1、*县*镇精准扶贫（水利部定点扶贫）山坪塘工程实施方案 目录*有限公司目 录1 工程 概况 .- 1 -1.1 工程 基本情况 .- 1 -1.2*山坪塘工程主要特性表 - 2 -2水文 .- 4 -2.1 概述 .- 4 -2.2 基本资料 .- 5 -2.3 设计洪水计算 .- 5 -2.4 坝顶高程计算 .- 9 -3工程地质 .- 14 -3.1 区域地质及地震 - 14 -3.2 库区工程地质条件及评价 - 14 -3.3 坝址工程地质条件及评价 .- 14 -3.4 天然建筑材料 - 15 -4主要建筑物除险加固设计 .- 16 -4.1 工程等级和洪水标准 .- 16 -4.2 设
2、计依据 .- 16 -4.3 枢纽工程设计 - 17 -4.4 大坝的渗流及坝坡稳定计算 - 20 -5工程投资概算 .- 24 -5.1 工程概算指标 - 24 -*县*镇精准扶贫（水利部定点扶贫）山坪塘工程实施方案 附图*有限公司附图：附图 1 *山坪塘设计平面图（*-DJW-001）；附图 2 大坝最大断面图（*-DJW-002）；附图 3 溢洪道设计图（*- DJW -003）；附图 4 放水卧管设计图（*- DJW -004）；*县*镇精准扶贫（水利部定点扶贫）山坪塘工程实施方案 1 工程概况*有限公司 - 1 -1 工程概况1.1 工程基本情况1.1.1 *山坪塘介绍*山坪塘位于*
3、县*镇三磊子村 3 社，是一座以灌溉为主，兼有养殖、防洪综合利用效益的山坪塘水利工程。*山坪塘坝址处河床底部高程 806.00m（高程系统为假设高程系统） ，坝址以上控制流域面积 0.06km2，主河道长 0.50km，流域平均比降 141.56。总库容 0.87 万 m3，灌面 110 亩。*山坪塘工程由大坝、溢洪道、放水设施组成。最大坝高 12.55m，按照总容积在 2 万立方米以上或坝高在 6m 以上的山平塘工程。该工程为等工程，工程主要建筑物为 5 级，次要建筑物为 5 级。主要建筑物设计洪水标准重现期为 10 年一遇，校核洪水标准重现期为 50 年一遇。坝型为均质土坝，最大坝高 12
4、.55m，坝顶宽 3.50m，坝顶轴线长 40.00m。坝顶高程 813.00m，迎水面坡比为：1：2.0，背水面坡比依次为 1：2.0。内外坡为 C15 混凝土六棱块护坡，六棱块边长为 250mm，厚 100mm。在外坡坝脚建贴坡排水，顶高程为 805.60m，高 5.00m，内坡坡比为 1：2.0，外坡坡比为1：2.5。贴坡排水和坝体接触处设 15cm 厚粗砂和 15cm 厚碎石的反滤层。溢洪道布置在左坝肩，控制段高程为 812.00m，堰顶宽度为 2m，堰高1.00m。堰底采用 20cm 厚的 C20 混凝土。边墙采用 C20 混凝土的重力式挡土墙，顶宽 0.5m，内坡垂直，外坡坡比为
5、1:0.4。边墙和底板下设 10cm 厚的 C15 混凝土垫层。*山坪塘放水设备位于大坝左坝上。放水设施布置在左侧坝体上，采用卧管和涵管的形式。卧管和涵管均采用 C20 钢筋混凝土结构。卧管进水口孔径为200mm，上面采用钢板拍门结构，详见设计图。涵管净空断面为 300400mm，壁厚为 150mm。1.1.2 设计标准*山坪塘最大坝高 12.55m，按照总容积在 2 万立方米以上或坝高在 6m 以上的山坪塘工程整治，可参照小（二）型水库除险加固的有关技术规范。该工程为等工程，工程主要建筑物为 5 级，次要建筑物为 5 级。主要建筑物设计*县*镇精准扶贫（水利部定点扶贫）山坪塘工程实施方案 1
6、 工程概况*有限公司 - 2 -洪水标准重现期为 10 年一遇，校核洪水标准重现期为 50 年一遇。1.2*山坪塘工程主要特性表*山坪塘工程主要特性见表 1-1：表 1-1 *山坪塘工程特性表 主要指标序号 项 目 名 称 单位一 流域特性1 集雨面积 Km2 0.062 主河槽长度 Km 0.503 主河槽比降 141.564 多年平均降水量 mm 1049.65 设计洪峰流量 m3/s 1.056 设计洪水总量 万 m3 0.587 校核洪峰流量 m3/s 1.558 校核洪水总量 万 m3 0.80二 山坪塘特性1 死水位 m 809.002 正常蓄水位 m 812.003 设计洪水位
