塘坝设计说明书(完整CAD图).doc
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1、1.综合说明1.1流域基本情况及修建塘坝可行性冷家塘坝工程位于辽宁省阜新市彰武县四堡子乡冷家村,坝址位于东经12215,北纬4235,在圣塘河下游, 坝址距冷家水库2km。水库所在水文分区为V1区。坝址以上河长2km,河道平均比降J=13.36,产流面积4.2km。根据四堡子乡发展规划要求,为了开发圣塘河流域地表水资源,决定在冷家水库下游修建塘坝,拟灌溉旱田556亩,以便控制调节该流域水量,由于该流域内一直没有控制性工程,该工程的修建将为更好地了解该流域的水文特性,全面开发该流域水资源提供方便。1.2项目区水文状况圣塘河流域内没有水文观测资料。故冷家塘坝洪水计算按无资料地区考虑。1.3工程地质
2、冷家塘坝位于科尔沁沙地前缘,主要地貌、形态为低矮沙丘,地势较平坦,植被稀疏,区域大地构造位于中朝准地台燕山台褶东部,塘坝区范围未见有大的构造发育。塘坝区地下水以第四系孔隙潜水为主,补给以大气降水为主。地下径流条件良好。塘坝上游未发现有向外排泄的明显渗漏段和渗漏通道。冷家塘坝工程大坝为均质土坝,填筑材料就地区取材,经济合理,选择大坝下游右岸天然土场开采,运输便利。1.4工程任务和规模冷家塘坝是圣塘河流域的控制性工程,主要担负着冷家村农田灌溉任务,年供水量18.32万m3,设计灌溉旱田556亩,水库正常高蓄水位为94.18m,相应库容7.70万m3,校核洪水位95.62m,相应库容15.18万m3
3、,最大溢洪水深2.62 m,设计洪水位95.08(m),相应库容12.30万m3,最大溢洪水深2.08m,防洪限制水位93.0 m,相应库容4.4万m3,死水位91.9m,相应库容1.94万m3,塘坝建成后,可保证下游农田灌溉用水需要,为农业发展做出贡献。1.5工程布置及建筑物冷家塘坝工程主要由大坝、溢洪道等建筑物组成,根据(SL252-1000)水利水电工程等级划分及洪水标准规定,冷家塘坝总库容15.18 万m3,其工程主要建筑物为V级,设计洪水标准为10年设计,20年校核。1.5.1大坝工程冷家塘坝工程大坝为均质土坝,经水利技术工作人员实地勘察、测量,现有大坝坝顶高程为96.2m,坝长11
4、3 m,坝顶宽6.0 m,迎水面坝坡坡比1:1.5,背水面坝坡坡比1:2。据当地群众反映,该土坝系当地群众为满足农田灌溉需要临时筑成,筑坝前对坝下基础未进行地质勘测,坝下地质状况不详,筑坝前未进行坝基清理,筑坝土料采用临近土料,土料中夹有杂草、枯叶,此外筑坝时对土料的夯实强度不够。根据建筑物级别及资金情况,本次设计在原有坝体基础上进行设计,坝顶高程96.6 m,坝顶宽5.5 m,大坝迎水面坝坡坡比1:3,背水面坝坡坡比1:3.5,坝顶设沙石路面,碎石垫层厚15cm,沙子垫层厚10cm,大坝迎水面采用块石护坡,块石厚0.4m,护坡高度5.0m,下游坡采取草皮护坡,护坡范围从滤水坝到坝顶。坝脚处设
5、滤水坝,坝宽1.0m,坝高2.0m,上游坡比1:1,下游坡比1:1.5。1.5.2溢洪道工程根据溢洪道所在位置,确定溢洪道型式为控制式正槽溢洪道,溢洪道净宽9m,分3孔,每孔净宽3.0m,闸底板高程为93.0m,溢洪道总长为86.3m,由进口渐变段、闸室段、出口渐变段、陡槽段组成。进口渐变段长10.8m,净宽由13.2m渐变到10.2m,底高程93.0m,底板厚0.4m,为钢筋混凝土结构,侧墙为浆砌石结构,顶宽0.4m,底宽0.41.5m,高为0.2 3.6m。闸室段净宽9m,长5.5m,分3孔,每孔净宽3.0m,闸室段设启闭台及工作桥。闸室底板宽11.4m,长5.5m,厚0.7m,为钢筋混凝
6、土结构。平板钢闸门:高1.2m,净宽3米。工作性质为静水启闭,闸门结构为平板滑动式焊接结构钢闸门,采用金属锌热喷涂加油漆进行防腐。启闭台:启闭台高1.8m,长11.4m,宽1.5m,厚0.25m,为钢筋混凝土结构。交通桥:交通桥长11.4m,宽4.0米,厚0.25m,为钢筋混凝土结构。出口渐变段长10米,净宽10.2m渐变至7m,比降为1/20,底板厚0.3m,为钢筋混凝土结构,侧墙高由3.6m渐变至2.55m,为浆砌石结构,侧墙顶宽0.4m,底宽由1.5m渐变至1.2m。陡槽段长61.5m,净宽7.0m,陡槽段分六段,前五段每10m设置一道伸缩缝,侧墙高由2.55m渐变至1.40m,底板比降
