1、11 概况11 基本情况东窑沟 1#骨干坝位于右玉县北部李达窑乡境内东窑沟的主沟内，大坝控制流域面积 6.34km2,属黄土丘陵沟壑区中的土石山区，主要地貌类型为梁、坡、峁、沟，地形支离破碎、沟壑纵横，水土流失严重，年平均侵蚀模数为 8000t/km2.a。坝址两岸坡土层较厚，为粉状壤土，含有少量砾石；沟底基岩裸露，多为玄武岩。取土场分布在大坝右岸，土壤相对湿度适中，颗粒级配均匀，符合筑坝土料标准。12 区域社会经济情况东窑沟 1#骨干坝坝控范围全部在东窑沟范围内，该区域内共有村庄 6个，人口 780人，耕地 4858亩，人均耕地 6.2亩，粮食产量 388640kg，平均亩产 80 kg，人
2、均粮食 498kg，人均收入 697元，经济相对落后。尤其是近几年连续遭灾，当地群众的生产、生活十分困难，广种薄收，靠天吃饭的局面一直没有大的改变。13 区域综合治理现状及规划情况东窑沟是东窑沟小流域的一部分，流域面积 11.21km2,其中耕地面积324 hm2,占总面积的 28.9%；林地面积 272 hm2, 占总面积的 24.3%；人工种草 40 hm2, 占总面积的 3.6%；非生产用地 40 hm2, 占总面积的 3.6%；荒地444 hm2, 占总面积的 39.6%。小流域内耕地已全部承包到户，并发放土地承包使用证书。从流域的治理现状来看，农林牧各业用地比例极不协调，人均耕地达
3、10亩左右，基本农田仅占 1/10，农业生产仍是广种薄收、靠天吃饭。从人口密度看，地广人稀，人均土地达 2.04 hm2,土地利用率低下，荒2地占到总面积的 39.6%，亟待开发利用。为改变目前状况，提高土地利用率，增产增收，拟在东窑沟片修建骨干坝 2座，中型坝 3座及一些小坝。工程建成后，可有效地遏制水土流失，改善基础的生存条件，达到保水保土，改变生态环境，提高人民生活质量的目的。14 兴建该工程的目的和作用东窑沟 1#骨干坝的兴建可有效拦截区域内的洪水泥沙、消减洪峰、稳定河床、防止沟壑侵蚀、抬高侵蚀基点，提高东窑沟小流域坝系的防洪能力，减少下游水毁灾害。淤成的坝地可促进坡耕地退耕还林还草，
4、同时结合流域坡面治理工程，可有效改善区域生存环境。该坝的建成蓄水可解决人畜饮水困难，发展灌溉，对推动当地农业的发展具有重要作用。15 地形资料及建筑材料本工程设计前对坝址地形进行了实测，从实测的 1：500 坝址地形图可以判知：右岸高差大，为 26.84m，坡势较缓；左岸高差小，为 19.22m，坡势较陡。取土场可设于坝址的右岸，最大运土距离为 200m。东窑沟 1#骨干坝的主要材料为：上坝土方、石料、沙子、水泥、钢材、木材。土料分布在坝址的右岸，岸坡土层厚，为壤土，储量充足，可以满足筑坝要求，平均运土距离为 80m。块石在距坝 35km的料场购买，料源充足，石质良好，用汽车运输，购买价 60
5、元/方。沙子可从距坝址 35km的砂场购买，质量和料源均可满足工程所需，运输工具为汽车，购买价为 35元/方。水泥选用 32.5#普通硅酸盐水泥，钢筋选用级钢，木材选用松木板材，均可从距坝址约 32km的县城购买，运输工具为汽车，购买价分别为水泥 280元/吨，钢筋 3600元/吨，木材 1150元/方。316 水文及气象资料该流域内没有水文、气象测报站，其水文气象资料来源于右玉县气象局提供的有关数据。多年平均气温 3.6，年平均无霜期 104天。沟道内无泉水出露，无径流形成。该流域属大陆性半干旱季风型气候，冬长夏短，其特点为干旱。据右玉县气象站观测记载， 多年平均降水量 414mm，最大年降
6、水量 662mm，最小年降水量 115.5mm，降水在年内变化较大，汛期 69月份降雨量占到年降雨量的 77.2%，易形成短历时洪水，并含有大量泥砂。最大 24小时暴雨值55mm，年平均侵蚀模数 8000t/km2.a。42 水文计算21 设计依据及设计标准2.1.1设计依据:水土保持综合治理 技术规范 沟壑治理技术 （GB/T16453.31996） ， （以下简称为国标 ） 。水土保持治沟骨干工程技术规范 （SL2892003） ， （以下简称为部颁规范 ） 。山西省企业标准淤地坝工程技术规范 （晋 Q 83485） ， （以下简称为省规范） ） 。水工混凝土结构设计规范 （SL/T191
