谷坊典型设计

谷坊典型设计

为了更好地完成项目，科学合理地安排布置2007年9座谷坊的计划任务，依据可研对项目区内二级沟的一条小支沟进行典型设计，其汇水面积0.13km2，沟底比降 6.9％，两岸边坡比约25度，沟口宽50m。

1、设计标准

由于当地暴雨具有短历时、高强度的特点，因此本项目设计标准按拦截20年一遇24小时最大暴雨量设计。

2、类型

根据当地地形、地质及土壤状况确定采用土谷坊形式。

3、工程设计

(1)设计洪水总量

由于谷坊布设流域无任何水文资料，因此采用相邻区域神池县城区的水文气象资料，并参考《忻州地区水文手册》中的有关经验公式和参数进行计算。

采用公式：W＝1000KRF ；R＝K P H24

公式中各符号意义详见沟头防护工程设计。

查《忻州区水文手册》得：H24＝60mm，C V＝0.85，C S＝3.5C V, K P=5％＝2.70，则20年一遇24小时最大降雨量H24·P=5％＝60×2.70＝162mm，其对应暴雨径流系数为K＝0.30。

设计洪水总量为：W总＝1000K·H24·P=5％·F＝6318m3

(2)谷坊库容

根据西北大学出版的《水土保持原理及规划》对于沟道近似弧形或半圆形时，沟道体积采用公式：V单＝BHL/4.5

式中：V单——单个谷坊库容，m3；

B ——沟宽，为50m；

H ——相应坝高，m；

L ——回水长度，m。

经试算得：当拦洪坝高为3.5m时，L＝44m，V单＝1973m3。

(3)谷坊座数

n＝W总/V单＝6318/1973≈3座

(4)谷坊断面：

谷坊坝高确定为 4.0m(拦洪坝高 3.5m)，坝顶宽 3.0m，坝底宽14.2m，迎水坡1:1.5，背水坡1:1.3。

(5)谷坊间距

L＝H /(i－i′)=4.0/(0.073－0.005)＝59m

(6)谷坊溢洪口设计

溢洪口设在土坝一侧的坚硬土层或岩基上，上下两座谷坊的溢洪口要左右交错布设。

①设计洪峰流量计算：

采用公式：Q＝278KIF10-6

式中：Q ——设计流量，m3/s，；

I —— 20年一遇1小时最大降雨强度，根据《忻州地

区水文手册》计算得：I＝74mm；

F ——沟头以上集水面积，为13 hm2；

K ——径流系数，为0.40。

经计算得：Q＝0.14m3/s

②溢洪口断面尺寸计算：

溢洪口其下紧接排洪渠，按明渠流计算。

采用公式：A＝Q/V；A＝(b＋ph)h；V＝C(Ri)1/2；R＝A/x；

x＝b＋2h(1＋p2 )1/2；C＝n-1R1/6。

式中：A ——溢洪口过水断面面积，m2；

Q ——设计洪峰流量，m3/s；

V ——相应的流速，m/s；

b ——溢洪口底宽，m；

h ——溢洪口水深，m；

p ——溢洪口边坡系数；

R ——水力半径，m；

i ——渠底比降，％；

C ——谢才系数；

x ——溢洪口断面湿周，m；

n ——糙率，取0.025。

经计算得：当h＝0.25m，b＝0.5m，p＝1?1，i＝1/100时，可通过0.22m3/s的流量，满足泄洪的要求。

4、工程量

(1)谷坊土方量：

采用公式：V=CH[3b(L+L′)+Hm(L+2L′)]

式中：V ——谷坊总土方量，m3；

H ——设计坝高，为3.5m；

L ——坝顶长，为50m；

L′——坝底长，为30m；

b ——坝顶宽，为2.0m；

m ——坝体内外坡比之和，为2.8；

C ——沟谷断面类型系数，为0.18。

经计算得：V=1230m3

(2)其它土方量：清基土方量89 m3；挖结合槽土方量27 m3；开挖溢洪口土方量38 m3。

(3)总工程量：一座谷坊高为4m，长为50m，动用土方量635m3。

5、谷坊工程设计图式

具体详见图5-9、5-10。

图5-9 谷坊纵断面设计图(单位：m)

图5-10 谷坊横断面设计图(单位：m)