东窑沟骨干1#坝（大坝）初步设计

1 概况

1·1基本情况

东窑沟1#骨干坝位于右玉县北部李达窑乡境内东窑沟的主沟内，大坝控制流域面积6.34km2,属黄土丘陵沟壑区中的土石山区，主要地貌类型为梁、坡、峁、沟，地形支离破碎、沟壑纵横，水土流失严重，年平均侵蚀模数为8000t/km2.a。坝址两岸坡土层较厚，为粉状壤土，含有少量砾石；沟底基岩裸露，多为玄武岩。取土场分布在大坝右岸，土壤相对湿度适中，颗粒级配均匀，符合筑坝土料标准。

1·2区域社会经济情况

东窑沟1#骨干坝坝控范围全部在东窑沟范围内，该区域内共有村庄6个，人口780人，耕地4858亩，人均耕地6.2亩，粮食产量388640kg，平均亩产80 kg，人均粮食498kg，人均收入697元，经济相对落后。尤其是近几年连续遭灾，当地群众的生产、生活十分困难，广种薄收，靠天吃饭的局面一直没有大的改变。

1·3区域综合治理现状及规划情况

东窑沟是东窑沟小流域的一部分，流域面积11.21km2,其中耕地面积324 hm2,占总面积的28.9%；林地面积272 hm2, 占总面积的24.3%；人工种草40 hm2, 占总面积的3.6%；非生产用地40 hm2, 占总面积的3.6%；荒地444 hm2, 占总面积的39.6%。小流域内耕地已全部承包到户，并发放土地承包使用证书。从流域的治理现状来看，农林牧各业用地比例极不协调，人均耕地达10亩左右，基本农田仅占1/10，农业生产仍是广种薄收、靠天吃饭。从人口密度看，地广人稀，人均土地达2.04 hm2,土地利用率低下，荒地占到总面积的39.6%，

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亟待开发利用。为改变目前状况，提高土地利用率，增产增收，拟在东窑沟片修建骨干坝2座，中型坝3座及一些小坝。工程建成后，可有效地遏制水土流失，改善基础的生存条件，达到保水保土，改变生态环境，提高人民生活质量的目的。

1·4兴建该工程的目的和作用

东窑沟1#骨干坝的兴建可有效拦截区域内的洪水泥沙、消减洪峰、稳定河床、防止沟壑侵蚀、抬高侵蚀基点，提高东窑沟小流域坝系的防洪能力，减少下游水毁灾害。淤成的坝地可促进坡耕地退耕还林还草，同时结合流域坡面治理工程，可有效改善区域生存环境。该坝的建成蓄水可解决人畜饮水困难，发展灌溉，对推动当地农业的发展具有重要作用。

1·5地形资料及建筑材料

本工程设计前对坝址地形进行了实测，从实测的1：500坝址地形图可以判知：右岸高差大，为26.84m，坡势较缓；左岸高差小，为19.22m，坡势较陡。取土场可设于坝址的右岸，最大运土距离为200m。

东窑沟1#骨干坝的主要材料为：上坝土方、石料、沙子、水泥、钢材、木材。土料分布在坝址的右岸，岸坡土层厚，为壤土，储量充足，可以满足筑坝要求，平均运土距离为80m。块石在距坝35km的料场购买，料源充足，石质良好，用汽车运输，购买价60元/方。沙子可从距坝址35km的砂场购买，质量和料源均可满足工程所需，运输工具为汽车，购买价为35元/方。水泥选用32.5#普通硅酸盐水泥，钢筋选用Ⅰ级钢，木材选用松木板材，均可从距坝址约32km的县城购买，运输工具为汽车，购买价分别为水泥280元/吨，钢筋3600元/吨，木材1150元/方。

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1·6水文及气象资料

该流域内没有水文、气象测报站，其水文气象资料来源于右玉县气象局提供的有关数据。多年平均气温3.6℃，年平均无霜期104天。沟道内无泉水出露，无径流形成。

该流域属大陆性半干旱季风型气候，冬长夏短，其特点为干旱。据右玉县气象站观测记载， 多年平均降水量414mm，最大年降水量662mm，最小年降水量115.5mm，降水在年内变化较大，汛期6—9月份降雨量占到年降雨量的77.2%，易形成短历时洪水，并含有大量泥砂。最大24小时暴雨值55mm，年平均侵蚀模数8000t/km2.a。

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2 水文计算

2·1设计依据及设计标准

2.1.1设计依据:

