水土保持方案(同名3690).doc

水保方案乙陜字第043號陜西彬長小莊礦業(yè)有限公司新排矸場攔矸工程初 步 設(shè) 計(jì)編制單位：綠業(yè)生態(tài)技術(shù)咨詢有限公司2016年6月復(fù)制責(zé)任頁批 準(zhǔn)：李民生審 查：趙創(chuàng)群校 核：盧惠芳參加工作人員：趙創(chuàng)群 盧惠芳 杜 超 田乃維 陳 剛 王建民 目 錄1概述11.1主體工程項(xiàng)目概述11.2設(shè)計(jì)的目的意義11.3工程等級和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)11.4工程主要技術(shù)參數(shù)12排矸場概況32.1自然概況32.2社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況32.3排矸場地質(zhì)條件33排矸場設(shè)計(jì)內(nèi)容和規(guī)模63.1設(shè)計(jì)內(nèi)容63.2工程布局63.3工程規(guī)模64排矸場工程設(shè)計(jì)74.1攔矸壩工程設(shè)計(jì)74.2排矸場周邊截排水工程設(shè)計(jì)184.3排矸場矸石堆置型式194.4排矸場水土保持措施設(shè)計(jì)194.5工程量計(jì)算205工程施工225.1筑壩材料要求225.2施工放線225.3工程施工225.4施工度汛245.5施工安全256施工組織設(shè)計(jì)266.1施工條件266.2施工進(jìn)度266.3質(zhì)量控制266.4工程驗(yàn)收277投資概算287.1投資概算原則和依據(jù)287.2工程總投資31附表附表1 總投資概算表附表2 獨(dú)立費(fèi)用計(jì)算表附表3 主要材料預(yù)算單價(jià)表附表4 水泥砂漿材料價(jià)格計(jì)算表附表5 施工機(jī)械臺時(shí)費(fèi)匯總表附表6 工程、植物措施單價(jià)匯總表附表7 工程、植物措施單價(jià)表附圖BKX-01 工程地理位置示意圖 BKX -02 工程平面布置圖BKX -03 水位庫容關(guān)系曲線圖BKX -04 壩體斷面設(shè)計(jì)圖BKX -05 放水工程設(shè)計(jì)圖BKX -06 放水工程設(shè)計(jì)圖BKX -07 消力池蓋板、臥管橫梁配筋圖BKX -08 矸石堆放剖面及水保措施典型設(shè)計(jì)圖BKX -09 截水溝、排水渠設(shè)計(jì)圖小莊煤礦排矸場攔矸工程主要技經(jīng)指標(biāo)表建設(shè)地點(diǎn)彬縣義門鎮(zhèn)截排水工程擋水土埂650m建設(shè)性質(zhì)新建排水溝1542m工程規(guī)?？刂泼娣e0.14km2主要工程量土方69636m3滯洪庫容 0.98萬m3石方1489m3攔泥庫容2.6萬m3合計(jì)72501m3堆矸容積122萬m3投 工9868工日攔矸壩型式均質(zhì)碾壓土壩主要材料用量水泥46.2t壩高18m鋼材1.5t壩頂長50m塊石1786m3壩體土方22132m3碎石輸水涵管型式鋼筋砼涵管砂子203.4m3長度76m柴油59.7t管徑0.8m喬木0.9904萬株放水臥管型式漿砌石灌木0.6800萬株總高度15m草種5.1kg坡比1：2總投資209.82萬元斷面（寬高）0.70.8m施工期2個(gè)月陜西彬長小莊礦業(yè)有限公司新排矸場攔矸工程初步設(shè)計(jì)1概述1.1工程背景：小莊煤礦在生產(chǎn)運(yùn)行過程中，產(chǎn)生煤矸石是煤炭產(chǎn)量的3.4，年產(chǎn)矸石為20萬t之多，依據(jù)小莊煤礦2006年2月獲批的小莊煤礦水土保持方案報(bào)告書，確定了工業(yè)場地北部3km的白家溝做為煤矸石堆放場。2011年4月由咸陽市水土保持學(xué)會(huì)完成了排矸場、攔矸壩設(shè)計(jì)，同年6月建成并投入使用。由于礦建初期建筑垃圾多，巷道掘進(jìn)排渣量多，加之后續(xù)矸場管理不健全，沒有按設(shè)計(jì)堆矸方式棄矸，導(dǎo)致白家溝矸場閉場，不能使用。為有效的攔擋棄矸，集中堆放，綜合整冶，有效利用，小莊煤礦依據(jù)2012年10月陜西省水土保持局批復(fù)（陜水保函2012231號）陜西彬長礦業(yè)集團(tuán)有限公司小莊煤礦變更項(xiàng)目水土保持方案報(bào)告書在白家溝矸場右側(cè)王學(xué)溝新建二期攔渣場。為此，建設(shè)單位委托我公司承擔(dān)該攔矸壩初步設(shè)計(jì)。1.2工程等級和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持技術(shù)規(guī)范（GB50433-2008）和水土保持治溝骨干工程技術(shù)規(guī)范（SL289-2003）對攔矸工程的規(guī)定，確定工程等級為五級，設(shè)計(jì)洪水為N=30年一遇（P=3.3%），校核洪水為N=300年一遇（P=3.3%）。1.3工程主要技術(shù)參數(shù)1.3.1壩體參數(shù)（1）壩高18m，壩頂長50m，壩頂寬4m，下游壩坡在壩高10m處設(shè)馬道，馬道寬2m，馬道以上坡比1：1.75，馬道以下坡比1：2，上游壩坡比1：2。（2）壩頂高程912.8m，校核洪水位910.8m，攔泥高程904.8m，滯洪庫容0.935萬m3，堆渣容積122萬m3。1.3.2放水工程參數(shù)（1）臥管頂高程911m，底高程896m，坡比1：2，臥管垂高15m，臥管長度30m。