第1章緒論1.1選題的目的及意義在《在黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展座談會上的講話》中提出當(dāng)前黃河流域仍存在一些突出困難和問題，因此要將將黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展上升為重大國家戰(zhàn)略，提出“重在保護，要在治理”，要求“共同抓好大保護、協(xié)同推進大治理”，發(fā)出了“讓黃河成為造福人民的幸福河”的偉大號召（紀(jì)平2019）。在中央財經(jīng)委員會第六次會議上，習(xí)近平總書記再次強調(diào)，黃河流域必須下大氣力進行大保護、大治理，積極探索富有地域特色的高質(zhì)量發(fā)展新路子。控制和防治水土流失，充分利用水沙資源，是改變黃土高原地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，提高溝道抗洪能力，穩(wěn)定河床，防治溝壑侵蝕，減少入黃泥沙，促進退耕還林還草和封山育林，改善生態(tài)環(huán)境的根本措施。目前水土流失防治仍然存在問題:水土流失控制率低，控制任務(wù)仍然十分嚴(yán)峻，控制措施布局不合理，工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)低下，從而影響了水土保持工程的總體效益淤地壩建設(shè)作為水土保持綜合治理的核心工程，其保土、保水效益在各類水保措施中見效最快（杜曉麗2021）。通過發(fā)展淤地壩建設(shè)，攔泥淤地、發(fā)展灌溉、解決人畜飲水、發(fā)展養(yǎng)魚、以壩帶路等等經(jīng)濟效益可以極大的促進當(dāng)?shù)亟?jīng)濟社會發(fā)展，為后續(xù)的水土保持項目的實施奠定堅實的基礎(chǔ)。因此，本次工程以建設(shè)S村骨干壩作為流域治理的建設(shè)內(nèi)容。由于當(dāng)?shù)靥厥獾淖匀坏乩砗蜕鐣?jīng)濟條件，項目區(qū)侵蝕強度大，侵蝕區(qū)域集中，嚴(yán)重的水土流失，帶來了多方面的危害。不僅造成當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境惡化、群眾貧困、經(jīng)濟落后，而且給下游防洪和人民生命財產(chǎn)安全構(gòu)成了極大威脅。該項目建設(shè)的必要性有：1、該壩的建設(shè)有利于減輕溝道、河流洪水，保障下游防洪和人民生命財產(chǎn)安全。2、該壩的建設(shè)有利于攔泥保土，充分利用水沙資源，減少進入宋家溝水庫泥沙。3、該壩的建設(shè)有利于改變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基本條件，增加基本農(nóng)田，促進退耕還林還草及土地利用結(jié)構(gòu)調(diào)整，提高糧食產(chǎn)量。4、該壩建設(shè)后壩頂可兼做鄉(xiāng)村道路，方便群眾生產(chǎn)和生活。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀特殊的自然條件和長期以來頻繁的人類活動積累，使得黃土高原成為世界上水土流失的范圍最大，水土流失情況最嚴(yán)重，侵蝕強度最大的地區(qū)。黃土高原地區(qū)長期以來積累的嚴(yán)重的水土流失現(xiàn)象導(dǎo)致該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)條件較差，加劇了土地荒漠化的發(fā)展，并頻發(fā)伴生災(zāi)害。這些災(zāi)害累加嚴(yán)重的影響制約了黃河流域各個方面的發(fā)展。這些年以來，我國不斷地進行黃河流域水土保持科學(xué)方面的試驗和研究，并且經(jīng)過不斷的研究實驗取得了豐富的成果，這些成果為黃土高原水土流失的治理以及黃河流域綜合治理開發(fā)提供了一定程度上的支撐。肖培青等（2020）認(rèn)為，對水土保持的基本理論進行了研究，包括對水土流失規(guī)律的研究、對淤地壩攔沙減蝕作用的研究、對土壤侵蝕預(yù)測預(yù)報技術(shù)的研究以及水土保持減水減沙效益分析，其中提到“在一定頻率洪水條件下保證壩系的安全，在保收頻率洪水下壩地高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，泥沙基本不出溝，充分合理利用水沙資源，維修工程量小”的壩系相對穩(wěn)定的內(nèi)涵和原理。認(rèn)為淤地壩的攔泥減蝕機理和壩系建設(shè)在解決黃河泥沙問題中有一定的作用。YongjiaSong(2012)提出通過工程效益的計算，小流域工程規(guī)劃具有顯著的效益和成本效益基礎(chǔ)，能夠有效地防止小流域水土流失和水土保持，擴大壩址面積，減少泥沙入河，減輕洪澇災(zāi)害，提高生態(tài)效益和社會效益。自2003年以來，在中國淤地壩作為水利3個亮點工程之一在黃土高原地區(qū)取得了顯著性的進展。同時，黃河水利委員會在編制完成的《規(guī)劃》中指出2003年-2020年，黃土高原地區(qū)將修建淤地壩1.63×105座，其中骨干壩3萬座。工程建成后，可新增攔泥能、蓄水能力、對黃土高原上的水土流失進行綜合治理。并在今后不斷加強黃土高原地區(qū)的病險壩除險加固及淤地壩建設(shè)。許多學(xué)者對淤地壩存在的問題進行了研究并提出了解決方法。劉克飛（2018）認(rèn)為，由于壩址選擇不合理及工程建設(shè)不規(guī)范的原因，淤地壩在投入使用過程中，壩基砂卵石層與岸坡結(jié)合處常出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，降低了整個壩體的穩(wěn)固性，增加了安全隱患。解決這類問題的理想方法是集水輸排法，這種方法就是將壩基內(nèi)的滲水充分收集，并配合輸水管道將其排放到壩體外，避免淤水沉積過量影響整個壩體結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性。按照作業(yè)方式差異可將集水輸排法劃分為單井輸排法和截潛流輸排法兩種。張金良等（2020）認(rèn)為，傳統(tǒng)淤地壩存在潰決風(fēng)險高、管護壓力大及攔沙不充分三大問題，提出了創(chuàng)新淤地壩的設(shè)計理念，構(gòu)建高標(biāo)準(zhǔn)免管護淤地壩理論技術(shù)體系，基于淤地壩水文計算新方法、新型壩工結(jié)構(gòu)、黃土固化新材料、設(shè)計施工新技術(shù)等，可以實現(xiàn)淤地壩防潰決、保安全、免管護、多攔沙、降造價等目標(biāo)，更好地發(fā)揮淤地壩的綜合效益。