1、黃土高原地區(qū)水土保持淤地壩建設內(nèi)蒙古清水河縣沙溝子小流域壩系工程扇 背 溝 骨 干 壩 擴 大初步設計報告目 錄1基本情況11.1 概述11.2 工程建設必要性11.3 小流域社會經(jīng)濟情況11.4 小流域治理現(xiàn)狀11.5可研批復情況21.6 工程所在小流域溝道及壩址地形、地質(zhì)情況21.7 壩址選擇21.8 庫區(qū)淹沒及施工占地31.9 水文、氣象31.10 地震烈度32水文計算42.1 設計洪水標準42.2 設計洪水總量42.3 輸沙量計算53工程設計63.1 工程等級設計標準63.2 工程總體布設63.3 壩體設計63.4 土壩滲流計算93.5 壩體穩(wěn)定復核計算103.6 放水工程設計154

2、工程施工244.1 編制原則244.2 施工進度計劃244.3 施工組織254.4 施工方法265 工程概算305.1 編制說明305.2 設計概算表及附件：（附后）336效益分析346.1 效益計算347 工程運用管理367.1 工程檢查觀測367.2 工程維修養(yǎng)護367.3 控制運用371基本情況1.1 概述扇背溝治溝骨干工程，所屬水系為黃河一級支流楊家川流域的沙溝子小流域。壩址位于內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特市清水河縣南部北堡鄉(xiāng)小斗溝村西0.3公里處。地理坐標為東徑1114651，北緯394338。該小流域面積82.85 km2，本項工程位于流域下游，壩控流域面積為3.9km2。1.2 工程建設

3、必要性通過本壩的建設，可調(diào)高該流域現(xiàn)有的防洪能力，減少下游溝道洪水流量，緩減下游骨干工程的防洪壓力，實現(xiàn)水沙平衡，提高下游壩地的保收能力，減少溝壑侵蝕，同時可淤地造田、增產(chǎn)增收，促使當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境向良性方向發(fā)展有著重要意義。因此該工程建設是十分必要的。1.3 小流域社會經(jīng)濟情況沙溝子小流域涉及清水河縣北堡鄉(xiāng)的6個村民委員會23個自然村，總戶數(shù)630戶，總?cè)丝?490人，總勞力1300人，均系農(nóng)業(yè)人口與農(nóng)業(yè)勞力。人口密度為30.40人/km2。人均收入1850元。流域內(nèi)農(nóng)耕地比重較大，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件差，經(jīng)濟結(jié)構單一，以種植為主，生產(chǎn)水平比較低。1.4 小流域治理現(xiàn)狀沙溝小流域現(xiàn)有梯田346.7hm2

4、，壩地23.3hm2，造林2582.5hm2，種草315.6hm2。措施面積3268hm2，占流域總面積的40.49%。該流域已建成治溝骨干工程1座，壩高32m，控制面積78.74 Km2，總庫容400萬m3，已淤積370萬m3，淤地面積達35.6hm2，目前可種植面積23.3 hm2。1.5可研批復情況沙溝子小流域項目可行性研究報告經(jīng)水利部黃河水利委員會審查，在2007年3月由內(nèi)蒙古自治區(qū)發(fā)展與改革委員會以內(nèi)發(fā)改農(nóng)字2007325號文件對我縣沙溝子小流域壩系工程可行性研究報告進行了批復。共新建淤地壩18座，加固配套骨干壩1座，其中新建骨干壩16座，骨干壩舊壩加固1座；新建小型壩2座。新增總庫

5、容1709.44萬m3，其中滯洪庫容818.05萬m3，攔泥庫容891.39萬m3。新增淤地面積116.99 hm2。共動用土方294.58萬m3，石方8113.62萬m3，混凝土85.51 m3。1.6 工程所在小流域溝道及壩址地形、地質(zhì)情況該項工程壩址處溝道斷面呈淺“V”，溝底寬約9m，左右兩岸較陡，左岸坡度約40，右岸坡度約45兩岸及溝底沒有基巖裸露，均為黃土類黃土，濕陷性較小。運距在80 m之內(nèi)的儲量約30萬m3，土料技術指標參照楊家川正峁溝小流域土料試驗資料，土料組成為砂粒12%、粉粒77%、粘粒11%、液限27%、塑限16%、滲透系數(shù)1.8910-5cm/s，最優(yōu)含水量12%，有機

6、質(zhì)含量0.37%。1.7 壩址選擇壩址位置經(jīng)可研階段確定，位于東經(jīng)1114651，北緯394338, 壩軸線處壩端地理坐標為左端4399597.45m；19566821.36m。右岸4399705.29m；19566801.74m。壩控流域面積3.9km2，壩址處地質(zhì)條件較好，兩岸岸坡比較穩(wěn)定，沒有可溶性石灰?guī)r，大壩兩岸土儲量豐富且運距較近，工程量小交通比較方便。此處溝底寬31m，頂寬320m，溝深35m，溝底比降1/70，兩岸為粉質(zhì)壤土，可做筑壩材料。1.8 庫區(qū)淹沒及施工占地 由于壩址處不存在施工占用耕地，工程建成后也不存在淹沒耕地，所以工程建設與當?shù)剞r(nóng)民不會發(fā)生土地矛盾問題。1.9 水文

7、、氣象沙溝小流域?qū)俅箨懶约撅L氣候，降雨主要集中在69月份，占全年總降水量80%以上，多年平均降水量400mm，最枯年為184.2mm，最豐年為620.8mm，一日最大降水量151.6mm。多年平均24h最大暴雨62mm。流域內(nèi)四季氣候鮮明，最高氣溫37.5，最低氣溫-29，多年平均氣溫7.2。多年平均蒸發(fā)量2577.2mm，無霜期116-160天左右，結(jié)冰期90天左右，多年平均凍深1.5m，最大凍深可達1.7m。多年平均徑流深40mm，溝內(nèi)無常流水，多年平均侵蝕模數(shù)7500t/（km2a）。1.10 地震烈度根據(jù)中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖（GB-18306-2001）該地區(qū)地震烈度7度，相應地震動峰