（2）輸水涵管進(jìn)口高程895m，涵管出口高程894m，長76m，下接60m輸水明渠。1.3.3截排水工程參數(shù)排矸場周邊布設(shè)矩形斷面（高寬）0.70.5m長650m漿砌石截水溝；渣面修筑擋水土埂962.5m，最終渣面布設(shè)15階臺，及0.30.3m總長1200m M7.5漿砌石，M10砂漿抹面橫向排水溝，0.50.4m長490m M7.5漿砌石，M10砂漿抹面縱向排水溝。1.3.4主要工程量（1）工程措施壩體填筑土方22132m3，修筑排水溝52m，塬面截水溝650m，漿砌塊石719.92m3，渣面覆土47504m3。（2）植物措施渣面覆土后栽植刺槐9904株，栽植紫穗槐6800株，壩坡草皮護(hù)坡0.34hm2。1.3.5工程總投資小莊攔矸壩工程總投資209.82萬元。其中工程措施投資181.6萬元，植物措施投資9.8萬元，臨時(shí)工程3.83萬元，獨(dú)立費(fèi)用8.48萬元，基本預(yù)備費(fèi)6.11萬元。2排矸場概況2.1自然概況2.1.1地貌、地質(zhì)新排矸場位于小莊煤礦風(fēng)井場右側(cè)與原排矸場毗鄰，工程布置在白家宮村王學(xué)溝，攔矸工程壩址以上流域面積0.14km2，溝道呈“V”字型，溝道長420m，溝頭、溝谷兩岸塬面較為平坦，溝坡植被較好，無明顯沖溝，溝谷基本對稱，溝道走向?yàn)闁|北（溝頭）向西南向（溝口），其塬面高程1075.75m，壩址溝底高程894.80m，壩址以下征地界溝底高程884.68m，溝道比降21%。地貌以黃土高原溝壑為主，地勢東北高西南低，屬?zèng)芎颖卑兜亩壷Я鳌牡刭|(zhì)結(jié)構(gòu)上來說位于鄂爾多斯臺南緣褶皺帶上，基巖多為砂巖，頁巖埋藏較深，地表覆蓋風(fēng)成坡積黃土，黃土覆蓋達(dá)120m以上，表土垂直節(jié)理明顯，溝坡易崩塌，水蝕重力侵蝕嚴(yán)重。2.1.2氣象、水文該區(qū)屬暖溫帶半干旱季風(fēng)氣候，年均氣溫9.7，年極端最高氣溫40，最低氣溫-22.5。多年平均降雨量為516617mm，最大降雨量772.6mm，最小降雨量319.3mm，年內(nèi)降雨多集中在7、8、9三個(gè)月，占全年降水的53.8%。年均風(fēng)速1.4m/s。溝道內(nèi)無常流水，徑流主要為暴雨產(chǎn)生，歷時(shí)較短，強(qiáng)度不大。流域內(nèi)無觀測資料，參照咸陽市實(shí)用水文手冊得知，該區(qū)24小時(shí)最大暴雨為57.8mm，多年平均徑流深55mm，年均土壤侵蝕模數(shù)為5000t/km2a。2.2新建攔矸工程的意義小莊煤礦在建設(shè)生產(chǎn)過程中，由于礦建棄渣和產(chǎn)生煤矸石是原攔矸場己達(dá)到設(shè)計(jì)儲量，隨著生產(chǎn)運(yùn)行的正?；鑼肥卸逊藕屯咨铺幚?。否則將對周圍生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響和破壞，在暴雨山洪作用下，引發(fā)泥石流等次生災(zāi)害，可能危及下游西（安）至平（涼）鐵路，周邊群眾生產(chǎn)生活及生命安全。根據(jù)水土保持法律、法規(guī)對開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目的有關(guān)規(guī)定，及陜西彬長礦業(yè)集團(tuán)有限公司小莊煤礦變更項(xiàng)目水土保持方案報(bào)告書擬定礦部北部3km的白家宮村王學(xué)溝做為新建煤矸石堆放場。建設(shè)該排矸場不僅是小莊煤礦生產(chǎn)運(yùn)營的需要，也是水土保持法賦于的防治責(zé)任，更是礦建環(huán)評的要求。按照水土保持法規(guī)定“先攔后棄”的原則，建設(shè)排矸場攔矸工程，對于防止水土流失，減輕對周圍生態(tài)環(huán)境的破壞，防洪保安具有重要意義。排矸場位置見工程地理位置示意圖BKX-01。2.3排矸場地質(zhì)條件2.3.1區(qū)域地質(zhì)（1）區(qū)域構(gòu)造及地震排矸場位于華北地臺鄂爾多斯臺地向斜的南緣地帶，構(gòu)造體系屬祁呂山字型構(gòu)造前弧東翼。地質(zhì)構(gòu)造簡單，地層產(chǎn)狀平緩，無大型斷裂構(gòu)造。新生代以來，華北地臺整體緩慢上升，鄂爾多斯地臺向斜相對較為穩(wěn)定。根據(jù)1:400萬中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖（GB18306-2001）標(biāo)準(zhǔn)，工程區(qū)地震動(dòng)峰值加速度a=0.05g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期0.45s，相應(yīng)的地震基本烈度為度。適宜興建均質(zhì)土壩工程。（2）水文地質(zhì)王學(xué)溝兩岸塬區(qū)黃土中賦存地下水，以潛水和上層滯水為地下水動(dòng)力特征。黃土中賦存的孔隙型潛水和古土壤為相對隔水層易形成上層滯水。上層滯水受大氣降水的強(qiáng)度、時(shí)段季節(jié)影響較大。踏勘期間溝底樹木較多，植被較好，土體松軟含水量較大，無明顯的泉水出露，溝道內(nèi)有水流，流量很小，隨季節(jié)變化而變化，春、夏枯竭，秋、冬可見。2.3.2攔矸壩工程地質(zhì)條件（1）地形地貌及地層巖性壩址區(qū)位于王學(xué)溝流域中上部，溝道呈“V”字型，壩右肩的谷坡呈陡崖，左肩較緩，降雨季節(jié)常發(fā)生崩塌、溜坡等重力侵蝕現(xiàn)象。