7、-96） 。黄土高原地区水土保持淤地坝工程初步设计要求水利水电工程制图标准 水土保持图 （SL73.6-2001） 。实测 1：500 坝址地形图和 1：10000 地形图及流域现状调查资料。2.1.2设计标准：该坝库容大约在 100万方以上，洪水设计标准选用 30年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核，淤积年限 20年。22 水文计算221设计暴雨量计算采用省规范公式H24p=KpH24式中：H 24p频率为 p的 24小时暴雨量 （mm） ；Kp频率为 P的皮型曲线模比系数；5H24最大 24小时暴雨均值 （mm） 。查省规范表 D-4得：H24=55mm CV=0.55 CS=3.5CV根
8、据以上数据查省规范表 D3得K3%=2.43 K0.33%=3.55 将数据代入公式计算得：H243%=2.4355mm=133.65mmH240.33%=3.5555mm=195.25mm2 2 2设计洪峰流量计算采用省规范公式： Q p=C1 H24p F2/3式中：Q p频率为 P的洪峰流量 （m 3/s） ；C1洪峰地理参数，查省规范表 3-1取 C1=0.18；F骨干坝控制流域面积，F=6.34 km 2其它符号同前。将数据代入公式计算得：Q3%=0.18133.65 6.342/3=82.41m3/sQ0.33%=0.18195.256.342/3=120.39m3/s2 23设计
9、洪水总量计算采用省规范公式： W p=K Rp F式中：W p频率为 P的设计洪水总量 （万 m3） ；K小面积洪水折减系数， 查省规范表 3-2取 K=0.8；Rp设计暴雨的一次洪水模数 （万 m3/km2） ；由设计暴雨查6省规范表 D-5得：R3%=4.36万 m3/km2 R0.33%=9.37万 m3/km2其它符号意义同前。将数据代入公式计算得： W3%=22.11万 m3 W0.33%=47.52万 m3224 年来沙量计算采用省规范公式： V S=（1-K S） S F式中：V S年来沙量 （万 m3） ；S年均侵蚀模数 S=8000t/km 2.aKS坡面措施年均拦沙率，根据
10、上游治理情况取 KS=0；VS=1.08000/1.35 6.34 =3.76万 m3V 拦 =3.7620=75.20 万 m3水文计算成果汇总如下表：控制面积 暴雨 mm 洪峰 (m3/s) 洪量 (万 m3) 淤积量 (万 m3)Km2 H3% H0.33% Q3% Q0.33% W3% W0.33% 年限 总量6.34 133.65 195.25 82.41 120.39 22.11 47.52 20 75.2073 工程设计31 枢纽组成通过实地勘测、调查坝址处地形、地质情况，经多方案比较，确定东窑沟 1#骨干坝的枢纽组成为：大坝和放水建筑物（卧管、涵洞）两大件，不设溢洪道，放水建筑
11、物布设在大坝右岸。坝址附近有适宜的壤土，其储量足以满足填筑坝体的需要，沟内无常流水，坝型选择均质碾压土坝。32 土坝设计3.2.1筑坝土料设计筑坝土料的平均运距为 80m，土质为壤土，其有机质含量小于 2%，水溶盐含量小于 5%，理化性质均能满足碾压土坝对土质的要求。施工时土料的最优含水量应控制在 1220%之间，坝体干容重达到 1.55t/m3。3.2.2坝高库容面积曲线绘制根据 1：10000 库区地形图，首先量出各层等高线包围面积，然后计算各层间库容及累计库容，得到下表数据，最后绘出坝高库容面积曲线。曲线的绘制要结合实测坝址地形图确定，沟底相对高程为 991m，详见附图。坝高-库容-面积
12、库容曲线计算表高程（m） 高差 面积（万 m2） 平均面积(万 m2) 体积 （万m2） 累积体积（万 m2）991 04 1.25 5 5995 2.54 4 16 21999 5.54 6.75 27 481003 82 8.6 17.2 65.21005 9.22 9.6 19.2 84.41007 102 10.4 20.8 105.21009 10.82 11.2 22.4 127.61011211.611.95 23.9 151.581013 12.33.2.3坝高计算采用公式 H=h 拦 +h 滞 +h 安式中：H总坝高 （m） ；h 拦 拦泥坝高 （m） ；h 滞 滞洪坝高 （
