襄垣县2012年小流域水土保持初步设计

襄垣县2012年大河沟、东沟掌、北姚小流域水土保持综合治理工程初步设计

谷坊布设表

设计指标(m) 流域 图斑 所属行政村 名称 编号 工程名称 工程选型 断面设计要求 总长 迎水坡 背水坡 坝顶宽 坝高 大河沟 64 赵家坡 1~5谷坊 ＃浆砌石 100m 1:0.1 1:0.5 3 4 大河沟 70 赵家坡 6~9谷坊 ＃干砌石 60m 1:0.1 1:0.5 1 2 大河沟 72 赵家坡 10~13谷坊 ＃干砌石 52m 1:0.1 1:0.5 1 2 北姚 76 杏里坪 1-8谷坊 干砌石 145m 1:0.1 1:0.5 1 2 北姚 92 王村 9-17谷坊 ＃干砌石 163m 1:0.1 1:0.5 1 2 合计 30座 520

5.3.3河坝设计

为避免沟道两岸的农田遭受洪水危害，减少对下游水库淤积和农田沙化，保护进村道路安全，根据项目区的具体情况，共修筑河坝2km，其中：大河沟流域1.5km，北姚流域0.5km。对两岸农田集中的沟道进行整治，采用浆砌石河坝，坝顶宽0.5m ,坝高2m，基础深度0.9m，边坡取1：0.2。

1、设计原则：工程布设之前应对沟道的两岸情况进行调查研究，分析在修建护岸护滩工程之后，下游或对岸是否会发生新的冲刷；工程

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应大致按地形设置，外沿顺直，力求没有急剧弯曲；确定工程高度，采用十年一遇洪水设计。

1、工程设计： ①设计洪水推求

河坝所在河（沟）道按明渠均匀流公式计算设计行洪水深，由于拟建坝的河（沟）段缺乏实测水文资料，故按《晋东南地区水文手册》中的有关参数，按公式Q=0.278KiF计算洪峰流量：

式中：Q—设计洪峰流量，m3/s；

i—10年一遇1h最大降雨强度，为63mm/h； F—集雨面积，取9.8km2； K—径流系数，取0.55。 经计算，Q=94.4m3/s。 ②断面设计

按照以上公式计算出各断面设计洪水流量，通过下式试算，确定出各段河道的水力要素见下表。

公式：Q?ACRi

式中：Q——设计洪峰流量（m3/s）； A——过水面积（m2），A=B×H； B——河面宽度，设计17m； H——设计水深（m），试算求得； C——谢才系数，

1C?R6n1；

n——河道糙率，取n=0.04；

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AR?R——水力半经（m），X；

X——湿周（m），矩形河道X=2H+B； i——河道比降，3%。

经试算确定设计水深为1.23米，考虑到河坝安全超高及后期坝后护地高度，选择设计坝高为1.5米，

③坝基深度

墙基冲刷有纵向冲刷和斜向冲刷两种情况， 水流平行于岸坡产生的冲刷可按下式计算： hB=hP×[（Vcp/V允）n－1]

式中：hB ——局部冲刷深度（m）；

hP ——冲刷处的水深（m），以近似设计水位最大深度代替； Vcp——平均流速（m/s）V=Q/A=2.25 m/s；

V允——河床面上允许不冲流速（m/s），按地质条件确定V允=1.05；

n ——与防护岸坡在平面上的形状有关，一般取n=1/4； hB=hP×[（Vcp/V允）n－1]＝1.23*[（2.25/1.05）1/4-1]=0.26m

t ——护脚在冲刷线以下超深t=0.5m。

水流斜向冲刷冲刷

???23tg??Vj2?2??30d?hp? 21?m?g其中：

△hp——从河底算起的局部冲深(m)；

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α——水流流向与岸坡交角； m ——防护建筑物迎水面边坡系数；

d ——坡脚处土壤计算粒径(cm)(取按重量计大于15％的筛孔直

径)；

Vj ——水流的局部冲刷流速，近似按设计洪水位时的平均流速

代替。

计算结果：根据地质情况，河坝基础底面以上至设计河床段覆盖层按细砂和粘土考虑，经计算，河段最大冲刷深度0.76m。考虑本工程区基础部分为粉质粘土混粉细砂，部分为砂卵石，为解决冻胀问题，基础应大于冻土深，确定坝基埋置深度为0.9m。

河坝坝总高度为2.40m。采用浆砌石直立式护坝，坝顶取0.5m ,坝高1.5m，基础深度0.9m，边坡取1：0.2 ，采用浆砌石坝身。坝体背水坡回填土方，保证坝稳定性，同时扩大耕地有效面积。背水坡用开挖土石方回填夯实。坝顶采用15cm厚砼压顶保护坝体。

④稳定分析

根据《堤防工程设计规范》（GB50286-98）附录坝体上的荷载有基本荷载组合和特殊荷载组合两类:

基本荷载组合：自重、静水压力、扬压力、风浪压力、土压力、人群荷载。特殊荷载组合：由于本工程不考虑抗震设防，因此不计地震荷载。采用北京理正软件设计研究所编制的“边坡稳定分析软件程序NLJ0214”进行计算。稳定计算结果见下表

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