8、值加速度0.1。2水文計算2.1 設計洪水標準 根據(jù)水土保持治溝骨干工程技術規(guī)范（SL289-2003）和內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特市清水河縣沙溝子小流域壩系工程可行性研究報告的審批文件確定設計洪水標準。按相應24小時設計暴雨推求設計洪水標準為P=3.3%校核洪水標準為P=0.33%2.2 設計洪水總量依據(jù)可研沙溝子小流域多年平均24小時最大暴雨不同頻率洪量模數(shù)，見表21。表21 24小時最大暴雨不同頻率的洪量模數(shù)頻率10%5%3.3%0.5%0.33%洪量模數(shù) （104m3/km2）2.543.935.059.3110.32洪水總量由公式：24p=M24p F式中：24。p頻率為設計洪水總量（10

9、4m3）壩控面積（km2），=3.9km2 M24。p頻率為的24小時洪量模數(shù)（104m3/km2）計算得：W24.3.3%=19.70（104m3）W24.0.33%=40.25（104m3）W24.10%=9.91（104m3）W24.5%15.33（104m3）W24.0.5%=36.31（104m3）2.3 輸沙量計算侵蝕模數(shù)采用內(nèi)蒙古黃河流域淤地壩建設區(qū)土壤侵蝕模數(shù)和洪量模數(shù)的分析論證所確定的值，沙溝子小流域侵蝕模數(shù)為7500 t/(km2a)采用內(nèi)蒙古自治區(qū)水文手冊中公式WSb=MoF/r式中：Wsb多年平均總輸沙量，104m3/a； Mo多年平均侵蝕模數(shù)，t/(km2a)； F壩

10、控面積，km2； r淤積泥沙容重，取1.33t/m3。 經(jīng)計算：Wsb=75003.9/1.33=2.20（104m3）3工程設計3.1 工程等級設計標準工程設計標準按照水土保持治溝骨干工程技術規(guī)范（SL 289-2003）確定。扇背溝治溝骨干工程壩控流域面積3.9m2，按30年一遇洪水標準設計，300年一遇洪水校核設計，淤積年限為20年，確定工程等別為五等，主要建筑物級別為5級。3.2 工程總體布設為了降低工程造價，工程樞紐組成采用土壩和放水建筑物兩大件，不設溢洪道。大壩為均質(zhì)土壩，放水建筑物為斜臥管、漿砌石涵洞結(jié)構。放水建筑物位于大壩的右岸。3.3 壩體設計由于壩址兩岸不同高程上分布著儲量

11、相當豐富的輕粉質(zhì)壤土，地質(zhì)透水性較小，滲透系數(shù)1.8910-5cm/s是筑壩的好材料，所以工程選擇構造簡單，施工方便的碾壓均質(zhì)土壩。3.3.1 壩體斷面設計壩體斷面尺寸除計算確定外，其他按照水土保持治溝骨干工程技術規(guī)范（SL2892003）選取。3.3.2 壩高確定3.3.2.1庫容確定滯洪庫容V滯取一次校核洪水 V滯=40.25（104m3）設計淤積年限為n=20年攔泥庫容V淤=nWsb=43.98（104m3） V總=V滯+V淤=84.23（104m3）3.3.2.2壩高確定壩高H應由攔泥壩高HL、滯洪壩高Hz和安全超高H三部分組成，按下式計算：H=HL+Hz+H壩軸線處溝底高程1350.

12、0m，淤積庫容43.98萬m3，根據(jù)由斷面法測算的水位庫容、面積關系曲線查得：淤積高程1366.38m，攔泥壩高HL=16.38m。淤地面積4.62hm2。校核洪水位為1372.9m，滯洪壩高Hz=6.52m。安全超高取：H=2.0m。計算得：H=24.9m，設計壩頂高程1374.9m。考慮土壩竣工后存在沉陷量，沉陷量取設計壩高的1.5%，計算沉陷值0.37m，則施工壩高為25.27m，施工壩頂高程1375.27m。3.3.3 壩頂寬壩頂寬按照水土保持治溝骨干工程技術規(guī)范（SL289-2003）進行選取，根據(jù)設計壩高，在不考慮交通要求的情況下，取壩頂寬為4m。3.3.4 壩坡本工程的大壩為碾壓

13、均質(zhì)土壩，設計壩高24.9m，壩坡的選取時，依照水土保持治溝骨干工程技術規(guī)范SL289-2003擬定，初選迎水坡1：2.5，背水坡1:2.0，在壩下游布設馬道2條，布設高程分別為1359.0m、1367.0m，寬度為1.5m。根據(jù)清水河縣多年來治溝骨干工程的經(jīng)驗，結(jié)合壩坡穩(wěn)定計算復核(具體計算附后)，壩體抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)k=1.28k=1.25，確定壩坡選取適當。3.3.5 壩體排水因該工程為流域一級支溝的骨干壩，汛期蓄水時間可能較長，為了防止?jié)B透水流對壩體產(chǎn)生破壞，故設貼坡式反濾體。根據(jù)滲流計算，滲出點高度1.25m，反濾體高度高出浸潤線出逸點1.5m，故反濾體高為2.75m。3.3.6 護

14、坡為了保護壩坡不受雨水徑流的破壞，上、下游壩坡必須設置護坡，由于本項工程大壩為碾壓均質(zhì)土壩，采用生物措施護坡，上游從壩頂開始護至淤積高程以下2.0m，下游從壩頂一直護到壩底，相鄰的山坡處也采取水保措施，直接種植易生根，能蔓延，耐旱的沙棘、檸條等，護坡生物設計株行距2.02.0m。同時下游坡上還需設置縱橫連通的排水溝，并與壩腳線相連，以防止暴雨對壩體的沖刷，沿土壩與岸坡結(jié)合處設岸坡排水溝，以排泄山坡雨水，馬道同時是下游的縱向排水。3.3.7 壩基和岸坡處理施工前先清理壩基、壩肩岸坡，清理厚度0.5m，兩岸山坡應挖成斜面，其坡度不陡于1:1.5。在壩基和岸坡挖一道齒槽作為結(jié)合槽，底寬1.5m，深1

