水土保持方案

陕西彬长小庄矿业有限公司新排矸场拦矸工程初步 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 编制单位：绿业生态技术咨询有限公司2016年6月复制责任页批准：李民生审查：赵创群校核：卢惠芳参加工作人员：赵创群卢惠芳杜超田乃维陈刚王建民目录1概述…………………………………………………………………………………11.1主体工程项目概述…………………………………………………………11.2设计的目的意义……………………………………………………………11.3工程等级和设计 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ………………………………………………………11.4工程主要技术参数…………………………………………………………12排矸场概况…………………………………………………………………………32.1自然概况……………………………………………………………………32.2社会经济状况………………………………………………………………32.3排矸场地质条件……………………………………………………………33排矸场设计内容和规模…………………………………………………………63.1设计内容……………………………………………………………………63.2工程布局……………………………………………………………………63.3工程规模……………………………………………………………………64排矸场工程设计……………………………………………………………………74.1拦矸坝工程设计……………………………………………………………74.2排矸场周边截排水工程设计………………………………………………184.3排矸场矸石堆置型式………………………………………………………194.4排矸场水土保持措施设计…………………………………………………194.5工程量计算…………………………………………………………………205 工程施工 建筑工程施工承包1园林工程施工准备消防工程安全技术交底水电安装文明施工建筑工程施工成本控制 …………………………………………………………………………225.1筑坝材料要求………………………………………………………………225.2施工放线…………………………………………………………………225.3工程施工…………………………………………………………………225.4施工度汛……………………………………………………………………245.5施工安全……………………………………………………………………256施工组织设计……………………………………………………………………266.1施工条件……………………………………………………………………266.2施工进度……………………………………………………………………266.3质量控制……………………………………………………………………266.4工程验收……………………………………………………………………277投资概算……………………………………………………………………287.1投资概算原则和依据………………………………………………………287.2工程总投资…………………………………………………………………31附表附表1总投资概算表附表2独立费用计算表附表3主要材料预算单价表附表4水泥砂浆材料价格计算表附表5施工机械台时费汇总表附表6工程、植物措施单价汇总表附表7工程、植物措施单价表附图BKX-01工程地理位置示意图BKX-02工程平面布置图BKX-03水位～库容关系曲线图BKX-04坝体断面设计图BKX-05放水工程设计图BKX-06放水工程设计图BKX-07消力池盖板、卧管横梁配筋图BKX-08矸石堆放剖面及水保措施典型设计图BKX-09截水沟、排水渠设计图小庄煤矿排矸场拦矸工程主要技经指标表 建设地点 彬县义门镇 截排水工程 挡水土埂 650m 建设性质 新建 排水沟 1542m 