以上是基于黃土高原的水土流失對生態(tài)環(huán)境帶來巨大災(zāi)難的現(xiàn)狀，在黃土高原修建淤地壩，利用其攔泥減蝕機理對黃土高原的水土流失進行生態(tài)上的治理，針對淤地壩存在的問題逐個進行解決，對病險壩進行除險加固。以達到對黃河流域生態(tài)保護的作用，并促進其的高質(zhì)量發(fā)展。1.3設(shè)計內(nèi)容1、工程規(guī)模：包括水庫規(guī)模的確定，特征庫容與特征水位的計算。2、工程等別和標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)相應(yīng)規(guī)范確定工程等別和標(biāo)準(zhǔn)。3、工程布置和主要建筑物型式：包括壩址、壩型的選擇，以及工程總體的布置。4、主要建筑物的設(shè)計：包括壩體、防水建筑物和泄水建筑物的設(shè)計。5、輔助設(shè)計：包括道路設(shè)計。1.4研究方法（思路）及技術(shù)路線1.4.1研究思路（1）建設(shè)任務(wù)項目主要建設(shè)任務(wù)：放水建筑物、泄水建筑物和壩體三大件組成，并配套上壩道路。（2）建設(shè)規(guī)模S村骨干壩現(xiàn)狀總庫容為73.17萬m3，依據(jù)《水土保持治溝骨干工程技術(shù)規(guī)范》（SL289-2003）和《水土保持工程設(shè)計規(guī)范》GB51018－2014，本工程為I等大（2）型淤地壩，主要建筑物（淤地壩壩體、放水建筑物及泄水建筑物）為2級建筑物，據(jù)此可選取相應(yīng)的設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為200年一遇。（3）工程總體布置及主要建筑物S村骨干壩工程由淤地壩壩體、放水建筑物及泄水建筑物三部分組成。放水設(shè)施及泄水建筑物均適宜布置壩址右岸。（4）主要建筑物設(shè)計根據(jù)已知資料進行設(shè)計壩體、放水建筑物和泄水建筑物的設(shè)計。（5）輔助設(shè)計包括道路設(shè)計。1.4.2技術(shù)路線圖1-1技術(shù)路線示意圖第2章項目概況2.1工程概況及項目區(qū)選擇2.1.1工程概況S村骨干壩位于甘肅省平?jīng)鍪徐o寧縣古城鎮(zhèn)境內(nèi)的葫蘆河流域渝河支流宋家溝內(nèi)，壩址位于東經(jīng)105°51′30.60″，北緯35°30′5.20″，距靜寧縣26km，距古城鎮(zhèn)10.19km，距離寧夏隆德縣聯(lián)財鎮(zhèn)7.2km，控制流域面積4.78km2。S村骨干壩地位置如圖所示。圖2-1S村骨干壩位置圖2.1.2項目區(qū)選擇S村骨干壩位于宋家溝流域上游，屬葫蘆河支流渝河一級支流，全流域面積24.1km2，主溝道總長7.9km，宋家溝流域溝口處有宋家溝水庫。S村骨干壩壩址以上無淤地壩等水利工程。S村骨干壩工程是一座以攔蓄洪水徑流和泥沙為主的控制性工程，由于S村人口居住主要分布在主支溝左右岸距溝底52m以上的階地上或上游半山坡上，村莊位置較高，溝道內(nèi)現(xiàn)狀無農(nóng)田及其他建筑物，因此建壩上游無淹沒損失。此外，該壩涉及古城鎮(zhèn)S村，當(dāng)?shù)厝罕妼▔尉哂蟹浅８叩恼J(rèn)識和積極性。因此，本次選擇S村為骨干壩建設(shè)工程的項目區(qū)。2.1.3項目區(qū)概況（1）社會情況本項目涉及靜寧縣古城鎮(zhèn)S村東莊、S、楊莊、上柳、下柳、上高、下高、王龍吉1個鄉(xiāng)鎮(zhèn)1個行政村的8個自然村，涉及人口271戶1282人，勞動力806個，人口密度為250人/km2，人均耕地面積2.7畝。小流域內(nèi)各自然村人口分布比較集中。（2）經(jīng)濟情況項目區(qū)2019年農(nóng)村各業(yè)生產(chǎn)總值1045.34萬元，其中：農(nóng)業(yè)產(chǎn)值3；林業(yè)產(chǎn)值57.49萬元，占5.5％；牧業(yè)產(chǎn)值3.7％；副業(yè)產(chǎn)值占56.4％；其他產(chǎn)值1.2％。項目區(qū)2019年農(nóng)業(yè)人均產(chǎn)值8154元，農(nóng)民人均純收入4893元，人均產(chǎn)糧385公斤。（3）基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)情況宋家溝流域內(nèi)鄉(xiāng)鎮(zhèn)與行政村由鄉(xiāng)村硬化路連通，沿溝道兩岸有硬化路連通各自然村，小流域內(nèi)鄉(xiāng)村道路暢通便利，鄉(xiāng)村公路、田間道路組成了小流域內(nèi)發(fā)達便捷的交通道路網(wǎng)絡(luò)。輸變電線路遍布小流域各行政村及自然村，實現(xiàn)了村村通電。移動通訊網(wǎng)絡(luò)覆蓋了小流域90％以上的面積范圍。各行政村均實施了集中供水工程，實現(xiàn)了戶戶通自來水。（4）壩址上下游溝道情況S村骨干壩控制溝道范圍內(nèi)上游無現(xiàn)狀攔洪壩，工程上游淹沒范圍內(nèi)無任何重要設(shè)施，新建該壩的目的主要是為了削減洪峰，減輕溝道洪水，保障下游防洪安全；抬高溝道侵蝕基準(zhǔn)點，穩(wěn)定溝坡，減輕溝道侵蝕，減少入宋家溝水庫泥沙；淤地造田，增加耕地面積；壩頂兼田間道路，改善山區(qū)交通條件，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件；進而促進區(qū)域經(jīng)濟社會的發(fā)展。工程的新建不會危及下游安全。2.2水文概況2.2.1流域概況S村骨干壩位于宋家溝流域上游，屬葫蘆河支流渝河一級支流，全流域面積24.1km2，主溝道總長7.9km，宋家溝流域溝口處有宋家溝水庫。S村骨干壩壩址以上流域面積4.78km2，壩址以上溝道長2.45km，溝道比降2.7%。項目區(qū)為典型的黃土高原黃土丘陵溝壑區(qū)，屬于半山半川地貌，地勢南高東低，上游溝道較狹窄，沖溝發(fā)育，為土質(zhì)河床，山體陡峻。圖2-2S村骨干壩溝道圖2.2.2水文氣象該流域深居內(nèi)陸，屬濕寒半干旱氣候，光能豐富、熱量不足、四季分明。全年無霜期148天，年平均日照時數(shù)2252小時，平均氣溫6.5攝氏度，年均有效降水量423.6mm，可靠值285mm。最熱月為7月，平均氣溫18.6℃，最冷月1月，平均氣溫-8℃。土壤主要是黃綿土，全年主導(dǎo)風(fēng)向為東南風(fēng)，多出現(xiàn)在春冬季。境內(nèi)氣候條件偏干燥，所以該流域干旱情況嚴(yán)重、冰雹、霜凍等自然災(zāi)害經(jīng)常會發(fā)生。2.2.3徑流S村骨干壩壩址以上徑流主要來源于降水，暴雨是河流的主要補給形式，由于降雨在年內(nèi)分配不均，且較多的集中在汛期（5月~9月），其年徑流的年內(nèi)變化與降水年內(nèi)變化基本相同。