15、m，邊坡1:1。3.3.8土料選擇及填筑標準1、筑壩土料性質(zhì)筑壩土料為砂壤土和輕粉質(zhì)壤土。土料為黃土類黃土，沒有濕陷性。施工時必須具有適當?shù)暮亢蛪簩嵜芏取?、填筑標準根據(jù)實際情況，選擇土質(zhì)較好的筑壩土料，填土設計干容重不小于1.55t/m3。3.4 土壩滲流計算土壩滲流計算的目的是確定壩體浸潤線的位置,據(jù)此作為壩坡穩(wěn)定計算的依據(jù)，該壩為均質(zhì)土壩,下游設貼坡排水，壩基按不透水地基考慮。本設計參考武漢水利電力學院水力學計算手冊進行計算。根據(jù)分段法及其修正，單寬滲流量q和滲出高度a0可由下式計算 式中 k滲流系數(shù)； s浸潤線的水平投影長度； 系數(shù)，由下式確定：H1 壩前設計水深，查水位、庫容關系

16、曲線得H1=10.3m；H2下游正常水深，下游無水H2=0；、a0、m1和m2均見圖。m1=2.5m2=2.0通過試算得q=1.0410-7m3/(sm)a0=1.25m（2）壩體浸潤線的計算計算公式：各點計算結(jié)果見表3-1。表3-1 壩體浸潤線計算表X5102030405060708090Y10.039.759.178.557.887.156.335.404.262.673.5 壩體穩(wěn)定復核計算（1）土壩滑裂面形成的確定該土壩為碾壓均質(zhì)壩，筑壩材料為砂壤土，滑裂面近似圓弧滑動面，因此選擇圓弧法分析壩坡穩(wěn)定。（2）穩(wěn)定計算的設計情況及安全系數(shù)設計情況根據(jù)水土保持治溝骨干工程技術規(guī)范(SL289

17、-2003)，碾壓式土壩應進行運用期下游壩坡穩(wěn)定性復核計算。由于本地區(qū)的地震烈度為7度，工程等別為五等，因此不進行抗震穩(wěn)定性驗算。抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)根據(jù)水土保持治溝骨干工程技術規(guī)范(SL2892003)，壩體允許抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)K=1.25。（3）穩(wěn)定計算計算方法按比例繪制出壩體橫斷面圖，將計算出的浸潤線繪于圖上。 根據(jù)B、B方捷耶夫法，找下游壩坡的中點a，作a點的鉛垂線與另一條過a點與壩坡成85角的線，以a為圓心，作兩條圓弧，根據(jù)水工建筑物確定內(nèi)外圓弧的半徑。內(nèi)圓弧半徑r內(nèi)=0.75H=18.68m外圓弧半徑r外=1.75H=43.58m則最小安全系數(shù)的滑弧圓心在扇形內(nèi)。 根據(jù)費蘭紐斯法查水工

18、建筑物得 1=25，1=35可繪出直線M1M，則最小安全系數(shù)的滑弧圓心位于M1M的延長線上。綜合考慮以上兩種方法，即認為最危險的滑弧圓心在扇形面積中eg線附近，按以下步驟計算最小的安全系數(shù)。首先在eg線上選取O1、O2、O3為圓心，分別作通過B1點的滑弧并計算各自的安全系數(shù)K，按比例將K值標在相應的圓心上，連成曲線找出相應最小K的圓心，例如O1點。 再通過eg線上最小的點O1作eg的垂線N-N，在N-N線上選O5、O6等為圓心，例如B1點對應K1即是一般認為K1值即為通過B1點的最小安全系數(shù)，按比例將K1標在B1點的上方。 然后根據(jù)壩基土質(zhì)情況，在壩坡或壩址外再選B2、B3同上述方法求出最小安

19、全系數(shù)K2、K3等，分別按比例標在B2、B3點的上方。連接標注K1、K2、K3諸短線的端點，即可找出相應于計算情況的壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)kmin。 壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)計算表表3-21=19，2=20.3，3=10.5，4=10.5(KN/m3)土條編號h1h2h3h41h12h23h23h34h4buiisin icos iicosiisin isecaubsecabsecaN084.8191.390.000.0000.005.540.00506.30506.300.800.60304.89404.211.660.009.20712.56238.640.000.0000.005.540.001322

20、.071322.070.690.72951.37918.011.390.007.70614.72.07279.3042.0221.7400.005.5413.951667.731780.120.600.801332.241070.841.2596.746.94512.564.68238.6495.0049.1400.005.5430.491594.301848.390.500.871380.92923.771.15195.016.40410.366.66196.84135.2069.9300.005.5442.141477.911839.490.410.911350.26747.831.092

21、55.556.0638.277.290.67157.13147.9976.5500.005.5449.741294.561690.350.310.951231.26522.091.05289.715.8227.476.581.98141.93133.5769.09020.795.5453.391284.231641.470.210.981256.19341.111.02302.365.6615.856.022.74111.15122.2163.21028.775.5453.331125.341452.180.100.991119.18151.721.01297.065.5702.985.482

22、.8156.62111.2457.54029.515.5449.80795.901093.420.001.00795.900.001.00275.875.54-11.434.261.1227.1786.4844.73011.765.5442.79463.48694.76-0.100.99460.94-72.591.01238.375.57-23.221.471.9161.1829.8415.44020.065.5429.61535.55615.36-0.210.98523.86-127.881.02167.685.66-300.680.56013.807.1405.885.548.0672.1

23、3109.05-0.310.9568.60-33.681.0546.975.82000005.540.000.000.000.00000.00合計10775.634845.432165.3175.95說明:表中 1土壩浸潤線以上土料濕容重，2土壩浸潤線以下至下游水位以上土料飽和容重，3土壩下游水位以下壩基以上土料浮容重，4壩基土料浮容重。 h1土壩浸潤線以上土條高度，h2土壩浸潤線以下至下游水位以上土條高度，h3土壩下游水位以下壩基以上土條高度，h4壩基土條高度。 該工程下游無水，視下游水位于壩基線齊平，壩基劃弧范圍內(nèi)土料土質(zhì)與壩體相同進行計算。最小安全系數(shù)的圓心及滑弧見穩(wěn)定分析計算圖，計算過

