32萬m3，v攔+v滯1%6.32+7.8214.14萬m3，查壩高-庫容曲線得：h攔+h滯15.5m，相應(yīng)校核洪水位高程為115.5m，h滯2%15.5-12.5=3.0m。查省規(guī)范表4-1，取h安1.5m則：h設(shè)12.5+2.2+1.5=16.2mh校12.5+3.0+1.5=17m取最大壩高為17m，相應(yīng)壩高程為117.0m。三、施工期汛期攔洪壩高計算由于該壩工程量小，施工期短，一次就可達到設(shè)計壩高，所以不考慮汛期攔洪壩高。四、壩體斷面尺寸確定1、壩頂寬度因壩頂無交通要求，查省規(guī)范表4-2，壩頂寬

9、度b4m。2、壩坡因壩高未超過20m,壩坡不設(shè)馬道。查省規(guī)范表4-3，取上游坡比1:2.0，下游坡比1:1.5。3、壩頂排水為防止暴雨沖刷壩頂，在壩頂上下游構(gòu)筑邊埂，同時自左向右設(shè)計1:500的縱坡，將壩頂雨水送入大壩右側(cè)的路旁排水溝。4、壩基和岸坡處理壩體填筑前，必須對壩基和岸坡進行處理，清基范圍應(yīng)超出壩的坡腳線0.5m，清基平均深度為30cm,凡在清基范圍內(nèi)的地面表土、亂石、草皮、樹木、腐殖質(zhì)等均要清除干凈，不得留在壩內(nèi)做回填土用。與壩體連接的岸坡應(yīng)開挖成平順的正坡，土質(zhì)岸坡不陡于1:1.5，巖石岸坡不陡于0.75。5、結(jié)合槽為增加壩體穩(wěn)定性，防止土壩與溝底結(jié)合面上透水，沿壩軸線方向從溝底

10、到岸坡開挖一道梯形斷面結(jié)合槽，結(jié)合槽底寬1m,深1m，邊坡1:1。6、壩坡綠化為了防止雨水沖刷壩坡，大壩建成后，在壩坡壩面栽植保土性能較好的優(yōu)質(zhì)草種，使壩坡盡快綠化，最大限度地發(fā)揮效益。第三節(jié) 放水建筑物設(shè)計本壩上游除一些溝壩地以外，無防淹要求，故不設(shè)溢洪道。設(shè)計洪水、校核洪水全部攔蓄，由放水建筑物豎井和涵洞排放。放水建筑物布置在右岸，豎井和涵洞基礎(chǔ)均為夯實黃壤土。一、豎井設(shè)計豎井采用方形結(jié)構(gòu)，用m7.5水泥砂漿砌塊石砌筑，用m10水泥砂漿抹面。1、放水流量的確定根據(jù)省規(guī)范，按10天內(nèi)放完校核洪水量的40%計算40%w2%40%6.3210000q放0.029m3/st1086400根據(jù)中華人

11、民共和國水土保持綜合治理技術(shù)規(guī)范，考慮防洪保收要求，按5天內(nèi)放完一次設(shè)計洪水總量計算w5%4.2910000q放0.099m3/st586400取較大值q0.099m3/s為設(shè)計放水流量。2、放水孔尺寸計算每次開啟一級，每級設(shè)一對孔，每級孔高差0.5米，則豎井放水孔面積為q放0.1740.1740.099/1.7070.01m2h1/2選用孔徑為0.150.15的方孔。實0.0225m2q實0.221m3/s q加1.25q實1.250.221=0.276m3/s3、豎井?dāng)嗝娉叽绲拇_定考慮到施工方便，豎井宜砌成方形，內(nèi)徑0.80.8米，井壁厚0.6米，井底設(shè)消力井，消力井深1.5米?？紤]到地基

12、的承載力，井座厚度為2米，底座寬度2.42.4米（見設(shè)計圖），底座用m10水泥砂漿砌筑，其它部位m7.5水泥砂漿砌筑。二、涵洞設(shè)計根據(jù)地形條件，涵洞布置在右岸高程為100.76m的紅粘土地基上，采用漿砌石拱涵，m7.5水泥砂漿砌塊石砌筑，用m10水泥砂漿勾縫。涵洞底坡為1/100，進口與豎井連接，出口與消能段連接，出口通過引水渠、跌水和明渠將水流引向下游河床。涵洞與豎井夾角為90度，與壩軸線夾角為90度。1、涵洞內(nèi)水深計算采用省規(guī)范（4-25）明渠均勻流公式：q=cri式中：q涵洞內(nèi)過水流量（m3/s），qq加0.276m3/sb涵洞底寬（m），b=0.8m過水?dāng)嗝婷娣e（m2）=bh0=0.8

