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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122。15',北纬42° 35',在圣塘河下游，坝址距冷家水库2kmi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
2、料。故冷家塘坝洪水计算按无资料地区考虑。1.3 工程地质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
3、库容7.70 万m3,校核洪水位95.62m,相应库容15.18万m3,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
4、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113 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
5、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
6、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，1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,为浆砌石结才侧墙顶宽0.4m,底宽 由1.5m渐变至1.2m。
7、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5X 2t （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
8、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21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
9、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%o13.36二工程效益灌溉时积亩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
10、沙模数T/km2500悬移质多年平均输沙量T2100六主要建筑物1挡水建筑物坝顶图程m96.6取大坝局m7.6大坝长度m1132溢洪道进口底局程m93.0最大泄量m3/s55.6溢洪道单宽流量nVs6.22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%,卞g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 C,月平均气温7月份最高为24.1 C
11、, 1月份最低为-12.4 C,最高气温 为37.4 C ,最低气温为-30.4 C。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%+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Vi区查附图（1-1）坝址以上产流面积Krm4.2坝址以上河长Lkm2综合特征值L/JJ0.54河道平均比降%o13.36二日恭雨均值P三日mm85查附图（1-4）24小时暴雨
12、均值P4mm72查附图（1-3）6小时暴雨均值P6mm55查附图（1-6）1小时暴雨均值Pmm28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
13、.58卸闲量（mm）P三p面=三日Kp Kf226.4181.8147.3113.6Cv=0.58P24P面=p24 Kp Kf191.7154.0124.796.2Cv=0.58P6P面=P6 Kp Kf146.5117.695.373.5Cv=0.52P1P 面=P1 Kp Kf68.756.346.836.9PlP 面/ P6P 面0.4700.4800.4910.502P6P 面/ P4P 面0.7640.7640.7640.764查附表（1-2）nip0.580.590.600.61n2P0.8050.8050.8050.805t历时回网量（mm）_八，n2n-n1n -n2 n_
14、1 -n1 nP =P =工24 2 pm61P 2PM2 1 p'P面24 P面乙f°乙46.338.332.025.3 _.BP 面量雨强度（mm/h） i p =T118.798.282.164.9洪水径流系数a三p0.470.400.330.25查附表（3-2）a （三-24）p0.120.110.100.096 p0.650.560.470.36设计洪峰流量（m3/s）Qp=0.278（|）pipF121.864.253.742.4洪水 总量 （万 m3）W三p=0.1 a三p P三p面F44.6930.5420.4211.90W（三-24）p=0.1 a （三-2
15、4）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W24 P根据水文分区V1采用西部地区公式计算:P= PQp 52 0.36 p各种频率洪水过程线形状系数表项目频率251020W4p42.9429.2619.4711.24Q121.864.253.742.4丫 p0.0190.0240.0190.014因Yp<0.05,固采用设计洪峰Q为最大流量，按式Wfa p=0.67 W4p+0.12Qp算出的Wm 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