24、程如。將滑動土體分成若干土條，使土條寬b=0.1R=5.54m，量出各土條中心高度h。量出滑弧中心角=79。計算安全系數(shù)；根據(jù)水土保持治溝骨干工程技術規(guī)范公式K式中：K抗滑安全系數(shù)； w土條重量，濕容重r=19kN/m3；Q、V水平和垂直地震慣性力（向上為負，向下為正）；u作用于土條底面的孔隙壓力；a條塊重力線與通過此條塊底面中點的半徑之間的夾角；b土條寬度，b=5.54m；c、土條底面的有效應力抗剪強度指標； c=14kpa=29；Mc水平地震慣性力對圓心的力矩；R圓弧半徑。在不考慮地震慣性力的情況下公式可簡化為將計算表數(shù)據(jù)代入公式得K=1.28在穩(wěn)定計算圖最危險滑弧圓心范圍內(nèi)分別取Q1；Q

25、2；Q3點為圓心，滑弧分別過B1；B2；B3求得最小穩(wěn)定按安全系數(shù)Kmin=1.28K=1.25，故壩體滿足穩(wěn)定要求。具體計算見表3-2。3.6 放水工程設計3.6.1 放水工程布設及結(jié)構型式放水工程布置在壩體的右端。采用斜臥管下接拱涵輸水洞結(jié)構形式，斜臥管為漿砌石主體砼蓋板結(jié)構，根據(jù)當?shù)夭牧瞎┙o情況和勞力技術水平，經(jīng)經(jīng)濟技術比較，輸水涵洞采用漿砌石拱涵結(jié)構，出口段為漿砌石明渠結(jié)構。放水建筑物基礎全部座落在堅硬的基巖或原狀土上。放水孔為圓形，斜臥管平面上大體與壩軸線平行，平面投影長32.8m，坡率取1:2，臺階高差0.4m，通氣孔頂部高程1373.6m，頂部進水口高程1372.5m，底部進水口

26、高程為1356.1m，臥管后接密閉式消力池。輸水洞進口與臥管消力池相連，與壩軸線大體垂直，長101m，坡度1:100，基礎布設高程為1353.8m,距壩底高差3.8m，出水口與明渠相接。明渠坡比1:6，長25m。明渠后接開敞式消力池與下游溝底連接。3.6.2 放水流量計算放水流量按5日排完10年一遇一次洪水總量計算。Q=W10%/（586400）式中：Q放水流量(m3/s) W10%10年一遇一次洪水總量(萬m3)將有關數(shù)據(jù)代入得：Q=0.23m3/s 3.6.3 放水孔尺寸確定臥管放水孔采圓孔式放水設施，臺階高度0.4m，采用三級臺階三孔放水。式中：d放水孔直徑，m Q放水流量，m3/s H

27、1、H2、H3孔上水深，m 將有關數(shù)據(jù)代入得：d=0.20m。3.6.4 臥管水力斷面尺寸確定 計算臥管流量時，應考慮由于水位變化而導致的放水孔調(diào)節(jié)，比正常運用時的流量加大20%。臥管高度應考慮放水孔水流跌落臥管時的水柱躍起，本項工程臥管為方形，其高度應為臥管正常水深的3-4倍。 放水加大流量Q=0.28m3/s臥管尺寸按明渠均勻流公式確定：式中：Q加大放水流量(m3/s) C謝才系數(shù)C=(1/n)R1/6 n糙率(水泥砂漿護面，n=0.017) R水力半徑(m)，R=/ 過水斷面面積(m2) i比降 濕周(m) 臥管斷面尺寸初擬0.4m0.4m，經(jīng)試算得臥管內(nèi)水深0.106m，初擬斷面尺寸符

28、合水力要求。3.6.5 封閉式消力池斷面尺寸確定 封閉式消力池緊接臥管后，由于臥管坡度較大，流速較高，水流屬于急流，在水流進入壩底涵管前，用消力池進行消能，消力池采用漿砌石的拱形結(jié)構。消力池深度d按下列公式計算：d=1.1h2-h式中：h2第二共軛水深，mh 下游水深，即涵洞正常水深，mh0臥管正常水深，mq臥管單寬流量，m3/s/mg重力加速度，9.81m/s2a流速不均勻系數(shù)，取1.1將有關數(shù)字代入公式得：第二共軛水深：h2=0.97m，消力池深度： d=0.85m，消力池長L2按下式計算：L2=（35）h2消力池長取：L2=3.5m 消力池寬b取：b=0.8m 消力池尺寸：長寬深=3.5

29、m0.8m0.85m3.6.6 臥管及消力池結(jié)構設計3.6.6.1 臥管蓋板配筋計算：按水工混凝土結(jié)構設計規(guī)范（SL/T 191-96）執(zhí)行。由于消力池采用漿砌石拱涵結(jié)構，故配筋計算只考慮臥管蓋板。臥管蓋板分為平面蓋板和立面擋板，平面蓋板上設放水孔。臥管蓋板內(nèi)力按簡支梁計算，計算寬度0.90m，蓋板上的填土壓力，水壓力和自重作為勻布荷載。1）：荷載計算q=（rch1+r水h2+r鋼筋砼h3）1.0式中：rc 填土的容重，淤泥一般取2.0t/m3r水水的比重,取1.0 t/m3r鋼筋砼鋼筋砼的容重,取2.5 t/m3h1 蓋板以上填土高,米h2最大水深, 米h3 蓋板厚度, 米（初擬0.10 m

30、）將有關數(shù)據(jù)代入得：q=26.93t/m平面蓋板最大彎距按簡支板計算 式中 q平面蓋板的勻布荷載； 臥管計算跨度，； 臥管凈跨度0.4m；經(jīng)計算最大彎矩為：Mmax=0.53（tm）=0.52107()1）： 相對界限受壓區(qū)計算高度受拉鋼筋和受壓區(qū)混凝土同時其強度設計值時的相對界限受壓區(qū)計算高度b按下列公式計算：式中：b相對界限受壓區(qū)計算高度；受拉鋼筋的強度設計值，級(Q235)210（N/mm2）；鋼筋彈性模量，級(Q235)2.1105（N/mm2）；截面的有效高度，凈保護層為25mm時，=75mm;界限受壓區(qū)計算高度。經(jīng)計算，相對界限受壓區(qū)計算高度b=0.614。2）： 平面蓋板配筋計算