壩址區(qū)的溝道為全新統(tǒng)沖積層（Q4al），分布于溝道，厚度約3.56.5m。巖性為含鈣質(zhì)結(jié)核壤土，疏松，潮濕，結(jié)構(gòu)混雜。溝道兩側(cè)分布全新統(tǒng)坡積層（Q4dl），主要分布在溝谷的兩岸陡崖下部，厚度1020m不等，巖性為黃土狀壤土夾錯(cuò)亂的古土壤，顏色紅黃混雜，質(zhì)地不均，松散多裂縫及小空洞。該坡積層易發(fā)生崩塌、溜坡等重力侵蝕現(xiàn)象。壩基下部為中更新統(tǒng)風(fēng)積堆積層下部（Q21eol）：褐黃色黃土狀粉質(zhì)壤土，結(jié)構(gòu)較為致密堅(jiān)硬，針孔已少見，夾有23層古土壤，淀積層中鈣質(zhì)結(jié)核層成層分布廣泛，厚度40m。（2）壩址黃土狀壤土的物理力學(xué)性質(zhì)含水率W=14.5%，天然重度=17.3kN/m3，干重度d=15.2kN/m3，孔隙比e=0.746，飽和度Sr=56%，液限Ip=30.7%，塑限IL=18.7%。壓縮系數(shù)0.18Mpa-1，壓縮模量9.6Mpa。（3）壩址區(qū)工程地質(zhì)條件評價(jià)1）壩基、壩肩分布全新統(tǒng)沖積層（Q4al）和全新統(tǒng)坡積層（Q4dl）其巖性為黃土狀壤土夾錯(cuò)亂的古土壤，質(zhì)地不均勻，疏松，含水率大，密度小，具強(qiáng)濕陷性、高壓縮性、承載力低，在排水不暢的條件下一般呈軟塑、流塑狀態(tài)等特點(diǎn)，建議筑壩前進(jìn)行清除，使壩基處于中更新統(tǒng)風(fēng)積（Q21eol）黃土狀壤土層。2）建筑均質(zhì)土壩的功能是攔渣預(yù)防泥石流，一旦發(fā)生強(qiáng)暴雨，必然存在庫區(qū)蓄水問題，因此建議壩體設(shè)置濾水體排水和庫區(qū)蓄水的排泄工程設(shè)置，滿足該均質(zhì)土壩不具備蓄水的功能要求。3排矸場設(shè)計(jì)內(nèi)容和規(guī)模3.1設(shè)計(jì)內(nèi)容小莊煤礦新選定王學(xué)溝作為煤矸石堆放場，溝道面積14hm2。根據(jù)建設(shè)單位意見，排矸場設(shè)計(jì)的溝底攔矸控制工程盡可能沿征地地界底線進(jìn)行，使攔矸容積最大，并使渣體安全。經(jīng)現(xiàn)場踏勘和規(guī)范要求，排矸場工程設(shè)計(jì)內(nèi)容有：（1）攔矸壩設(shè)計(jì)（2）排矸場周邊截排水工程設(shè)計(jì)（3）排矸場煤矸石堆置形式（4）排矸場水土保持措施設(shè)計(jì)3.2工程布局為合理利用所征溝道，使攔矸堆渣最大化，同時(shí)確保煤矸石堆渣體安全，有效控制水土流失。在小莊煤礦新建排矸場征地范圍內(nèi)選擇合適區(qū)域修建排矸場控制工程-攔矸壩，并配套相應(yīng)的泄水工程，布局為：1、為減少攔矸壩內(nèi)洪水，保證攔矸壩安全，沿征用地界的溝緣線外修筑排矸場周邊排水工程，控制溝緣線外的洪水進(jìn)入堆渣區(qū)，并將其導(dǎo)入攔矸壩外以后的溝底。2.、煤矸石在堆放過程中要自上而下進(jìn)行，當(dāng)堆置到與塬基本齊平時(shí)，進(jìn)行渣面處理，覆蓋黃土碾壓，形成隔水層，然后再覆表層黃土，形成耕植層，恢復(fù)植被。3、矸石堆置形成的自然坡面坡角到達(dá)攔泥庫容高程904.80m時(shí)，排矸場使用終止，應(yīng)對形成的自然坡面進(jìn)行臺階式處理，坡面坡比1:2，每臺階高10m，設(shè)2m寬的卸載戧臺，戧臺進(jìn)行覆土碾壓，并在坡角修筑橫向排水溝，攔截坡面徑流，并導(dǎo)入渣場溝坡縱向排水溝，堆渣坡面覆土種植水保植物措施進(jìn)行防護(hù)，減少水土流失，保證渣體安全。3.3工程規(guī)模根據(jù)已征地面積和攔矸壩工程設(shè)計(jì)規(guī)范，在保證渣體和工程安全的基礎(chǔ)上，使煤礦按設(shè)計(jì)能力年產(chǎn)生的21.45萬m3的矸石，堆置容積最大，排矸場使用年限更久。4排矸場工程設(shè)計(jì)4.1攔矸壩工程設(shè)計(jì)4.1.1設(shè)計(jì)依據(jù)（1）水土保持治溝骨干工程技術(shù)規(guī)范SL289-2003；（2）開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持技術(shù)規(guī)范GB50433-2008；（3）水土保持綜合治理技術(shù)規(guī)范GB/T16453.3-2008；（4）防洪標(biāo)準(zhǔn)GB50201-94；（5）咸陽市實(shí)用水文手冊；（6）1:1000庫區(qū)實(shí)測地形圖，1:500壩址實(shí)測橫斷面圖。4.1.2壩型及筑壩材料選擇壩址以上兩岸坡土料豐富，經(jīng)現(xiàn)場查勘，土料儲量和土料性質(zhì)均滿足筑壩要求，取土條件便利，按照因地制宜、就地取材的原則，將壩型確定為碾壓式均質(zhì)土壩。根據(jù)溝道兩岸坡度現(xiàn)狀，本工程不設(shè)專門取土場。壩體填筑土料可在壩址以上兩岸邊坡取土，應(yīng)自上而下臺階式取土，臺高5m，穩(wěn)定邊坡1:1。4.1.3設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)水土保持綜合治理技術(shù)規(guī)范（GB/T16453.3-2008）、開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持技術(shù)規(guī)范（GB50433-2008）、水土保持治溝骨干工程技術(shù)規(guī)范（SL289-2003）的規(guī)定，.