水土保持工程学课程设计.docx

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1、水土保持工程学课程设计拦渣坝设计学院：环境科学与工程学院姓名：西南林业大学学号：20120753045班级：水保2012级指导老师：马建刚目录第一章小流域根本情况21.1 地理位置及地形概况21.2 水文地质31.3 植被31.4 泥石流概况31.5 石流特征41.6 泥石流成因4第二章泥石流设计参数计算42.1 不同设计频率的最大24h降水量(H24p)的计算42.2 清水洪峰流量(Qwp)计算，列表72.3 泥石流洪峰流量(Qcp)计算，列表82.4 泥石年流淤积量(Wcp)计算，列表9第三章拦砂坝设计IO3.1 坝址选择103.2 坝型选择103.3 坝的设计103.4 拦砂坝库容及淤积

2、年限计算12第四章排导槽设计131 .1排导槽平面布置形式134 .2排导沟断面设计13第五章水土保持工程投资估算135.1 估算依据145.2 投资估算情况14第一章小流域根本情况1.1地理位置及地形概况怒江州六库镇位于云南省西北部，芭蕉河位于六库镇西坡，地理坐标为：98。4,24”E98o536E,25o50,00N-25o530No芭蕉河源于著名的高黎贡山东坡，怒江西岸，汇水面积为4.08km2,全沟长4.33km,流向自西向东，最高点海拔为2450m,山口处海拔为880m,高差达1570m,比降为25%。沟床叠水、陡坎、拐弯多见。沟床阻塞系数为1.31.7,沟侧山3035。，局部达60

3、河流出口后堆积有不同时期的洪积物，与怒江交汇处海拔为790m,相关图件见图1-1图4-1芭蕉河泥石流地质略图图I.I滑坡IQI小埸曲体I湿石泣派枳物I41泥石流朗形地I7I现代冲沟III水源区IRI形成流逋区IhiI流H便枳区例I-I三达廉白云岩II,玄武就板岩IP名II算界得“zF.WrJZa1. 2水文地质流域内主要分布的地层有元古代高黎贡山群变质岩系，以片岩、片麻岩、混合岩、变粒岩为主。山口地带出露寒武系保山组砂岩、板岩，产状为250L40。三迭河弯街组(T3)碳酸盐岩，以白云岩为主，产状为230L55,其表层大局部覆盖有厚O.51.Om的坡残积层。山口以东至怒江约IlOOnb为一洪积

4、扇，怒江州卫校、师范学校和汽车总站等到单位设于此地，是州府重镇之一。新生代以来，构造应力呈东西向强烈挤压，地壳持续抬升，在长期地质营力作用下，岩体破碎，节理裂隙发育，溪沟下切，风化土层深厚，崩塌、滑坡发育，松散体物质储量达1369万11可移方量410万11固体物质源丰富，为泥石流的形成创造了必要的物质条件。1.3植被该流域属于亚热带湿润气候，年平均气温为20.2C,最高气温为266C,极高气温可达41.6C,最低气温可达4.5。年平均降雨量为IOIImm,510月为雨季，降雨量占全年的70队芭蕉河内常年有水，但随季节流量暴涨暴落，旱季最小流量为0.02m3s,雨季可增加数十倍。全流域林地面积占

5、68%,郁闭度为60%,坡耕地占32%。1.4泥石流概况从流域特点看，泥石流形成过程可分为水源区、形成区、流通区和淤积区。水源区位于主沟海拔1060m以上，面积为3.62k发育有滑坡3个，坍塌3处，松散固体物质储量为636万nA单位储存量为120.44万1113/11.7tm3,属于冲击力强的泥石流荒溪，其沟道的弯曲度，1.5K2的冲击力冲击力强泥石流荒溪1.77-83-1011-1615-30泥石流荒溪5-66-77-1111-15高含沙山洪荒溪2-33-44-57-10一般山洪荒溪1-1.053-52.4 泥石年流淤积量(WCP)计算，列表泥石流淤积量计算采用侵蚀模数法，根据对流域综合情况

6、的判断，给出林地和坡耕地的侵蚀模数，给出输移比，结合侵蚀物容重和不同地类面积计算Wcp。参考林地侵蚀模数为：1000tkm2-a,坡耕地侵蚀模数为：8000tkm2aWcp=A林W林+A圾W坡2式中Wcp泥石流淤积量，t/aA林一林地面积，km2A坡一坡耕地面积，km2W林一林地侵蚀模数，为100OtZ(km2a)WL坡耕地侵蚀模数，为8000t(km2a)on02输移比，取0.4Wcp=A林W林+A坡W坡a2=4.08km268%1000t(km2a)0.4+4.08km232%8000t/(km2a)0.4=1109.76t/a+4177.92t/a=5287.68t/a泥石流年淤积数量统

7、计表流域面积(km2)占地比例(%)面积(km2)侵蚀模数t/(km2a)输移比Wcp(t/a)林地4.08682.7710000.41109.76坡耕地4.08321.3180000.44177.92合计4.085287.68第三章拦砂坝设计3.1 坝址选择坝址选择的原那么如下：1) ,地质条件坝址附近应无大断裂通过，坝址处无滑坡、崩塌，岸坡稳定性好，沟床有基岩出露，或基岩埋深较浅，坝址为硬性岩或密实的老沉积物。2) .地形条件坝址处沟谷狭窄，坝上游沟谷开阔，沟床纵坡较缓，建坝后能形成较大的拦淤库容。3) .建筑材料坝址附近有充分的或比拟充足的石料、砂等当地建筑材料。4) .施工条件坝址离公