31、截面抵抗矩系數(shù)按下列公式計算：式中：截面抵抗矩系數(shù)；鋼筋混凝土結(jié)構的結(jié)構系數(shù)，確定為1.20；彎矩設計值，2.13107()；混凝土軸心抗壓強度設計值， C20混凝土11()；矩形截面的寬度，650mm； 截面的有效高度，75mm;經(jīng)計算：=0.156=0.171含筋率式中： 受壓區(qū)相對高度系數(shù)（b=0.614）=0.9%,在經(jīng)濟配筋率0.6%-1.5%之間。鋼筋混凝土矩形截面受彎構件，縱向受拉鋼筋截面按下列公式計算：式中：縱向受拉鋼筋的截面面積，；其余符號同前。經(jīng)計算：As=436 。選98作為受力主筋。實際As=453。按構造要求，除受力主筋外，在垂直受力主筋方向布置48的分布鋼筋。3）：

32、立面擋板配筋設計擋板配筋采用的公式及承受荷載與蓋板大體類似，配筋計算結(jié)果如下：受力主筋38，除受力主筋外，在垂直受力主筋方向布置48的分布鋼筋。3.6.6.2 臥管結(jié)構尺寸確定臥管側(cè)墻，基礎尺寸的選擇參照內(nèi)蒙古自治區(qū)水土保持治溝骨干工程技術手冊，按實際承受的泥水壓力選取，臥管側(cè)墻頂寬0.4m，底寬0.7m，基礎外伸0.15m，基礎厚0.4m，蓋板搭接長度0.15m。 臥管底板每隔8m做防滑齒墻一道，寬0.5m，伸入地基1m。沿臥管軸線方向每隔15m設置溫度沉陷縫一道，縫中設止水。3.6.6.3 消力池結(jié)構尺寸的確定：消力池采用拱涵結(jié)構，根據(jù)水土保持治溝骨干工程技術規(guī)范SL289-2003，對于

33、等截面的半圓拱，其拱圈、拱臺尺寸按下列公式計算：t1=0.8(0.45+0.03R)t2=0.3+0.4R+0.17ht3=t2+0.1h式中：t1拱圈厚度，mt2拱臺頂寬，mt3拱臺底寬，mR拱圈內(nèi)半徑，0.4mh拱臺高度，1.65m經(jīng)計算得：t1=0.37mt2=0.74mt3=0.91m根據(jù)內(nèi)蒙古自治區(qū)水土保持治溝骨干工程技術手冊，消力池基礎外伸0.25m，基礎厚0.55m。3.6.7 涵洞、明渠及其消力池設計3.6.7.1 涵洞設計：初擬涵洞斷面：寬0.8m，高1.2m。按明渠均勻流公式：經(jīng)試算得洞內(nèi)水深為0.22m(計算過程及基本參數(shù)同前)，滿足水深不大于洞高75%的放水要求，采用初

34、擬尺寸。涵洞結(jié)構尺寸確定參照消力池的計算方法：R拱圈內(nèi)半徑，0.4mh拱臺高度，0.8m經(jīng)計算得：拱圈厚度：t1=0.37m拱臺頂寬：t2=0.60m拱臺底寬：t3=0.68m根據(jù)內(nèi)蒙古自治區(qū)水土保持治溝骨干工程技術手冊，基礎厚度0.5m，基礎外伸0.2m。沿涵洞長度每15m砌筑一道截水環(huán)，截水環(huán)厚0.6m，伸出管壁外層0.5m，溫度沉陷縫設置同臥管。3.6.7.2 明渠及消力池設計：陡坡段采用漿砌石矩形斷面，比降1:6，初擬明渠寬度為1.0m。 矩形斷面的臨界水深按下式計算：式中：hk臨界水深，ma系數(shù)，取1.1q陡坡單寬流量，m3/s/mg重力加速度，取9.81m/s2 計算得hk=0.2

35、1m陡坡段正常水深h0按明渠均勻流公式：(計算基本參數(shù)同前) 經(jīng)計算得h0=0.08m h0hk，水流為急流。經(jīng)計算，陡坡末端水深已是正常水深。明渠底寬1.0m，陡坡段側(cè)墻高度根據(jù)陡坡降水面曲線確定，明渠超高取0.5m，陡坡起始處側(cè)墻高為0.71m，末端側(cè)墻高為0.58m，側(cè)墻外坡1:0.3，底板厚度0.5m，其它尺寸見附圖。溫度沉陷縫設置同臥管。明渠后消力池計算同臥管后的消力池。為了簡化計算，下游河床近似按矩形斷面處理，底寬5m，溝底比降1:70，糙率n=0.048，經(jīng)計算得河床正常水深h=0.11m。將有關數(shù)字代入公式：消力池池深：d=1.1h2-h計算得：第二共軛水深：h2=0.43m

36、消力池深度：d=0.36m，消力池長L2按下式計算：L2=35h2消力池長取：L2=1.5m 消力池寬b取與明渠等寬：b=1.0m 消力池尺寸：長寬深=1.5m1.0m0.36m 其余結(jié)構尺寸見附圖。4 工程施工4.1 編制原則 根據(jù)水利部水土保持治溝骨干工程技術規(guī)范SL289-2003、國家水土保持綜合治理技術規(guī)范溝壑治理技術CB/T16453.116453.6-1996進行編制。4.2 施工進度計劃整個工程計劃用二年時間完成，第一年七月開始備料，修路等工作，九月中旬開始清基、清肩；九月下旬開始大壩填土，同時開始修建放水建筑物工程，第二年十一月底工程全部竣工。總工期390天。具體工作項目進度

37、見表4-1：表4-1 工程進度計劃表工程項目施工進度計劃（月）第一年第二年78910114567891011土壩（1）清基（2）開挖結(jié)合槽（3）填土碾壓（4）鋪反濾料涵臥管（1）備料（2）挖管基（3）砌涵臥管（4）砼預制安裝4.3 施工組織4.3.1 施工組織形式壩系可研批復后，由清水河縣水務局組建項目法人單位，嚴格執(zhí)行 “項目法人制，施工招投標制，工程監(jiān)理制和質(zhì)量監(jiān)督制”。工程所在縣、鄉(xiāng)負責土地調(diào)整和協(xié)調(diào)解決與施工有關的問題。施工單位認真組織施工，嚴禁工程轉(zhuǎn)包、分包。不得擅自變更設計，確需變更，按照淤地壩建設管理有關程序進行。在施工過程中必須接受建設單位、質(zhì)監(jiān)部門、監(jiān)理部門的監(jiān)督檢查。應設立