S缺乏實測徑流資料，溝道內(nèi)有長流水，流量約為0.03m3/s。2.2.4洪水經(jīng)過計算得到S村骨干壩壩址處20年一遇洪水的洪峰流量為39.00m3/s，洪量為20.79萬m3；200年一遇洪水的洪峰流量為105.00m3/s，洪量為64.34萬m3。計算設(shè)計洪水過程線的方法為《水文手冊》中的五點概化法。（1）設(shè)計洪峰流量計算暴雨計算根據(jù)暴雨等值線圖查得本流域最大1h、6h、12h的點暴雨參數(shù)，按P-III型曲線求得不同重現(xiàn)期最大1h、6h、12h點雨量，最大3h按公式H3內(nèi)插求得。宋家溝流域?qū)傥己铀担c面折減系數(shù)采用渭河區(qū)綜合時~面~深關(guān)系，流域形狀按近似扇形考慮。S村骨干壩控制流域面積4.78km2，根據(jù)圖集查得不同歷時的點面折減系數(shù)和流域形態(tài)系數(shù)，由此求得壩址以上不同重現(xiàn)期各歷時面雨量和不同重現(xiàn)期設(shè)計暴雨成果見表2-1。表2-1骨干壩區(qū)間不同重現(xiàn)期設(shè)計暴雨成果表時段(h)1/213624點雨量統(tǒng)計參數(shù)均值(mm)17203655CV0.670.650.630.63Cs/Cv3.53.53.53.5點面折減系數(shù)0.990.990.990.9910.993流域形態(tài)系數(shù)（扇形）0.920.920.920.920.91不同重現(xiàn)期（年）設(shè)計雨量（mm）20點雨量39.9046.1065.3781.50124.52面雨量36.3441.9959.5774.31112.52200點雨量68.7878.46110.35136.87209.11面雨量62.6571.46100.55124.79188.96產(chǎn)流計算由于淤地壩控制流域面積為4.78km2，按照圖集規(guī)定，暴雨時程分配選用主雨峰為1小時，計算其綜合概化過程。淤地壩上游為黃土丘陵溝壑區(qū)，平均入滲f參照黃土區(qū)綜合關(guān)系表計算，由此求得凈雨過程成果見表2-2。表2-2骨干壩區(qū)間不同重現(xiàn)期凈雨過程單位：mm時段雨型(%)20年一遇200年一遇H1/2H1-H1/2H3-H1H6-H3H24-H6面雨量（mm）入滲量f（mm）凈雨深（mm）面雨量（mm）入滲量f（mm）凈雨深（mm）1234560.114.208.307.064.962.0970.121.778.302.914.9680.152.218.303.644.9690.7310.768.302.4617.694.9612.731030136.348.3028.0462.654.9657.683015.658.308.814.963.85110.6811.958.303.6519.784.9614.82120.325.638.309.314.964.34130.311.468.303.1619.254.9614.29140.249.178.300.8715.404.9610.44150.13.828.306.424.961.45160.166.118.3010.274.965.30170.093.448.305.784.960.81180190200210220230240合計111112.5238.17188.96127.80設(shè)計洪水設(shè)計洪水采用《甘肅省暴雨與洪水圖集》中的推理公式法進行推算。匯流參數(shù)m和流域特征參數(shù)θ采用黃土區(qū)的地區(qū)綜合關(guān)系式推求，公式如下：m=2.5?θ=L式中：h為凈雨深，單位mm，當(dāng)凈雨深h＞35mm時，h=35mm；L為河長，單位km；J為比降；F為面積，單位km2。洪峰流量Qm和匯流時間τ采用圖解法推求。首先假設(shè)整時段t，根據(jù)凈雨過程求出相應(yīng)的凈雨量ht，按公式分別求出不同時段洪峰流量，再根據(jù)公式τ=0.278×Lm分加別求出多個τ。點繪Qt～t及Qt～τ關(guān)系曲線，兩曲線交點之縱橫坐標(biāo)即為所求洪峰流量Qm和匯流時間τ。推理公式法洪峰流量計算解析圖詳見圖2-3~2-4，推理公式法匯流過程計算表2-3。表2-3推理公式法匯流過程計算表序號20年一遇200年一遇Qm~τ關(guān)系Qt~t關(guān)系Qm~τ關(guān)系Qt~t關(guān)系QmτQtt(h)QmτQtt(h)12000.74574.50.52500.70153.30.521700.77642.112100.7496.3131400.81423.221700.7857.7241100.86516.531300.8344.135700.96812.741000.8936.546401.114700.9730.657201.325501.05326.568101.575301.19723.479201.3220.858匯流歷時τ(h)=1.12匯流歷時τ(h)=0.90洪峰流量Qm(m3/s)=39洪峰流量Qm(m3/s)=105圖2-320年一遇推理公式法洪峰流量計算解析圖圖2-4200年一遇推理公式法洪峰流量計算解析圖（2）洪水過程線計算主雨峰匯流過程采用五點概化過程線，主雨峰凈雨歷時等于匯流時間τ，最大凈雨深（2-5）相關(guān)參數(shù)Ka、Kw、KT由黃土區(qū)形狀特征系數(shù)地區(qū)關(guān)系圖查得。按轉(zhuǎn)換公式、、、、、計算各特征點時程及流量。S村骨干壩匯流計算相關(guān)參數(shù)值見表2-4。表2-4S村骨干壩匯流計算相關(guān)參數(shù)統(tǒng)計表面積(km2)河長(km)比降(‰)θmKaKwKT4.782.4527.05.520.8110．000.080.10主雨峰前、后過程線采用概化三角形過程，洪峰流量按式（2-6）計算?；鶟摿鞑糠郑紫劝袋S土區(qū)基潛ξ(%)查表，求得ξ(%)值，將該值乘以地表洪峰流量得基潛流峰值。將各時段的凈雨形成的過程線按同時序疊加得到洪水過程線見表2-5和表2-6。