曹家沟淤地坝初步设计及概算说明

目录
一、自然条件- 1 -
二、社会经济条件- 1 -
三、工程概况- 2 -
四、维修加固方案及工程建设目的意义- 2 -
五、水文及气象资料- 3 -
六、工程控制面积及沟道，坝址地形地质情况- 4 -
八、水文计算- 5 -
1、水位、库容和面积关系的曲线计算。

- 5 -
2、设计洪峰流量计算- 6 -
3、设计洪水总量计算- 7 -
九、工程设计- 8 -
1、设计标准- 8 -
2、维修加固工程主要技术参数- 8 -
3、坝高确定- 8 -
4、坝体断面尺寸- 10 -
5、基础处理- 10 -
6、放水工程设计- 11 -
十、工程量计算- 12 -
十一、工程施工- 12 -
1、筑坝材料要求- 12 -
2、施工放线- 13 -
3、坝体施工- 13 -
十二、工程管护- 14 -
1、管护单位- 14 -
2、管护职责- 14 -
3、工程防汛- 14 -
十三、施工组织设计- 15 -
1、施工条件- 15 -
2、施工场地布置- 15 -
3、碾压机具选择- 15 -
4、施工进度- 15 -
十四、工程概算- 17 -
(一) 编制依据- 17 -
（二）取费标准- 17 -
靖边县青阳岔乡曹家沟淤地坝
维修加固工程初步设计及概算
一、自然条件
曹家沟淤地坝位于靖边县东南部约65km处的青阳岔镇后街村境内，在无定河水系大理河一级支流峁子沟，地理坐标为：东径109°17′24″，北纬37°21′45″。

流域属黄土丘陵沟壑区第Ⅴ副区，由于地表土质疏松，抗蚀性差，在外营力的侵蚀作用下，形成了以梁峁为主、沟谷深切、基岩裸露的地貌特征。

地貌由梁峁、沟坡、沟床三个单元组成，梁窄坡陡，梁峁起伏，沟壑纵横，地形破碎,沟壑密度3.13km/km2,其地理特点是西北高，东南低。

地表覆盖黄土深厚，沟床覆盖淤积土。

二、社会经济条件
该坝控制区涉及后街村，地处靖边县城东南65公里处，距青阳岔镇7公里，总土地面积7平方公里。

后街村辖5个村民小组，共有农业人口281户，1049人，人口密度56人/km2，主导产业为养殖业和种植业，2012年人均纯收入7920元。

工程控制流域内现有耕地3500亩（其中已打成灌溉深井7眼，发展水浇地2000亩。

主要农作物有玉米、黄豆、谷子、荞麦、洋芋等，2012年粮食总产110.62万kg，粮食平均单产1100kg/亩，人均粮食1528kg。

流域内植被主要以乔木林、灌木林和草本植物为主。

乔木树
种有杨树、柳树、榆树等，主要分布在流域村庄附近；灌木品种主要有柠条、紫穗槐、沙棘等，主要分布在流域阴坡面。

草本植物有紫花苜蓿、草苜蓿等，主要分布于流域的坡面。

流域内现有林地1900亩，人工草地1000亩，其他林草地900亩。

三、工程概况
曹家沟淤地坝位于靖边县青阳岔镇后街村，属于无定河流域、大理河水系。

曹家沟淤地坝修建于上个世纪九十年代，原坝坝顶高8m,长30m,宽3米。

因该坝已运行多年，淤积严重，该坝目前存在的主要问题是已淤积满，且无放水设施，加之在2013年洪水中坝体左岸被洪水冲开一条宽10m、深4.5m、长15.5m 的缺口，存在重大的安全隐患。

该坝控制流域面积2.18km2，属典型的黄土丘陵沟壑区，地貌由梁峁、沟坡、沟床三个单元组成，以沟坡为主，梁峁林立，年侵蚀模数为1.25万吨/km2·年。

坝址所在沟道主沟道长2.8km,沟壑密度3.7km/km2,沟道平均比降4%，平均沟深60m,平均沟底宽45m,沟上部宽度350m,岸坡坡度15°—25°左右,沟床及沟岸土质多为黄土,取土场分布在大坝两岸,储量丰富。

四、维修加固方案及工程建设目的意义
根据该坝控制流域面积，河道比降、侵蚀模数、地质等自然条件，对曹家沟淤地坝进行加高培厚，加高坝体5m,并布设放水设施。

维修加固工程完成后，可增保障下游农田灌溉100亩，人均增加0.2亩，按每亩产粮600公斤计算，可增加粮食产量6万公斤，每公斤以1.2元销售价格计算，年产值7.2万元。