結(jié)合攔矸壩下游溝口有村莊和西（安）至平（涼）鐵路需保護(hù)。故王學(xué)溝排矸場攔矸壩工程洪水防御標(biāo)準(zhǔn)為：設(shè)計(jì)洪水： N=30年一遇（P=3.3%），校核洪水： N=300年一遇（P=0.33%）。4.1.4水文計(jì)算1、洪峰流量計(jì)算由于該流域沒有實(shí)測水文資料，遵循水文計(jì)算原則“多種途徑，分析成因，選擇使用?！币罁?jù)咸陽市實(shí)用水文手冊和水土保持治溝骨干工程技術(shù)規(guī)范（SL289-2003）推薦的“推理公式法”、“洪峰面積相關(guān)法”和“綜合參數(shù)法”分別計(jì)算。（1）推理公式法：1）設(shè)計(jì)點(diǎn)雨量計(jì)算根據(jù)咸陽市實(shí)用水文手冊查得的流域幾何中心不同歷時(shí)1、3、6、24小時(shí)最大點(diǎn)暴雨均值Ht及變差系數(shù)Cv，取Cs=3.5Cv，查皮爾遜- 型曲線得模比系數(shù)KP值（參數(shù)見表4-1、4-2）。由公式Htp點(diǎn)=KpHt求各頻率的設(shè)計(jì)點(diǎn)暴雨量成果（見表4-3），其中根據(jù)咸陽市實(shí)用水文手冊中要求：當(dāng)流域面積小于300km2時(shí)，設(shè)計(jì)歷時(shí)采用12小時(shí)。年最大12小時(shí)點(diǎn)雨量，可用6小時(shí)和24小時(shí)最大點(diǎn)雨量推求，即H12=（H24H6）0.5。表4-1 各歷時(shí)點(diǎn)暴雨參數(shù)表歷時(shí)（h）13624參數(shù)HtCvHtCvHtCvHtCv27.00.6535.00.69450.7057.80.70 表4-2 各歷時(shí)模比系數(shù)Kp取值表歷時(shí)（h）13624P=3.3%2.622.742.812.81P=0.33%4.224.494.564.56 表4-3 各歷時(shí)點(diǎn)暴雨成果表 單位：mm歷時(shí)（h）1361224P=3.3%70.7495.90126.45143.31162.42P=0.33%113.94157.15205.2232.56263.572）設(shè)計(jì)面雨量計(jì)算由于氣候和地形等因素影響，一場暴雨在流域空間的分布是極不均勻的，因此，表4-3表示的點(diǎn)雨量為暴雨區(qū)的中心雨量，在應(yīng)用暴雨推求設(shè)計(jì)洪水時(shí)，必須將設(shè)計(jì)點(diǎn)暴雨量進(jìn)行修正，以求得設(shè)計(jì)面雨量，設(shè)計(jì)面雨量修正采用點(diǎn)面系數(shù)法： Htp面=tHt點(diǎn) 式中：t=1/(1+atF)btHtp面設(shè)計(jì)歷時(shí)為t的設(shè)計(jì)頻率的面雨量，mm；Htp點(diǎn)設(shè)計(jì)歷時(shí)為t的設(shè)計(jì)頻率的點(diǎn)雨量，mm；t暴雨歷時(shí)為t點(diǎn)面折減系數(shù)；at，bt線型擬合參指數(shù)；F流域面積，km2。表4-4 at、bt取值表歷時(shí)（h）1361224at0.004750.004970.005270.003930.00255bt0.36730.30290.25950.25760.2730t0.99970.99970.99980.99980.9999表4-5 各歷時(shí)面暴雨量成果表 單位：mm歷時(shí)1361224P=3.3%70.7295.87126.42143.28162.40P=0.33%113.91157.10205.16232.51263.543）設(shè)計(jì)暴雨面凈雨過程推求雨型分配本設(shè)計(jì)選為12小時(shí)，其時(shí)程分配雨型在24小時(shí)設(shè)計(jì)暴雨時(shí)程分配雨型中內(nèi)包截取，以1、3、6、12小時(shí)雨量為控制，分別計(jì)取H1、H3-H1、H6-H3、H12-H6的面雨量時(shí)段差值。各時(shí)段對應(yīng)的面暴雨量即為該站面降雨過程。產(chǎn)流過程是由設(shè)計(jì)面降雨過程中，扣除了對應(yīng)各時(shí)段的入滲量的雨量過程。本次產(chǎn)流過程按照超滲產(chǎn)流模型計(jì)算，根據(jù)入滲率f與土壤含水量S的關(guān)系推求，其關(guān)系式為：當(dāng)s78.0mm時(shí)，f=11.43S-1.08；當(dāng)s78.0mm時(shí)，f=0.103；依據(jù)咸陽市實(shí)用水文手冊推算時(shí)，流域最大需水量Im為100mm，取設(shè)計(jì)前期影響雨量Pa=lm/2=50mm，求出不同歷時(shí)的土壤含水量和入滲率，推求過程為：當(dāng)s=50mm時(shí)，S1=f1t1=11.4350-1.0860=10.0mmS2=f2t2=11.43（50+10）-1.0860=8.2mmS3=f3t3=11.43（50+10+8.2）-1.0860=7.2mmS4=f4t4=11.43（50+10+8.2+7.2）-1.0860=6.4mmS5=f5t5=0.10360=6.2mm由各時(shí)段的面雨量和對應(yīng)時(shí)段的入滲量推求產(chǎn)流過程，在產(chǎn)流過程中扣除時(shí)段平均潛流量，得凈雨過程。