工程规模 控制面积 0.14km2 主要工程量 土方 69636m3 滞洪库容 0.98万m3 石方 1489m3 拦泥库容 2.6万m3 合计 72501m3 堆矸容积 122万m3 投工 9868工日 拦矸坝 型式 均质碾压土坝 主要材料用量 水泥 46.2t 坝高 18m 钢材 1.5t 坝顶长 50m 块石 1786m3 坝体土方 22132m3 碎石 输水涵管 型式 钢筋砼涵管 砂子 203.4m3 长度 76m 柴油 59.7t 管径 0.8m 乔木 0.9904万株 放水卧管 型式 浆砌石 灌木 0.6800万株 总高度 15m 草种 5.1kg 坡比 1：2 总投资 209.82万元 断面（宽×高） 0.7×0.8m 施工期 2个月1概述1.1工程背景：小庄煤矿在生产运行过程中，产生煤矸石是煤炭产量的3.4％，年产矸石为20万t之多，依据小庄煤矿2006年2月获批的《小庄煤矿水土保持 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 报告书》，确定了工业场地北部3km的白家沟做为煤矸石堆放场。2011年4月由咸阳市水土保持学会完成了排矸场、拦矸坝设计，同年6月建成并投入使用。由于矿建初期建筑垃圾多，巷道掘进排渣量多，加之后续矸场管理不健全，没有按设计堆矸方式弃矸，导致白家沟矸场闭场，不能使用。为有效的拦挡弃矸，集中堆放，综合整冶，有效利用，小庄煤矿依据2012年10月陕西省水土保持局批复（陕水保函［2012］231号）《陕西彬长矿业集团有限公司小庄煤矿变更项目水土保持方案报告书》在白家沟矸场右侧王学沟新建二期拦渣场。为此，建设单位委托我公司承担该拦矸坝初步设计。1.2工程等级和设计标准根据《开发建设项目水土保持技术规范》（GB50433-2008）和《水土保持治沟骨干工程技术规范》（SL289-2003）对拦矸工程的规定，确定工程等级为五级，设计洪水为N=30年一遇（P=3.3%），校核洪水为N=300年一遇（P=3.3%）。1.3工程主要技术参数1.3.1坝体参数（1）坝高18m，坝顶长50m，坝顶宽4m，下游坝坡在坝高10m处设马道，马道宽2m，马道以上坡比1：1.75，马道以下坡比1：2，上游坝坡比1：2。（2）坝顶高程912.8m，校核洪水位910.8m，拦泥高程904.8m，滞洪库容0.935万m3，堆渣容积122万m3。1.3.2放水工程参数（1）卧管顶高程911m，底高程896m，坡比1：2，卧管垂高15m，卧管长度30m。（2）输水涵管进口高程895m，涵管出口高程894m，长76m，下接60m输水明渠。1.3.3截排水工程参数排矸场周边布设矩形断面（高×宽）0.7×0.5m长650m浆砌石截水沟；渣面修筑挡水土埂962.5m，最终渣面布设15阶台，及0.3×0.3m总长1200mM7.5浆砌石，M10砂浆抹面横向排水沟，0.5×0.4m长490mM7.5浆砌石，M10砂浆抹面纵向排水沟。1.3.4主要工程量（1）工程措施坝体填筑土方22132m3，修筑排水沟52m，塬面截水沟650m，浆砌块石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，坝坡草皮护坡0.34hm2。1.3.5工程总投资小庄拦矸坝工程总投资209.82万元。其中工程措施投资181.6万元，植物措施投资9.8万元，临时工程3.83万元，独立费用8.48万元，基本预备费6.11万元。2排矸场概况2.1自然概况2.1.1地貌、地质新排矸场位于小庄煤矿风井场右侧与原排矸场毗邻，工程布置在白家宮村王学沟，拦矸工程坝址以上流域面积0.14km2，沟道呈“V”字型，沟道长420m，沟头、沟谷两岸塬面较为平坦，沟坡植被较好，无明显冲沟，沟谷基本对称，沟道走向为东北（沟头）向西南向（沟口），其塬面高程1075.75m，坝址沟底高程894.80m，坝址以下征地界沟底高程884.68m，沟道比降21%。