38、專門安全員，負責土壩、爆破、防汛、高空等施工安全問題。4.3.2 施工質(zhì)量控制質(zhì)量檢查中所取試樣平面位置、高程及測試結(jié)果，均應按技術要求填表記載。施工中為保證質(zhì)量所采取的措施、試驗和觀測資料，施工單位均應在施工記錄簿上詳細記載，經(jīng)檢查人員簽字后作為原始記錄存檔備查。對隱蔽工程、關鍵工程、工程關鍵部位和其他方面需要質(zhì)量控制時，施工單位必須主動報請行政主管部門、建設單位、監(jiān)理單位、質(zhì)量監(jiān)督部門進行檢查或中間驗收。4.3.3 主要材料來源4.3.3.1 樹種、草種 樹種、草種從清水河縣水務局下設的檔陽橋種苗基地拉運，檔陽橋種苗基地面積7hm2，現(xiàn)有松樹、杏樹、楊樹、沙棘等多種種苗。還有檸條籽、沙打旺

39、籽、紫穗槐籽等多種草種，灌木籽種，品種良好，儲備量大。可以滿足本項工程及坡面治理所需的樹種、草種。4.3.3.2 建筑材料 土料：土料可就地取材，壩址兩岸的土均可上壩、儲量豐富。 石料：在壩址附近有大量的塊石，石質(zhì)堅硬，表面清潔，易于開采，質(zhì)量及儲量均可滿足工程要求。 砂子、石子及卵石：可從檔陽橋拉運、此處砂子質(zhì)地堅硬，級配較好，儲量豐富。 水泥、木材、鋼材、柴油：清水河縣目前有2家水泥生產(chǎn)企業(yè),生產(chǎn)的32.5KPa水泥均可滿足工程所需水泥的質(zhì)量和用量，水泥從縣水泥廠拉運；木材、鋼材、柴油從縣物資部門購買。4.3.4 交通狀況 在壩址西8km處的陽灣子村旁有209國道通過，為工程的材料運輸提供

40、了方便的交通條件，從公路到壩址處有土路可通過一般運輸車輛，另外在施工場內(nèi)還需修長200m的場內(nèi)運輸路。4.3.5 水電供應 施工用水從當?shù)丶晁垂こ叹徒\，壩址施工場地附近沒有輸電線路，由于投資問題，此處不考慮電力設備。4.4 施工方法4.4.1 土壩4.4.1.1 壩基和岸坡處理 在土壩壩基范圍以內(nèi)及兩岸山坡、應將所有的草皮、樹根、腐殖土、亂石等清除干凈，對洞穴等進行充填夯實。兩岸山坡不得清理成臺階式，更不允許有反坡，如有凸出部分也應加以修整，以保證壩肩結(jié)合良好。 在壩體填筑之前，應開挖截水槽，削緩兩岸山坡。清基、削坡及挖截水槽完畢即應回填壩身，不宜將清好的壩基和挖好的截水槽長期暴露在外

41、，以免影響壩體與壩基的結(jié)合或增加再次清理的工作。4.4.1.2 土壩填筑 根據(jù)筑壩的要求，應先選擇土料場。開挖土料之前，還應對料場作一個大致的規(guī)劃，做到土料供應與需要合理協(xié)調(diào)，規(guī)劃料場時應根據(jù)土料分布情況，土料數(shù)量及種類，土料場高程及位置等，考慮各個時期壩體各填筑部位的需要，盡可能做到高料高用，低料低用，合理使用上下游料場，盡量避免土料爬坡、過壩和交叉運輸?shù)取⒁詼p少干擾、提高工效。 壩體填筑前，壩基表面應灑水壓實，填筑時沿壩軸方向鋪土，厚度應均勻，每層鋪土厚度不得超過0.25m，采用“進退錯距法”壓跡重迭0.1-0.15m，鋪土前應對夯實表面刨毛，灑水，干容重不得低于1.55t/m3。土壩與岸

42、坡、土壩與涵洞等結(jié)合部必須采用人工夯實，鋪土厚度0.1-0.15m，夯跡重合1/3。壩體分段施工時，應清除接頭表土切成臺階，形成梳狀齒槽，壩體橫向接縫結(jié)合坡度不應陡于1:3，高差應小于5.0m，施工壩高25.27m。在土壩填筑施工過程中應注意土料含水量最大限度接近最優(yōu)含水率，以保證工程質(zhì)量。4.4.1.3 排水設施 排水設施需考慮下游壩腳貼坡排水及暴雨對壩坡的沖刷，在下游坡上設置縱橫交錯的排水溝，沿土壩與岸坡接合處設岸坡排水溝以排泄山坡雨水。縱向排水溝沿馬道內(nèi)側(cè)鋪設，由于馬道平緩，在馬道外側(cè)設置高0.3m，頂寬0.4m的擋水墻，以防暴雨徑流對馬道的破壞。4.4.1.4 反濾體施工反濾體在壩坡平

43、整后鋪筑，每層用料顆粒粒徑不超過鄰層較小顆粒的4-5倍，最小的一層粒徑不小于0.1 mm，鋪筑時，細粒料應澆水略加夯打，并預留相當層厚5%的沉陷量，反濾體外坡塊石采用平砌法砌筑。4.4.1.5 護坡施工壩坡整理時，只允許挖土，穴坑應回填處理。上游從壩頂?shù)接俜e高程以下2m直接栽植易生根能蔓延，耐旱的沙棘護坡，栽植株行距2.02.0m，并適當混交檸條。下游從壩頂一直到壩底全部采用檸條護坡，種植密度0.30.3m，為了便于成活采用挖坑坐水點種法種植。4.4.1.6施工場地整理工程完工后，各類施工場地、開挖面、棄土場等必須進行整理，采用人工種植或自然封育措施，恢復植被。4.4.2 放水工程：要做好臥管