7、为1/15;剩余11.5m为陡槽段出口,陡槽段出口前10m侧墙高由1.40m渐变至1.20m,底板比降为1/15,后1.5米侧墙高1.20m,底板水平,陡槽段侧墙、底板均为钢筋混凝土结构,侧墙厚0.25m,底板厚0.3m。1.6机电及金属结构设计冷家塘坝新建工程中有平板钢闸门三扇及其门槽预埋铁件设计,螺杆式启闭机3台,启闭力52t(双吊点)。1.7施工本工程为新建工程,从2006年4月开始施工,2006年7月末工程结束,历时3个月。1.8工程永久性占地因本工程规模小,占地面积小,不存在淹没等问题,但出现施工临时占地。1.9环境保护及工程管理本次新建工程对于大坝填筑取土场及溢洪道施工存在植被破坏
8、现象,需修复。塘坝管理部门是四堡子乡水利站,隶属于彰武县水利局。1.10设计预算冷家塘坝新建工程设计预算执行以下标准:按水利部文件,水总2002116号,关于水利建筑工程预算定额、水利水电设备安装工程预算定额、水利工程施工机械台时费定额、水利工程设计预(估)算编制规定国家计委、建设部工程勘察设计收费管理规定计价格200210号计算。本次工程总投资为92.10万元,其中建筑工程费75.48万元,金属设备及安装工程费4.08万元,施工临时工程费1.50万元,独立费用5.83万元,基本预备费5.21万元。1.11冷家塘坝工程特性表(表1-1)冷家塘坝特性汇总表表1-1序 号指 标 名 称单 位数 量
9、备 注一河流特性1产流面积km24.22河流长度km2.03河道平均比降13.36二工程效益灌溉面积亩556三暴雨1洪峰1)p=5% 洪峰m3/s64.22)p=10% 洪峰m3/s53.7四水库特性1校核洪水位m95.62相应库容万m315.182设计洪水位m95.08相应库容万m312.303正常高水位m94.18相应库容万m37.704死水位m91.9相应库容万m31.945防洪限制水位m93.0相应库容万m34.40五泥沙多年输沙模数T/km2500悬移质多年平均输沙量T2100六主要建筑物1挡水建筑物坝顶高程m96.6最大坝高m7.6大坝长度m1132溢洪道进口底高程m93.0最大泄
10、量m3/s55.6溢洪道单宽流量m3/s6.22水文、水利计算2.1流域概况冷家塘坝位于彰武县四堡子乡冷家村,在圣塘河下游距冷家水库2km。根据彰武县水利技术推广中心站水利工程人员实地勘察、测量,坝址以上河长2km,河道平均比降为13.36,根据1/50000地形图查得产流面积4.2km2。2.2气象圣塘河流域没有气象观测资料,采用临近彰武县气象站资料。彰武地区多年平均气温为7.1,月平均气温7月份最高为24.1,1月份最低为-12.4,最高气温为37.4,最低气温为-30.4。彰武地区稳定结冻,日期为11月19日,稳定解冻日期3月13日,平均冻深1.1米,最大冻深1.48米,最小冻深0.68
11、米,平均降雨天数58天。2.3水文基本资料圣塘河流域没有水文测站,本次设计按无资料地区计。2.4设计暴雨及洪水计算取频率为2%、5%、10%、20%计算降雨量。洪水计算基本数据表项 目单 位数 量备 注工程所在水文分区为V1区查附图(1-1)坝址以上产流面积Km24.2坝址以上河长Lkm2综合特征值L/0.54河道平均比降13.36三日暴雨均值mm85查附图(1-4)24小时暴雨均值mm72查附图(1-3)6小时暴雨均值mm55查附图(1-6)1小时暴雨均值mm28查附图(1-8)三日、24小时、6小时变差系数Cv0.58查附图(1-5)(1-7)三日、24小时、6小时偏差系数Cs3.5Cv查
12、附图(1-5)(1-7)1小时变差系数Cv0.52查附图(1-9)1小时偏差系数Cs3.5Cv查附图(1-9)雨量及洪水计算表项 目频 率备 注251020暴雨模比系数Cv=0.582.692.161.751.35Cs=3.5Cv查附表(1-1)Cv=0.522.482.031.691.33查附图(1-12)24小时暴雨折减系数Kf0.990.990.990.99Cv=0.58面雨量(mm)P三P面=KpKf226.4181.8147.3113.6Cv=0.58P24P面=KpKf191.7154.0124.796.2Cv=0.58P6P面=KpKf146.5117.695.373.5Cv=0
13、.52P1P面=KpKf68.756.346.836.9P1P面/ P6P面0.4700.4800.4910.502P6P面/ P4P面0.7640.7640.7640.764查附表(1-2)n1p0.580.590.600.61n2p0.8050.8050.8050.805历时面雨量(mm) 46.338.332.025.3暴雨强度(mm/h) 118.798.282.164.9洪水径流系数三p0.470.400.330.25查附表(3-2)(三-24)p0.120.110.100.09p0.650.560.470.36设计洪峰流量(m3/s)Qp=0.278pipF121.864.253.
