1、工程概况李家坪骨干坝是长武巨家沟流域(片）坝系工程10座骨干坝之一，位于主沟道的中游，修建李家坪骨干坝工程是流域综合治理措施配套的需要，也是开发和利用水沙资源的需要。

修坝后可实现其上游沟道的全面治理，有效的拦蓄泥沙，提高水资源利用率，削峰填谷，平抑洪峰；同时可早日实现坝系的相对稳定，促进该流域塬、坡、沟综合治理的形成。

李家坪骨干坝坝高31.5m，坝顶长125.8m，坝顶宽4m，上游坡比为1:2.5，下游坡比为1:2.0、1:2.25；拦泥库容57.2万m3，滞洪库容64.3万m3，总库容121.5万m3；设计淤积面高程980.2m，校核洪水位988m，坝顶高程989.5m。

主要工程量：李家坪骨干坝开挖及填筑土方10.96万m3，其中碾压土方8.1万m3，浆砌块石794.4m3，C20混凝土27.44m3，排水体445.81m3，DN800预制钢筋混凝土管129m。

李家坪骨干坝总投资为151.04万元。

2基本设计依据①《水土保持治沟骨干工程技术规范》（SL289—2003）；②《陕西省水土保持治沟骨干工程技术手册》；③《咸阳市实用水文手册》；④《水土保持工程概（估）算编制规定》水利部[2003]67号文；⑤1:10000库区地形图，1:1000坝址实测地形图，1:500坝址实测横断面图。

3、土坝主体工程设计3．1总体规划布置3.1.1坝型及筑坝土料的选择李家坪骨干坝坝址两岸土料丰富，经现场踏勘，土料储量和土料性质均满足筑坝要求，左右岸取土运距均约70m，取土条件便利，按照因地制宜、就地取材的原则，将坝型确定为均质土坝；根据流域沟道情况的现场调查，沟道两侧均可布设取土场。

3.1.2施工方式的选择根据流域沟道实际情况，该坝采用碾压法筑坝。

3.1.3枢纽组成及布置李家坪骨干坝控制流域面积为7.02km2，根据该坝的作用和运用条件以及对枢纽布设的要求，结合坝址地形条件，确定工程枢纽设土坝和泄水建筑物两大部分。

3.2坝体设计3.2.1坝高～库容、面积关系曲线的绘制利用库区1:10000地形图，用求积仪法量取汇水面积S，水位分级为5米，按下式计算各级水位下的库容。

ΔV i=（S i-1+S i）/2×ΔZ iV=∑ΔV i式中：V——某一级水位下的库容，万m3；S i——第i级水位对应的淤地面积，万m3；Z i——水位分级高差，m；ΔV i——分级水位所增加库容，万m3。

经计算，该坝骨干坝水位与库容、面积关系曲线数据见表4-1，相关曲线见附表3-1 水位～库容、面积关系曲线表水位（m）高程（m）淤地面积（hm2）库容（万m3）0 958 0 05 963 0.4 1.010 968 1.3 6.615 973 3.2 19.020 978 5.8 42.625 983 8.7 78.530 988 11.0 121.835 993 13.8 216.53.2.2坝高确定根据李家坪骨干坝的作用和运用条件，以及对枢纽布设的要求，结合坝址地形条件，确定工程枢纽组成为两大件，由坝体和放水涵管、卧管组成。

坝高H由拦泥坝高H L、滞洪坝高H z和安全超高ΔH三部分组成，即H=H L+H z+ΔH（1）拦泥坝高拦泥坝高由拦泥库容查水位—库容曲线确定。

新增拦泥库容V L用下式计算：V L=N·W S式中：V L——新增拦泥库容（万m3）；W S——多年平均输沙量（万t/α）；W S=3.86万t/aN——设计淤积年限（α）。

N=20年γ——淤积泥沙干容重（t/m3）,1.35t/m3则计算得：V L=57.2万m3查水位—库容曲线得，H L=22.2m，设计淤积高程为▽L=980.2m。