《水土保持综合治理 技术规范 沟壑治理技术》（GB/T16453.3—1996），（以下简称为《国标》）。

《水土保持治沟骨干工程技术规范》（SL289—2003），（以下简称为《部颁规范》）。

山西省企业标准《淤地坝工程技术规范》（晋Q 834—85），（以下简称为省规范））。

《水工混凝土结构设计规范》（SL/T191-96）。 《黄土高原地区水土保持淤地坝工程初步设计要求》 《水利水电工程制图标准 水土保持图》（SL73.6-2001）。 实测1：500坝址地形图和1：10000地形图及流域现状调查资料。 2.1.2设计标准：

该坝库容大约在100万方以上，洪水设计标准选用30年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核，淤积年限20年。

2·2水文计算

2·2·1设计暴雨量计算

采用《省规范》公式

H24·p=Kp·H24

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；

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H24——最大24小时暴雨均值 （mm）。 查《省规范》表D-4得：

H24=55mm CV=0.55 CS=3.5CV 根据以上数据查《省规范》表D—3得

K3%=2.43 K0.33%=3.55 将数据代入公式计算得：

H24·3%=2.43×55mm=133.65mm H24·0.33%=3.55×55mm=195.25mm

2 · 2 · 2设计洪峰流量计算

采用《省规范》公式： Qp=C1 · H24·p· F2/3 式中：Qp——频率为P的洪峰流量 （m3/s）；

C1——洪峰地理参数，查《省规范》表3-1取C1=0.18； F——骨干坝控制流域面积，F=6.34 km2 其它符号同前。 将数据代入公式计算得：

Q3%=0.18×133.65× 6.342/3=82.41m3/s Q0.33%=0.18×195.25×6.342/3=120.39m3/s

2 · 2·3设计洪水总量计算

采用《省规范》公式： Wp=K · Rp · F 式中：Wp——频率为P的设计洪水总量 （万m3）；

K——小面积洪水折减系数， 查《省规范》表3-2取K=0.8； Rp——设计暴雨的一次洪水模数 （万m3/km2）；由设计暴雨查《省

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规范》表D-5得：

R3%=4.36万m3/km2 R0.33%=9.37万m3/km2 其它符号意义同前。 将数据代入公式计算得： W3%=22.11万m3 W0.33%=47.52万m3

2·2·4 年来沙量计算

采用《省规范》公式： VS=（1-KS） · S · F 式中：VS——年来沙量 （万m3）；

S——年均侵蚀模数 S=8000t/km2.a

KS——坡面措施年均拦沙率，根据上游治理情况取KS=0； VS=1.0×8000/1.35× 6.34 =3.76万m3 V拦=3.76×20=75.20 万m3

水文计算成果汇总如下表： 控制面积 Km2 6.34 暴雨mm H3% H0.33% 洪峰(m3/s) Q3% Q0.33% 洪量(万m3) 淤积量(万m3) W3% W0.33% 年限 总量 20 75.20 133.65 195.25 82.41 120.39 22.11 47.52

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3 工程设计

3·1枢纽组成

通过实地勘测、调查坝址处地形、地质情况，经多方案比较，确定东窑沟1#骨干坝的枢纽组成为：大坝和放水建筑物（卧管、涵洞）两大件，不设溢洪道，放水建筑物布设在大坝右岸。坝址附近有适宜的壤土，其储量足以满足填筑坝体的需要，沟内无常流水，坝型选择均质碾压土坝。

3·2土坝设计

3.2.1筑坝土料设计

筑坝土料的平均运距为80m，土质为壤土，其有机质含量小于2%，水溶盐含量小于5%，理化性质均能满足碾压土坝对土质的要求。施工时土料的最优含水量应控制在12～20%之间，坝体干容重达到1.55t/m3。 3.2.2坝高—库容—面积曲线绘制

根据1：10000库区地形图，首先量出各层等高线包围面积，然后计算各层间库容及累计库容，得到下表数据，最后绘出坝高—库容—面积曲线。曲线的绘制要结合实测坝址地形图确定，沟底相对高程为991m，详见附图。

坝高--库容--面积库容曲线计算表

高程（m） 991 995 999 1003 1005 1007 1009 1011 1013

高差 4 4 4 2 2 2 2 2 面积（万m） 0 2.5 5.5 8 9.2 10 10.8 11.6 12.3 22平均面积(万m2) 体积 （万m2） 累积体积（万m） 1.25 4 6.75 8.6 9.6 10.4 11.2 11.95 5 16 27 17.2 19.2 20.8 22.4 23.9 5 21 48 65.2 84.4 105.2 127.6 151.5 7