7、m 812.464 校核洪水位 m 812.595 死库容 万 m3 0.226 正常库容 万 m3 0.727 总库容 万 m3 0.87*县*镇精准扶贫（水利部定点扶贫）山坪塘工程实施方案 1 工程概况*有限公司 - 3 -续表 1-1 *山坪塘工程特性表序号 项 目 名 称 单位 主要指标三 枢纽特性（一） 大坝1 坝型 均质土坝2 坝顶高程 m 813.003 最大坝高 m 12.554 坝顶长度 m 40.005 坝顶宽度 m 3.50（二） 泄洪建筑物1 溢洪道型式 正槽开敞式2 堰顶宽度 m 2.003 最大下泄流量 m3/s 1.284 堰顶高程 m 812.00（三） 放水设
8、施1 放水建筑物型式 卧管 卧管 涵管2 长度 m3 断面尺寸（宽 高） m 直径 20cm 0.3*0.4m4 最低取水高程 m 809.005 最大放水流量 m3/s 0.1四 工程效益1 设计灌溉面积 亩 1102 山坪塘对下游影 响 110 亩田地和下游村庄注:本次复核工作中利用 1：500 实测地形图，高程系统采用假定高程系统，坐标系采用独立坐标系。*县*镇精准扶贫（水利部定点扶贫）山坪塘工程实施方案 2 水文*有限公司 - 4 -2水文2.1 概述2.1.1 基本资料的收集、整理与复核 流域洪水复核资料 本项目流域内无水文站和雨量站，属无实测资料地区。因此采用暴雨途径计算设计流量。
9、按照小流域推理公式法方法计算，并进行成果合理性分析取值。本次根据流域 1/10000 地形图，经现场踏勘，核实流域分水岭，量算流域面积、河长及河道平均比降，为：F=0.06km 2，L=0.50km，J=141.56。 山坪塘工程资料1）山坪塘库容曲线水位库容曲线根据库区万分之一地形图进行计算成果，见表 2-1。2）山坪塘面积曲线水位面积曲线根据库区万分之一地形图进行计算成果，见表 2-1。表 2-1 *山坪塘库容曲线和面积曲线表水位 面积（亩） 库容（万 m）1 806 0.93 02 807 1.04 0.073 808 1.14 0.144 809 1.26 0.225 810 1.94
10、 0.336 811 3.07 0.497 812 3.68 0.728 813 4.31 0.98图 2-1 *山坪塘水位库容、面积关系曲线2.2 基本资料本项目流域内无水文站和雨量站，属无实测资料地区。因此采用暴雨途径*县*镇精准扶贫（水利部定点扶贫）山坪塘工程实施方案 2 水文*有限公司 - 5 -计算设计流量。按照小流域推理公式法计算。本次根据流域 1/10000 地形图，经现场踏勘，核实流域分水岭，量算流域面积、河长及河道平均比降，为：F=0.06km 2，L=0.50km，J=141.56。2.3 设计洪水计算2.3.1 暴雨特征流域处在亚热带季风气候区，气候湿润多雨，常出现大雨或
11、暴雨，暴雨出现时间为 410 月，其中以 6 月和 7 月出现频率最高，强度最大。与之相对应，年最大洪峰流量发生在 49 月，多发生在 67 月。2.3.2 洪水特征工程区地形属于深丘区，河谷狭窄，汇流较快，河槽调蓄能力小，因此，洪水具有陡涨陡落的特点，洪水多为单峰型，一次洪水过程约持续七个小时左右。通过该河流域洪水过程线分析，P=10%洪水涨退全过程为 6.93h，形成洪峰时间为 0.45h，峰型多为单峰。2.3.3 设计暴雨采用四川省中小流域暴雨洪水计算手册中最大 1/6h、1h、6h、24h 暴雨均值及变差系数等值线图的查值成果。暴雨资料统计参数见表 2-2表 2-2 *山坪塘区域暴雨参
12、数表利用资料 时段（h） 均值（mm） Cv Cs1/6 15 0.35 3.5Cv1 40 0.45 3.5Cv6 70 0.4 3.5Cv查手册24 82 0.45 3.5Cv2.3.4 设计洪水2.3.4.1 洪水计算方法及标准（1）计算方案*山坪塘河道流域范围内无实测洪水资料,按照暴雨途径计算设计流量。本次根据 SL44-2006水利水电工程设计洪水计算规范 ，查四川省中小流域暴雨洪水计算手册 （以下简称手册 ）中的暴雨资料，采用推理公式法计算坝址设计洪水，并进行成果合理性分析。*县*镇精准扶贫（水利部定点扶贫）山坪塘工程实施方案 2 水文*有限公司 - 6 -推理公式的基本关系式为