表2-520年一遇洪水過程計算表時間t（h）h1形成的三角形過程線（m3/s)主雨峰ht形成的五點概化過程h3形成的三角形過程Q表Q基Q潛Q5%Q平均ΔtW(m3/s×h）備注000.000.30.0000.320年一遇洪水總量為20.79萬m313.0803.080.30.0013.381.8411.841.940.490.000.490.30.0020.792.090.941.962.12039039.000.30.00239.320.050.183.593.124.102.256.350.30.0036.6522.981.0023.033.244.042.526.560.30.0036.866.760.120.795.123.1903.190.30.0053.55.181.889.7412.200.000.30.0120.311.9057.0813.49230.300.30.30510.83.29合計57.74表2-6200年一遇洪水過程計算表時間t（h）h1形成的三角形過程線（m3/s)主雨峰ht形成的五點概化過程h3形成的三角形過程Q表Q基Q潛Q0.5%Q平均ΔtW(m3/s×h）備注000.000.30.000.3200年一遇洪水總量為64.34萬m3213.58013.580.30.0413.927.11214.222.762.170.002.170.30.052.538.230.766.222.901050105.00.30.06105.3653.950.147.773.7111.0312.4523.470.30.0723.8564.610.8152.043.810.8813.9124.790.30.0725.1624.510.092.3210.90.1500.150.30.210.6612.917.191.6611.000.000.30.210.510.5850.10.06220.300.30.405114.46合計178.74經(jīng)計算，S村骨干壩洪水計算成果見下表。表2-7S村骨干壩洪水計算成果表20年一遇200年一遇洪峰（m3/s)洪量(萬m3)匯流時間（h）洪峰（m3/s)洪量(萬m3)匯流時間（h）39.020.791.12105.064.340.92.2.5泥沙從流域內(nèi)水土保持治理發(fā)展過程看，目前宋家溝流域的治理已經(jīng)達到一個比較好的水平，參考當(dāng)?shù)厮馁Y料及宋家溝水庫資料，流域多年平均土壤侵蝕模數(shù)5500t/km2*a，壩控面積為4.78km2，壩控流域內(nèi)年均土壤侵蝕量為2.63萬t。2.3工程地質(zhì)2.3.1區(qū)域地質(zhì)概況本區(qū)位于地處靜寧縣東部，屬于黃土梁峁溝壑區(qū)地貌。區(qū)內(nèi)區(qū)內(nèi)地勢南高北低，溝谷密布，地形連綿起伏，黃土梁、黃土峁、溝壑交錯分布。工程區(qū)地處賀蘭經(jīng)向褶皺帶和鄂爾多斯地臺的交匯部位，為相對穩(wěn)定的區(qū)域，長期處于下沉狀態(tài)。本區(qū)斷裂不發(fā)育，地震活動較弱，據(jù)地震記載，自公元前780年以來發(fā)生5～5.5級地震共5次，其余地震均小于5級，對工程場區(qū)影響較弱。工程場區(qū)為構(gòu)造較穩(wěn)定區(qū)。根據(jù)《中國地震動峰值參數(shù)區(qū)劃圖》可知，工程地區(qū)相應(yīng)的地震基本烈度為Ⅷ度。2.3.2壩區(qū)工程地質(zhì)條件S村骨干壩位于宋家溝中上游，區(qū)內(nèi)黃土地貌形態(tài)發(fā)育，為典型的黃土梁峁溝壑區(qū)。兩岸地形坡度35°～65°。壩址處河谷為對稱性較差的“V”型谷。壩區(qū)地層組成相對不復(fù)雜，主要為第四系松散堆積層（Q），沒有出露的基巖。壩區(qū)地層巖性從老至新分述如下：（1）下更新統(tǒng)午城黃土（Q1eol）：主要分布在壩基及左右壩肩，是壩區(qū)的主要地層。為褐黃色重粉質(zhì)壤土，局部為褐紅色粉質(zhì)粘土，含有少量鈣質(zhì)結(jié)核，呈堅硬～硬塑狀。揭露最大厚度26.0m。（2）中更新統(tǒng)離石黃土（Q2eol）：分布于下更新統(tǒng)午城黃土之上，在壩區(qū)的出露高程左壩肩為1160.4m；右壩肩為1164.4m。離石黃土為褐黃色重～中粉質(zhì)壤土，含少量鈣質(zhì)結(jié)核，呈堅硬～硬塑狀。該層底部分布有0.5～2.0m厚的砂礫石夾壤土層。（3）洪積層（Q4pl）：分布于淤地壩上游左岸，主要由褐黃色～灰色重粉質(zhì)壤土組成，局部見有薄層粉質(zhì)粘土，可塑狀。厚度3m～5m。（4）坡積層（Q4dl）：分布于淤地壩上游左岸，主要由褐黃色粉質(zhì)壤土組成，可塑狀，較疏松。厚度為3～5m。2.3.3壩基（壩肩）工程地質(zhì)條件及評價S村骨干壩壩基、右壩肩地層為下更新統(tǒng)午城黃土（Q1eol），巖性為褐黃～褐紅色重粉質(zhì)壤土。根據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB50487-2006）附錄T初步判斷得到結(jié)果，可以認(rèn)為下更新統(tǒng)午城黃土（Q1eol）不具有濕陷性。2.3.4溢洪道工程地質(zhì)條件及評價溢洪道位于淤地壩右岸下更新統(tǒng)午城黃土（Q1eol）之上，右側(cè)緊靠谷坡。右壩肩邊坡長期處于穩(wěn)定狀態(tài)，未發(fā)現(xiàn)坡面變形、坡緣張裂等失穩(wěn)跡象。2.3.5放水工程工程地質(zhì)評價放水工程位于淤地壩右岸下更新統(tǒng)午城黃土（Q1eol）之上，右側(cè)緊靠谷坡。右壩肩邊坡長期處于穩(wěn)定狀態(tài)，未發(fā)現(xiàn)坡面變形、坡緣張裂等失穩(wěn)跡象。2.3.6天然建筑材料（1）土料根據(jù)S村骨干壩工程初步設(shè)計，壩體土方開挖總量為0.36萬m3，土方回填總量為5.93萬m3，優(yōu)先選用壩體開挖土作為回填土是最為經(jīng)濟、合理的方案。根據(jù)道路，壩體、溢洪道等土方平衡計算，其余的4.49萬m3回填土則需在左壩肩斜坡地帶設(shè)置料場取土。左壩肩地層為第四系中更新統(tǒng)離石黃土（Q2eol），土層厚而穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，為褐黃色中粉質(zhì)壤土。土料的各方面的性能均符合規(guī)范的要求。（2）混凝土粗、細(xì)骨料及石料混凝土粗細(xì)骨料擬采用外購，本地區(qū)各類建筑所需砂石料主要取自靜寧縣砂石料場。靜寧縣砂石料場距壩區(qū)約26km，砂石料場砂石儲量較大，質(zhì)量良好，可以滿足本工程需求。2.3.7結(jié)論及建議（1）工程區(qū)地處賀蘭經(jīng)向褶皺帶和鄂爾多斯地臺的交匯部位，在大地構(gòu)造上隸屬祁呂賀蘭“山”字型構(gòu)造的賀蘭褶皺帶東側(cè)的伊陜盾地。該區(qū)為一相對穩(wěn)定的區(qū)域，長期處于下沉狀態(tài)。根據(jù)《中國地震動峰值參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306—2001）工程地區(qū)相應(yīng)地震基本烈度為Ⅶ度。（2）壩基、壩肩地層的土壤構(gòu)造為下更新統(tǒng)午城黃土（Q1eol）和中更新統(tǒng)離石黃土（Q2eol）構(gòu)成。壩區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造簡單，沒有斷層通過。