根据《干沟河流域水保持生态工程建设规划》,该流域到达2005年治理水土流失面积将累计达到1500hm,其中基本农田600hm(梯田546HM,坝地54hm),人工种植草325hm,坡面治理年可以拦蓄径流57.43万m,年拦截泥沙19.6万T。
干沟河流域多年平均侵蚀模数为1400Khm,平均输沙量32.67万T,年径流模数3.84万dm/skm,年均径流量95.73万m。
根据坝系工程总体设计,生产坝全部为小型淤地坝,设计暴雨频率取20年一遇。考虑坡面措施拦蓄影响,经计算,本项目建设完成坝系工程全面发挥效益时,20年一遇洪水坝系平均淹水深度0.62m,坝系工程不仅能安全抵御50年一遇较高标准洪水,而且能有效拦蓄20年一遇设计洪水及多年平均输移泥沙,洪水泥沙基本被坝地得到利用,流域水沙初步达到相对平衡。
6.4坝系防洪保收能力分析 6.4.1坝地作物防洪保收标准
影响作物保收的因素有三个:一是淹水深度;二是淹水历时;三是淤地面积厚度,据有关耐淹试验结果表明,作物允许淹没深度0.8m,淹水历时7天,允许淤积厚度为0.3m。据有关观测资料及眉县水保站调查资料,当坝地最大允许淹没深度为0.8m时,其淹水历时和淤积厚度均小于作物允许淹水历时7天和坝地最大淤积厚度0.3m。,所以只要坝淹水深度不超过作物允许淹水深度时,淹水历时,淤积厚度均不会超过允许值,可见,坝地允许淹水深度是衡量坝地能否保收的关键指标,当坝地允许淹水深度不超过80cm时,坝地作物能够防洪保收。因此将坝地允许淹水深度80cm作为坝地防洪保收标准。
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根据坝系工程总体设计的工程类型及数量,计算坝系建设全面发挥效益时的设计淤地面积以及不同设计暴雨洪水频率条件下的淹水深度,然后与坝地可能种植农作物的耐水深度进行比较,由此推算设计坝系工程的综合保收能力。
坝地种植的作物一般为高杆作物,即玉米高梁等。耐淹水计算出不同频率暴雨在各坝的洪水总量,再除以各地设计淤地面积,求得水深,同作物耐淹水进行比较,从而确定保收能力。
6.4.3不同设计洪水频率下淹没深度 (1)不同重现期洪水模量值确定
采用《水土保持治沟骨干工程技术规范》中推荐公式:
Wp=0.1δH24F
式中WP--设计洪水总量
δ--洪水径流系数
H24--频率为P的流域中心点24小时暴光雨量(mm) F--流域面积(KM)
由此计算得,不同重现期的洪水模量值见表6-3
不同重现期的洪水模量表 表6-3
洪水重期(年) 洪 水模 数 2.14 2.57 3.16 3.74 4.65 10 20 50 100 200 2
根据6-3中不同频率的洪数值,乘以单坝控制面积,即得出单坝的洪水总量,然后再除以单坝的设计淤地面积,即得保地的淹水深度,
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具体公式HP=WP/S设×P计算
式中:HP--设计频率为P的坝地下水深(m)
Wp——设计频率为P的洪水总量(万m) S设——设计淤地面积(hm) P——滞洪系数淤地坝取0.5
计算频率分别取10%、5%、1%、0.5%,计算结果见表6-4
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坝系小型坝地保收能力计算表
表6-4
序号名称12345678齐B1齐B2齐B3齐B4金B1金B2首B1首B2控制面积淤地面积淤积厚度(km)1.71.22.32.42.61.12.11.62不同频率水深10%0.420.380.40.360.350.480.430.445%2%1%0.890.820.860.770.750.830.810.80.50%0.96 根据
(hm)2.11.82.72.93.21.61.91.82(m)0.250.190.230.170.160.220.260.240.580.750.460.620.490.640.510.60.930.850.90.880.920.940.93有关坝系相对稳定研究成果,干沟河流域坝系相对稳定系数1/20——
0.440.550.530.630.560.640.480.661/25时,在10年一遇水条件下,坝系淤积厚度不超过0.3m。可满足坝地适宜作物(玉米、高梁等)防洪保收;经计算,工程全面发挥效益时,10年一遇,洪水坝系淹水深度0.33m,年淤积厚度0.21m。20年一遇洪水坝系淹水深度0.24m。由此可见,项目建设完成至全面发
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挥效益时,干沟河流域坝系总体防洪保收能力达到百分数提高到会80%,200年一遇洪水的防洪保收面积达到90%,小型坝的保收率最高,小型坝最低,达到坝系防洪标准下的坝地保收,还要根据工程的运行效益,实施动态监测,维护与加高,进一步增大坝地面积,使坝系淹水深度和淤积厚度变小。
6.5坝系相对稳定
根据相对稳定标准和条件,当相对稳定指标,大于等于相对稳定临界值IC时,说明该坝系达到相对稳定,否则坝系没有达到相对稳定,通过以下分析知:
I=0.01S/F
式中:S=坝地面积18hm
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F——坝地控制面积15Km IC=WP/δF
式中:WP=频率为5%洪水总量22.5万m δ——坝地允许淹水深度80cm 则,I=0.01×18/15=0.012
IC=22.75/80×15=0.019
从以上计算可以看出,坝系相对稳定系数I与相对稳定临界值Ic几乎相等。可见坝系在二十年一遇洪水条件下实现相对稳定。
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7.工程设计
工程设计详见金渠镇淤地坝典型设计。
8.施工组织设计
8.1 施工条件
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8.1.1 流域坝系工程建设的条件较好。首先交通方面有乡村公路流域沟道,流域内各村相互连通,水电方面:坝址附近有灌溉机井,取水方便,10KV农电线路供电。受气侯影响,一般建筑工程的年施工工期为8各月,根据以往施工经验,一般9月份以前作好涵洞,10月初上土填筑,到次年初完成防汛坝高较为合理,因坝址多选在非耕作区,因采用机械化施工,故农事活动对坝系工程施工的影响不大。
8.1.2 坝系工程的主要材料为土料、沙子、水泥,流域内广泛覆盖黄土,土料充足。沙子、石子可在当地附近购买,最远运距仅10KM。眉县境内有三家水泥厂,质量均达到国家标准,最远运距仅15KM。
8.2 施工方法 8.2.1 施工工艺流程
坝系工程的淤地坝主要由坝体、溢洪道和放水建筑物三部分组成,根据本流域材料条件,坝体全部采用碾压施工,溢洪道采用M7.5浆砌石砌筑,放水工程全部采用砼浇砌。各部分施工工艺流程如框图8-1、8-2所示:
框图8-1: 碾压坝施工流程图 施工审批 施工准备 处理检查 基地清理 砌筑质量尺寸 结合槽开挖 安全措施检查 取土场爆破松土 松铺厚度检查 推土机碾压推平 20