13、FQns278.0i.式中：Q最大流量， （m/s） ；洪峰径流系数；i最大平均暴雨强度（毫米/小时） ；s暴雨雨力，即最大 1 小时暴雨量（毫米/小时） ；n暴雨公式指数；F集雨面积（平方公里） ；L自出口断面沿主河道至分水岭的河道长度（公里） ；J沿 L 的河道平均坡度；流域汇流时间（小时） ；当 的流域汇流时间（小时） ；01产流历时（小时） ；cu产流参数，即产流历时内流域平均入渗强度（毫米/小时） ；m汇流参数。（2）洪水计算标准根据水利部颁发的水利水电工程等级划分及设计标准 （SL252-2000）的有关规定，*山坪塘工程等别为等，永久性主要水工建筑物级别为 5 级，本次采用设计洪
14、水标准 P10%，校核洪水标准 P2%。2.3.4.2 设计洪峰流量成果复核及合理性分析（1）推理公式计算洪水1）暴雨参数：设计雨力 Sp 及暴雨公式指数 n，参数 n 在不同暴雨历时范围内,其取值不同。*山坪塘暴雨历时 t 在 16h 范围内，故按暴雨历时t=16h 范围内的相应公式计算设计雨力 Sp 及暴雨公式指数 n。2）产流参数 ：根据*山坪塘所在的地理位置、地质概况、植被较差；垦植度大、水土保持能力较弱，采用手册中表 3-1 盆地丘陵区的 值统计系数公式：=4.8F -0.19、C V=0.18、Cs=3.5C V计算各设计 值。3）汇流参数 m：根据手册中表 3-2 的 m 值综合
15、成果表，盆地丘陵区的m 值计算公式：当 =130 时，m=0.40 0.204。成果见表 2-3。*县*镇精准扶贫（水利部定点扶贫）山坪塘工程实施方案 2 水文*有限公司 - 7 -表 2-3 洪峰流量计算成果表方法 P=10%洪峰流量（m 3/s） P=2%洪峰流量（m 3/s）手册 推理公式 1.05 1.55表 2-4 *山坪塘设计洪水成果表频率 P（） 10 2洪峰流量 Q（m 3/s) 1.05 1.55洪水总量 W（万 m3） 0.58 0.802.3.4.3 设计洪水过程线该河流为山溪性河流，洪水过程具有陡涨陡落的特点，峰型为单峰尖瘦型，校核、设计洪水过程线见表 2-5。表 2-
16、5 *山坪塘校核、设计洪水过程线P10 P=2%序 号时 程 (h) 流 量(m 3) 时 程 (h) 流 量(m 3)1 0 0 0 02 0.03 0.0523 0.028 0.07773 0.06 0.105 0.056 0.1554 0.09 0.209 0.084 0.3115 0.136 0.419 0.126 0.6226 0.196 0.628 0.182 0.9337 0.271 0.837 0.252 1.248 0.362 0.994 0.336 1.489 0.452 1.05 0.421 1.5510 0.633 0.994 0.589 1.4811 0.814 0.
17、837 0.757 1.2412 1.1 0.628 1.023 0.93313 1.552 0.419 1.444 0.62214 2.245 0.209 2.089 0.31115 3.164 0.105 2.944 0.15516 4.189 0.0523 3.898 0.0777*县*镇精准扶贫（水利部定点扶贫）山坪塘工程实施方案 2 水文*有限公司 - 8 -序 号P10 P=2%时 程 (h) 流 量(m 3) 时 程 (h) 流 量(m 3)17 6.931 0 6.449 0图 2-2 *山坪塘校核、设计洪水过程线图2.4 坝顶高程计算2.4.1 调洪演算山坪塘工程资料1）山坪