地貌以黄土高原沟壑为主，地势东北高西南低，属泾河北岸的二级支流。从地质结构上来说位于鄂尔多斯台南缘褶皱带上，基岩多为砂岩，页岩埋藏较深，地表覆盖风成坡积黄土，黄土覆盖达120m以上，表土垂直节理明显，沟坡易崩塌，水蚀重力侵蚀严重。2.1.2气象、水文该区属暖温带半干旱季风气候，年均气温9.7℃，年极端最高气温40℃，最低气温-22.5℃。多年平均降雨量为516～617mm，最大降雨量772.6mm，最小降雨量319.3mm，年内降雨多集中在7、8、9三个月，占全年降水的53.8%。年均风速1.4m/s。沟道内无常流水，径流主要为暴雨产生，历时较短，强度不大。流域内无观测资料，参照《咸阳市实用水文手册》得知，该区24小时最大暴雨为57.8mm，多年平均径流深55mm，年均土壤侵蚀模数为5000t/km2·a。2.2新建拦矸工程的意义小庄煤矿在建设生产过程中，由于矿建弃渣和产生煤矸石是原拦矸场己达到设计储量，随着生产运行的正常化，需对矸石集中堆放和妥善处理。否则将对周围生态环境产生影响和破坏，在暴雨山洪作用下，引发泥石流等次生灾害，可能危及下游西（安）至平（凉）铁路，周边群众生产生活及生命安全。根据水土保持法律、法规对开发建设项目的有关规定，及《陕西彬长矿业集团有限公司小庄煤矿变更项目水土保持方案报告书》拟定矿部北部3km的白家宫村王学沟做为新建煤矸石堆放场。建设该排矸场不仅是小庄煤矿生产运营的需要，也是水土保持法赋于的防治责任，更是矿建环评的要求。按照水土保持法规定“先拦后弃”的原则，建设排矸场拦矸工程，对于防止水土流失，减轻对周围生态环境的破坏，防洪保安具有重要意义。排矸场位置见工程地理位置示意图BKX-01。2.3排矸场地质条件2.3.1区域地质（1）区域构造及地震排矸场位于华北地台鄂尔多斯台地向斜的南缘地带，构造体系属祁吕山字型构造前弧东翼。地质构造简单，地层产状平缓，无大型断裂构造。新生代以来，华北地台整体缓慢上升，鄂尔多斯地台向斜相对较为稳定。根据1:400万《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）标准，工程区地震动峰值加速度a=0.05g，地震动反应谱特征周期0.45s，相应的地震基本烈度为Ⅵ度。适宜兴建均质土坝工程。（2）水文地质王学沟两岸塬区黄土中赋存地下水，以潜水和上层滞水为地下水动力特征。黄土中赋存的孔隙型潜水和古土壤为相对隔水层易形成上层滞水。上层滞水受大气降水的强度、时段季节影响较大。踏勘期间沟底树木较多，植被较好，土体松软含水量较大，无明显的泉水出露，沟道内有水流，流量很小，随季节变化而变化，春、夏枯竭，秋、冬可见。2.3.2拦矸坝工程地质条件（1）地形地貌及地层岩性坝址区位于王学沟流域中上部，沟道呈“V”字型，坝右肩的谷坡呈陡崖，左肩较缓，降雨季节常发生崩塌、溜坡等重力侵蚀现象。坝址区的沟道为全新统冲积层（Q4al），分布于沟道，厚度约3..5～6.5m。岩性为含钙质结核壤土，疏松，潮湿，结构混杂。沟道两侧分布全新统坡积层（Q4dl），主要分布在沟谷的两岸陡崖下部，厚度10—20m不等，岩性为黄土状壤土夹错乱的古土壤，颜色红黄混杂，质地不均，松散多裂缝及小空洞。该坡积层易发生崩塌、溜坡等重力侵蚀现象。坝基下部为中更新统风积堆积层下部（Q21eol）：褐黄色黄土状粉质壤土，结构较为致密坚硬，针孔已少见，夹有2—3层古土壤，淀积层中钙质结核层成层分布广泛，厚度>40m。（2）坝址黄土状壤土的物理力学性质含水率W=14.5%，天然重度ρ=17.3kN/m3，干重度ρd=15.2kN/m3，孔隙比e=0.746，饱和度Sr=56%，液限Ip=30.7%，塑限IL=18.7%。压缩系数0.18Mpa-1，压缩模量9.6Mpa。（3）坝址区工程地质条件评价1）坝基、坝肩分布全新统冲积层（Q4al）和全新统坡积层（Q4dl）其岩性为黄土状壤土夹错乱的古土壤，质地不均匀，疏松，含水率大，密度小，具强湿陷性、高压缩性、承载力低，在排水不畅的条件下一般呈软塑、流塑状态等特点，建议筑坝前进行清除，使坝基处于中更新统风积（Q21eol）黄土状壤土层。