44、、消力池、涵洞、明渠等之間的接口處理。4.4.2.1 臥管 臥管基礎應選在土壩兩岸老土上，要盡量避免一部分放在土基上，另一部分放在巖基上，若不可避免時，臥管上沉陷縫內(nèi)用油氈瀝青填塞，在縫的四周鋪設石子、中砂、細砂組成的反濾層。 臥管砌筑時應注意石料的質(zhì)量。風化石、表層石嚴禁使用，砌前應把巖石表面刷洗干凈、用水灑濕，石與石之間應灌滿灰漿，不得留有空隙、坐漿要均勻，以石料擱下能壓出漿為宜，然后灌漿。灌漿時要用瓦刀插搗，使孔隙填滿灰漿，砌筑時上下兩層豎縫必須錯開。漿砌石的外露灰縫未凝固前，應預留2cm的勾縫槽，再用水泥砂漿抹面，抹面前還需用水灑濕。臥管內(nèi)壁用水泥砂漿抹面。4.4.2.2 輸水洞 涵洞

45、側(cè)墻與底板應分開施工，先施工側(cè)墻，后施工底板。(但是地基軟弱時，可將側(cè)墻和底板做成一體)。注意在側(cè)墻未砌到起拱線之前，就應將石塊逐漸砌成傾斜形狀，以便使起拱線的斜度滿足要求，砌筑拱圈時，應以拱的全長和全厚同時由兩端起拱線處對稱向拱頂砌筑。相鄰兩行拱石的砌縫應錯開，其相鄰錯縫距離不得小于0.1m。必須保持拱圈的平順曲線形狀。砂漿強度能承受靜荷載的應力時，才能折除支承架。輸水洞內(nèi)壁80%高度以下部分必須抹面。 輸水洞外填土時，夯打不要振動灰漿，在其兩側(cè)和洞頂1m以內(nèi)，可用單人或雙人夯夯實，禁用重夯。4.4.2.3 明渠和消力池 消力池承受很大的水流沖擊力，基礎要特別堅固，砌筑完畢后內(nèi)壁用水泥砂漿抹

46、面。明渠內(nèi)壁和暴露處也要進行抹面。4.5 度汛設計根據(jù)水土保持治溝骨干工程技術規(guī)范SL289-2003壩體在汛前必須達到20年一遇洪水重現(xiàn)期防洪度汛高程,防洪庫容V=W5%+V死 式中：W5%二十年一遇一次洪水總量，萬m3 V死最低進水口以下死庫容，萬m3 查水位-面積、庫容關系曲線得V死=7.64萬m3 得出：V=22.97萬m3由水位面積、庫容關系曲線得，防汛水位為1361.3m，防汛壩體超高取1.2m，防汛壩頂高程1362.5m，即壩高在汛前達到12.5m以上。如采取小斷面度汛，頂寬不得小于5m，并滿足搶險車輛通行和物料堆放的要求,防汛斷面內(nèi)外坡比均取1:1.0，施工質(zhì)量必須達到設計要求

47、。6月15日汛期到來前，放水建筑物在防汛壩高以下必須完工。5 工程概算5.1 編制說明5.1.1 工程概況水土保持扇背溝治溝骨干工程地處內(nèi)蒙古呼和浩特市清水河縣北堡鄉(xiāng)境內(nèi)，所屬水系為楊家川的沙溝小流域。沙溝小流域面積82.85km2，本項工程位于流域下游，壩控面積為3.9km2。樞紐建筑物由二大件組成攔河壩和斜臥管。壩體為均質(zhì)土壩，總庫容84.23萬m3，淤地面積4.62hm2；放水建筑物采用漿砌石斜臥管，輸水洞采用漿砌石拱涵結(jié)構，設計流量0.28m3/s。主要工程量見表5-1。主要材料用量見表5-2。 工程項目工程名稱大壩填土清基清肩人工挖溝槽漿砌石砼干砌石反濾體攔河壩11618052504

48、1849110167放水建筑物8254963.6合計116180525012435453.6110167表5-1 主要工程量表表5-2 主要材料量匯總表序號工程項目水泥(t)鋼筋(t)木材(m3)柴油(t)林草(hm2)樹苗(株)種子(kg)攔河壩80.382.8712201 83.22放水建筑59.960.360.13臨時工程合計59.960.360.180.382.8712201 83.2工程計劃第一年七月開工，第二年十一月竣工，總工期390天。工程總投資150.74萬元。其中國家補助97.98萬元，占總投資65%，地方投資52.76萬元，占總投資35%。5.1.2設計概算編制原則和依據(jù)5

49、.1.2.1編制依據(jù)設計概算編制本著就地取材，在保證工程質(zhì)量的情況下，盡量降低工程造價的原則。根據(jù)設計有關資料和圖紙，依據(jù)中華人民共和國水利部水總200367號文件關于頒發(fā)水土保持概(估) 算編制規(guī)定和定額的通知。 民工工資按六類工資區(qū)考慮，工程措施人工單價取1.70元/工時，林草措施人工單價取1.3元/工時。水泥、鋼材、木材、炸藥、油料、種子等原價以編制時當?shù)厥袌鰞r格為基準；砂石料價格及裝卸費結(jié)合當?shù)貙嶋H情況分析計算得出。運費按內(nèi)蒙古交通廳與物價局內(nèi)交財發(fā)(1992)第336號文件關于發(fā)布內(nèi)蒙古交通廳自治區(qū)汽車運價管理實施細則的通知和內(nèi)蒙古交通廳與物價局內(nèi)交財發(fā)(1993)第49號文件關于隨

50、燃料價格上漲確定汽車運價上浮的通知計算，裝卸里程按50%考慮，運輸工具除砂石料外，其余運輸工具按4t以上載重汽車計算，裝卸費除砂石料外，其余材料按5元/t計算。5.1.2.2基礎單價（1）人工工資清水河縣為六類地區(qū)，人工工資根據(jù)水土保持工程概（估）算編制規(guī)定中的要求選取,具體取值如下:工程措施人工單價: 1.7元/工時林草措施人工單價: 1.3元/工時（2）主要材料預算價格工程所需主要材料預算價格根據(jù)清水河縣2007年第1季度市場調(diào)查價，計入貨源地至工地的運雜費（汽車運輸）、包裝費、采購及保管費后計算得出。主要材料預算價格見表5-3。表5-3 主要材料預算價格表序號材料名稱單位預算價格（元）規(guī)