18、塘库容曲线和面积曲线水位库容曲线和水位面积曲线，见表 2-1。2）山坪塘泄流能力曲线*山坪塘正常蓄水位为 812.00m，相应正常库容 0.72 万 m3。山坪塘调洪设计、校核洪水采用坝址设计洪水过程线，设计洪水标准为 P=10%，校核洪水标准为 P=2%，山坪塘无防洪限制水位，调洪按静库容水量平衡法从山坪塘正常水位 812.00 起调。溢流进口宽度 2.00 米，溢洪道按自由下泄进行计算，其泄流能力曲线成果见表 2-6。溢流堰泄流流量采用宽顶堰堰流公式：2/3csgmnbHQ公式中：b每孔净宽，b=2.0 米；n孔数，n=1；H0包括行近流速水头的堰前水头，即 ；g200Hv0行近流速；m自
19、由堰流的流量系数，它与堰型、堰高等边界条件有有关；收缩系数，它反映由闸墩（包括翼墙、边墩和中墩）对堰流的横向收c缩，减小有效的过流宽度和加大局部能量损失对泄流能力的影响；淹没系数；当下游水位影响堰的泄流能力时，堰流为淹没出流，其影s*县*镇精准扶贫（水利部定点扶贫）山坪塘工程实施方案 2 水文*有限公司 - 9 -响用淹没系数来表达；当下游水位不影响堰的泄流能力时，为自由堰流，此时，=1；s表 2-6 *山坪塘水位泄流曲线高程（m） 流量（m 3/s） 高程（m） 流量（m 3/s）812.10 0.051 812.60 1.317812.20 0.153 812.70 1.659812.30
20、 0.286 812.80 2.027812.40 0.717 812.90 2.419812.50 1.002 813.00 2.833图 2-3 *山坪塘水位泄流曲线图调洪成果*山坪塘正常蓄水位为 812.00m。山坪塘调洪设计、校核洪水采用坝址设计洪水过程线，设计洪水标准为 P=10%，校核洪水标准为 P=2%，山坪塘无防洪限制水位，下游无限制泄量要求，调洪按静库容水量平衡法，溢洪道自由下泄进行计算，其调洪成果见表 2-7。表 2-7 *山坪塘调洪演算结果洪水频率（ %） 2% 10%起调水位（ m） 812.00 812.00洪峰流量（m 3/s） 1.28 0.89最高洪水位（m）
21、812.59 812.46最大库容（万 m3） 0.87 0.84最大泄流量（m 3/s） 1.28 0.87由表 2-17 可知：调算结果山坪塘校核、设计洪水位分别为 812.59m 和812.46m，最大下泄流量分别为 1.28m3/s 和 0.89m3/s，相应库容分别为 0.87万 m3和 0.84 万 m3。2.4.2 坝顶高程计算按小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范 （SL189-2013）要求，坝顶超高（指坝顶高于正常运用或非常运用情况时静水位的高度）按公式计算确定*县*镇精准扶贫（水利部定点扶贫）山坪塘工程实施方案 2 水文*有限公司 - 10 -为：设计洪水位（P=10%）
22、812.46m，校核洪水位(P=2%)812.59m。*山坪塘大坝为均质土坝。溢流道为无闸开敞式溢流。超高按下式确定：yRA式中：y坝顶超高，m；R最大波浪在坝坡上的爬高，m；A安全加高，m。波浪的波高和平均波长采用官厅山坪塘公式：；3/121/2g076.h）（ WDG 75.3/1215./2mg3.0）（ WDL式中：h当 gD/W2=20-250 时，为累积频率为 5%的波高 h5%（m） ；当 gD/W2=250-1000 时，为累积频率为 10%的波高 h10%（m） ；W计算风速（m/s） 。正常运用情况下取 W=1.5V；非常运用情况下取W=V。V 为多年平均最大风速，V=17
23、m/s。D风作用于水域的长度（km） ，在此取 D0.36km；Lm平均波长（m） 。由该公式求得 hw。风雍水面高度计算公式如下： cos2emgHDKW式中：e计算点处的风雍水面高度（m） ；D风作用于水域的长度（km） ，在此取 D0.36km；K综合摩阻系数，取 3.610-6；计算风向与坝轴线法线的夹角（） ；Hm水域平均水深（m） ；平均波浪爬高计算公式如下： mLKRh12wm+=*县*镇精准扶贫（水利部定点扶贫）山坪塘工程实施方案 2 水文*有限公司 - 11 -式中：Rm平均波浪爬高（m） ；m单坡的坡度系数；斜坡的糙率渗透性系数，根据坡面类型确定，本工程为砼护坡，取K=0.