2）建筑均质土坝的功能是拦渣预防泥石流，一旦发生强暴雨，必然存在库区蓄水问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，因此建议坝体设置滤水体排水和库区蓄水的排泄工程设置，满足该均质土坝不具备蓄水的功能要求。3排矸场设计内容和规模3.1设计内容小庄煤矿新选定王学沟作为煤矸石堆放场，沟道面积14hm2。根据建设单位意见，排矸场设计的沟底拦矸控制工程尽可能沿征地地界底线进行，使拦矸容积最大，并使渣体安全。经现场踏勘和规范要求，排矸场工程设计内容有：（1）拦矸坝设计（2）排矸场周边截排水工程设计（3）排矸场煤矸石堆置形式（4）排矸场水土保持措施设计3.2工程布局为合理利用所征沟道，使拦矸堆渣最大化，同时确保煤矸石堆渣体安全，有效控制水土流失。在小庄煤矿新建排矸场征地范围内选择合适区域修建排矸场控制工程----拦矸坝，并配套相应的泄水工程，布局为：1、为减少拦矸坝内洪水，保证拦矸坝安全，沿征用地界的沟缘线外修筑排矸场周边排水工程，控制沟缘线外的洪水进入堆渣区，并将其导入拦矸坝外以后的沟底。2.、煤矸石在堆放过程中要自上而下进行，当堆置到与塬基本齐平时，进行渣面处理，覆盖黄土碾压，形成隔水层，然后再覆表层黄土，形成耕植层，恢复植被。3、矸石堆置形成的自然坡面坡角到达拦泥库容高程904.80m时，排矸场使用终止，应对形成的自然坡面进行台阶式处理，坡面坡比1:2，每台阶高10m，设2m宽的卸载戗台，戗台进行覆土碾压，并在坡角修筑横向排水沟，拦截坡面径流，并导入渣场沟坡纵向排水沟，堆渣坡面覆土种植水保植物措施进行防护，减少水土流失，保证渣体安全。3.3工程规模根据已征地面积和拦矸坝工程设计规范，在保证渣体和工程安全的基础上，使煤矿按设计能力年产生的21.45万m3的矸石，堆置容积最大，排矸场使用年限更久。4排矸场工程设计4.1拦矸坝工程设计4.1.1设计依据（1）《水土保持治沟骨干工程技术规范》SL289-2003；（2）《开发建设项目水土保持技术规范》GB50433-2008；（3）《水土保持综合治理技术规范》GB/T16453.3-2008；（4）《防洪标准》GB50201-94；（5）《咸阳市实用水文手册》；（6）1:1000库区实测地形图，1:500坝址实测横断面图。4.1.2坝型及筑坝材料选择坝址以上两岸坡土料丰富，经现场查勘，土料储量和土料性质均满足筑坝要求，取土条件便利，按照因地制宜、就地取材的原则，将坝型确定为碾压式均质土坝。根据沟道两岸坡度现状，本工程不设专门取土场。坝体填筑土料可在坝址以上两岸边坡取土，应自上而下台阶式取土，台高5m，稳定边坡1:1。4.1.3设计标准根据《水土保持综合治理技术规范》（GB/T16453.3-2008）、《开发建设项目水土保持技术规范》（GB50433-2008）、《水土保持治沟骨干工程技术规范》（SL289-2003）的规定，.结合拦矸坝下游沟口有村庄和西（安）至平（凉）铁路需保护。故王学沟排矸场拦矸坝工程洪水防御标准为：设计洪水：N=30年一遇（P=3.3%），校核洪水：N=300年一遇（P=0.33%）。4.1.4水文计算1、洪峰流量计算由于该流域没有实测水文资料，遵循水文计算原则“多种途径，分析成因，选择使用。”依据《咸阳市实用水文手册》和《水土保持治沟骨干工程技术规范》（SL289-2003）推荐的“推理公式法”、“洪峰面积相关法”和“综合参数法”分别计算。（1）推理公式法：1）设计点雨量计算根据《咸阳市实用水文手册》查得的流域几何中心不同历时1、3、6、24小时最大点暴雨均值Ht及变差系数Cv，取Cs=3.5Cv，查皮尔逊-Ⅲ型曲线得模比系数KP值（参数见表4-1、4-2）。由公式Htp点=Kp×Ht求各频率的设计点暴雨量成果（见表4-3），其中根据《咸阳市实用水文手册》中要求：当流域面积小于300km2时，设计历时采用12小时。