3.2.3坝高计算

采用公式 H=h拦+h滞+h安 式中：H——总坝高 （m）；

h拦——拦泥坝高 （m）； h滞——滞洪坝高 （m）； h安——安全超高 （m）。

由V拦= 75.20万m3,查曲线图得h拦=15.06m，相应拦泥高程为1006.06 m，淤地面积7.52hm2。

设计情况下：V滞3%=22.11万m3，V拦+ V滞=75.2+22.11=97.31万m3，查曲线得h拦+ h滞= 17.24m，相应设计洪水位高程为1008.24m，h滞3%=2.18m。

校核情况下：V

滞0.33%

=47.52万m3，V拦+ V滞=75.2+47.52=122.72万m3，

查曲线h拦+ h滞=19.58m，相应校核洪水位高程为1010.58m, h滞0.33%=4.52m。

查《水土保持治沟骨干工程技术规范》（SL289—2003）表4.1.4-1,取安全超高h=1.5m，则：

H设= 17.24+1.5=18.74m H校=19.58+1.5=21.08m

取坝高为21.1m，相应坝顶高程1012.1m。 3.2.4施工渡汛期拦洪坝高计算

为保证大坝施工期安全渡汛，需计算汛期拦洪坝高。坝体在汛期前必须达到二十年一遇洪水重现期防洪渡汛高程。经计算，该骨干坝二十年一遇设计标准下洪水总量为W5%=0.8×6.34×3.13=15.88万m3，卧管第一台阶放水孔高程以下死库容为1.30万m3，则总库容17.18万m3，查H-V-F曲线知，相应

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坝顶高程为998.30m，取安全超高1.5m，则相应坝顶高程为999.8 m。 3.2.5坝体断面尺寸确定

⑴ 坝顶宽度

坝顶有交通要求,坝高在 10m以上，考虑交通要求，取坝顶宽B=4m。 ⑵ 坝坡

根据坝高、筑坝土料土质，并参考已成工程经验数据确定：上游坝坡1：2.5、1：2.0；下游坝坡1:2、1：1.5，并在上、下游坝坡设置马道,马道宽2.0m。

⑶ 坝坡排水

为防止暴雨冲刷坝面，在下游马道内侧设横向排水沟，在坝体与岸坡结合处设纵向排水沟，纵横排水沟相互连通，将水流送出坝脚以外。为防止坝肩两岸排水汇流坝顶形成洞穴，虑及坝体安全，必须设置坝肩排水沟，与纵问排水沟相连。排水沟为矩形断面，马道排水沟断面20cm×20cm（宽×深），坝肩及岸坡排水沟尺寸为20cm×20cm（宽×深），边墙、底板厚均为20cm，用M7.5水泥砂浆浆砌块石砌筑，M10水泥砂浆勾缝。

⑷ 坝基、岸坡、结合槽处理

坝体填筑前，必须对坝基和岸坡进行处理，清基范围应超出坝的坡脚线0.5m，清基平均深度20cm。凡在清基范围内的地面表土、乱石、草皮、树木、腐殖质等均要清除干净，不得留在坝内做回填土用。与坝体相连的岸坡应开挖成平顺的正坡，土质岸坡不陡于1:1.5，岩石岸坡不陡于1:0.75。

为增加坝体稳定性，防止土坝与沟底结合面上透水，沿坝轴线方向从沟底到岸坡开挖一道梯形断面结合槽。结合槽底宽1m，深1m，边坡比1：1。

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⑸ 坝体防渗稳定处理

为有效排出渗流，降低坝体浸润线，防止下游坝脚遭受尾水淘刷，增加下游坝坡稳定性，在下游坝脚设棱体式反滤排水，查《省规范》表D—6，结合下游坝设计情况，取反滤体高2.8 m，顶宽1.5m，底宽9.2 m，外坡1:1.5，内坡1:1.25，粗砂层厚0.2m，碎石层厚0.2m，反滤体每米用料，块石13.5m3，碎石2.6m3,砂子2.7m3。

⑹ 坝体施工要求

沿坝轴线方向分层均匀铺土，用履带拖拉机碾压，压迹重叠10～20cm，每层铺土厚度不超30cm，压实后测25cm，坝肩人工夯实。大坝回填整体土干容重平均达到1.55t/m3，每层铺土前应对碾压表面刨毛、洒水。

3·3放水建筑物设计

放水建设物的组成：大坝放水建筑物由放水卧管、输水涵洞及出口三部分组成，放水卧管布设在大坝上游右岸原坡开挖基础上，涵洞及出口段布设在大坝右岸坚实地基上。 3.3.1卧管设计