其中R潛=R總15%。計(jì)算結(jié)果見下表。表4-6 設(shè)計(jì)暴雨面凈雨過程推求（3.3%）歷時(shí)（h）雨型（）面降雨過程（mm）產(chǎn)流過程（mm）凈雨過程（mm）H1H3-H1H6-H3H12-H6549.712.502.50.37610070.7265.5263.39750.312.655.453.32834.810.634.232.10933.010.083.881.751032.29.843.641.511118.23.071222.93.861329.44.961412.42.09158.81.48168.31.40合計(jì)100100100100143.2885.2272.44表4-7 設(shè)計(jì)暴雨面凈雨過程推求（0.33%）歷時(shí)（h）雨型（）面降雨過程（mm）產(chǎn)流過程（mm）凈雨過程（mm）H1H3-H1H6-H3H12-H6549.721.4711.477.46100113.91105.71101.64750.321.7214.5210.45834.816.7210.326.25933.015.869.665.591032.215.489.285.211118.24.981222.96.260.061329.48.041.841412.43.39158.82.41168.32.27合計(jì)100100100100232.51162.86136.544）洪峰流量計(jì)算：流域特征參數(shù)計(jì)算公式：=L/（JF）1/3匯流參數(shù)m計(jì)算公式：m=2.10.435hR-0.47流域匯流時(shí)間：=0.278L/（mJ1/3Q1/3）歷時(shí)為的公式：Q=0.278Fht/式中 hR設(shè)計(jì)凈雨深，mm（hR70mm時(shí)，取hR=70mm）； F流域面積，km2（F=0.14km2）； L流域長度，km（L=0.430km）； J沿流程的平均比降，J=21%。表4-8 參數(shù)計(jì)算成果表P(%) mhRP=3.3%2.030.3970.00P=0.33%2.030.3970.00由公式Q=0.278Fht/和=0.278L/mJ1/3Q1/3，采用圖解法進(jìn)行計(jì)算，該溝道不同頻率設(shè)計(jì)洪峰流量見表4-9。表4-9 不同頻率設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算表P(%)洪峰流量（m3/s）匯流歷時(shí)（h）P=3.3%7.440.39P=0.33%7.440.39（2）洪峰面積相關(guān)法采用公式QP=CfmFn式中：f流域形狀系數(shù)，f=F/L2；L溝道長度（0.430km）；C、m、n參指數(shù)。計(jì)算結(jié)果見表4-10。表4-10 不同頻率洪峰流量計(jì)算結(jié)果表（面積相關(guān)法）P(%)cnmQP (m3/s)P=3.3%24.870.62040.12186.37P=0.33%61.620.60100.118316.95（3）綜合參數(shù)法：采用公式Qp=CHptfmFn式中：f流域形狀系數(shù)，f=F/L2； L溝道長度（430hm2；km）； Hpt設(shè)計(jì)頻率某時(shí)段凈雨量，mm； C、m、n 、參指數(shù)。表4-11 不同頻率洪峰流量計(jì)算結(jié)果表（綜合參數(shù)法）P(%)CmnHpt (mm)QP (m3/s)P=3.3%12.630.01950.69710.022670.443.97P=0.33%29.000.03810.67820.0161136.549.0（4）設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算成果取舍：表4-12 設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算成果表 單位：m3/sP(%)推理公式法洪峰面積相關(guān)法綜合參數(shù)法P=3.3%7.447.373.97P=0.33%7.4416.959.0從以上洪水計(jì)算三種方法來看，推理公式法對小流域洪水計(jì)算有一定精度，較多的采用了流域特征值和經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，既代表了區(qū)域洪水共性，有突出了計(jì)算流域洪水的特性，因此，其計(jì)算結(jié)果精度和實(shí)用性較高，故本設(shè)計(jì)采用推理公式法求得洪水成果，即P=3.3%時(shí)，Q=8.44m3/s；P=0.33%時(shí)，Q=8.44m3/s。2、洪水總量計(jì)算采用公式:W=1000htcF式中W設(shè)計(jì)洪水總量，m3；F流域面積，km2（F=0.14km2）；htc產(chǎn)流時(shí)凈雨深，mm。表4-13 洪水總量計(jì)算表P(%)htc(mm)洪水總量(萬m3)P=3.3%70.000.98P=0.33%70.000.983、洪水過程該流域?qū)傩×饔颍鶕?jù)水土保持治溝骨干工程技術(shù)規(guī)范SL289-2003的規(guī)定，洪水過程線采用概化三角形過程線進(jìn)行計(jì)算：洪水總歷時(shí)采用公式：T=5.56WP/QP式中：T洪水歷時(shí)，h；Wp洪水總量，萬m3；QP洪峰流量，m3/s。