（2）滞洪坝高根据规划资料，李家坪骨干坝上游为路家坪骨干坝，该坝坝底高程990m；下游为沟门前骨干坝，该坝校核洪水位914.8m；故上下游坝对李家坪骨干坝不影响。

即对于本工程，其滞洪库容等于校核频率下本坝一次洪水总量。

经水文计算V Z=64.3万m3，水位～库容、面积关系曲线表得，H Z=7.8m，校核洪水位高程为▽Z=988.0m。

（3）安全超高按《水土保持治沟骨干工程暂行技术规范》(SL286—2003)的有关规定,取ΔH=1.5m。

（4）工程设计总库容为：V总=V L+V Z=57.2+64.3=121.5万m3，（5）工程设计坝高为：H=H L+H z+ΔH=22.2+7.8+1.5=31.5m，相应坝顶高程为989.5m。

根据《水土保持治沟骨干工程技术规范》（SL289-2003），碾压坝预留沉陷值为其坝高的1～3%，取为3%，该坝高为31.5m，则预留沉陷值为0.95m，因此，该坝的施工坝高为32.45m，相应施工坝顶高程为990.45m。

3.2.3坝体断面尺寸（1）坝顶宽度按照水利部《水土保持治沟骨干工程暂行技术规范》(SL286—2003)，坝顶宽度取为4.0m。

（2）坝坡根据《水土保持治沟骨干工程技术规范》(SL286—2003)，坝体迎水坡坡比为1:2.5；背水坡设马道两条，从坝顶望下每隔10.0m处设一道，坝坡比分别为：1:2.0，1:2.25，1:2.25，马道宽1.5m。

（3）排水设施在下游坝坡处设置岸坡、纵向排水沟，即坝体与两岸交汇处顺坝坡布设岸坡排水沟，长度为211.7m道内侧各布设一条纵向排水沟，长度共计126.2m。

岸坡、纵向排水沟相互连通,排水沟采用浆砌石结构，采用M7.5水泥砂浆砌筑，采用M12水泥砂浆勾缝，断面尺寸取为0.3×0.3m，详见排水沟横断面图。

为减轻坝体渗透水压对下游坝坡的破坏,增加坝体稳定性并节省石方工程，在背水坡坝脚处设一棱式排水体。

参照《陕西省水土保持治沟骨干工程技术手册》,拟定排水体高度为5.0m，顶宽为2.0m，内坡比1:1.25，外坡比1:1.5，反滤料砂层（d=0.25～5mm）厚度0.15m，砾石层（d=5～20mm）厚度0.15m,卵石层（d=20～80mm）厚0.2m，干砌石层厚0.3m。

各部位尺寸详见坝体横断面图中的棱式排水体设计详图。

3.2.4坝基与岸坡结合①清基在土坝填筑前，应清除坝基范围内的草皮、树根、腐植土、淤泥及乱石，清除厚度不小于0.5m；河床部位的冲刷乱石、淤泥质软土必须完全清除，同时应清除坝基泥岩表面松动的石块和突出的岩石。

基础开挖后要求轮廓平顺，避免地形突变，如开挖后发现松软地基，应按标准进行处理。

②结合槽为防止坝体与坝基及两岸坡结合处形成集中渗流，保证坝体与基础紧密结合，增强稳定性。

因此，沿沟道方向设两道结合槽，两道结合槽断面一样均采用梯形断面，其中坝底结合槽底宽5m，深4m，边坡1:1；岸坡结合槽底宽1m，深1m，边坡1:1。

③坝与岸坡结合坝体与两岸结合处，岸坡要开挖成平顺的正坡，坝址两岸的土质边坡不应陡于1:1.5，石质边坡不应陡于1:1.0，由于两岸山体陡峭，本次设计确定坝址两岸的土质边坡不应陡于1:1.0，削坡深度不小于0.5m。

3.2.5 稳定分析渗透计算稳定分析中的渗透计算、稳定计算分别采用河海大学编的AutoBank5.exe和HH-slope.exe软件进行计算。

3.2.5.1渗透计算（1）计算工况依据《水土保持治沟骨干工程技术规范》（SL289—2003），计算正常水位情况下的坝体稳定渗流，对于其它组合考虑到在设计洪水位和校核洪水位情况下，水位历时较短，难以形成稳定渗流，故不进行计算。