同时控制和防治水土流失，充分利用泥沙资源，是改变黄土高原地区农业生产条件，减少入黄泥沙，促进退耕还林还草和封山育林，改善生态环境的根本措施。

该坝建成10年后，拦蓄泥沙21.2万m3，可新增坝地3.8hm2，可增加粮食产量1.9万kg，可促进退耕还林还草280亩，对流域综合治理有显著的促进作用。

同时对拦蓄泥沙，防止水土流失作用十分显著。

可抬高侵蚀基准点，防治沟头下切，提高坝系整体的防洪能力，改善当地生态环境，促进流域内的坡耕地还林还草，实现再造一个山川秀美的黄土高原。

五、水文及气象资料
曹家沟淤地坝村位于青阳岔镇政府东南7公里处。

地形地貌为典型的梁峁地区，全村总土地面积7平方公里，有307国道经过。

该流域属半干旱内陆性季风气候，冬季长而严寒，雨雪稀少；春季干燥，多风沙；夏季酷暑，雨量集中；秋季较短，气候凉爽，多年平均气温7.8℃，极端最高气温36℃，极端最低气温-28.5℃，据青阳岔水文站观测，年最大降雨量为744.6mm （1964年）, 年最小降雨量为205mm（1965年）,多年平均降水440.4mm，且多集中在七、八、九三个月份中，占年降雨
量的60%。

多年平均径流深为35mm，最大冻层深为1.1m，多年平均侵蚀模数1.48万t/km2.a。

流域水文气象特征表
六、工程控制面积及沟道，坝址地形地质情况
该坝控制流域面积2.18km2，属典型的黄土丘陵沟壑区，地貌由梁峁、沟坡、沟床三个单元组成，以沟坡为主，梁峁林立，年侵蚀模数为1.25万吨/km2·年。

坝址所在沟道主沟道长2.8km,沟壑密度3.7km/km2,沟道平均比降4%，平均沟深60m,平均沟底宽6m,沟上部宽度350m,沟道断面呈“V”型。

左岸地基为砂岩，适宜布设放水建筑物；左右岸有丰富的黄土，储量能够满足工程施工和今后加高的需要。

根据以上地形地质条件，坝基、坝肩结构完整，无软弱带和裂隙发育，两岸边坡无冲沟，无倾向下游的滑动面，适宜布设放水工程，坝基可开挖结合槽，不会引起坝基渗漏。

经初步勘测，
该坝左岸坡度适宜布置取水渠道及放水建筑物；所以放水建筑物设在左岸基土上。

左右岸土料均很丰富，所以取土场应布置在左、右岸均可。

七、编制依据
1、《水土保持治沟骨干工程暂行技术规范》
2、《陕西省水土保持治沟骨干工程技术手册》
3、《榆林地区实用水文手册》
4、《水土保持工程概(估)算编制规定》[水利部（2003）]
5.《水土保持工程概算定额》[水利部(2003）]
6、《碾压坝设计及施工暂行规定》
八、水文计算
1、水位、库容和面积关系的曲线计算。

根据实测沟道纵横断高，采用梯形法计算出不同坝高对应的面积及库容，见下表：从而绘制出水位—库容和面积关系曲线图。

曹家沟坝水位～库容、面积关系曲线表表3-1
2、设计洪峰流量计算
曹家沟坝控制流域面积2.18km2,按照《水土保持综合治理技术规范》的有关规定，洪水计算时按工程实际控制面积计算。

根据《水土保持综合治理规范》和《榆林地区实用水文手册》中推荐的公式，结合流域的实际情况，设计洪峰流量计算采用小面积相关法计算。

（1）24小时暴雨量计算：
H24p=Kp·H24p
式中：H24p——频率为P的24小时暴雨量（mm）
Kp——频率为P的皮尔逊III型曲线模比系数
H24p——多年最大24小时暴雨均值（mm）（2）设计洪峰流量计算公式：
QW=CN·Fn
式中：QW——重现期为N的洪峰流量（m3/s）
CN——重现期为N的地理参数查有关表知
C10=23.9 C20=32.5 C30=44.2
n——经验指数n=0.69
F——为控制区间面积（km2）
由工程所在小流域位置，查《榆林地区实用水文手册》知最大24小时暴雨均值为51mm，变差系数Cv为0.66，偏差系数C s及变差系数C v的比值C s/C v为3.5，从皮尔逊III型曲线上查得相应频率的模比系数Kp值分别为K10=1.84,
K20=2.3，K30=2.51，计算得不同频率的24小时暴雨量和设计洪水总量见表3—1。