16、P=5% Q=36.0 m3/s ; P=10% Q=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。周本次设计冷家塘坝溢洪道泄流量：当 P=10W 33Qo%53.7+23=76.7m/s W io%f0.67W24p+0.12Qp r =16.63 万 m当P=5%寸Q%=64.2+36=100.2m3/s W 5%=0.67W/4p+0.12Qpt =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 io%=16.63 万 m3,起调水位 93.0m溢洪道
17、水深 h(m)水位H (m)库容V(万 m3)防洪库容V防 (万 m3)V防、 qm=Qp (1)W调p溢洪道单宽流量d .0, 3/2q1 = 1.48h(m3/s)溢洪道底宽b=mq1(m).V防1-W p/ 一3,、 qm (m /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
18、调5%=24.25万 m3,起调水位 93.0溢洪 道 水深 h(m)水位H (m)库容V(万 m3)防洪库 容V防(万 m3),.V防、qm=QP (1-)W调p溢洪道单宽流量q1=mh3/2=1.48h3/2(m3/s)溢洪道底宽b= q1(m)1 - V防W调Pqm/3 、(m /s)093.004.4001100.201.0094.007.603.200.86886.91.4858.72.0095.009.955.550.77277.34.1918.452.5095.5014.6010.20.57958.055.859.902.6295.6215.1810.780.55555.66.2
19、09.00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/s02.5 .2验算闸孔的最大过水流量按宽顶堰自由出流公式计算。3计算公式：Q= £ mb2g H02式中：m流速系数m=0.36e 一侧收缩系数e =0.9b一闸孔宽9.0 mH0-闸前水深H0=2.62 mQ=0.36X0.9X 9.0X 729.81 X2.621.5=55.1 = 55.6=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
20、 2a、由75年水文手册查得多年平均年输沙模数g=500T/kmb、悬移质多年平均输沙量 G=g - F=500X 4.2=2100tc、推移质占悬移质比重E=20%d、设计淤积年限T=10年e、泥沙容重y =1.3t/m3G T2100 103.f、垫底库谷 V 垫=7(1+E)=(1+0.2)=1.94(万 m )10001000 1.3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Y=50mm,则多年平均来水量 W=0.1FY=0.1X50X 4.2=21.0万m3b
21、）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 贝 W5o%=21.0X 0.87=Kp W =18.32 万 m3。c）径流年内分配由75年水文手册表二查Vi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%
22、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、灌溉面积计算当保证率P=50%F灌=W50%/毛灌溉定额可灌溉旱田面积F灌=W50%/毛灌溉定额18.32 10000260=704 亩3、各月灌溉用水量计算各月灌溉用水量=灌溉面积X毛灌溉定额X各月分配百分数灌溉用水量计算表5678合计分配比（%25%25%25%25%100%用水量（万m3）4.
23、574.574.574.5718.324、径流调节计算（不考虑损失）年调节库容计算表水量单位：万 m3月份来水（万m3）用水（万m3）来水-用水2 （来一用）+-10.040.044.4520.040.044.4931.521.526.0141.021.027.0350.484.584.102.9361.654.582.93075.644.581.061.0684.964.580.381.4491.341.342.78100.790.793.57110.640.644.21120.200.204.41合计18.3218.327.057.03V 近=7.03（二）水利计算（考虑损失）（1）损失水
24、量计算由75年水文手册图二：多年平均降水量等值线图查得 X=425mm由75年水文手册图六：多年平均年水面蒸发量（ 20cm 口径）等值线图查得 Z=1930mm。由75年水文手册表三各区代表乡占蒸发量多年平均年内分配及折算系数表查：Vi区得折算系数K=0.60。年蒸发损失h蒸二KX年水面蒸发量（20cm 口径）-陆面蒸发=KX年水面蒸发量（20cm 口径）-（多年平均年降水量-多年平均年径流深）=0.60 X 1930-（425-50）=783mm年渗漏损失按中等地质条件：h渗=500mmV 垫+0.7V 近=1.94+0.7X 7.03=6.86 万 m3A （V 垫 +0,7V 近） （
25、调节库容70%相应面积），即先以V垫+0.7V近=6.86万m3查水库2HV曲线得H,在以H查HA曲线得A （V垫+0.7V近）=3.0万m年损失水量：W损=（h蒸+ h渗）X A （V垫+0.7V近） =3.85 万 m3各月平均水量损失：W月损二 世=385 =0.321万m3/月1212（2）灌溉水量计算灌溉水量 W 7«=W50%-W 损=18.32 3.85=14.47 万 m3（3）灌溉面积计算旱田灌溉面积:F旱灌=毛灌溉定额14.47 10000=556 田260灌溉用水量计算表5678合计分配百分数（%25252525100用水量（万吊）3.6183.6183.618