漲水歷時(shí)采用公式：tI=tIT式中：tI漲水歷時(shí)，h； 漲水歷時(shí)系數(shù)，取0.25。表4-14 洪水過程線P(%)洪峰流量(m3/s)洪水總量(萬m3)洪水歷時(shí)（h）總歷時(shí)漲水歷時(shí)P=3.3%7.440.980.780.20P=0.33%7.440.980.780.204、溝道輸沙量計(jì)算該流域無泥沙觀測資料，所以采用土壤侵蝕模數(shù)法計(jì)算泥沙量。根據(jù)咸陽市實(shí)用水文手冊，查得當(dāng)?shù)赝寥狼治g模數(shù)為5000t/km2a，隨著水土保持法的宣傳，人們水保意識的增強(qiáng)，土壤侵蝕模數(shù)有所減少。但棄倒煤矸石形成松散堆體，易產(chǎn)生水土流失，土壤侵蝕模數(shù)將比原基數(shù)有所增加，綜合分析本設(shè)計(jì)采用為5000 t/km2a。采用公式：Ws=SF/rWs多年平均輸沙量，萬m3；S多年平均侵蝕模數(shù)，取5000t/km2a；F流域面積，取0.14km2；r淤積泥沙干容重，取r=1.35t/ m3。經(jīng)計(jì)算，王學(xué)溝攔矸壩以上年均輸沙量518 m3。4.1.5壩體設(shè)計(jì)1、壩高確定王學(xué)溝排矸場攔矸壩主要作用是控制渣體產(chǎn)生的水土流失和保障渣體的穩(wěn)定，并使排矸場內(nèi)降水能在短期內(nèi)排泄。攔矸壩由兩大件組成，即土壩和泄水工程。壩高H由設(shè)計(jì)攔泥壩高HL、滯洪壩高Hz和安全超高H三部分組成，即H=HL+Hz+H（1） 攔泥壩高VL根據(jù)設(shè)計(jì)淤積年限庫容查水位庫容曲線確定。攔泥庫容VL用下式計(jì)算：VL=NWS 式中：VL攔泥庫容（萬m3）；WS多平輸沙量（萬m3/）； N設(shè)計(jì)淤積年限（）。當(dāng)設(shè)計(jì)淤積年限為20年時(shí)，攔泥庫容VL=1.1萬m3，則查水位庫容曲線得，HL=10m，設(shè)計(jì)淤積高程為L=904.8、m。（2）滯洪壩高HZ滯洪庫容按一次校核洪水總量確定，即VZ=W300=0.98萬m3；查水位庫容曲線得，HZ=6.0m，滯洪水位高程為Z=910.8m。（3）安全超高H安全超高按水土保持治溝骨干工程技術(shù)規(guī)范SL289-2003的有關(guān)規(guī)定,取H=2m。對應(yīng)高程H912.8m。（4）設(shè)計(jì)總庫容為V總：V總=VL+VZ =1.1+0.98=2.08萬m3，（5）工程設(shè)計(jì)壩高為H：H=HL+Hz+H=10+6+2=18m，相應(yīng)壩頂設(shè)計(jì)高程為912.8m。（6）施工壩高H施：根據(jù)水土保持治溝骨干工程技術(shù)規(guī)范SL289-2003，碾壓土壩預(yù)留沉陷值為其壩高的1%-3%，取為3%，該壩高為18m，則預(yù)留沉陷值為0.5m，因此，該壩的施工壩高為18.5m，相應(yīng)施工壩頂高程為913.m。2、壩體斷面尺寸確定（1）壩頂寬度根據(jù)水土保持治溝骨干工程技術(shù)規(guī)范SL2892003，王學(xué)溝攔矸壩壩高18m屬30m以下土壩，為防汎搶險(xiǎn)方便交通需要壩頂寬度B=4.0m，為15cm泥結(jié)石防護(hù)壩頂。（2）壩坡根據(jù)水土保持治溝骨干工程技術(shù)規(guī)范SL289-2003，迎水坡坡比為1：2，背水坡設(shè)馬道一條，寬2m，馬道設(shè)在壩高10m處（高程904.8m），馬道以下坡比為1：2，馬道以上坡比為1：1.75。人工整修后，草皮護(hù)坡。3、壩坡及壩體排水壩坡排水：在下游壩坡設(shè)置縱橫排水溝，即壩坡與兩岸交匯處順坡布設(shè)岸坡縱向排水溝，長度90m，在馬道內(nèi)側(cè)布設(shè)橫向排水溝，長度34m。排水溝斷面為矩形，斷面尺寸取0.30.3m，砌厚0.3m，采用M7.5水泥沙漿砌石砌護(hù)。縱橫向排水溝相互連通導(dǎo)入溝底。具體尺寸及工程量詳見壩體斷面設(shè)計(jì)圖BKX-04。壩體排水：為降低滲流浸潤，維護(hù)壩坡穩(wěn)定，確保壩體安全。同時(shí)考慮到材料運(yùn)輸困難，選用貼坡式排水。擬定反濾體高度為4m，頂寬為1.5m，反濾料粗砂層厚度0.15m（d3mm），碎石厚0.20m（d=3-50mm），塊石厚度0.3m。各部尺寸詳見壩體斷面設(shè)計(jì)圖BKX-04。4、基礎(chǔ)處理（1）清基在土壩填筑前，應(yīng)清除筑壩溝道范圍內(nèi)的草皮、樹根、耕植土和亂石，清基厚度為0.5m，同時(shí)應(yīng)清除地基表面松動(dòng)的石塊、凹處積土和突出的巖石。再進(jìn)行壩兩肩整修削平。（2）削坡按照水土保持治溝骨干工程技術(shù)規(guī)范的要求，壩體與岸坡結(jié)合應(yīng)采用斜坡平順連接，削坡邊坡不陡于1:1。（3）結(jié)合槽為防止壩體與壩基及壩體與溝道兩岸結(jié)合處形成集中滲流，保證壩體與基礎(chǔ)及壩體與溝道兩岸緊密結(jié)合，在壩軸線布設(shè)結(jié)合槽一道，采用梯形斷面，底寬2m，深2.0m，邊坡1:1.0。5、壩坡防護(hù)在攔矸壩上下游壩坡，采取植物措施防護(hù)。上游壩坡攔泥庫容高程以上和下游壩坡種植黑麥草，防沖固土。4.1.6放水工程設(shè)計(jì)1、放水工程布置與組成依據(jù)小莊煤礦排矸場攔矸壩址地形圖，選用臥管式排水易施工，好管理，運(yùn)行安全方便，放水工程布置在壩左肩老基土層，岸坡相對舒緩順直，易于工程布置。