24、9；经验系数；Whm平均波高（m） ；经计算，坝高复核成果见表 2-8：表 2-8 *山坪塘坝高复核成果表项 目 山坪塘水位 (m) R(m) A(m) 坝顶高程设计情况 812.46 0.47 0.5 813.43校核情况 812.59 0.42 0.3 813.31从表中可以看出坝顶高程小于计算坝顶高程，故山坪塘现状的泄洪和大坝的防洪能力不满足相关规范要求。设计洪水位+0.50m 和校核洪水位均低于坝顶高程，所以可以采用增设防浪墙高 1.2 米，兼作防护栏杆使用，以保证大坝安全运行，既可以满足设计要求。*县*镇精准扶贫（水利部定点扶贫）山坪塘工程实施方案 3 工程地质*有限公司 - 12
25、-3工程地质3.1 区域地质及地震*山坪塘位于*县三磊子村 3 社，所属的大地构造单元为重庆陷褶束（ 1 级）万州凹褶束（ 1 级） ，为一系列北东南西背、向斜构造，晚近期以来未见活动断裂发育，工程区位于石柱向斜的南东翼。据 1400 万中国地震动参数区划图 （GB18306 2015） ，工程区地震动峰值加速度为 0.05g，反应谱特征周期为 0.35s，相应地震基本烈度为 度，地震设计分组为第一组，属构造相对稳定弱震环境，无影响工程建设的区域构造存在。3.2 库区工程地质条件及评价库区属构造剥蚀低山地貌，山体呈北西向展布，地表覆盖层为第四系残坡积粘土、粉质粘土，多为硬塑，部分可塑，厚度变化
26、不一，两岸山坡可见零星的裸露基岩，覆盖层厚度一般小于 1.5m，坡脚及山谷处 4.06.0m。下伏地层为侏罗系中统沙溪庙组（J 2s） ，岩性为紫红、棕红、灰紫色泥岩、粉砂质泥岩及泥钙质胶结的粉砂岩与浅灰绿色泥质胶结的长石石英砂岩互层，岩层倾向NW，倾角 59，砂岩裂隙较发育，推测强风化厚度 13m 。库区无断层及构造破碎带发育，两岸山体雄厚，下伏地层为相对隔水的粘土岩组成，库周近距离无低矮垭口、单薄分水岭及低邻谷存在，蓄水条件较好；库岸植被发育，树木茂密，无滑坡、崩塌等不良工程地质现象，水库蓄水后对库岸整体稳定无影响，水库浸没及淤积问题不严重。总体而言，*山坪塘库盆封闭条件较好，具备成库条件
27、。3.3 坝址工程地质条件及评价坝址发育构造剥蚀低中山地貌，两岸基本对称，地形坡度 3545，局部砂岩裸露地段坡度陡立。两坝肩为薄层的第四系残坡积层覆盖，成分以粘土、粉质粘土夹碎石为主，多为硬塑状，厚度小于 1.5m；河谷地形平坦，为阶梯式农田平台组成，覆盖层为残坡积粘土、粉质粘土，多为硬塑，部分可塑，厚度5.06.0m。坝址大地构造位于石柱向斜的南东翼，单斜岩层，产状301315 59 ，发育地层为侏罗系中统沙溪庙组（J 2s） ，岩性为紫红、*县*镇精准扶贫（水利部定点扶贫）山坪塘工程实施方案 3 工程地质*有限公司 - 13 -棕红、灰紫色泥岩、粉砂质泥岩及泥钙质胶结的粉砂岩与浅灰绿色泥
28、质胶结的长石石英砂岩互层，推测强风化厚度 13m。地下水类型为基岩裂隙水、第四系松散岩类孔隙水，主要受大气降水补给，水量贫乏，对枢纽建筑物无影响。坝址区无区域性活动断裂及构造破碎带通过，地质构造稳定；也无滑坡、崩塌、危岩等不良工程地质现象发育，建议坝基置于下部经碾压密实的粘土、粉质粘土层或强、弱风化基岩之上；为减少坝基、坝肩渗漏问题的处理难度，建议坝线应尽量避开砂岩区，坝肩应尽量开挖至弱风化岩体。坝基岩（土）物理力学参数主要根据工程经验并类比周边同类工程提出，见表 3.3-1 及 3.3-2。表 3.3-1 坝基土物理力学指标建议值名称 密度（g/cm 3） 天然固结抗剪强度 饱和固结抗剪强度
29、物理力学指标 天然密度 饱和密度 c（kPa） （） c（kPa） （）渗透系数（10 -5cm/s）坝体粉质粘土 1.90 1.95 18.43 18.00 13.4 16.00 120表 3.3-2 坝基岩体物理力学指标建议值抗剪强度(MPa)岩性 天然密度（g/cm3） 饱和密度（g/cm3）f C f变形模量（Mpa）弹性模量（Mpa）地基承载力（Mpa)强风化泥岩 2.35 2.40 / / 0.30 / / 300弱风化泥岩 2.51 2.53 0.50 0.18 0.40 850 950 800强风化砂岩 2.25 2.30 / / 0.35 / / 350弱风化砂岩 2.37