年最大12小时点雨量，可用6小时和24小时最大点雨量推求，即H12=（H24×H6）0.5。表4-1各历时点暴雨参数表 历时（h） 1 3 6 24 参数 Ht Cv Ht Cv Ht Cv Ht Cv 27.0 0.65 35.0 0.69 45 0.70 57.8 0.70表4-2各历时模比系数Kp取值表 历时（h） 1 3 6 24 P=3.3% 2.62 2.74 2.81 2.81 P=0.33% 4.22 4.49 4.56 4.56表4-3各历时点暴雨成果表单位：mm 历时（h） 1 3 6 12 24 P=3.3% 70.74 95.90 126.45 143.31 162.42 P=0.33% 113.94 157.15 205.2 232.56 263.572）设计面雨量计算由于气候和地形等因素影响，一场暴雨在流域空间的分布是极不均匀的，因此，表4-3表示的点雨量为暴雨区的中心雨量，在应用暴雨推求设计洪水时，必须将设计点暴雨量进行修正，以求得设计面雨量，设计面雨量修正采用点面系数法：Htp面=αt×Ht点式中：αt=1/(1+at·F)btHtp面—设计历时为t的设计频率的面雨量，mm；Htp点—设计历时为t的设计频率的点雨量，mm；αt—暴雨历时为t点面折减系数；at，bt—线型拟合参指数；F—流域面积，km2。表4-4at、bt取值表 历时（h） 1 3 6 12 24 at 0.00475 0.00497 0.00527 0.00393 0.00255 bt 0.3673 0.3029 0.2595 0.2576 0.2730 αt 0.9997 0.9997 0.9998 0.9998 0.9999表4-5各历时面暴雨量成果表单位：mm 历时 1 3 6 12 24 P=3.3% 70.72 95.87 126.42 143.28 162.40 P=0.33% 113.91 157.10 205.16 232.51 263.543）设计暴雨面净雨过程推求雨型分配本设计选为12小时，其时程分配雨型在24小时设计暴雨时程分配雨型中内包截取，以1、3、6、12小时雨量为控制，分别计取H1、H3-H1、H6-H3、H12-H6的面雨量时段差值。各时段对应的面暴雨量即为该站面降雨过程。产流过程是由设计面降雨过程中，扣除了对应各时段的入渗量的雨量过程。本次产流过程按照超渗产流模型计算，根据入渗率f与土壤含水量S的关系推求，其关系式为：当s≦78.0mm时，f=11.43S-1.08；当s＞78.0mm时，f=0.103；依据《咸阳市实用水文手册》推算时，流域最大需水量Im为100mm，取设计前期影响雨量Pa=lm/2=50mm，求出不同历时的土壤含水量和入渗率，推求过程为：当s=50mm时，△S1=f1t1=11.43×50-1.08×60=10.0mm△S2=f2t2=11.43×（50+10）-1.08×60=8.2mm△S3=f3t3=11.43×（50+10+8.2）-1.08×60=7.2mm△S4=f4t4=11.43×（50+10+8.2+7.2）-1.08×60=6.4mm△S5=f5t5=0.103×60=6.2mm由各时段的面雨量和对应时段的入渗量推求产流过程，在产流过程中扣除时段平均潜流量，得净雨过程。其中R潜=R总×15%。计算结果见下表。表4-6设计暴雨面净雨过程推求（3.3%） 历时（h） 雨型（﹪） 面降雨过程（mm） 产流过程（mm） 净雨过程（mm） H1 H3-H1 H6-H3 H12-H6 5 49.7 12.50 2.5 0.37 6 100 70.72 65.52 63.39 7 50.3 12.65 5.45 3.32 8 34.8 10.63 4.23 2.10 9 33.0 10.08 3.88 1.75 10 32.2 9.84 3.64 1.51 11 18.2 3.07 12 22.9 3.86 13 29.4 4.96 14 12.4 2.09 15 8.8 1.48 