放水工程由放水臥管、排水涵管、排水明渠組成2、臥管設(shè)計(jì)臥管斷面與結(jié)構(gòu)尺寸的確定：按24小時(shí)排完所有洪水量計(jì)算臥管斷面尺寸，Q泄=（0.98104）/（246060）=0.11m3/s。依據(jù)水文計(jì)算P=3.3%時(shí)，洪水總量為0.98萬m3，采用公式Q =計(jì)算臥管斷面尺寸。式中： Q過水流量Q=0.14m3/s 過水?dāng)嗝婷娣e，m2；R水力半徑，m；i臥管比降，取i=1：2；C謝才系數(shù)（由水文手冊查得）。設(shè)臥管底寬0.7m，經(jīng)試算水深h=0.5m，可滿足過水流量0.14m3/s要求。但為方便后期檢修，確定臥管斷面尺寸為0.70.8m（寬高），頂高程911m，臥管垂直總高度15m，臥管長度30m。臥管底板每隔5m做一道0.4m0.4m的齒墻，以增加底板穩(wěn)定性。臥管采用M7.5漿砌石結(jié)構(gòu)，沿臥管長度每隔1m設(shè)寬0.2m的鋼筋砼橫梁，臥管坡比1：2，采用鉛絲籠堵口過濾放水，鉛絲籠采用14鋼筋焊成1.11.00.6m框架，內(nèi)包10cm目鉛絲構(gòu)成，（見圖BKX6），內(nèi)填粒徑15cm20cm級配河卵石。臥管下端設(shè)消力池，池長5.5m，深1.5m，寬1.0m，消力池上設(shè)61.5m，厚15cm的鋼筋砼蓋板。具體尺寸及工程量詳見放水工程設(shè)計(jì)圖BKX-05、BKX-06。3、輸水涵管設(shè)計(jì)根據(jù)壩址右岸實(shí)際地形，涵管進(jìn)水口底高程擬布設(shè)在896m處，涵管出口底高程為895.24m，管長76m。按照6小時(shí)泄空全部蓄水的原則，計(jì)算涵管管徑。6小時(shí)泄水量：Q泄=（1.19104）/（66060）=0.55m3/s。 涵管水力計(jì)算按明渠均勻流公式：Q =式中： Q設(shè)計(jì)流量， Q=0.55m3/s ；i底坡，i1:100；C謝才系數(shù)，C=1/nR1/6；R水力半徑 R=0.302d n粗糙率 n=0.015 取=0.631d2，d為涵管內(nèi)徑設(shè)涵管管徑為0.65m，經(jīng)驗(yàn)算可滿足過水流量Q=0.55m3/s ；為使涵管內(nèi)為無壓流狀態(tài)，涵管內(nèi)水深應(yīng)小于涵管內(nèi)徑高75%，并且選定的涵管應(yīng)同時(shí)滿足過水設(shè)計(jì)流量和選定的流態(tài)，涵管內(nèi)流量應(yīng)不超過洞身材料允許抗沖流速要求，為了檢修方便，取涵管管徑為0.8m。涵管管徑0.8m，管壁厚0.08m，涵管底部管座高0.4m，底寬1.5m，采用M7.5漿砌石砌筑，另外為使涵管與壩基結(jié)合緊密，防止?jié)B水沿管壁產(chǎn)生集中滲流，在涵管周圍每隔10m設(shè)截水環(huán)，截水環(huán)環(huán)高0.94m，采用M7.5漿砌石砌筑。具體尺寸及工程量詳見放水工程設(shè)計(jì)圖BKX-05、BKX-06。4、輸水緩坡明渠設(shè)計(jì)由于實(shí)際地形限制，涵管出壩后下接漿砌石緩坡明渠，明渠進(jìn)口高程895.24m，比降1：100，緩坡末端高程895m，明渠斷面設(shè)計(jì)為窄深式矩形斷面，設(shè)b=0.65m。采用明渠均勻流公式Q設(shè) =C（Ri）1/2計(jì)算，式中：Q設(shè)設(shè)計(jì)流量，Q設(shè)=0.55m3/s；i明渠底坡，i=1：100；C 謝才系數(shù)，C= R1/6/n,n為糙率，取0.025；明渠過水?dāng)嗝婷娣e（m2）,=bh； R水力半徑，m,R=/； b明渠寬度，m； h正常水深，m；濕周，m，=b+2h；經(jīng)過計(jì)算，確定明渠的寬度b=0.65m,水深h=0.65m，能滿足過流要求。為維修方便，明渠斷面尺寸為0.70.8m(寬高)，M7.5水泥沙漿砌石砌筑，M10水泥砂漿抹面5cm，側(cè)墻頂寬0.3m，底寬0.6m，基礎(chǔ)同底板厚度為0.4m，長12.5m,緩坡明渠底部每隔7 m做一道0.40.4m的抗滑齒墻并設(shè)置伸縮縫，以增加底板的穩(wěn)定。具體尺寸及工程量詳見截水溝排水渠設(shè)計(jì)圖BKX-09。5、輸水陡坡明渠設(shè)計(jì)緩坡明渠與陡坡明渠相接，陡坡明渠進(jìn)口高程893.7m，按1：2坡比，陡坡明渠末端高程884.68m。水力計(jì)算采用明渠均勻流公式Q設(shè) =C（Ri）1/2計(jì)算：Q設(shè)=0.55m3/s, i=1：2經(jīng)計(jì)算，選擇0.70.8m（寬高）能滿足設(shè)計(jì)要求，側(cè)墻頂寬0.3 m，底寬0.6 m，基礎(chǔ)與底板厚度0.4 m，M7.5水泥砂漿砌石砌筑，M10水泥砂漿抹面5cm，明渠長度21m，每隔7 m做0.40.4m抗滑齒墻并設(shè)置伸縮縫，以增加底板的穩(wěn)定。具體尺寸詳見截水溝排水渠設(shè)計(jì)圖BKX-09。4.2排矸場周邊截排水工程設(shè)計(jì)為了保證渣體穩(wěn)定，減少上游匯水進(jìn)入渣體入庫，沿溝緣設(shè)一道截排水溝，以攔蓄上游匯水，左右兩岸排水溝隨原溝緣線外地面高程布設(shè)，排水溝按10年一遇洪水N=10年(p=10%)設(shè)計(jì)斷面尺寸。