（3）壩區(qū)地下水類型主要為第四系松散巖類孔隙水，受大氣降水補給，向下游和低洼處排泄。（4）溢洪道基礎(chǔ)土體為下更新統(tǒng)午城黃土（Q1eol），溢洪道右側(cè)緊靠谷坡，目前坡體穩(wěn)定，未發(fā)現(xiàn)失穩(wěn)跡象。（5）以壩體開挖土作為主要回填土，不足部分在左壩肩斜坡地帶設(shè)土料場，取第四系中更新統(tǒng)離石黃土（Q2eol），其質(zhì)量滿足回填土要求。S村骨干壩土樣各項力學(xué)性能試驗結(jié)果分析表，參照靜寧縣花果山水庫相關(guān)資料。表2-8S村骨干壩土樣土性物理性質(zhì)試驗結(jié)果土樣編號取土深度m含水率%濕重度kN/m3干重度kN/m3飽和重度kN/m3孔隙比飽和度%孔隙率%液限%塑限%塑性指數(shù)液性指數(shù)1#3.513.217.115.319.60.78845.344.127.919.58.4-0.772#3.514.817.615.319.60.79051.144.127.419.38.1-0.553#3.518.418.015.319.60.79264.344.229.120.28.9-0.174#3.514.518.315.820.00.72354.741.927.118.58.7-0.455#3.516.219.216.120.10.66568.639.928.719.98.8-0.366#3.517.817.614.619.30.82258.845.129.120.68.5-0.33表2-9S村骨干壩土樣力學(xué)性質(zhì)試驗結(jié)果土樣編號固結(jié)不排水三軸剪切抗剪強度滲透系數(shù)（cm/s）飽和狀態(tài)總應(yīng)力指標(biāo)有效應(yīng)力指標(biāo)垂直滲透水平滲透C(kPa)j(度)C￠(kPa)j￠(度)1#818.8526.65.76×10-51.23×10-42#521.4333.51.19×10-41.07×10-43#2116.61523.88.57×10-58.90×10-54#414.6325.68.68×10-53.86×10-55#1521.41526.64.49×10-63.93×10-56#159.61216.51.02×10-47.27×10-5表2-10S村骨干壩取土場土性指標(biāo)建議值取樣位置含水率%濕重度kN/m3干重度kN/m3飽和重度kN/m3固結(jié)不排水三軸剪切抗剪強度滲透系數(shù)（cm/s）飽和狀態(tài)總應(yīng)力指標(biāo)有效應(yīng)力指標(biāo)垂直滲透水平滲透C(kPa)（度）C(kPa)（度）取土場16.117.915.419.81013.21020.79.84×10-51.07×10-43.13×10-55.02×10-5備注第一行，第二行滲透系數(shù)分別為大值平均值，小值平均值。表2-11S村骨干壩壩基、壩肩、溢洪道土體物理力學(xué)參數(shù)建議值地層時代土層代號及巖性粘粒含量天然狀態(tài)下的基本物理指標(biāo)土粒比重Gs液限Wl塑限Wp塑性指數(shù)Ip固結(jié)試驗滲透試驗直剪試驗承載力含水率ω濕密度ρ干密度ρd孔隙比e孔隙率n飽和度Sr液性指數(shù)IL壓縮系數(shù)Av1-2壓縮模量Es1-2滲透系數(shù)k20飽和快剪凝聚力C摩擦角φ(%)(%)g/cm3g/cm%%%%MPa-1MPa10-5cm/skPa°kPaQ1eol重粉質(zhì)壤土、粉質(zhì)粘土27.018.42.101.770.5334.6094-0.082.7136.819.317.50.17511.550.1238.0222202.4工程總體布置及主要建筑物本工程建設(shè)的主要目的在于控制洪水，攔蓄泥沙，結(jié)合本工程實際情況，本次設(shè)計擬定工程總體布置如下：S村骨干壩工程由淤地壩壩體、放水建筑物及溢洪道三部分組成。本工程屬于新建工程，經(jīng)實地勘測，放水設(shè)施及溢洪道均適宜布置壩址右岸。壩體填筑料采用壩址附近就近取材，施工完綠植恢復(fù)。項目壩址處均有簡易道路到達，施工交通條件良好。2.5電氣設(shè)計本工程主溝道兩側(cè)遍布輸變電線路，實現(xiàn)了村村通電。因此，根據(jù)S村骨干壩的運行條件，本次設(shè)計在本工程樞紐區(qū)暫不考慮永久用電設(shè)施，施工期用電可用電纜從S村10kV變壓器臨時引入。第3章工程布置及主要建筑物的設(shè)計3.1設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)3.1.1工程等別、主要建筑物級別S村骨干壩現(xiàn)狀總庫容為73.17萬m3，依據(jù)《水土保持治溝骨干工程技術(shù)規(guī)范》（SL289-2003）和《水土保持工程設(shè)計規(guī)范》（GB51018－2014），本工程為I等大（2）型淤地壩。3.1.2防洪標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)規(guī)范選取相應(yīng)的設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，其相應(yīng)的洪峰流量為39.0m3/s；校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為200年一遇，其相應(yīng)的洪峰流量為105.0m3/s。3.1.3設(shè)計淤積年限本工程為I等大（2）型淤地壩，依據(jù)《水土保持工程設(shè)計規(guī)范》（GB51018－2014），泥沙設(shè)計淤積年限取15年。3.2設(shè)計依據(jù)3.2.1法律依據(jù)1、《中華人民共和國水土保持法》，已由中華人民共和國第十一屆全國人民代表大會常務(wù)委員會第十八次會議于2010年12月25日修訂通過，自2011年3月1日起施行；2、《中華人民共和國環(huán)境保護法》，1989年；3、《中華人民共和國森林法》，1984年；4、《中華人民共和國土地管理法》，1998年；5、《甘肅省水土保持條例》已由甘肅省第十一屆人民代表大會常務(wù)委員會第二十八次會議于2012年8月10日通過，自2012年10月1日起實施。