26、3.61814.47（4）径流调节计算表（考虑损失）年调节库容计算表水量单位：万 m3月份来水-用水来水一用水汇(来水一用水)旱田损失合计+一10.040.3210.3210.2814.13120.040.3210.3210.2813.85031.520.3210.3211.1995.04941.020.3210.3210.6995.74850.483.6180.3213.9393.4592.28961.653.6180.3213.9392.289075.643.6180.3213.9391.7011.70184.963.6180.3213.9391.0212.72291.340.3210.3
27、211.0193.741100.790.3210.3210.4694.210110.640.3210.3210.3194.529120.200.3210.3210.1214.408合计18.3214.473.8518.326.431V 兴=5.748(5)正常高水位和库容的确定 一3V 正常=V 垫+V 兴=1.94+5.748=7.70万 m由水库HV曲线查得正常高水位 H正=94.18 (m)3、项目区工程地质状况冷家塘坝新建工程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，建设区范围未见有大的构造发育， 地下水以第四系空隙潜水为主，补给以 大气降水为主。地下径流条件
28、好，其上游未发现有向外排泄的明显渗透通道， 该区水 文地址条件有利于塘坝蓄水，冷家塘坝工程坝体材料为均质土料，筑坝材料就地取材 经济合理，选择坝体右岸天然土料为筑坝土料，开采运输便利。4、工程任务和规模4.1 工程任务冷家塘坝新建工程主要担负着冷家村的农田灌溉任务，年供水量18.32万m3,设计灌溉旱田556亩。4.2 水库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,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,最大溢洪水深2.62 m,设计洪水位95.08 (m),相应库容12.3
29、0 万m3,最大溢洪水深2.08 m,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。5、工程布置及主要建筑物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113 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
30、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。坝脚处设滤水坝，坝宽1.0m, 坝高2.0m,上的坡比1： 1,下游坡比1: 1.5。5.1.1 坝顶高程计算h 正=94.18 mh is=95.08 m h 卞a=95.62m坝顶超高d=hB+e+ad一坝顶超高mhB一最大波浪在坝坡上的爬高 me一
31、坝前水高度（一般不计）a一安全加高m该工程局5级，根据碾压式土石坝设计规范（2002.3.1施行）取a 设=0.50 m, a次a=0.30 m风速V=12.8 m/s （彰武地区多年平均）吹程:D=1公里上游坝坡：1:31、正常运用条件下坝顶高程：坝顶超高计算公式：d=hB +ahB=A x V5/4x D1/3式中：A上游坝坡角正切值V风速（m/s）D一吹程（公里）计算风速采用多年平均最大风速的1.5倍，V=1.5X 12.8=19.2 m/s参考中小型水库设计表 11-1211-1311 14得V 5/4=40.1D1/3=1.0A=0.0147所以 hB=A X V5/4X D1/3=
32、0.0147X 40.1 乂 1.0=0.589故正常运用时坝顶超高为 d= hB+ a设=0.589+0.5=1.089正常运用时 H 坝=95.08+1.089=96.169 （m）,取 H 坝=96.2 m2、非常运用条件下的坝顶高程：计算风速采用多年平均最大风速 V=12.8 m/s查中小型水库设计表 11-12 11-1311 14得V5/4=24.16D1/3=1.0A=0.0147hB=AXV5/4X D1/3=0.0147X 24.16X 1.0=0.355d= hB+a 校=0.355+0.3=0.655非常运用时 H 校坝=95.62+0.655=96.275 （m）取 H
33、 坝=96.6 （m）综上计算，取设计、校核情况下坝高较大者并考虑到水面漂浮物撞击等影响，确定冷家塘坝坝顶高程为H坝=96.6 （m）5.1.2 大坝浸润线计算大坝渗流计算，按有堆石滤水坝趾计算。按塘坝的正常高水位94.18m情况进行计算。冷家塘坝渗流计算示意（比例尺1: 200）mi=3.0, m=1, H=5.18 米，L=32.58 米将上述值代入下式得:mi1_ 32ml 1 - 2 3 1 一 7A L= B H=3 >5.18=2.227L= L L+7.28+5.5+17.6=32.58q=. L2 H 2 -L= 32.582 5.182 -32.58=0.409 kao
34、= q =0.409ka1=q = >0.409=0.145k 2.2hx=_ a2 2qx = . 0.167 0.818x k将不同x值分别代入hx= J0.167+0.818x得冷家塘坝浸润线计算成果表冷家塘坝浸润线计算成果表x151015202530313232.5hx0.9922.0652.8893.5274.0654.5414.9715.0525.1335.172上表中以x为横坐标，y为纵坐标，即得冷家塘坝浸润线图(见上图)，由冷家 塘坝浸润线图可知浸润线满足冻深要求(1.48m)。详见冷家塘坝浸润线图。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5