截排水溝斷面尺寸確定采用合理化公式推算設(shè)計(jì)洪水洪峰流量Qp=0.278CIpF Ip10年一遇1h最大降雨強(qiáng)度mm/hF溝頭以上集水面積,F=0.08km2由前述方法推求，I10%=49.4mm，計(jì)算得Q10%=0.88m3/s由于流域雨量分布是比較均勻的，則截排水溝斷面設(shè)計(jì)考慮加大流量1/2。、區(qū)渣面的匯水由左岸導(dǎo)入路邊排水溝內(nèi)，左岸設(shè)擋土埂，是場外水流不得進(jìn)入。根據(jù)明渠均勻流公式Q設(shè) =C（Ri）1/2計(jì)算得，選擇寬淺式斷面0.70.5 m（寬高）完全能滿足排水要求，左岸截排水溝長650m，并采用漿砌石砌護(hù)，厚0.3m，砂漿抹面5cm。具體尺寸及工程量詳見截水溝排水渠設(shè)計(jì)圖BKX-09。區(qū)截水溝如圖BKX-01布置，與臺階橫向排水溝連通，構(gòu)成截排水系統(tǒng)，由攔矸壩放水系統(tǒng)排出。截水溝采用寬淺式斷面0.70.5 m（寬高），長525m；臺階排水溝采用矩形斷面0.30.3 m（寬高），長980m；均為M7.5漿砌石砌筑，M10砂漿抅縫。4.3排矸場矸石堆置型式小莊煤礦設(shè)計(jì)年產(chǎn)能力600萬t/a，產(chǎn)生的煤矸石量為產(chǎn)煤量的3.4%，年產(chǎn)生矸石20.6萬t，折合11.45萬m3。在未利用的情況下，全部棄堆置排矸場。根據(jù)排矸場已有的進(jìn)場道路，為便于矸石堆置和堆置安全，矸石堆置從溝頭自上而下平行分區(qū)、傾倒。矸石堆置面高程應(yīng)低于溝道兩岸原地面0.3m，隨矸石堆置不斷向前推進(jìn)，其后達(dá)到堆置高程的渣面應(yīng)及時(shí)覆土碾壓0.3m的隔水層，再行覆蓋0.5m厚的耕作層，恢復(fù)耕種或種植綠化植物。當(dāng)矸石最終向前堆置到高程1071m，形成的渣面坡角到淤積高程904.8m時(shí)，停止堆置，排矸場使用結(jié)束，然后對形成的自然坡面進(jìn)行整修，仍自上而下修筑成臺階式，臺間高差8m，坡面按1:2穩(wěn)定邊坡處理，臺階寬3m，如此反復(fù)。對形成的臺面進(jìn)行覆土碾壓防滲0.2m，再覆土0.3m為種植層，喬、灌、草混交，防沖固土。臺階內(nèi)側(cè)坡角修筑0.30.3m的矩形橫向排水溝與兩岸坡角縱向排水溝連通。棄渣坡面整修后，最終多余矸石全部堆置于攔矸壩淤積庫容內(nèi)，填筑到淤積高程904.8m，并保證有一定的滯洪庫容。根據(jù)計(jì)算，王學(xué)溝排矸場堆渣容積為122萬m3（詳見渣體堆放剖面及水保措施典型設(shè)計(jì)圖BKX-08）。4.4排矸場水土保持措施設(shè)計(jì)4.4.1渣面分區(qū)設(shè)計(jì) 由溝頭伊始至擋土埂段為區(qū)，圖BKX-01所示，為集流槽，堆渣設(shè)計(jì)高為1073m，棄渣時(shí)自上而下形成1的倒坡，使渣面排水利用鄉(xiāng)間公路排水溝分流，計(jì)算可排14萬m3。擋土埂至擋土埂之間為區(qū)，圖BKX-01所示，該區(qū)地域開闊，溝坡縱深達(dá)120之多，堆渣設(shè)計(jì)高為1071m，平行推進(jìn)可達(dá)180-200m，合理堆置可容渣74萬m3，渣面排水利用鄉(xiāng)間公路排水溝分流。擋土埂至淤積壩高未端為區(qū)，圖BKX-01所示，該區(qū)域?yàn)樵路€(wěn)定需要設(shè)平臺堆置，每8m設(shè)置3m寬，穩(wěn)定邊坡1：2，自擋土埂外逐臺分坡堆置，以次循環(huán)至804.80m。可棄渣34萬m3。合理安排，科學(xué)棄堆三區(qū)可棄渣122萬m3。4.4.2渣面整治綠化對矸石形成的渣面，先行平整，覆蓋黃土碾壓成0.3 m厚的防滲層，再覆蓋0.5m厚的黃土恢復(fù)耕種或種植喬灌植物綠化，渣面面積共計(jì)7.06hm2，、兩區(qū)4.06 hm2，恢復(fù)農(nóng)耕地；區(qū)3 hm2恢復(fù)植被，可栽植刺槐，株行距22m，共栽植刺槐7504株。最終渣體坡面設(shè)置的15處平臺平整后，覆蓋黃土碾壓成0.3m厚的隔水防滲層，再覆蓋0.3m種植喬、灌、草結(jié)合。喬木選擇速生、耐旱、根系發(fā)達(dá)剌槐，灌木選紫穗槐綠化，草種選黑麥草，配置草墊基，灌木平臺中間栽兩行，栽植行距1m，株距0.5m，共栽植6800株。喬木平臺外沿一行，柜距2m，共栽植2400株。4.5工程量計(jì)算工程量匯總見表4-15。表4-15 工程量匯總表類型序號項(xiàng)目名稱單位工程量工程措施一壩體工程1清基m318542削坡m33192033結(jié)合槽開挖m32404壩體碾壓m3221325排水溝土方開挖m373.066排水溝M7.5漿砌塊石m358.097貼坡排水體m3112二放水工程1人工挖土方m31355.822人工填筑土方m3352.623M7.5漿砌塊石m3193.844M10砂漿抹面m313.175鋼筋kg995.96C20混凝土m321.056.1消力池蓋板m31.296.2橫梁m34.166.3基座混凝土m315.67預(yù)制混凝土涵管m93.58鉛絲籠m329.4三渣體工程1塬面截水溝m6501.1人工挖土方m3918.21.2M7.5漿砌塊石m3468.001.3M10砂漿抹面M211052渣體橫向排水渠m9802.1人工挖土方m3701.482.2M7.5漿砌塊石m3415.952.3M10砂漿抹面M28823渣體縱向排水溝m5253.1人工挖土方m372.13.2M10砂漿抹面m325.754修筑攔水土埂m3173.255渣面覆土m347504植物措施一壩體工程1草皮護(hù)坡hm20.34二渣