13、m） ；h 安 安全超高 （m） 。由 V 拦 = 75.20万 m3,查曲线图得 h 拦 =15.06m，相应拦泥高程为 1006.06 m，淤地面积 7.52hm2。设计情况下：V 滞 3%=22.11万 m3，V 拦 + V 滞 =75.2+22.11=97.31万 m3，查曲线得 h 拦 + h 滞 = 17.24m，相应设计洪水位高程为 1008.24m，h 滞3%=2.18m。校核情况下：V 滞 0.33%=47.52万 m3，V 拦 + V 滞 =75.2+47.52=122.72万m3，查曲线 h 拦 + h 滞 =19.58m，相应校核洪水位高程为 1010.58m, h 滞
14、0.33%=4.52m。查水土保持治沟骨干工程技术规范 （SL2892003）表 4.1.4-1,取安全超高 h=1.5m，则：H 设 = 17.24+1.5=18.74mH 校 =19.58+1.5=21.08m取坝高为 21.1m，相应坝顶高程 1012.1m。3.2.4施工渡汛期拦洪坝高计算为保证大坝施工期安全渡汛，需计算汛期拦洪坝高。坝体在汛期前必须9达到二十年一遇洪水重现期防洪渡汛高程。经计算，该骨干坝二十年一遇设计标准下洪水总量为 W5%=0.86.343.13=15.88万 m3，卧管第一台阶放水孔高程以下死库容为 1.30万 m3，则总库容 17.18万 m3，查 H-V-F曲
15、线知，相应坝顶高程为 998.30m，取安全超高 1.5m，则相应坝顶高程为 999.8 m。3.2.5坝体断面尺寸确定 坝顶宽度坝顶有交通要求,坝高在 10m 以上，考虑交通要求，取坝顶宽 B=4m。 坝坡根据坝高、筑坝土料土质，并参考已成工程经验数据确定：上游坝坡1：2.5、1：2.0；下游坝坡 1:2、1：1.5，并在上、下游坝坡设置马道,马道宽 2.0m。 坝坡排水为防止暴雨冲刷坝面，在下游马道内侧设横向排水沟，在坝体与岸坡结合处设纵向排水沟，纵横排水沟相互连通，将水流送出坝脚以外。为防止坝肩两岸排水汇流坝顶形成洞穴，虑及坝体安全，必须设置坝肩排水沟，与纵问排水沟相连。排水沟为矩形断面
16、，马道排水沟断面 20cm20cm（宽深） ，坝肩及岸坡排水沟尺寸为 20cm20cm（宽深） ，边墙、底板厚均为 20cm，用 M7.5水泥砂浆浆砌块石砌筑，M10 水泥砂浆勾缝。 坝基、岸坡、结合槽处理坝体填筑前，必须对坝基和岸坡进行处理，清基范围应超出坝的坡脚线0.5m，清基平均深度 20cm。凡在清基范围内的地面表土、乱石、草皮、树木、腐殖质等均要清除干净，不得留在坝内做回填土用。与坝体相连的岸坡10应开挖成平顺的正坡，土质岸坡不陡于 1:1.5，岩石岸坡不陡于 1:0.75。为增加坝体稳定性，防止土坝与沟底结合面上透水，沿坝轴线方向从沟底到岸坡开挖一道梯形断面结合槽。结合槽底宽 1m
17、，深 1m，边坡比 1：1。 坝体防渗稳定处理为有效排出渗流，降低坝体浸润线，防止下游坝脚遭受尾水淘刷，增加下游坝坡稳定性，在下游坝脚设棱体式反滤排水，查省规范表 D6，结合下游坝设计情况，取反滤体高 2.8 m，顶宽 1.5m，底宽 9.2 m，外坡1:1.5，内坡 1:1.25，粗砂层厚 0.2m，碎石层厚 0.2m，反滤体每米用料，块石 13.5m3，碎石 2.6m3,砂子 2.7m3。6 坝体施工要求沿坝轴线方向分层均匀铺土，用履带拖拉机碾压，压迹重叠1020cm，每层铺土厚度不超 30cm，压实后测 25cm，坝肩人工夯实。大坝回填整体土干容重平均达到 1.55t/m3，每层铺土前应对碾压表面刨毛、洒水。33 放水建筑物设计放水建设物的组成：大坝放水建筑物由放水卧管、输水涵洞及出口三部分组成，放水卧管布设在大坝上游右岸原坡开挖基础上，涵洞及出口段布设在大坝右岸坚实地基上。3.3.1卧管设计卧管采用箱式方型结构，底坡 1：2，用 M7.5浆砌块石砌成台阶状，用M10水泥砂浆抹面。卧管台阶高 0.4 m，盖板采用 C20钢筋混凝土预制板。 放水流量的确定