3、设计洪水总量计算
采用《水土保持综合治理技术规范》推荐的公式计算：
WP=0.1aH24pF
式中：Wp——频率为P的设计洪水总量（万m3）
a——24小时暴雨径流系数
F——流域面积
H24P——频率为P的流域中心点24小时暴雨量（mm）由《榆林地区实用水文手册》查得，不同频率24小时暴雨径流系数分别为a10=0.22, a20=0.26,a30=0.28, 计算得不同频率的设计洪水总量见表3—1。

表3—1不同频率24小时暴雨量、洪峰流量和洪水总量表
九、工程设计
1、设计标准
按照《水土保持综合治理技术规范》的规定，曹家沟淤地坝加固后的规模在30万m3以下，其设计洪水标准为10年，校核洪水标准为30年，淤积年限为10年。

2、维修加固工程主要技术参数
2.1、坝体参数
（1）加固后最大坝高5m，坝顶长40 m，坝体内坡比1:2.5 ，外坡比为1:2。

2.2、水位及库容
坝顶高程▽1013.0m，校核洪水位▽1012.0m，设计淤泥面高程▽1009.4m，拦泥库容21.2万m3，滞洪库容6.15万m3，总库容27.35万m3。

2.3、主要工程量及建筑材料
（1）主要工程量：机械清基3040 m3，坝体回填土方16573m3，涵管基础开挖土方36m3，Ｍ７.５浆砌青砖26.1m3，Ｃ２０砼现浇13.6m3，预制混凝土管安装25米。

（2）主要材料量材料用量见概算表。

3、坝高确定
根据曹家沟淤地坝的作用，按照《水土保持综合治理技术规
范》的有关要求，确定工程为一大件，即坝体工程。

坝高H 由拦泥坝高HL 滞洪坝高HZ 和安全超高△H 三部分组成，即
H=HL ＋HZ ＋△H
（1）拦泥坝高由拦泥库容查水位——库容曲线确定。

拦泥库容VL 用下式计算：
VL=N ·WS
式中： VL ——拦泥库容（万m3）;
Ws ——多年平均输沙量（万m3/a ）；WS=SF/R
N ——设计淤积年限（a ）
S ——侵蚀模数（万吨/km2·年）
R ——泥沙容重（万吨/m3）
F ——控制面积（km2）
则：VL=10× 1.351.25×18.2=21.2万m 3，查水位——库容曲线
得相应水位为1011.0m ，确定拦泥坝高HL=3m 。

（2）滞洪坝高：由滞洪库容查水位——库容曲线确定。

滞洪库容按30年一遇一次校核洪水总量确定，即Vz=W30=6.15万m 3；查水位——库容曲线得：Hz=3.04m ,相应滞洪水位高程为▽z =1012.0 m 。

（3）安全超高：按《水土保持综合治理技术规范》的有关规定取△H =1.3m 。

（4）工程设计总库容为：
V总=VL+Vz
=21.2+6.15
=27.35万m3
（5）工程设计坝高为：
H=HL+HZ+△H
=3+0.7+1.3
=5 m
因河道内无常流水采用碾压法施工，不考虑沉陷因素，确定施工坝高为5m。

4、坝体断面尺寸
（1）、坝顶宽度
按照《水土保持综合治理技术规范》和已建工程经验，贺圈淤地坝坝高5m，坝顶宽取6m。

（2）坝坡
按照《水土保持综合治理技术规范》，内坡采用1:2.5,外坡分别采用1:1.25。

碾压干容重为1.55t/m3。

5、基础处理
(1) 清基
在土坝填筑前，应清除坝基范围内的草皮、树根、耕植土和乱石，清基厚度为0.4m。

基础开挖后要求轮廓平顺,避免地形突
变，如开挖后发现破碎带，应视具体情况进行处理。

（2）结合槽
为防止坝体及坝基结合形成集中渗流，保证坝体及基础紧密结合，在坝轴线处布设一道结合槽，采用梯形断面，底宽2.0m ，深2.0m ，边坡1:1。

6、放水工程设计
曹家沟淤地坝的主要任务是拦泥排清，即在设计洪水情况下，沉淀泥沙，排出清水，因此，进水形式采用砼预制管。

根据现场勘查情况，及当地实际情况，坝址左岸土质较坚硬，岸坡较缓，布置放水卧管开挖量较小，因此，竖井布置在坝体左岸坝肩处，布设砼预制单管向下游泄水，坡度为1:2，具体尺寸见设计图。

后经涵洞、泄水渠道，陡坡泄水后输入下游。

放水流量按2天放完30年一遇洪水总量计算：即Q=2m 3/s
a 、放水孔直径 d=0.68 =0.78m ，取d=0.8m
b 、卧管断面尺寸拟定
采用简化计算法，即把设计流量增加20作为计算依据，本设计采用加大流量为3.1m 3/s,断面为矩形，采用75#浆砌砖砌筑。