30、2.43 0.60 0.30 0.45 7000 7500 12003.4 天然建筑材料（1）土料本工程拟修建均质土坝，所用土料建议就近在库区开采，土料由残坡积粘土、粉质粘土构成，夹有少量的碎石，呈硬塑状，局部可塑，渗透系数一般小于 10-4cm/s，储量大于 15000m3，质量、储量基本能满足山坪塘填筑要求，平均运距 500m，局部表层 1.0m 含有植物根系及腐殖质层，土质均一性差，施工遇该层时建议清除作弃土处理。（2）混凝土骨料本工程混凝土骨料用量不大，山坪塘附近无可供开采的砂料、碎石料，建议在离工程区最近的*镇购买，运距约 15km。*县*镇精准扶贫（水利部定点扶贫）山坪塘工程实施方
31、案 4 主要建筑物出险加固设计*有限公司 - 14 -4主要建筑物除险加固设计4.1 工程等级和洪水标准4.1.1 工程等别及建筑物级别*山坪塘是一个以灌溉为主，兼有防洪、养殖等综合利用的山坪塘。山坪塘枢纽由大坝、放水设备、溢洪道组成。正常蓄水位 812.00m，相应库容 0.72万 m3，设计洪水位 812.46m，相应库容 0.84 万 m3，校核洪水位 812.59 m，相应库容 0.87 万 m3，有效灌溉面积 110 亩。根据水电部颁发水利水电工程等级划分及洪水标准(SL 2522000)规定，参照 V 等工程，主要建筑物为 5 级，次要建筑物为 5 级。4.1.2 设计洪水标准及相
32、应特征水位按防洪标准 （GB50201-2014） 水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）标准执行。（1）洪水标准山坪塘挡水坝坝型为均质土坝，枢纽工程永久建筑物设计洪水标准为 10 年一遇，校核洪水标准为 50 年一遇。（2）特征水位校核洪水（P=2%）时，最大下泄流量 1.28m3/s，校核洪水位 812.59m；设计洪水（P=10%）时，最大下泄流量 0.87m3/s，设计洪水位 812.46m；正常蓄水位为 812.00m。4.2 设计依据4.2.1 基本资料（1）重庆市水利局、重庆市发改委等部门对工程的各项要求；（2）重庆市*县*山坪塘枢纽地质勘察。4.2.2 规程规范
33、（1） 工程建设标准强制性条文(水利工程部分)；（2） 水利水电工程初步设计报告编制规程 （SL619-2013） ；（3） 防洪标准 （GB50201-2014） ；（4） 水利水电工程等级划分及洪水标准 （SL2522000） ；*县*镇精准扶贫（水利部定点扶贫）山坪塘工程实施方案 4 主要建筑物出险加固设计*有限公司 - 15 -（5） 小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则 （SL189-2013） ；（6） 碾压式土石坝设计规范 （SL274-2001） ；（7） 水利水电工程设计洪水计算规范 （SL442006） ；（8） 溢洪道设计规范 （SL2532000） ；（9） 土石坝安全
34、监测技术规范 （SL551-2012） ；（10） 水工建筑物抗震设计规范 （SL20397） ；（11） 水利水电工程地质勘察规范 （GB50487-2008） ；（12） 水利水电工程结构可靠度设计统一标准 （GB50199-2013） ；（13） 四川省暴雨洪水计算实用手册 。4.3 枢纽工程设计4.3.1 坝体设计4.3.1.1 内坡设计内坡坡比为 1:2.0，为了防渗在坝坡整平夯实后铺设复合土工膜，复合土工膜须嵌入坝脚齿墙和防浪墙基础 200mm 以上，上垫层采用 0.1m 厚的碎石垫层，保护层采用 C15 厚 100mm，边长 250mm 的六边形预制砼块。在坝脚设置0.6m0.6
35、m 的 C15 齿墙。4.3.1.2 坝顶设计坝顶高程 813.00m，宽 3.5m；上游侧设置防浪墙，采用 M7.5 浆砌砖结构，厚度 240mm，基础（高宽）为 300mm400mm 的 C15 混凝土。坝顶为 100mm 厚C15 混凝土路面，下设 100mm 厚碎石垫层。每隔 10m 设置一道 2cm 伸缩缝，缝内设低发泡沫板； 4.3.1.3 外坡设计外坡从坝顶到坝脚坡比依次为 1:2.0,1:2.0 和 1:2.5，在高程为 809.30 的位置设有 1m 宽的马道。在外坡坝脚建贴坡排水，顶高程为 805.60m，高4.85m，内坡坡比为 1：2.0，外坡坡比为 1：2.5。贴坡排