16 8.3 1.40 合计 100 100 100 100 143.28 85.22 72.44表4-7设计暴雨面净雨过程推求（0.33%） 历时（h） 雨型（﹪） 面降雨过程（mm） 产流过程（mm） 净雨过程（mm） H1 H3-H1 H6-H3 H12-H6 5 49.7 21.47 11.47 7.4 6 100 113.91 105.71 101.64 7 50.3 21.72 14.52 10.45 8 34.8 16.72 10.32 6.25 9 33.0 15.86 9.66 5.59 10 32.2 15.48 9.28 5.21 11 18.2 4.98 12 22.9 6.26 0.06 13 29.4 8.04 1.84 14 12.4 3.39 15 8.8 2.41 16 8.3 2.27 合计 100 100 100 100 232.51 162.86 136.544）洪峰流量计算：流域特征参数θ计算公式：θ=L/（JF）1/3汇流参数m计算公式：m=2.1θ0.435hR-0.47流域汇流时间τ：τ=0.278·L/（mJ1/3·Q1/3）历时为的公式：Q=0.278Fht/式中hR—设计净雨深，mm（hR≥70mm时，取hR=70mm）；F—流域面积，km2（F=0.14km2）；L—流域长度，km（L=0.430km）；J—沿流程的平均比降，J=21%。表4-8参数计算成果表 P(%) m hR P=3.3% 2.03 0.39 70.00 P=0.33% 2.03 0.39 70.00由公式Q=0.278Fht/和=0.278L/mJ1/3Q1/3，采用图解法进行计算，该沟道不同频率设计洪峰流量见表4-9。表4-9不同频率设计洪峰流量计算表 P(%) 洪峰流量（m3/s） 汇流历时（h） P=3.3% 7.44 0.39 P=0.33% 7.44 0.39（2）洪峰面积相关法采用公式QP=C·fm·Fn式中：f—流域形状系数，f=F/L2；L—沟道长度（0.430km）；C、m、n—参指数。计算结果见表4-10。表4-10不同频率洪峰流量计算结果表（面积相关法） P(%) c n m QP(m3/s) P=3.3% 24.87 0.6204 0.1218 6.37 P=0.33% 61.62 0.6010 0.1183 16.95（3）综合参数法：采用公式Qp=C·Hpαt·fm·Fn式中：f—流域形状系数，f=F/L2；L—沟道长度（430hm2；km）；Hpt—设计频率某时段净雨量，mm；C、m、n、α——参指数。表4-11不同频率洪峰流量计算结果表（综合参数法） P(%) C m n α Hpt(mm) QP(m3/s) P=3.3% 12.63 0.0195 0.6971 0.0226 70.44 3.97 P=0.33% 29.00 0.0381 0.6782 0.0161 136.54 9.0（4）设计洪峰流量计算成果取舍：表4-12设计洪峰流量计算成果表单位：m3/s P(%) 推理公式法 洪峰面积相关法 综合参数法 P=3.3% 7.44 7.37 3.97 P=0.33% 7.44 16.95 9.0从以上洪水计算三种方法来看，推理公式法对小流域洪水计算有一定精度，较多的采用了流域特征值和经验参数，既代表了区域洪水共性，有突出了计算流域洪水的特性，因此，其计算结果精度和实用性较高，故本设计采用推理公式法求得洪水成果，即P=3.3%时，Q=8.44m3/s；P=0.33%时，Q=8.44m3/s。2、洪水总量计算采用公式:W=1000htc·F式中W—设计洪水总量，m3；F—流域面积，km2（F=0.14km2）；htc—产流时净雨深，mm。表4-13洪水总量计算表 P(%) htc(mm) 洪水总量(万m3) P=3.3% 70.00 0.98 P=0.33% 70.00 0.983、洪水过程该流域属小流域，根据《水土保持治沟骨干工程技术规范》SL289--2003的规定，洪水过程线采用概化三角形过程线进行计算：洪水总历时采用公式：T=5.56WP/QP式中：T—洪水历时，h；Wp—洪水总量，万m3；QP—洪峰流量，m3/s。