（2）计算断面及参数指标计算断面选取河床最大断面（见附图1），下游排水按棱式排水体正常工作运用情况计算，坝体填筑土渗透系数采用土工试验推荐值，渗透系数取水平渗透系数为 1.63×10-5cm/s，垂直渗透系数为 3.4×10-5cm/s。

（见附表1）（3）计算结果及分析计算工况:上游淤泥高程为1049.1m，下游水位1024m，棱式排水体正常工作情况下的渗流。

计算结果见附图2、表4-2。

坝体土渗透坡降计算成果表4-2渗透坡降（i）允许渗透坡降最大值平均值最小值〔i〕0.209 0.1915 0.174 2.3从表4-2可以看出，坝体土渗透坡降小于允许渗透坡降，证明坝体渗透正常，不会发生渗透破坏。

通过渗流计算所得坝体的单宽渗透流量为0.0109m3/d·m，坝体的总渗透流量为1.12m3/d。

根据计算得知正常水位情况下的坝体稳定渗流浸润线逸出点高度为1.0m，所以根据规范确定坝后采用5m高的棱式排水体，具体尺寸见棱式排水体设计图。

3.2.5.2稳定计算（1）稳定分析计算方法坝的稳定分析计算按《水土保持治沟骨干工程技术规范》（SL289—2003）,采用简化毕肖普法，土体的抗剪强度采用有效应力法确定，计算公式如下：τ=c′+σ′tgФ′式中：τ----------土体的抗剪强度；c′、Ф′------有效应力抗剪强度指标；σ′------法向有效应力；（2）计算断面及参数指标确定a.稳定分析断面的确定取河床坝体最大横断面进行坝体边坡稳定分析。

b.物理力学参数指标的确定本次稳定分析采用有效抗剪强度试验指标。

土的有关计算指标采用土工试验推荐值，详见附表2。

（3）计算结果及分析a.计算工况依据《水土保持治沟骨干工程技术规范》（SL289—2003）,本次稳定分析主要复核以下工况：正常运用情况下（稳定渗流期）的下游坝坡：上游库淤积高程为980.2m，形成稳定渗流情况下的下游坝坡的稳定计算。

b.计算结果及分析由附表3可知:在稳定渗流期下游坝坡的安全系数为1.27,依据规范下游坝坡是安全的。

滑坡位置见附图3。

3.3 泄水工程设计3.3.1放水工程组成李家坪放水建筑物采取卧管式形式，由卧管、消力池、涵管、及明渠、陡坡、消力池四部分组成。

根据现场踏勘情况，坝址右岸土质坚硬，岸坡相对顺直；右岸岸坡比较缓，因此根据实际地形条件，将放水建筑物布置在右岸土基上。

根据地形，该涵管进水口高程确定为965m，卧管基础开挖坡度为1:2,卧管、卧管末端消力池、陡坡及陡坡末端消力池均采用Ｍ7.5浆砌石砌筑，M12水泥砂浆勾缝,涵管采用Φ800mm钢筋混凝土预制管。

3.3.2卧管设计1、放水流量的确定根据《水土保持治沟骨干工程技术规范》（SL289—2003）中的规定，放水流量按4—7天排完一次设计洪水总量计算。

考虑到李家坪骨干坝上游的新家坡、路家坪两座骨干坝工程运行期间卧管下泄水量对本工程的影响，本次设计按5天泄完一次设计洪水总量进行计算。

Q设=W3.3%/（86400×5）=366000/（86400×5）=0.85m3/s2、卧管放水孔尺寸的确定卧管进水形式采用平台双孔进水，进水孔断面为圆形，按同时开启上下三层六孔放水设计。

采用计算公式：3212/68.0H H H Q d ++=设式中：d ——放水孔直径，m ；Q 设——放水流量；Q 设=0.85m 3/s ；H 1、H 2 、H 3——孔上水深，H 1=0.4m 、 H 2=0.8m 、H 3=1.2m 经计算，则d=0.28m ，进水孔实际进水流量为0.85m 3/s 。