Q=WC Ri
式中：Q —采用加大流量m 3/s
2/122/11H H Q
W—卧管的过水断面m3
i—卧管底坡取1：2
经计算卧管直径0.6m，长为25m，单管布设，砼涵管管床基础宽1.3m,高0.54m,每3m设置0.30m厚砼座环。

泄水渠道断面尺寸为0.6m×0.8m,墙宽0.4m,泄水渠道基础宽2m,高0.4m,采用浆砌砖砌筑。

对坝体上游淤泥坝高以上和下游坝采用生物措施作护坡，即以柠条和沙打旺等作为主要生物措施。

十、工程量计算
坝体土方量按横断面法计算，根据坝址横断面图，将其分为三部分进行计算，清基和结合槽开挖方量按面积×厚度和面积×长度进行计算。

经计算，主要工程量为机械清基3040 m3，坝体回填土方16573m3，涵管基础开挖土方36m3，Ｍ７.５浆砌青砖26.1m3，Ｃ２０砼现浇13.6m3，预制混凝土管安装25米。

十一、工程施工
1、筑坝材料要求
（1）土料:应利用两岸粘粒含量大的黄土,坝体干容重为土体天然重的1.02-1.12倍，一般不小于1.5t/m3。

最有效含水量取12-15%；粘土19-23%。

（2）砂料：用金鸡沙砂料，要求砂中的粘土、淤泥含量少，
坚硬密实、洁净、耐风化。

砂的细度模数一般以F•M=2.2-3.0之间较好，砂的自然容重为1.4-1.6t/m3。

（3）砖料要求硬度高、材质好、密实、强度不得低于100#。

（4）水泥：应采用一般的普通硅酸盐水泥，水泥标号，不得低于32.5R。

水泥在运输和存放保管中，应防雨防潮，以防止水泥变质。

2、施工放线
土坝施工放线的工作内容应包括：确定坝轴线、基础开挖线、坝体轮廓及有关控制桩和水准点等。

施工放线的工作程序一般是“由整体到局部，先控制后施测”。

一是确定坝轴线及两岸参照点的关系，二是确定枢纽各部位之间及及坝轴线之间的关系。

3、坝体施工
（1）坝体填筑
清基后铺土填筑，采用机械碾压，根据坝址土场位置、土料性质，结合坝高情况，坝体碾压采用两岸取土，整平面摊铺碾压、摊铺厚度不得大于30厘米，纵横碾压不小于6次。

压实后干容量达到1.55t/m3以上，土料含水量控制在14%——16%之间，如不足应采取洒水措施，对机械难以碾压的死角部分采用人工补夯。

十二、工程管护
1、管护单位
因曹家沟淤地坝作为当地群众使用，因此，管护单位应为青阳岔乡和后街村委。

2、管护职责
工程管护单位及人员应在每年汛前、汛后对工程进行定期检查，除对土坝常规的检查（即注意坝身和岸坡有无裂缝、塌坑、滑坡及隆起现象，背水坡有无散浸、集中渗漏和管涌迹象）外，若发现问题应及时进行修补，对坝体出现较大的损坏及污染问题，必须第一时间查明情况，上报有关主管部门，确保工程及淤地坝的长期有效运行。

3、工程防汛
曹家沟淤地坝坝的防汛工作，竣工前由建设单位负责，竣工验收后由工程管护单位负责，并纳入地方政府防汛的职责范围。

每年汛前，管护单位应配合业务主管部门对工程进行一次全面检查，发现险情及时组织抢险，并负责组织好抢险队伍，准备充足的防洪物料，保证工程安全度汛。

十三、施工组织设计
1、施工条件
曹家沟淤地坝坝位于靖边县青阳岔乡后街村委，距县城75公里。

工程所需的筑坝材料中，土料可从坝址两岸取土，土料储量和性质均能满足筑坝的要求，砖、砂子、水泥、石子用量较少，可采取就近购买的原则。

流域沟道内无长流水，施工用水可就近拉取，基本能够满足施工用水要求，施工用电可利用大沟村委架设的低压线，不需专门修建电杆，用电负荷基本能够满足施工要求。

2、施工场地布置
施工场地布设应遵循就地取材、节约用地、有利生产、易于管理、安全可靠、经济合理的原则，合理安排地形和空间，避免施工中相互干扰，一切临时设施不得妨碍主体建筑物施工。