36、水和坝体接触处设15cm 厚粗砂和 15cm 厚碎石的反滤层。4.3.2 溢洪道溢洪道布置在左坝肩，控制段高程为 812.00m，堰顶宽度为 2m，堰高1.00m。堰底采用 20cm 厚的 C20 混凝土。边墙采用 C20 混凝土的重力式挡土墙，顶宽 0.5m，内坡垂直，外坡坡比为 1:0.4。边墙和底板下设 10cm 厚的 C15 混凝*县*镇精准扶贫（水利部定点扶贫）山坪塘工程实施方案 4 主要建筑物出险加固设计*有限公司 - 16 -土垫层。4.3.2.1 溢洪道水面线计算按照溢洪道设计规范SL2532000，泄槽水面线由能量方程采用分段求和法推算，校核下泄流量按 1.09m3/s 计。
37、计算公式：32gqhcJiggl 2vcosh2vos 1121 342RvnJ式中：hc临界水深；流速不均匀系数，取 1.05；q 单宽流量；g 重力加速度；l 1-2分段长度；h1、h 2分段始、末端面水深；v1、v 2分段始、末断面平均流速； 1、 2流速分布不均匀系数；泄槽底坡角度；i泄槽底坡，i=tg；分段内平均摩阻坡降；Jn泄槽槽身糙率系数；分段平均流速， =（v 1+v2）/2；v分段平均水力半径， =（R 1+R2）/2。R掺气水深按如下公式计算： hhb)10(*县*镇精准扶贫（水利部定点扶贫）山坪塘工程实施方案 4 主要建筑物出险加固设计*有限公司 - 17 -式中：h不掺
38、气水深，m；掺气后的水深，m；bV不掺气情况下计算断面的流速，m/s；修整系数，可取 1.01.4s/m，流速大者取大值；本次取 1.3s/m。按规范规定，安全加高可取 0.51.5m，因本工程为山坪塘，单宽下泄流量不大，下泄较高标准洪水频率不高，安全加高取 0.5m。水面线计算结果见表4-4。表 4-4 溢洪道泄槽水面线计算成果表距陡槽首端项目0+000.00 0+031.50流速 V(m/s) 2.25 6.75计算水深(m) 0.53 0.32掺气高(m) 0.03 0.03安全加高(m) 0.50 0.50计算墙高(m) 1.06 0.85设计墙高(m) 1.00 1.00从表中可以看
39、出，溢洪道经整治后过流能力满足要求，边墙高度满足溢洪道设计规范要求。4.3.2.2 消力池水力计算根据溢洪道设计资料，其消能结构采用的挖深式消力池。消力防冲按 10 年一遇洪水设计，设计下泄流量为 0.76m3/s。消力池池深计算式：d=h 2-ht-Z式中：d 池深（m） 水跃淹没度，取 1.05h2 池中发生临界水跃时的跃后水深（m）ht 下游水深（m）z 消力池出口水面跌落（m）*县*镇精准扶贫（水利部定点扶贫）山坪塘工程实施方案 4 主要建筑物出险加固设计*有限公司 - 18 -z = ）（ 22t2h1gbQ 水流消力池出流的流速系数，取 0.95；b 消力池宽度（m） ；Q 流量（
40、m 3/s） ；Lk=0.8LLk 消力池长度（m） ；L 自由水跃的长度（m） ；经计算：产生远离水跃，b=2.00m，L=4.81m，L k=3.85m，d=0.86m，所以下游需要修建消力池，本次设计消力池的尺寸为 4.00m2.001.00m（长宽高） 。4.3.8.4 溢洪道边墙稳定计算计算公式： PWfKCKC：按抗剪强度计算的抗滑稳定安全系数；f：边墙与基岩接触面的抗剪摩擦系数；W：作用于边墙上的全部荷载对计算滑动面的法向分量；P：作用于边墙上的全部荷载对计算滑动面的切向分量。溢洪道结构主要复核边墙结构稳定，选取墙高 1.0m 为典型计算断面。计算按最不利情况考虑，即边墙墙内无水
41、，墙外有土压力及墙后地下水情况进行溢洪道边墙稳定计算。计算参数依照相似条件的工程参数值取用：地基抗剪摩擦系数 f=0.4,墙体容重 22.5KN/m3；回填土料：c=14.5Kpa，=22，=19.0KN/m 3。计算成果见表 4-5：表 4-5 溢洪道边墙稳定计算成果表计算断面项目 抗滑安全系数 抗倾覆安全系数墙高 1.00m 1.46 2.68计算结果表明，新建溢洪道边墙稳定满足要求。4.3.3 放水设施放水设施布置在左侧坝体上，采用卧管和涵管的形式。卧管和涵管均采用C20 钢筋混凝土结构。卧管进水口孔径为 200mm，上面采用钢板拍门结构，详见*县*镇精准扶贫（水利部定点扶贫）山坪塘工程
