谷坊工程设计

1 .规划布局

根据《水土保持治理技术规范～沟壑治理技术》有关规定，谷坊的主要作用是防止沟床下切冲刷，具体布局应遵循以下原则：沟口狭窄地段，沟床稳定，基础坚固，坝址上游宽阔平坦，支流汇入口的下游，避开天然跌坎。

根据以上原则修筑谷坊，选沟底比降大于5%～10%的沟段布设。兼顾就地取材的原则，主干沟适宜采用浆砌石谷坊，支毛沟宜采用土谷坊。根据实地勘测，在各个支毛沟布设断面较小的土谷坊20座，在干沟布设断面较大的谷坊10座。

2.间距组合

工程实施地点为土石山沟，坡度在7%以上，为在减少工程量节省投资的前提下提高拦蓄标准，根据沟道不同情况分两种布局方式，即：支毛沟按照底顶相照，全拦全蓄的方式布局，做到小多成 群，当年见效；主干沟按照其控制流域面积设溢洪流豁口，与溢流口对应下游坝脚处设防洪消能设施。

3.结构和断面的拟定

（1） 结构确定

根据项目实施地点的材料资源和材料状况，主干沟谷坊结构全部采用浆砌片石，支毛沟为土谷坊。

（2） 断面拟定

按照《水土保持综合治理技术》有关规定，支毛沟谷坊高1.5米，顶宽1.5米，向水侧为1：1，背水侧1：0.8。主干沟谷坊按重力式石谷坊确定，高2米，顶宽为1米，向水侧1：0.1，背水侧1：0.6。

4 .主干沟谷坊设计

以1号谷坊为例进行设计

2.6.4.1 水文计算

① 设计暴雨量计算

采用《淤地坝工程技术规范》（晋Q834-85）中（3-1）式计算：H24·p = KP·计算

式中：H24·p——频率为P的24小时暴雨量（mm）；

KP——频率为P的皮Ⅲ型曲线模比系数；

——最大24小时暴雨均值（mm）。

查相关资料，该地区最大24小时暴雨H24=57，相应变差系数Cv=0.5， 当p=10时，Kp=1.66。

代入参数得：H24·10%= 1.66×57=94.62（mm）

H·6·10%= 94.62÷24×6=23.66（mm）

② 设计洪峰流量的计算

采用《淤地坝工程技术规范》（晋Q834-85）中（3-2）式计算：QP=C1H24·P·F2/3

式中：QP—频率为P的洪峰流量（m3/s）；

C1—洪峰地理参数，取C1=0.17；

H24.P—频率为P的24小时暴雨量（mm）；

F—控制流域面积（km2）。

     代入参数得：Q10%= 0.17×23.66×0.32/3=1.2（m3/s）。

     2.6.4.2 水力计算

根据坝址处地质条件，选用坝坡溢流。

     （1）溢流口断面拟定及过水能力校核

     根据河道断面和洪峰流量，初步拟定溢水口断面为底宽2米，豁口深度为0.5米，两端边坡均为1：1，试校核其最大过水能力。

    采用《淤地坝工程技术规范》（晋Q834-85）中（4-14）式计算：

  Q =MBH03/2 

式中：Q—过水流量（m3/s）；

M —流量系数，取1.7；

H o—坝顶作用水头；

B —溢流口长度。

    代入以上参数得：Q=1.7×2×0.53/2=1.22（m3/s）>1.2（m3/s）

　　经校核，谷坊豁口过水能力可满足该河道洪量要求。

（2） 陡坡段矩形断面临界水深计算

采用《淤地坝工程技术规范》（晋Q834-85）中（4-19）式计算：hK=

式中：hK—临界水深（m）；

          a —系数a=1.1；

q—单宽流量（m3/s/m）；

g—重力加速度，取9.81（m/s2）。

     代入参数：hK= =0.34（m）

     经计算，坝坡面溢流部分临界水深为0.34米。

    （3）坡面溢流设计

    坝坡面与溢流口相对应处设挡墙，经坡面临界水深计算，边墙高为0.34+0.16（超高）=0.5米。

    （4） 消能设计

     ①　跃后水深计算

     采用《淤地坝工程技术规范》（晋Q834-85）中（4-20）式计算：h 2=

式中：h2—消力池跃后水深（m）；

      h0—陡坡段末端水深（m）；

a—流速不均匀系数，取a=1；

q —单宽流量（m3/s/m）；

g —重力加速度（m/s2）。

代入参数得：h2= =0.59（m）

根据计算，下游不需要筑消力池，采用消力坎，消力坎高0.6米，厚度为0.8米，坎外筑海漫3米，防冲海漫宽度与壑口对应。

（5） 谷坊施工

谷坊施工时要清除坝基地表杂草浮土，两岸坡结合部开挖1米以上基槽，确保坝体与岸坡的结合。