3.2.2技術(shù)規(guī)范1、《水土保持綜合治理技術(shù)規(guī)范溝壑治理技術(shù)》GB/T16453.3－2008；2、《水土保持工程設(shè)計規(guī)范》GB51018－2014；3、《水土保持初步設(shè)計編制規(guī)程》，SL449—2009；4、《水土保持治溝骨干工程技術(shù)規(guī)范》SL289—2003；5、《溢洪道設(shè)計規(guī)范》，SL253—2018；5、《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計規(guī)范》GB/T50476－2019；7、《水利水電工程施工施工組織設(shè)計規(guī)范》SL303—2017；8、《水利水電工程施工安全防護設(shè)施技術(shù)規(guī)范》SL714—2015；9、《水利水電工程設(shè)計工程量計算規(guī)定》SL328—2005；10、《水利水電工程制圖標(biāo)準(zhǔn)水土保持圖》SL73.6—2015；11、《甘肅省水土保持治溝骨干工程建設(shè)管理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》DB-62；3.2.3有關(guān)規(guī)定與技術(shù)文件1、《中央財政水利發(fā)展資金使用管理辦法》財農(nóng)〔2016〕181號；2、《關(guān)于進一步加強淤地壩等水土保持?jǐn)r擋工程建設(shè)管理和安全運行的若干意見》（水保[2010]455號）；3、《甘肅省水利發(fā)展資金使用管理實施辦法》（甘財農(nóng)二[2017]號）；4、《甘肅省水利工程建設(shè)項目質(zhì)量安全管理辦法》（甘水安監(jiān)發(fā)〔2014〕257號）；5、《關(guān)于進一步加強全省淤地壩建設(shè)管理和安全運行的指導(dǎo)意見》（甘水水保發(fā)[2017]310號）；6、《甘肅水利廳水土保持局關(guān)于進一步規(guī)范病險淤地壩除險加固工程初步設(shè)計工作的通知》（甘水利水保發(fā)[2016]12號）；3.2.4基礎(chǔ)資料1、《甘肅省暴雨洪水圖集》2、《甘肅省水文圖集》3、《甘肅省水土保持治溝骨干工程技術(shù)手冊》4、《甘肅省黃土高原地區(qū)水土保持病險淤地壩除險加固設(shè)計報告大綱》3.3工程總體布置本工程建設(shè)的主要目的在于控制洪水，攔蓄泥沙，結(jié)合本工程實際情況，本次設(shè)計擬定工程總體布置如下：丈子溝骨干壩工程由淤地壩壩體、放水建筑物及溢洪道三部分組成。本工程屬于新建工程，經(jīng)實地勘測，放水設(shè)施及溢洪道均適宜布置壩址左岸。工程總體布置詳見工程總平面布置圖及各建筑物設(shè)計圖。3.4壩體設(shè)計3.4.1水位—庫容、水位—面積曲線根據(jù)對工程項目區(qū)1:10000地形圖，將壩址以上等高線在壩址部位閉合，量算其各個高程的面積，繪制壩高H—S面積曲線；據(jù)此采用面積包圍法計算并繪制壩高H—V庫容曲線。按下式計算各級水位下的庫容。ΔVV=Δ式中：V—某一水位下的庫容（萬m3）；Si—第i級水位對應(yīng)的淤地面積（萬m2ZiΔVi—分級水位所增庫容（萬m經(jīng)計算得到水位、壩高、庫容和淤地面積之間的關(guān)系表見表3-1，根據(jù)計算結(jié)果得到出壩高—庫容、壩高—淤地面積關(guān)系曲線為圖3-1。表3-1水位—庫容、水位—面積關(guān)系表序號水位（m)壩高（m)庫容（萬m3）淤地面積(畝)1176100.001.442176210.122.243176320.323.574176430.625.405176541.067.736176651.6610.577176762.4613.448176873.4716.859176984.7421.0910177096.31252532.091217721110.5637.071317731213.2042.121417741316.1947.661517751419.5753.671617761523.3660.151717771627.5666.781817781732.1270.961917791837.0376.372017801942.3182.002117812047.9787.862217822154.0896.432317832260.65101.772417842367.66108.342517852475.11115.132617862583.02122.142717872691.48131.8828178827100.51138.9629178928110.03146.4830179029120.06154.41圖3-1壩高~庫容、壩高~面積曲線3.4.2壩高及設(shè)計高程根據(jù)S村骨干壩設(shè)計的作用要求，以及對樞紐布設(shè)的要求，結(jié)合壩址地形條件，確定工程樞紐由壩體、放水工程和溢洪道組成。（1）壩高H由攔泥壩高HL、滯洪壩高HZ和安全超高ΔH三部分組成，即H=H攔泥壩高由攔泥庫容查壩高～庫容曲線確定。攔泥庫容VL用下式計算：VL式中：VL——攔泥庫容（萬m3Ws——多年平均輸沙量（萬m3N——設(shè)計淤積年限（a）。則：V則查壩高～庫容曲線得，HL=18.43m，設(shè)計攔沙高程為1779.43m，對應(yīng)淤積庫容為39.45萬m3。（2）滯洪庫容根據(jù)調(diào)洪計算求得，再根據(jù)求得的庫容查壩高～庫容曲線得到滯洪壩高。根據(jù)同類工程及工程實際情況，確定溢洪道頂寬為5m，采用寬頂堰形式，其泄量曲線詳見表3-2，淤地壩按照20年一遇設(shè)計，200年一遇校核，洪水成果詳見表3-3，起調(diào)水位為攔沙高程，按水量平衡方程采用列表試算法逐時段計算，調(diào)洪計算過程見表3-4和表3-5，調(diào)洪計算結(jié)果統(tǒng)計詳見表3-6。泄量計算采用寬頂堰流公式：Q=mξB2g式中：Q——流量（m3/s）；H0——水頭（m）；m——流量系數(shù)取0.375；B——孔口寬度（m）；ξ——側(cè)收縮系數(shù)0.92～0.98。經(jīng)計算，溢洪道泄量曲線詳見下表。表3-2溢洪道泄量曲線序號高程泄流量Q(m)（m3/s）11779.430.0021780.003.3931781.0015.5141782.0032.4951783.0053.1961784.0077.0471785.00103.67表3-3設(shè)計洪水成果表淤地壩名稱流域面積（km2）設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)重現(xiàn)期（年）洪峰流量（m3/s）洪水總量（萬m3）S村4.78設(shè)計203920.79校核20010563.34表3-420年一遇調(diào)洪計算表時間t流量Q庫水位Z庫容V溢洪道泄量q來水Q平均泄水q平均ΔVV2'(h)(m3/s)(m)(萬m3)(m3/s)(m3/s)(m3/s)(萬m3)(萬m3)0.000.001779.4339.450.0039.450.0513.001780.5139.579.526.504.760.1239.570.1026.001780.5839.9210.4019.509.960.