13、h0c謝才系數(shù)，c=（1/n）r1/6r水力半徑，r=/x，x濕周，x=0.8+2h0n糙率，n=0.025i涵洞底坡，i=1/100將以上有關(guān)數(shù)值代入公式，經(jīng)試算得涵洞內(nèi)正常水深為：h0=0.285m。涵洞允許最大水深為h允0.75h=0.751.20.9mh允h0，故涵洞內(nèi)不會出現(xiàn)有壓流。2、涵洞斷面尺寸確定涵洞采用等截面半圓拱形式。根據(jù)涵洞水深計算結(jié)果，考慮到檢修方便，取涵洞底寬0.8m,高1.2m,半圓拱內(nèi)徑0.4m。3、涵洞結(jié)構(gòu)尺寸確定涵洞基礎(chǔ)厚0.4m,拱圈厚0.4m,墩高0.8m,起拱面寬0.5m，側(cè)墻基礎(chǔ)寬0.85m,基礎(chǔ)外伸長0.15m。涵洞全長40.25m,進口高程105m

14、,出口高程104.6m,為適應(yīng)地基不均勻沉陷，防止溫度伸縮引起管裂，沿涵洞軸線每隔10m設(shè)一道沉陷縫，并與溫度伸縮縫結(jié)合在一起，共三道。為防止洞身與壩體結(jié)合時，沿管壁產(chǎn)生集中滲流，結(jié)合沉陷縫設(shè)截流環(huán)。截流環(huán)頂寬0.4m,底厚0.8m,四周均凸出洞壁0.5m,沉陷縫寬2cm,用瀝青麻刀回填，涵洞洞身用粘土做1m厚的涵衣，人工夯實，干容重達到1.55t/m3以上。三、涵洞出口消能段設(shè)計涵洞出口建筑物由明渠、跌水、消力池組成，明渠段長1.65m，底坡1：100；陡坡段水平長7.53m，底坡1/1.5，陡坡段采用矩形斷面，用m7.5水泥砂漿砌塊石砌筑，用m10水泥砂漿勾縫。2、陡坡段水力計算采用省規(guī)范

15、（4-19）式：3aq2hk=g式中：hk臨界水深（m）；a系數(shù)，a=1.1;q單寬流量，q=0.2760.8=0.345m3/s/mg重力加速度，g=9.81m/s2將以上數(shù)值代入公式得:31.10.3452hk=0.24m9.81正常水深計算采用省規(guī)范（4-25）明渠均勻流公式：q=cri式中：q涵洞內(nèi)過水流量（m3/s），qq加0.276m3/sb涵洞底寬（m），b=0.8m過水?dāng)嗝婷娣e（m2）=bh0=0.8h0c謝才系數(shù)，c=（1/n）r1/6r水力半徑，r=/x，x濕周，x=0.8+2h0n糙率，n=0.025i涵洞底坡，i=1/1.5將以上有關(guān)數(shù)值代入公式，經(jīng)試算得涵洞內(nèi)正常水深

16、為：h0=0.07m。2、涵洞出口明渠段尺寸確定涵洞明渠段底板厚0.4m，側(cè)墻采用擋土墻形式，墻高為臨界水深加0.5m的安全超高，即0.24+0.5=0.74m，取0.8m，頂寬0.4m，底寬0.7m，基礎(chǔ)外伸長0.1m，基礎(chǔ)厚0.4m。3、明渠末端消力池設(shè)計。為使水流平順地進入河槽、在明渠出口處設(shè)消力池，消力池為矩形斷面。3.1、判斷是否需要設(shè)消力池采用省規(guī)范（4-20）式：ho8aq2h2=1+-12gho3式中：h2消力池的躍后水深(m)ho正常水深，ho=0.07ma流速不均勻系數(shù),a=1.1q單寬流量q=0.2760.8=0.345m3/s/mg重力加速度，g=9.81m/s2將以上

17、數(shù)值代入公式得:0.0781.10.3452h2=1+-129.810.073=0.584m明渠段正常水深hs=0.285m,h2hs,故發(fā)生遠離式水躍，需設(shè)消力池。3.2、消力池斷面尺寸計算3.2.1、池深計算采用省規(guī)范（4-22）式d=(h2-hs)式中：d消力池深度（m）淹沒安全系數(shù)，=1.25h2消力池躍后水深，h2=0.584mhs正常水深，hs=0.285m將以上數(shù)值代入式中得：d=1.25(0.584-0.285)=0.37m，取池深為0.4m3.2.2、池長計算采用省規(guī)范（4-23）式lk=(4.85.5)(h2-ho)式中：lk消力池長度（m）h2消力池躍后水深，h2=0.584mho陡坡段末端水深，ho=0.07m將