生态治理项目谷坊典型设计模式参考

生态治理项目谷坊典型设计模式参考
谷坊工程的设计标准为抵御二十年一遇3-6小时最大暴雨，不校核。

设计型式为两大件，挡水建筑为碾压式均质土坝，筑坝材料为均质黄壤土或红粘土；放水建筑物为明渠式排水口，采用M7.5水泥砂浆砌筑。

建筑物尺寸根据水文计算结果确定，现以乔家沟1#谷坊为例进行典型设计如下：
一、设计暴雨
采用常用的暴雨强度公式：ip=Sp/tn, Hp=ip·t
式中：ip——历时为t的设计暴雨平均强度（mm/h）;
t——设计暴雨历时（h）；
s——设计暴雨雨力，即t=1h的最大暴雨平均强度（mm/h）；
n——暴雨衰减指数,
Hp——历时t的设计暴雨量（mm）。

查《山西省水文手册》得H24=70mm,CV=0.45,CS=3.5CV,n=0.7,根据CV、CS及P=5%查KP表，得K5%=1.88
S5%=K5%×H24×24n-1=1.88×70×240.7-1=50.72(mm/h)
i5%= S5%/tn=50.72/60.7=14.47(mm/h)
H5%=i5%·t=14.47×6=86.82（mm）
二、设计洪峰流量
采用《淤地坝工程技术规范》晋Q834—85中（3—2）式计算：QP=C1×H5%×F2/3
式中：QP—频率为P的洪峰流量（m3/s）
C1—洪峰地理参数，查山西省C1值表，土石山区（丘陵沟壑区）取0.17;
H5%—历时t的设计暴雨量（mm）；
F—控制面积（km2），1#谷坊为0.065km2。

Q5%=0.17×86.82×0.0652/3=2.39（m3/s）
三、年来泥沙量
采用《省规范》（3—7）式
VS=（1-KS）·S·F
式中：VS—年来泥沙量(m3)
S—年平均侵蚀模数，S=6000t/km2=4600m3/km2
KS—坡面治理措施平均拦沙率，KS=0
Vs=(1-0)×4600×0.065=299（m3）
四、谷坊间距
根据顶底相照的原则，即下游谷坊的淤面与上游谷坊的底齐平，谷坊间距按《水土保持综合治理技术规范～沟壑治理技术》
（GB/T16453.3-1996）中（4）式计算。

式中：L—谷坊间距（m）；
H—谷坊底到溢水口底高度（m）；
i—原沟床比降（%）；
i1—谷坊淤满后的比降（%），粘土类取1%。

谷坊技术经济指标表
名称 设计坝高 坝长 设计坝宽 坡比 土方起算高
程
1#谷坊(牛粪沟) 5 40 3 1:1.5 1:1.5 5
项目区支、毛沟比降在5%左右，谷坊高度不宜太高，一般为2～5米。

经计算，并根据地形情况，谷坊间距在40～100米左右。

五、排水口设计
谷坊排水口布置于土坝一侧坚实土层或岩基上，采用宽顶堰的 型式，矩形断面，进口为喇叭形，由宽顶堰、明渠、消力池组成。

(一)、宽顶堰设计
1、宽顶堰水力计算
按明渠均匀流计算，采用公式Q=ωc （ Ri ）1/2，
式中：Q ——流量（m3/s ），Q=2.39m3/s ，
ω——过水断面积（m2）,
R ——水力半径（m ）,
i ——宽顶堰底坡，i=1%,
n ——糙率，n=0.025。

取宽顶堰底宽为1.2m ，经试算，宽顶堰水深h=0.96m 。

2、宽顶堰尺寸确定
宽顶堰底板厚0.4m，侧墙均采用挡土墙形式，侧墙顶宽0.4m，侧墙高为宽顶堰水深加0.5m的安全超高，即0.96+0.5=1.44m，取1.5m，侧墙底宽0.85m，基础厚0.4m，基础外伸0.15m。

具体到每条谷坊，宽顶堰顶部均与谷坊大坝齐平，侧墙顶宽0.4m，底宽为（0.4+0.3h）m，基础厚0.4m，基础外伸0.15m。

附：谷坊设计有关图纸
——资料来源：汾西县农业综合开发办公室。