3、碾压机具选择
坝体运土和碾压采用74KW推土机3台，拉土车4辆，运弃渣和材料采用农用三轮车。

4、施工进度
根据汛期度汛具体情况，工期于60天内完成，其中施工准备期为5天，工程于2013年9月1日开工，计划于2013年
11月1日完成全部工程。

（1)质量控制
为保证施工质量，应建立完善的质量管理体系，即水保业务主管部门的质量监督体系，建设单位质量检查体系和施工单位的质量保证体系。

在施工中，施工单位应积极推行全面质量管理，设立专职质量检查机构，明确专职质量检查人员的职责，严格执行“三检制”，并加强人员培训，建立健全各级责任制，以保证施工质量达到设计标准。

质量控制应按国家和有关部门颁发的相应标准及工程设计图纸和技术要求进行，严格按施工程序施工，质量检查部门要对所有质量检查的原始记录资料妥善保管，施工中发生质量问题时，应在现场施工记录中写明，并及时采取有效措施予以补救。

对土料场重点检查料场的清理程度，是否已将草皮、覆盖层等清除干净，土料的含水量是否符合要求；对坝体碾压质量应重点检查。

（2)工程验收
工程验收应严格按规范执行，施工期间的分部工程验收，可由业主以及监理单位组织，由设计、施工单位参加，组成验收小组负责进行。

分部工程验收前，施工单位应提交以下文件：（1）竣工图纸；
（2）施工过程中有关设计变更的说明和批准文件；
（3）试验、质量检验及测量成果；
（4）隐蔽工程的检查记录和照片；
（5）竣工工程施工说明书和竣工清单；
（6）施工大事日志。

施工竣工验收由县水利局主持，竣工验收时应听取关于设计和施工情况的汇报，现场检测竣工工程质量和尺寸，查阅上述所列文件，并根据有关验收标准做出结论，对工程遗留问题提出处理意见并规定完成的期限，验收合格后提交验收鉴定书。

十四、工程概算
(一) 编制依据
1、《水土保持工程概（估）算编制规定》（水利部2003）
2、《水土保持工程概算定额》（水利部2003）
3、《贺圈淤地坝初步设计及概算》
4、陕西省及榆林市地方政府的有关规定
（二）取费标准
1、基础单价
（1）人工预算单价：根据《水土保持工程概（估）算编制规定》的有关规定计算，工程措施人工预算单价取1.9元/工时，植物措施人工预算单价取1.5元/工时。

（2）主要材料预算价格：主要材料均根据工地实际情况和
材料市场价格，加运杂费及采购保管费计算。

由于当地无砂、石料，全部需要购买，对超超出定额规定费用计取税率后，计入相应部分。

运杂费及采购保管费按建安工作量2%计算。

（3）水电基础单价：采用工程所在地物价部门规定价作为预算价格。

（4）施工机械台班费：根据《水土保持工程概算定额》中的施工机械台班费定额，并结合当地施工水平编制。

2、工程单价
工程单价由直接费、间接费、计划利润、税金四部分组成。

（1）直接费：包括基本直接费和其它直接费，基本直接费由人工费、材料费和机械使用费组成，其它直接费按基本直接费的4%计算。

（2）间接费：按直接费的百分率计算，其间接费率按工程措施的7%计算。

（3）企业利润：按直接费和间接费之和的百分率计算，其利润率为工程措施4%。

（4）税金：按直接费、间接费、计划利润之和的百分率计算，其税率为3.22%。

3、临时工程：不发生不列。

4、独立费用：
（1）建设管理费：包括建设管理费、技术支持培训费。

①建设管理费取一至三部分之和的1.6%。

技术支持培训费按一至三部分之和的0.8%计算。

（2）工程监理费
根据国家及陕西省的有关规定，按一至三部分之和的2.5%计算。

（3）科研勘测设计费：包括科学研究试验费、勘测设计费。

①科学研究试验费：不发生不列。

②勘测设计费按国家计委、建设部计价格[2002]10号文件《工程勘察设计收费标准》计算。

（4）水土流失监测费：按一至三部分之和的0.6%计取。

（5）工程质量监督费：按一至三部分之和的0.25%计取。

（6）征地及淹没补偿费：不发生不列。

5、总概算编制
（1）基本预备费按建安工程、设备安装工程、临时工程及独立费用之和的6%计算。

（2）价差预备费：不发生不列。

（3）工程静态投资：基本费加基本预备费构成工程静态投资。

（4）工程总投资：基本费、基本预备费、差价预备费之和构成工程总投资。

6、编制成果
贺圈淤地坝坝工程概算总投资25.62万元，其中建筑工程费24.88万元，其他费用0.75万元。

概算成果详见概算表。