8、路较近，从公路到坝址的施工便道易修筑，附近有布置施工场地的地形，有可供施工使用的水源等。与防治工程总体布置协调如与上游的谷坊或拦砂坝、下游拦砂坝或排导槽能合理的衔接。5) .满足拦砂坝本身的设计要求如以拦沙为主的坝，坝址应尽量选在“肚大口小”的沟段；以拦淤反压滑坡为主的坝，应尽量靠近滑坡。6) .有较好的综合效益如拦砂坝既能拦砂，又能稳坡，一坝多用3.2 坝型选择选用浆砌石重力坝。它的作用原理是，坝前作用的泥沙压力、冲击力、水压力等水平推力，通过坝体传递到坝的根底上。坝的稳定，主要是坝体的质量在坝根底面上产生的摩擦力大于水平推力的原因。3.3 坝的设计：(一)初步拟定断面尺寸，并绘制断面图；(

9、二)溢流口水力计算；(三)稳定性分析;四)坝下消能设计，并绘图。3.3.1破拟定断面尺寸浆砌石坝断面轮廓尺寸设计坝高(m)坝顶宽度(m)坝底宽度(m)上游坝坡下游31.24.21:0.61:0.441.56.31:0.71:0.552.09.01:0.81:0.682.516.91:11:0.8103.020.51:11:0.8单宽流量确实定工程实践证明对于软弱岩石常取q=20-50m7(s*m);中等坚硬的岩石q=100-l50m3/(s*m)；特别坚硬的岩石q=20-50m3/(s*m)假设此拦砂坝设计标准为10年一遇，那么=五=A111=2.75(其中九为山洪中固体物质比重tm3,一般取

10、2.427；W为山洪容重)3.3.2溢流口水力计算溢流口形状为梯形；边坡坡度取1:1设计洪峰流量Q（其合力作用在4m处）坝基土压力为：坝基渗透压力为：作用点在离上游4m处。坝的稳定计算:3.3.4坝下消能设计，并绘图本次设计采用副坝消能，其中副坝坝顶高出原沟床Inb坝高3米，副坝距离主坝20米，具体示意图如下（图中单位为mm）：3.4拦砂坝库容及淤积年限计算坝的库容计算：淤积年限计算：=(22480X1.4)/5287.68=6(a)第四章排导槽设计4.1排导槽平面布置形式结合相关资料，因为芭蕉河的荒溪类型类型属于泥石流荒溪类型，所含固体物质丰富，可以采用的平面布置形式有向上游排及向中部排。布

11、置排导沟的目的就是为了让泥石流和洪水顺畅排泄，而不至于漫流改道，确保沿河两岸村庄、城镇、工矿区和农田的平安，但是芭蕉河的山口洪积扇设有学校、汽车总站等单位，所以本次设计选择向向下游排。4.2排导沟断面设计类型：挖填排导沟建筑材料：Nk5浆砌石1、选择适宜的纵坡对于泥石流荒溪，因为其流体容重为2.DL5,结合当地泥石流固体物质特性，纵坡为20%o2、排导槽断面设计QIn为溢洪道的设计流量为：54.45In;VS(1)过水深h计算其中为，一般取0.76；Q为设洪峰丰流量，本次设计采用10年一遇(2)断面宽度计算A-bh-2h+b;把数据代入公式，可知矩形的水力最优断面匕=2l=23=6帆根据相关标

12、准还应加上平安超高05T0m,本课程设计中取0.5m,最终高为3.5m(3)渠道允许流速确定：由于该地区属于白云砂等硬水岩石为主，查表可确定它的允许流速(不充不淤)允许流速不冲不淤表渠道流量量s)10允许流速(ms)56.07.0第五章水土保持工程投资估算5.1 估算依据（1）水利部水土保持工程造价编制指南（2003年）（2）水利部水土保持工程概算（估）算编制规定2003年6月；（3）水利部水土保持工程概算编制定额2003年6月；水利部水土保持工程造价编制指南（2003年）（4）国家计委、建设部计价格200210号文件工程勘察设计收费标准（2002年修订本）规定；（5）云南省建设厅编制的云南省

13、2005年工程建设材料价格信息第一季度价格；（6）云南省水利水电建筑工程概预算定额及有关规定；5.2 投资估算情况拦砂坝局部主体工程量、副坝单价或其它消能工程工程量，单价，小计（见表4-2）排导槽局部：挖方量，砌石方量。总造价：按照工程的设计尺寸，计算各个工程的工程量，写出必要的计算过程。然后把“其它费用”一并考虑，将结果填与水土保持投资估算表表4-2拦砂坝设计水土保持投资估算表（元）编号名称单位数量单价合计备注工程措施1主坝土方开挖m325002050000M-5浆砌块石m3908022019976002副坝土方开挖m3183203660M?.5浆砌块石m3240220528003排导槽土方开挖m3614020122800Mz5浆砌块石m32152220473440二植物措施（无）三临时措施（无）四其它费用1建设管理费%2650002工程建设监理费%1.5420003科研勘测设计费%6179000一至四局部合计五根本预备费%5163000六总投资3146800