3539.920.1539.001780.7040.5011.8532.5011.120.5940.500.2036.981780.8341.1913.5037.9912.670.6841.190.4028.941781.2843.5620.3332.9616.912.3743.560.8012.871781.8046.5729.1320.9124.733.0146.571.004.821781.8847.0330.406.4429.770.4647.031.120.001781.8947.1430.692.4130.550.1047.24表3-520年一遇調(diào)洪計算表時間t流量Q庫水位Z庫容V溢洪道泄量q來水Q平均泄水q平均ΔVV2'(h)(m3/s)(m)(萬m3)(m3/s)(m3/s)(m3/s)(萬m3)(萬m3)0.000.001779.4339.450.0039.450.0535.001780.5539.7710.0217.505.010.3139.670.1070.001780.7440.7112.3552.5011.180.9540.420.15105.001781.0542.2916.3187.5014.331.5841.740.2098.001781.3844.1122.01101.5019.161.8343.220.4070.001782.3550.1638.4784.0030.246.0547.090.8014.001783.1456.2156.0542.0047.266.0546.331.000.001783.2056.7157.267.0056.66-3.5842.76表3-6調(diào)洪計算成果統(tǒng)計表項目設(shè)計洪水校核洪水（P=5%)Qm=39m3/s（P=2%)Qm=105m3/s起調(diào)水位（m）1779.431779.43最大泄量（m3/s）30.6957.26洪水位（m）1781.891783.20相應(yīng)庫容（萬m3）53.1561.76滯洪庫容（萬m3）13.7022.31滯洪壩高（m）2.463.77從上表可以看出，設(shè)計洪水位為1781.89m，校核洪水位為1783.20m，對應(yīng)滯洪庫容22.31萬m3。（3）安全超高按《水土保持工程設(shè)計規(guī)范》（GB51018—2014）中5.4.1.1.3，壩高在20~30m，超高ΔH取1.5m。（4）工程設(shè)計總庫容為：V（5）工程設(shè)計壩高為：H=壩頂設(shè)計高程為1784.70m。3.4.3壩頂斷面尺寸（1）壩頂寬度按照《水土保持工程設(shè)計規(guī)范》（GB51018—2014）和已建工程經(jīng)驗，S村骨干壩因采用碾壓施工方法，壩頂寬度考慮交通等功能取5m。（2）上下游壩坡根據(jù)《水土保持工程設(shè)計規(guī)范》（GB51018—2014）中5.4.1.2.2表上下游壩坡，該淤地壩壩高為23.70m，上游壩坡采用1︰2.75，下游壩坡采用1︰2.5。3.4.4細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）壩體排水—反濾體設(shè)計為了增加下游壩坡的穩(wěn)定性，同時排出土質(zhì)地基及壩體滲透水流，防止?jié)B透水流將壩身及基礎(chǔ)的小顆粒帶走，在下游壩坡趾部設(shè)置棱體式反濾體。根據(jù)《水土保持工程設(shè)計規(guī)范》（GB51018—2014）表7.3.12，本淤地壩高度為23.70m，反濾體高度取3.0m。粗砂厚度30cm，碎石厚度30cm，頂寬2.0m。各層材料要求，塊石粒徑40～400mm，碎石粒徑1～40mm，砂粒徑0.25～2.0mm。（2）壩坡排水為了防止坡面及壩面暴雨徑流沖刷壩坡，在背河側(cè)壩面、馬道及兩側(cè)岸坡上設(shè)置C20混凝土排水溝，其斷面尺寸為0.4×0.3m，側(cè)壁與底板厚度均取0.1m。（3）坡面防護壩體完工后，對壩體上游淤積面以上的壩坡部分和下游壩坡設(shè)置草皮護坡。且在壩肩以上開挖邊坡采用草皮護坡。3.4.5穩(wěn)定分析為防止壩坡失去平衡發(fā)生滑坡失事，對壩坡進行穩(wěn)定分析計算，以求設(shè)計成果保持在穩(wěn)定狀態(tài)。本次設(shè)計壩高為23.70m，總庫容為61.76萬m3，施工方式為水墜，根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計規(guī)范》及經(jīng)驗，對施工期邊梗和壩坡穩(wěn)定進行驗算。邊梗穩(wěn)定計算用水平推力法進行計算，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為：K=T式中：T1、TT=1T2式中：Φ1、C1——土的總強度指標(biāo)，取ΦΦ2、C2——邊梗土的總強度指標(biāo)，取Φb——邊梗寬度，取6mm——下游壩坡率，為2.5W1、W2——γ1、γ2——分別為充填土的飽和容重，邊梗的濕容重，γ?1——流態(tài)區(qū)深度，計算得：T1=E=K=則邊梗穩(wěn)定滿足要求。壩坡穩(wěn)定分析水墜壩的壩坡穩(wěn)定最不利情況是在施工的中后期。在壩高達到三分之二以后，壩體的平均孔隙壓力系數(shù)最大。（緱鋒利2012）所以對壩高為16m和23.7m時下游壩坡穩(wěn)定性分別進行校核。壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)：K=a?bB式中：a、b——系數(shù)，有壩坡和壩體土的有限抗剪強度Φ'、C'決定B——滑弧面以上平均孔隙壓力系數(shù)沖填土料速度為0.2m/天，固結(jié)系數(shù)C=1.50m2/天，有效強度指標(biāo)Φ'=20.7°、C'=0，平均坡率m=2.5，a1=1.481a2=1.481壩基為黃土，屬于透水性壩基，按Ⅲ型計算。分層高度：?H1調(diào)整次數(shù)：n1=4C÷泥漿起始孔隙壓力系數(shù)取B壩高為16m處滑動區(qū)深度Ht=0.47H，距壩底高程1?K=a?b則工程施工至壩高2/3處不會發(fā)生滑坡。壩高為23.7m處滑動區(qū)深度Ht=0.47H，距壩底高程1?K=a?b則設(shè)計壩高處工程穩(wěn)定。結(jié)論經(jīng)過以上計算，可知擬定斷面符合抗?jié)B及抗滑要求。3.5放水建筑物設(shè)計根據(jù)地形和地質(zhì)條件，放水工程設(shè)在右岸原狀土基上，由臥管、消力池、涵洞和明渠四部分組成。涵洞進水口底部高程為1767.00m，放水工程基礎(chǔ)均為基巖，臥管、消力池和涵洞均采用C25鋼筋砼結(jié)構(gòu)，臥管坡度為1:2.5，臥管下接消力池，后經(jīng)涵洞輸水，接明渠輸水至下游河道。