35、.2.1 溢洪道水力计算5.2.1.1 渐变段的水力计算渐变段的临界坡度ik及首段水深hi为使过堰水流不受下游水位的影响，取渐变段底坡i大于临界坡降ik为宜。因渐变槽首端断面为矩形，故按公式q= 5516=6.20 m/s 贝(J9i 212 二 q23 1.1 6.202hk= 3=3- =1.63 (m),g 19.81hk=3Fqi计算临界水深hko已知单宽流量1, g其相应的水力要素 ，一 一一 、, 一 _ _ , _一 _2 k=(B+0.3 X hk) hk =(9+0.3 X 1.63)X 1.63=15.47 m2X k=B+2 X 1.63=9+2 X 1.63%：1 +
36、0.32 =12.40 mk 15.47Rk=1.25 mk 12.40由中小型水库设计(中)表 146查得Ck=74.1,故临界坡降 i k=, x = 9.81 12226 =0.0022:C2k Bk1.1 74.12 9可见渐变段底坡i= =0.05>ik,为陡坡，因此，渐变段首端水深可取为临界水 20深，即h1= hk=1.63 (m)渐变段末端水深h2由公式9 1+iL= S2+hf (14-9)求渐变段末端水深一 22首端断面能量 9 1= h1+q12 =1.63+ 1.1 6.20 2 =2.442 gh212 9.81 1.632首末两端的落差为iL=0.05X 10
37、=0.50 (m)为求末端断面能量a 2及沿途损失能量hf,先假设h2=2.30,末端断面为梯形断面, 底宽b=7 m,坡比1: 0.3。1 2 Q 55 6贝 2=(b+mh2)h2=(7+0.3X 2.30)x 2.30=17.7m , v 2= -= y =3.14 m/sX 2=b+2 h2 j| + m2 =7+2 X 2.30X Jl+0.32 =11.8 m11 3 1429 2= h2+=2.30+=2.902g2 9.81计算两断面平均水力要素如下:w1 w215.47 17.7w=16.5812.4 11.8 x=12.1R=w=1.37xQ 55.6 = =.16.58=
38、3.35由表146查得C=75.2-22=0.02,.13.352 10hf= -2- =2C R 75.21.37将上列所求各值代入公式(149)中得9 1+iL=2.44+0.50=2.94(m)9 2+hf=2.90+0.02=2.92 (m)因91+iL与S2+hf很相近，说明假设的h2=2.30m是合适的5.2.1.2陡槽计算(1)求临界坡降心除=321.1 55.6229.81 72=1.92m再计算相应于临界水深的水力要素Bk=b=7(m) k=bhk=7X 1.92=13.44m, .kRk=X k=b+2hk=7+2X 1.92=10.84m13.44 d =1.2410.8
39、4由中小型水库设计(中)表14-6查得Ck=74.12,故临界坡降为:22gXk9.81 10.842i k= =2=0.027二 CkBk 1.1 74.127所采用的陡才©底坡坡度i= =0.067">0.027=ik,属于陡坡，故水面曲线为bn型降15水曲线。(2)陡槽长度陡槽的总落差为P=4.1m,故陡槽长度为:Ls= 2小2+中2=/12+需） =61.5m(3)陡槽水深及水面曲线的绘制首先用试算法求出正常水深ho假定ho=0.60m,则相应的水力要素为 o=bho=7X0.60=4.20m2, %。=b+2ho=7+2X 0.60=8.204.208.20
40、=0.512由表 14-6查得 co=63.8,故流量为 Qo-cDoCoqMJ =4.20X63.850.512x1/15=49.5,假定水深ho=0.72m,试算出的Qo小于实际流量Q=55.6m3/s,重新假定ho试算。假定ho=0.65m,则相应的水力要素为 o=bho=7x 0.65=4.55, x o=b+2ho=7+2X 0.65=8.30c 4 55Ro=455 =0.55xo 8.30由表 14-6 查得 co=64.6,故 流量为 Qo= o v o= oco JRoi =4.55 X 64.6 XJ0.55M 1/15 =56.2,与实际流量Q=55.6m3/s近似相等，
41、说明假设的ho=0.65m是合适 的。因陡槽前的渐变段亦为陡坡，故陡槽首端断面水深h1-1取为渐变段末端断面水深 hH=2.30m,假设陡槽末端断面水深接近于正常水深 ho,故可求陡槽段的平均水力要 素，即：一 1、1 _ _ _ _h=2 (hH+ho) =2 (2.30+0.65)=1.47mB =7m2w=bh=7X1.47=10.29m27=b+2h=7+2X 1.47=9.94m=1.035m- 10.29 R=9.94由表14-6查得C=71.48,故陡槽段的平均动能变化值为:12-1.171.482 7J=q=27.27gx9.81 9.94又相应于平均水深及正常水深的流量模数为
42、:K = c , R =9.96X 71.48 , 0.995 =698.2ko= 061反=5.005X 65.4v0.59 =218.0故水力指数为：Igk-lgk。lg 698.2 -lg 218.0 ,x = 2x -=-=2 X =3.06lg h - lg h0lg 1.390 -lg0.65假设若干水深，按下列公式计算相应于这些水深的各断面之间的距离L:L=h°r2T1（1J）小（4 2） 一小（4 1） i分段进行计算，各段的j值和x值，取为常数，以简此计算工作，计算成果列于 卜表。陡槽计算成果表h1(m)h2(m)7 17 2小（41）4 (4 2)iL%L(m)2
43、L(m)2.301.803.542.770.0380.0680.0150.150.151.801.602.772.460.0680.0860.1631.591.741.601.202.461.850.0860.1561.22911.9813.721.200.721.851.110.1560.65212.287119.8133.52由上表知，当水深h1=1.2, h2=0.72m时，降水曲线长为133.52m,远大于陡槽长 度（LS=61.5m）,故陡槽末端水深大于正常水深，应用试算法求出。11 .2假设陡槽末场水沃 hs=0.9m,以h2=hS=0.9m, h1=1.2m,则41=卜= =1.