涨水历时采用公式：tI=αtI·T式中：tI—涨水历时，h；α—涨水历时系数，取0.25。表4-14洪水过程线 P(%) 洪峰流量(m3/s) 洪水总量(万m3) 洪水历时（h） 总历时 涨水历时 P=3.3% 7.44 0.98 0.78 0.20 P=0.33% 7.44 0.98 0.78 0.204、沟道输沙量计算该流域无泥沙观测资料，所以采用土壤侵蚀模数法计算泥沙量。根据《咸阳市实用水文手册》，查得当地土壤侵蚀模数为5000t/km2·a，随着水土保持法的宣传，人们水保意识的增强，土壤侵蚀模数有所减少。但弃倒煤矸石形成松散堆体，易产生水土流失，土壤侵蚀模数将比原基数有所增加，综合分析本设计采用为5000t/km2·a。采用公式：Ws=SF/rWs—多年平均输沙量，万m3；S—多年平均侵蚀模数，取5000t/km2·a；F—流域面积，取0.14km2；r—淤积泥沙干容重，取r=1.35t/m3。经计算，王学沟拦矸坝以上年均输沙量518m3。4.1.5坝体设计1、坝高确定王学沟排矸场拦矸坝主要作用是控制渣体产生的水土流失和保障渣体的稳定，并使排矸场内降水能在短期内排泄。拦矸坝由两大件组成，即土坝和泄水工程。坝高H由设计拦泥坝高HL、滞洪坝高Hz和安全超高ΔH三部分组成，即H=HL+Hz+ΔH（1）拦泥坝高VL根据设计淤积年限库容查水位—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——多平输沙量（万m3/α）；N——设计淤积年限（α）。当设计淤积年限为20年时，拦泥库容VL=1.1万m3，则查水位—库容曲线得，HL=10m，设计淤积高程为▽L=904.8、m。（2）滞洪坝高HZ滞洪库容按一次校核洪水总量确定，即VZ=W300=0.98万m3；查水位—库容曲线得，HZ=6.0m，滞洪水位高程为▽Z=910.8m。（3）安全超高ΔH安全超高按《水土保持治沟骨干工程技术规范》SL289--2003的有关规定,取ΔH=2m。对应高程ΔH＝912.8m。（4）设计总库容为V总：V总=VL+VZ=1.1+0.98=2.08万m3，（5）工程设计坝高为H：H=HL+Hz+ΔH=10+6+2=18m，相应坝顶设计高程为912.8m。（6）施工坝高H施：根据《水土保持治沟骨干工程技术规范》SL289-2003，碾压土坝预留沉陷值为其坝高的1%-3%，取为3%，该坝高为18m，则预留沉陷值为0.5m，因此，该坝的施工坝高为18.5m，相应施工坝顶高程为913.m。2、坝体断面尺寸确定（1）坝顶宽度根据《水土保持治沟骨干工程技术规范》SL289—2003，王学沟拦矸坝坝高18m属30m以下土坝，为防汎抢险方便交通需要坝顶宽度B=4.0m，为15cm泥结石防护坝顶。（2）坝坡根据《水土保持治沟骨干工程技术规范》SL289--2003，迎水坡坡比为1：2，背水坡设马道一条，宽2m，马道设在坝高10m处（高程904.8m），马道以下坡比为1：2，马道以上坡比为1：1.75。人工整修后，草皮护坡。3、坝坡及坝体排水⑴坝坡排水：在下游坝坡设置纵横排水沟，即坝坡与两岸交汇处顺坡布设岸坡纵向排水沟，长度90m，在马道内侧布设横向排水沟，长度34m。排水沟断面为矩形，断面尺寸取0.3×0.3m，砌厚0.3m，采用M7.5水泥沙浆砌石砌护。纵横向排水沟相互连通导入沟底。具体尺寸及工程量详见坝体断面设计图BKX-04。⑵坝体排水：为降低渗流浸润，维护坝坡稳定，确保坝体安全。同时考虑到材料运输困难，选用贴坡式排水。拟定反滤体高度为4m，顶宽为1.5m，反滤料粗砂层厚度0.15m（d≤3mm），碎石厚0.20m（d=3-50mm），块石厚度0.3m。各部尺寸详见坝体断面设计图BKX-04。