3.5.1放水建筑物的設(shè)計流量S村淤地壩設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇洪水設(shè)計，200年一遇洪水校核。根據(jù)《水土保持工程設(shè)計規(guī)范》7.1.5條規(guī)定可知，淤地壩放水建筑物要做到7天可以放完庫內(nèi)的滯留洪水。由于本部分內(nèi)容屬于加固改建，因此確定排水天數(shù)為7天。按七天排完一次設(shè)計洪水總量計算。由水文計算知：W20=20.79×104m3則：Q設(shè)=W20/(7×24×3600)=0.34m3/s根據(jù)《水土保持工程設(shè)計規(guī)范》7.5.4條規(guī)定臥管的設(shè)計流量比正常運用時的流量增大20%~30%，本次設(shè)計增大值取20%，則確定設(shè)計流量為0.41m3/s。3.5.2放水孔徑確定考慮到設(shè)計放水流量為0.41m3/s。設(shè)計臺階高差為0.5m，每臺設(shè)置1個放水孔，運行方式采用上下兩級放水孔同時放水。根據(jù)《水土保持工程設(shè)計規(guī)范》7.5.3中計算公式確定臥管放水孔直徑，其計算公式如下：d=0.68Q式中Q—下泄流量（m3/s）；d—放水孔直徑，m；H1，H2—放水孔中心至水面深度，m；根據(jù)上述計算可知，當(dāng)庫水位由最高洪水位降至淤積高程時，開啟臺階（放水臥管臺階階高定為0.5m）放水孔，則所需的放水孔直徑為0.39m。3.5.3臥管結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)地形條件，臥管底坡采用1:2，底部相應(yīng)壩高2.3m處，臥管H=36.42m。參照《淤地壩設(shè)計》確定臥管斷面尺寸為0.35×0.35，側(cè)墻的厚度為0.15m，基礎(chǔ)的厚度為0.20m，蓋板搭接長度0.1m，蓋板厚0.15m。臥管每隔8m做一道深0.3m寬0.3m的齒墻。3.5.4涵洞設(shè)計根據(jù)壩址右岸實際地布設(shè)形條件，涵洞進口高程擬在1763.00m處，涵洞進口距離壩底2.00m，涵洞采用C25鋼砼矩形結(jié)構(gòu)，洞長60m，根據(jù)規(guī)范要求，涵洞比降取1%，則涵洞出口高程為1762.40m。涵洞斷面選用0.8×1.2m，洞身襯砌厚度為0.3m。3.5.5明渠設(shè)計涵洞出口接明渠，明渠比降為1:100。明渠采用矩形C25鋼砼矩形渠道，長10m，明渠尺寸為0.8×1.2m，側(cè)壁及基礎(chǔ)厚均為0.30m。明渠出口擺放9m3格賓籠石防沖.3.6溢洪道設(shè)計采用岸坡式正槽溢洪道，包括引水渠、控制段、池槽、出口消能段以及尾水渠。設(shè)計根據(jù)《水土保持工程設(shè)計規(guī)范》（GB51018-2014），本淤地壩屬大型淤地壩，工程等別為Ⅰ等。主要建筑物級別為2級，消能防沖建筑物設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為200年。設(shè)計按200年進行計算。3.6.2水力計算計算求得各部分水力尺寸。溢流堰采用寬頂堰，堰寬B=5m。調(diào)洪演算的結(jié)果Q泄=57.26根據(jù)公式：B=Q式中：B—溢流堰寬（m）；Q泄—溢洪道設(shè)計流量（m3M—流量系數(shù)，取1.60；H1求得堰上水頭：H=3.71m，則堰底高程為1779.49m。堰頂長度按水力學(xué)要求：3H<L<6H，取L=15m。陡坡段按照地形條件，陡坡底坡i=1/3，底寬與溢流堰相同。陡坡起點水深為臨界水深??k式中：q—單寬流量（m3/s）；a—流速分布不均勻系數(shù)，取1.1；g—重力加速度，取9.81則?正常水深?0Q=WCRi試算得?（5）求水面線根據(jù)《溢洪道設(shè)計規(guī)范》（SL253－2018）附錄A.3泄槽水力計算：泄槽水面線應(yīng)根據(jù)能量方程，用分段求和法計算，計算公式為：?l1?2j=式中：△l1-2－分段長度，m；h1、h2－分段始末斷面水深，m;υ1、υ2－分段始末斷面平均流速，m/s；α1、α2－流速分布不均勻系數(shù)，取1.05；θ－泄槽底坡角度，（°）；i－泄槽底坡，i=tgθ；－分段內(nèi)平均摩阻坡降；n－槽身糙率系數(shù)，取0.014～0.025；－分段平均流速，，m/s；－分段平均水力半徑，，m。泄槽段水流摻氣水深采用以下公式計算：?b式中：h、hb－泄槽計算斷面的水深及摻氣后水深，m；υ－不摻氣情況下泄槽計算斷面的流速，m/s；－修正系數(shù)，可取1.0～1.4s/m，在此取1.4s/m。因泄槽上游接寬頂堰，所以起始計算斷面定在泄槽首部，水深h1取用泄槽首端斷面計算的臨界水深hk表3-7溢洪道水面線計算成果流量底坡I糙率n底寬b水深h過水面積A濕周X水力半徑R平均半徑R流速V1050.330.01550.542.706.080.441050.330.01550.954.756.900.690.5722.681050.330.01551.206.007.400.810.7530.131050.330.01551.457.257.900.920.8638.041050.330.01551.708.508.401.010.9646.511050.330.01551.959.758.901.101.0555.541050.330.01552.2011.009.400.441.1365.051050.330.01552.4512.259.900.691.2075.08設(shè)計流量平均流速V平均坡降JI-JαV2/2gEsΔEsΔSΣΔS摻氣水深19.070.010.320.016.588.543.512.632.638.4926.290.050.280.0510.2110.752.210.413.0511.5433.970.080.250.0814.0715.024.280.510.9312.4742.110.120.220.1118.1819.384.360.380.9013.3650.900.150.190.1422.5423.994.610.320.7114.0760.170.180.160.1727.2428.944.960.290.6114.6869.930.210.130.2032.2034.155.210.260.5415.2280.230.240.100.2337.4339.635.480.230.4915.71根據(jù)計算求側(cè)墻高度：Δ?即側(cè)墻高度取3.49m。5.9.2消力池計算根據(jù)《溢洪道設(shè)計規(guī)范》（SL253－2018）附錄A.6底流消能、《水閘設(shè)計規(guī)范》（SL265－2016）附錄B.1～B.3計算方法，計算公式為：（1）自由水躍共扼