44、85h00.652=电= - =1.38,水力指数x=3.06,由表148查得小（41）=0.156,小（“2） 儿 0.65=0.316L=0.651/151.38-1.85+ 26.27(0.316- 0.156)=36.4m当水深为0.9m时，水面曲线长度为 L=13.72 + 36.4 =50.12 (m) <L=61.5m,故当陡槽末端水深hs=0.9m时，水面曲线长度为L=50.12m<陡槽长度L=61.5m重新假定陡槽末端水深 hs=0.85m,以h2=hs=0.85m, hi=1.2m,则=*=22_ =1.85,7 2= h2 = 085 =1.31水力指数 x=
45、3.06，由表 14-8 查得小 ho 0.65h00.650 65(41) =0.156,(|)(42)=0.365, L= 5 1.31 1.85 + 26.27(0.365 0.156) =48.27 1/15(m)。当陡槽末端水深为 0.85m时，水面曲线长度为L=48.27+13.72=61.98m61.5m, 故确定陡槽末端水深为0.85m。陡槽流速及渗气水深已知各断面水深h后，即可计算出过水断面积 w和流速V。，见水面曲线计算成 果表。用公式(145) hB =迫 计算出掺气高度，则掺气水深等于水深h加掺气高度h b, 100各断面掺气水深计算过程如下：陡槽末端断面水深h=0.8
46、5m,过水断面积 W=bh=7 x 0.85=5.95m2,则流速v=Q W55.6vh=9.34m/s,掺气图度hB =5.951009.34 0.85100=0.079m,故掺气水深为 h+ hB=0.85+ 0.079=0.929m。其他断面掺气水深的计算Q 55 614.91水深 h=2.13m,过水断面积 co=bh=7X2.30=16.10m2,流速 v= =5.6 =3.45m/s。掺气高度h+hB=2. 30+0.073=2.373vh 3 73 2 13,hB=赤=一0一 =0.073m,故掺气水深为(m)2 Q 55 6水深 h=1.8m,过水断面积 =bh=7X 1.8=
47、12.6m ,流速 v= =4.41m/s12.6掺气高度 hB= -vh = 4.4V<1.8 =0.079m,故掺气水深为 h+hB=1.8+0.079=1.879 (m) 100100水深 h=1.6m,过水断面积 =bh=7X 1.6=11.2m2,流速 v=Q =56 =4.96m/s11.2掺气高度 hB=曲=4.96 -1.6 =0.079m,故掺气水深为 h+hB=1.6+0.079=1.679(m) 100100Q 55 6水深 h=1.2m,过水断面积=bh=7X 1.2=8.4m2,流速 v= =6.62m/s8.4掺气高度 hB=-vh= 6.62 /1.2 =0
48、.079m 故掺气水深为 h+hB=1.2+0.079=1.279 (m) 100100水面曲线计算成果表断面号水深过水断面 积(m2)流速V (m/s)掺气局度hb (m)掺气水深b+hb (m)断面距离(m)12.3014.913.730.0732.373021.812.64.410.0791.8790.1531.611.24.960.0791.6791.7441.28.46.620.0791.27913.7250.855.959.340.0790.92961.55.2.2溢洪道工程结构尺寸溢洪道净宽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
49、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0.42.0m,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,为钢筋混凝土结构。平板钢闸门高1.2m,净宽3m。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：长11.4m,宽4.