51、格1水泥t295.0532.52鋼筋t3446.85級A34板枋材m31244.895塊石m359.026碎石m374.007砂m360.268柴油t5750.76359水t24.18（）主要施工機械臺時費見表5-4表5-4 施工機械臺時費序號名稱及規(guī)格臺時費其中折舊費修理及替換設備費安拆費人工費動力燃料費1膠輪車0.90.260.642推土機74kw108.1919.0022.810.864.5660.963拖拉機74kw83.069.6511.380.544.5656.934刨毛機66.748.3610.870.394.5642.565蛙式打夯機2.8kw6.480.171.013.801

52、.506混凝土攪拌機0.4m317.333.295.341.072.475.167振搗器1.1kw2.020.321.220.488風砂槍29.060.240.4228.49載重汽車5t59.577.7710.862.4738.4710電焊機25kVA9.420.330.300.098.711鋼筋彎曲機6-408.290.531.450.242.473.612鋼筋切斷機20kw15.961.181.710.282.4710.3213鋼筋調(diào)直機11.521.602.690.442.474.325.1.2.3工程單價工程措施單價由直接費、間接費、企業(yè)利潤、稅金組成。直接費由基本直接費、其他直接費組

53、成。其他直接費按基本直接費的百分率計算，間接費按直接費的百分率計算，企業(yè)利潤按直接費和間接費之和的百分率計算，稅金按直接費、間接費和企業(yè)利潤之和的百分率計算。植物護坡等林草措施單價單價組成、編制方法同工程措施單價編制。5.2 設計概算表及附件：（附后）6效益分析6.1 效益計算治溝骨干工程效益計算遵循水利經(jīng)濟計算規(guī)范SD139-85及水土保持治溝骨干工程技術規(guī)范SL289-2003有關規(guī)定計算。主要包括經(jīng)濟效益，蓄水保土效益。6.1.1 經(jīng)濟效益 根據(jù)治溝骨干工程利用方式計算其經(jīng)濟效益。6.1.1.1 淤地增產(chǎn)效益 當骨干工程淤滿后,可淤成4.62hm2壩地,按利用率80%，保收率90%計算，

54、每年增加糧食2.99萬kg,直接經(jīng)濟效益3.89萬元，增加了當?shù)剞r(nóng)民的收入。6.1.2 攔泥蓄水效益6.1.2.1 攔泥效益新增治溝骨干工程,在設計淤積年限20年內(nèi)累計攔泥總量達40.25萬m3，平均每年攔泥量2.01萬m3，粗沙量占90%。累計攔蓄泥沙量36.23萬m3，平均年攔蓄粗沙量1.81萬m3，按攔蓄粗沙效益1元/ m3計，年平均經(jīng)濟效益1.81萬元。6.1.2.2 蓄水效益水土保持蓄水效益，主要表現(xiàn)在改善土壤理化性，增加入滲量，以達到固持土壤，削減洪峰的目的。當工程建成后，每年可攔蓄徑流15.6萬m3，同時由于大壩對洪水的滯蓄作用，使下泄洪峰流量比入庫洪峰流量有所削減。這樣，一方面

55、降低了河道下游的洪峰流量；另一方面，也推遲了洪峰出現(xiàn)的時間，使洪水過程線變緩，將有利于下游工程防洪工作。7 工程運用管理工程竣工驗收后，在建、管并重的原則下，移交由北堡鄉(xiāng)雙窯子村管理。落實工程管護和防汛責任，責成專人負責，簽訂管護合同，劃定工程管護范圍，明確管護權限，設立標志，明確責權利。建立相應的管理制度，確保安全運行，充分發(fā)揮效益。7.1 工程檢查觀測檢查壩身有無裂縫、塌坑、滑坡及隆起現(xiàn)象；迎水坡有無風浪沖刷；背水坡有無散浸和集中滲漏，壩肩有無繞壩滲漏；壩趾有無流土管涌跡象；排水導滲設施有無破壞失靈。檢查放水工程有無沉陷、斷裂、堵塞；檢查交通是否暢通。每年汛前、汛后、蓄泄水前后，應對建筑物

56、和設備進行定期檢查。汛期發(fā)生暴雨洪水時，應及時組織專人上壩檢查，發(fā)現(xiàn)險情及時組織搶險。當發(fā)生特大洪水、強烈地震，工程非常運行時，應對工程的薄弱部位、重要部位、容易發(fā)生問題的部位進行特別檢查。對重點工程應根據(jù)工程規(guī)模和需要，觀測土壩的沉陷、位移、裂縫和滲流情況，觀測雨量、庫水位、庫內(nèi)淤積、泄水流量、含沙量和庫區(qū)塌岸等。所有檢查和觀測資料，均應作好原始記錄，及時整理分析，定期整編存檔。7.2 工程維修養(yǎng)護應加強日常維護和局部修補；對工程汛期發(fā)生的較大損壞部位應進行年度歲修；當工程不能滿足防洪要求或發(fā)生重大損壞時必須及時進行維修加固；當建筑物遭受突然性破壞或出現(xiàn)險情時必須及時采取緊急措施，制止險情擴

57、大。應及時處理壩體滑坡、裂縫及動物洞穴，填補壩頂過量沉陷，保持壩頂、壩坡的完整；清除排水溝內(nèi)的淤泥和雜物。嚴禁在工程管理范圍內(nèi)挖坑、打井、耕作、爆破和進行其它對工程有害的活動。泄水涵洞內(nèi)的石塊、雜土等阻水物應隨時清除，出現(xiàn)的滲漏、斷裂等問題應及時處理。在庫區(qū)兩岸和臥管兩側(cè)、泄水涵洞進出口附近有松動土石體坍塌滑動危險時，應根據(jù)情況采取清理、削坡或錨固等處理措施。7.3 控制運用在設計水位情況下，必須確保安全運用，不得發(fā)生任何問題。對超標準洪水應制定安全運用對策，保護工程安全，將損失降低到最低程度。當建筑物出現(xiàn)嚴重險情或設備發(fā)生故障時，必須盡快泄空庫內(nèi)蓄水，進行檢查搶修。對病險壩庫，必須空庫運用。骨干工程未淤滿前，采用緩洪、攔泥、淤地運用方式，平時不蓄水，汛期洪水按設計要求應隨來隨放，保持足夠的滯洪庫容。庫內(nèi)淤積面達到設計高程后，應空庫運行，并及時修建防洪排水設施，采取防治鹽堿和改良土壤等措施，充分利用壩地發(fā)展生產(chǎn)。