42、实施方案 4 主要建筑物出险加固设计*有限公司 - 19 -设计图。涵管净空断面（高宽）为 400300mm，壁厚为 150mm。4.4 大坝的渗流及坝坡稳定计算4.4.1 坝体渗流计算取山坪塘大坝最大横剖面，按照水力学达西定律进行渗漏分析，渗漏分析采用北京理正软件设计研究院有限公司开发的理正岩土计算软件，采用有限元法进行渗漏计算分析。1、计算工况根据小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范 （SL189-2013）规定，进行了以下 4 种水位组合工况的渗流计算。（1）死水位与下游相应的最低水位；（2）正常蓄水位与下游相应的最低水位；（3）设计洪水位与下游相应的水位；（4）校核洪水位和下游相应的水
43、位。2、计算结果*山坪塘大坝渗流稳定计算成果，渗透最大坡降计算见表 4-2。表 4-2 大坝渗流稳定计算成果表大坝名称 工 况 单宽渗流量（m/dm） 渗透最大坡降 J 允许渗透坡降 J死水位水位 0.081 0.0058 0.687正常蓄水位 0.221 0.0068 0.687设计洪水位 0.238 0.0072 0.687*山坪塘校核洪水位 0.243 0.0082 0.687由上表可知，*山坪塘各种工况下坝体最大单宽渗流流量为0.243m/dm。根据小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则 （SL189-2013）推荐的判别公式对坝体土的渗透变形形式进行判别： 41.2510)(4nPC其
44、中PC土的细粒颗粒含量，以质量百分率计（%）,本次计算取 60%；*县*镇精准扶贫（水利部定点扶贫）山坪塘工程实施方案 4 主要建筑物出险加固设计*有限公司 - 20 -n土的孔隙率，采用 n0.394；可知本工程坝体只会发生流土破坏，其允许渗透坡降计算公式如下：BKJ破 坏=)1(n-破 坏式中： 土粒比重， 2.70；n土的孔隙率，n0.394；KB流土安全系数，此处采用 1.5。土粒密度及孔隙率通过类似工程类比得知，大坝允许渗透坡降J=0.687。经计算*山坪塘大坝最大渗透坡降 J=0.0082J=0.687，所以*山坪塘满足渗透稳定要求。4.4.2 坝坡稳定计算根据小型谁水电工程碾压式
45、土石坝设计规范 （SL189-2013）的规定，本工程应进行边坡稳定分析，计算程序采用北京理正分析软件，计算方法采用了瑞典圆弧法。（1）计算工况表 4-3 上游坝坡计算工况工况 1：死水位上游坝坡稳定分析工况 2：正常蓄水位上游坝坡稳定分析正常工况工况 3：设计洪水位上游坝坡稳定分析非常工况 工况 4：校核洪水位上游坝坡稳定分析表 4-4 下游坝坡计算工况工况 1：正常蓄水位下游坝坡的稳定分析正常工况工况 2：设计洪水位下游坝坡的稳定分析非常工况 工况 3：校核洪水位下游坝坡的稳定分析（2） 计算结果*山坪塘坝坡稳定分析计算按照小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范 （SL189-2013）规定
46、：土体的抗剪强度计算稳定渗流期时采用有效应力法；*山坪塘坝坡稳定计算成果见表 4-5。*县*镇精准扶贫（水利部定点扶贫）山坪塘工程实施方案 4 主要建筑物出险加固设计*有限公司 - 21 -表 4-5 *山坪塘坝坡安全系数计算结果计算最小安全系数上游坝坡 下游坝坡规范允许最小安全系数计算工况瑞典圆弧法 瑞典圆弧法 瑞典圆弧法工况 1 1.324 1.15工况 2 1.515 0.725 1.15工况 3 1.554 1.170 1.15工况 4 1.577 1.161 1.06从表 4-12 可知：大坝在正常和非正常工作条件的坝坡抗滑稳定安全系数均大于小型谁水电工程碾压式土石坝设计规范 （SL
47、189-2013）规定的 5 级坝坝坡抗滑稳定允许最小安全系数，该山坪塘大坝可达到整体稳定安全。*县*镇精准扶贫（水利部定点扶贫）山坪塘工程实施方案 5 工程投资概算*有限公司 - 22 -5工程投资概算5.1 工程概算指标本工程静态总投资为 43.21 万元，其中建筑工程 39.82 万元；独立费用3.39 万元；详见附表。本工程主要工程量为：土方开挖 3725m3，砌石工程 211 m3，土石回填6615m3，钢筋工程 3.00t,混凝土工程 277 m3。主要材料量为：水泥 100.84t，钢筋 3.06t，砂 172.36m3，碎石 373.6m3，块石 244.76 m3，汽（柴）油 3.75t。