50、0m,厚0.25m,为钢筋混凝土结构。出口渐变段长10米，1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,为浆砌石结才侧墙顶宽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,底板比降为1/15;剩余11.5米为陡槽段出口，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1.5m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。5.3主要建筑物工
51、程量主要建筑物工程量汇总表(表 5-1)。主要工程量汇总表表5-1工程项目大坝工程溢洪道工程合计开挖土方（m3）4000.01150.05150.0开挖石方（m3）1850.01850.0筑坝土方（m3）6500.06500.0碎(m3)20.3416.6436.9十砌块石（m3）1550.41550.4河沙（m3）210.5210.5碎石（m）237.9237.9浆砌石（而）92.792.7木模板（m2）986.3986.3止水（mj）100.6100.6钢筋（t）12.5412.54土工布（mi）1593.31593.3草皮（m2）3005.83005.8钢闸门（扇）33启闭机（台）332
52、36金属结构6.1 金属结构冷家塘坝新建工程，为抬高水位，满足灌溉要求，需设平板钢闸门3扇。6.1.1. 闸门技术参数孔口型式：露顶式孔口尺寸：1.2X3. 0m工作性质：静水启闭设计最大水头：1.2m孔口数量：3孔闸门数量：3扇闸门结构：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。6.1.2. 启闭机参数启闭力：5X2t （双吊点）数量:3台7.施工组织设计7.1 施工条件7.1.1 自然条件冷家塘坝位于彰武县四堡子乡冷家村， 距四堡子乡政府15km,距县城55km,公路 均为黑色油路，交通方便。彰武气象站资料，彰武地区多年平均气温为 7.1 C,月平均气温7月份最高为 24.
53、1 C, 1月份最低为-12.4 C,最高气温为37.4 C,最低气温为-30.4 C。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米，平均降雨天数58天。7.1.2 施工时间计划从2006年4月中旬到7月末结束。7.1.3 技术供应本工程施工任务由阜新市大禹工程公司第二分公司承担，主要工程材料：详见主要工程材料量汇总表（表7-1）。主要工程材料量汇总表表7-1项目大坝工程溢洪道工程合计钢筋(t)12.5412.54钢材(t)2.02.0碎石(m3)237.9328.8566.7块石(m3)1550.4100.1165
54、0.5水泥(t)151.0151.0河沙(m3)210.5304.2514.7止水(m)100.6100.6木材(m2)986.3986.3土工布(m2)1593.31593.37.2料场的选择本工程所需钢材，水泥等主要建筑材料由彰武县城运往工地，运距55km；碎石及块石由彰武县五峰镇山场购置，运距60km砂料由哈尔套采购运至工地，运距30km； 土料则在距水库左侧1km山丘处取土。7.2.1工程用碎石、块石五峰山场根据现场调查，五峰山场年开采块石2万m3,碎石3万m3,可以满足工 程需要。五峰山场碎石质量经阜新市质检站检测其中SO含量为0.35%,含泥量为1%堆积密度为1230kg/ m3,
55、表现密度2.56g/ cm3,空隙度53%其中各项指标符合JGT52 92标准技术要求。7.2.2建筑砂料据现场调查，哈尔套年产砂量为i万m,砂量贮量能够满足工程需要。选定砂场砂料经阜新市质检站检测，其中 SO含量0.45%,容量为1464kg/ m3, 空隙率为44.8%,泥土杂物含量1.6%,细度模数2.9,其各项指标都符合JGT52-92 标准技术要求。7.3 料场规划由于本工程主体工程集中，场地小，砂石等材料不能集中堆放，也不能一次性集 中运进堆放，只能根据具体工程项目施工进度需要随进随用。 钢材、水泥等材料可以 设置材料仓库和加工点。规划临时材料仓库和加工点占地面积 80n2,施工临时用房占 地面积45m。7.4 主要工程施工根据建筑物级别及资金情况，冷家塘坝工程大坝施工是在原有坝体基础上进行加 高、整修，使其达到设计坝高 96.6m,设计坝宽5.5m,同时大坝上游、下游坡缺土 处进行填土找平、压实，使坝坡分别达到设计坡比1: 3、1: 3.5。大坝填筑完工后，可进行溢洪道新建工程、滤水坝新建工程、土坝上游坡块石护坡工程、下游坡草 皮护坡工程等施工。7.5