14、742.4洪水总量(万m3)W三p=0.1三p P三P面F44.6930.5420.4211.90W(三-24)p=0.1(三-24)p(P三P面- P4P面)F1.751.280.950.66W24p= W三p- W(三-24)p42.9429.2619.4711.24洪水过程线计算根据水文分区V1采用西部地区公式计算:p=各种频率洪水过程线形状系数表项目频 率251020W24p42.9429.2619.4711.24Qp121.864.253.742.4p0.0190.0240.0190.014因p0.05,固采用设计洪峰Qp为最大流量,按式W调p=0.67 W24p+0.12Qp算出的
15、W调P为洪水流量,洪水历时为T的简化三角形过程线。冷家水库溢洪道泄流量为P=5%,Qp=36.0 m3/s;P=10%,Qp=23.0 m3/s,本次设计冷家塘坝溢洪道泄流量为按无资料地区计算出的冷家塘坝溢洪道泄流量与冷家水库溢洪道泄流量之和。固本次设计冷家塘坝溢洪道泄流量:当P=10%时 Q10%=53.7+23=76.7m3/s W10%=0.67W24P+0.12QP=16.63万m3当P=5%时Q5%=64.2+36=100.2m3/s W5%=0.67W24P+0.12QP=24.25万m32.5调洪演算2.5.1调洪演算设计p=10% Qp=76.7 m3/s, W调10%=16.
16、63万m3, 起调水位93.0m溢洪道水深h(m)水位H(m)库容V(万m3)防洪库容V防(万m3)qm=QP(1-)溢洪道单宽流量q1=1.48h3/2 (m3/s)溢洪道底宽b=(m)1-qm(m3/s)093.04.40176.701.094.07.63.20.80861.941.4841.852.095.09.955.550.66651.104.1912.192.0895.0812.307.90.52540.264.449.002.1095.1012.458.050.51639.574.508.80校核P=5%,Q5%=100.2 m3/s,W调5%=24.25万m3,起调水位93.0
17、溢洪道水深h(m)水位H(m)库容V(万m3)防洪库容V防(万m3)qm=QP(1-)溢洪道单宽流量q1=mh3/2=1.48h3/2 (m3/s)溢洪道底宽b=(m)1-qm(m3/s)093.004.4001100.201.0094.007.603.200.86886.91.4858.72.0095.009.955.550.77277.34.1918.452.5095.5014.6010.20.57958.055.859.902.6295.6215.1810.780.55555.66.209.00经以上计算,取溢洪道底宽b=9.0m,设计情况下,水位95.08m,溢洪水深2.06m,溢洪道
18、单宽流量4.44m3/s;校核情况下,水位95.62m,溢洪水深2.62m,溢洪道单宽流量6.20 m3/s。2.5.2验算闸孔的最大过水流量按宽顶堰自由出流公式计算。计算公式:Q=mbH0式中:m流速系数 m=0.36 侧收缩系数 =0.9 b闸孔宽9.0 m H0闸前水深H0=2.62 m Q=0.360.99.02.621.5=55.155.6=qM经上计算闸孔过流量满足泄洪要求。2.6水利计算2.6.1垫底库容计算a、由75年水文手册查得多年平均年输沙模数g=500T/km2b、悬移质多年平均输沙量G=gF=5004.2=2100tc、推移质占悬移质比重E=20%d、设计淤积年限T=1
19、0年e、泥沙容重=1.3t/m3f、垫底库容V垫=(1+E)=(1+0.2)=1.94(万m3)由水库HV曲线查得死水位H=91.9m2.6.2径流计算2.6.2.1年径流计算a) 多年平均来水量计算由75年水文手册图四多年平均径流深等值线图查得多年平均径流深=50mm,则多年平均来水量=0.1F=0.1504.2=21.0万m3b)设计保证率的确定与相应来水量计算:本塘坝以旱田灌溉为主,故灌溉保证率采用P=50%由75年水文手册图五年径流变差系数CV等值线图查得年径流变差系数CV=0.65;CS=2CV。由75年水文手册附录1(一)表查得P=50%时,KP=0.87则W50%=21.00.8
20、7=KP=18.32万m3。c)径流年内分配由75年水文手册表二查V1区多年平均各月分配百分数(%)作为保证率P=50%的分配比,求各月来水量:P=50%各月来水量计算表月份123456789101112合计分配百分数(%)0.20.28.35.62.69.030.827.17.34.33.51.1100%来水量(万m3)0.040.041.521.020.481.655.644.961.340.790.640.2018.322.6.3兴利库容计算(一)初步水利计算(不考虑损失)1、灌溉定额及设计灌溉保证率本水库以旱田灌溉为主,采用本地区毛灌溉定额:260m3/亩,设计灌溉保证率P=50%。2
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