4、基础处理（1）清基在土坝填筑前，应清除筑坝沟道范围内的草皮、树根、耕植土和乱石，清基厚度为0.5m，同时应清除地基表面松动的石块、凹处积土和突出的岩石。再进行坝两肩整修削平。（2）削坡按照《水土保持治沟骨干工程技术规范》的要求，坝体与岸坡结合应采用斜坡平顺连接，削坡边坡不陡于1:1。（3）结合槽为防止坝体与坝基及坝体与沟道两岸结合处形成集中渗流，保证坝体与基础及坝体与沟道两岸紧密结合，在坝轴线布设结合槽一道，采用梯形断面，底宽2m，深2.0m，边坡1:1.0。5、坝坡防护在拦矸坝上下游坝坡，采取植物措施防护。上游坝坡拦泥库容高程以上和下游坝坡种植黑麦草，防冲固土。4.1.6放水工程设计1、放水工程布置与组成依据小庄煤矿排矸场拦矸坝址地形图，选用卧管式排水易施工，好管理，运行安全方便，放水工程布置在坝左肩老基土层，岸坡相对舒缓顺直，易于工程布置。放水工程由放水卧管、排水涵管、排水明渠组成2、卧管设计卧管断面与结构尺寸的确定：按24小时排完所有洪水量计算卧管断面尺寸，Q泄=（0.98×104）/（24×60×60）=0.11m3/s。依据水文计算P=3.3%时，洪水总量为0.98万m3，采用公式Q=计算卧管断面尺寸。式中：Q—过水流量Q=0.14m3/s—过水断面面积，m2；R—水力半径，m；i—卧管比降，取i=1：2；C—谢才系数（由水文手册查得）。设卧管底宽0.7m，经试算水深h=0.5m，可满足过水流量0.14m3/s要求。但为方便后期检修，确定卧管断面尺寸为0.7×0.8m（宽×高），顶高程911m，卧管垂直总高度15m，卧管长度30m。卧管底板每隔5m做一道0.4m×0.4m的齿墙，以增加底板稳定性。卧管采用M7.5浆砌石结构，沿卧管长度每隔1m设宽0.2m的钢筋砼横梁，卧管坡比1：2，采用铅丝笼堵口过滤放水，铅丝笼采用￠14钢筋焊成1.1×1.0×0.6m框架，内包10cm目铅丝构成，（见图BKX6），内填粒径15cm～20cm级配河卵石。卧管下端设消力池，池长5.5m，深1.5m，宽1.0m，消力池上设6×1.5m，厚15cm的钢筋砼盖板。具体尺寸及工程量详见放水工程设计图BKX-05、BKX-06。3、输水涵管设计根据坝址右岸实际地形，涵管进水口底高程拟布设在896m处，涵管出口底高程为895.24m，管长76m。按照6小时泄空全部蓄水的原则，计算涵管管径。6小时泄水量：Q泄=（1.19×104）/（6×60×60）=0.55m3/s。涵管水力计算按明渠均匀流公式：Q=式中：Q—设计流量，Q=0.55m3/s；i—底坡，i≤1:100；C—谢才系数，C=1/n·R1/6；R—水力半径R=0.302dn—粗糙率n=0.015取ω=0.631d2，d为涵管内径设涵管管径为0.65m，经验算可满足过水流量Q=0.55m3/s；为使涵管内为无压流状态，涵管内水深应小于涵管内径高75%，并且选定的涵管应同时满足过水设计流量和选定的流态，涵管内流量应不超过洞身材料允许抗冲流速要求，为了检修方便，取涵管管径为0.8m。涵管管径0.8m，管壁厚0.08m，涵管底部管座高0.4m，底宽1.5m，采用M7.5浆砌石砌筑，另外为使涵管与坝基结合紧密，防止渗水沿管壁产生集中渗流，在涵管周围每隔10m设截水环，截水环环高0.94m，采用M7.5浆砌石砌筑。具体尺寸及工程量详见放水工程设计图BKX-05、BKX-06。4、输水缓坡明渠设计由于实际地形限制，涵管出坝后下接浆砌石缓坡明渠，明渠进口高程895.24m，比降1：100，缓坡末端高程895m，明渠断面设计为窄深式矩形断面，设b=0.65m。采用明渠均匀流公式Q设=ωC（Ri）1/2计算，式中：Q设——设计流量，Q设=0.55m3/s；i——明渠底坡，i=1：100；C——谢才系数，C=R1/6/n,n为糙率，取0.025；ω——明渠过水断面面积（m2）,ω=bh；R——水力半径，m,R=ω/χ；b——明渠宽度，m；h——正常水深，m；χ——湿周，m，χ=b+2h；经过计算，确定明渠的宽度b=0.65m,水深h=0.65m，能满