卧管采用箱式方型结构，底坡1：2，用M7.5浆砌块石砌成台阶状，用M10水泥砂浆抹面。卧管台阶高0.4 m，盖板采用C20钢筋混凝土预制板。

⑴ 放水流量的确定

根据《黄土高原地区水土保持淤地坝工程初步设计要求》，骨干坝按5天放完一次设计洪水总量计算放水量：

Q放=

W3%= 22.11*10000/（5*86400）=0.51 m3/s T

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根据《省规范》对设计淤积年限10年以上的骨干坝，10天内排完拦蓄库容的50%的水量计算放水量：

Q放=

50%W0.33%=0.5×475200/864000=0.28 m3/s T经上述两种方案计算比较，取大值0.51m3/s为设计放水流量。 ⑵ 放水孔径的计算

卧管台阶高0.4m，每台设一孔，同时开启3孔放水，孔径计算公式为：

d=0.68

Q放H1?H2?H3

式中：d——放水孔直径 （m）；

H1、H2、H3——分别为三孔的作用水头（m），其中：H1 =0.4m H2 =0.8m H3=1.2m；

Q放——设计放水流量Q= 0.51 m3/s 将以上有关数值代入公式计算得： d=0.68×

0.510.4?0.8?1.2 = 0.30m

⑶ 卧管断面尺寸确定

考虑在实际运用中，由于水位变化而导致的放水孔调节，卧管内流量比正常运用时加大20%，故卧管断面设计时要按加大流量计算，取Q加=1.2Q

放

=1.2×0.51 =0.61m3/s。管内水流近似于明渠均匀流,水力计算求出正常水深。拟定卧管底宽为0.5m。

采用Q加=WCRi公式

式中：Q加——卧管过水流量（m3/s），Q加=0.61 m3/s；

b——卧管断面底宽（m）， b=0.5m；

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W——过水断面积 （m2）， W=b×h0=0.5h0 C——谢才系数， C=（1/n）R1/6

R——水力半径， R=W/X， X为湿周 X= 0.5+2h0 n——糙率， n=0.023； i——底坡 i=1/2

将上述有关数值代入公式，求得卧管内正常水深为h0=0.18 m。为保证放水孔水流跌落卧管时，水柱的跃高不致淹没进水孔底缘，使卧管内不形成压力流，对方形卧管，其高度应为卧管正常水深的３～４倍，则卧管断面高为：

H＝3×0.18= 0.54 m 取H＝0.6 m

卧管断面尺寸确定为（宽×高）0.5 m×0.6 m。 ⑷ 卧管结构尺寸确定：

依据规范并参考已成工程经验，取侧墙顶宽0.4m，侧墙底宽0.7m，基础外伸0.15 m，基础厚0.4 m，盖板搭接长度0.15m。

卧管轴线与涵洞轴线夹角为80.4度，卧管斜长42.2m，沿底板从下至上每间格5m设一道断面为50cm×50cm的齿墙，共8道，以增加其稳定性。卧管总高度18.4m，共46台，46个出水孔，46块盖板。为防放水时产生真空，在卧管顶部设通气孔，通气孔顶高程1010.98 m，最低放水孔高程1010.98 m。

⑸ 卧管未端消力池断面尺寸确定

为使水流平顺入涵洞，在卧管未端与涵洞连接处设消力池，消力池为矩形断面，用Ｍ7.5水泥砂浆浆砌块石砌筑，用Ｍ10水泥砂浆抹面，盖板采用 Ｃ20钢筋混凝土现浇板。

①、判断是否设消力池

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采用公式 hh2=0??8?q2?2?1??gh3?1? 0??式中：q——单宽流量 q=0.61/0.5＝1.22 m3/s；

h2——第二共轭水深 (m)；

h0——卧管正常水深 （m）， h0=0.18m；

?——流速不均匀系数 ?＝1.１；

g——重力加速度 （m3/s）， g=9.81 m3/s。 将上述有关数值代入公式得：

h2=1.28 m

下游涵洞正常水深hs=0.63 m（可从涵洞水力计算得知）， h2＞hs，故发

②、消力池断面尺寸确定

池深计算：采用公式 d= 1.1h2 - h 式中：d——消力池深 (m)；

h2——消力池的跃后水深 （m）， h2=1.28 m； h——紧接消力池出口的下游水深 （m），h＝0.63 m。 将以上有关数值代入公式计算得：d=0.78m。 池长计算：采用公式 Lk= （3—5）h2 式中：Lk——消力池长 (m)；

h2——消力池的跃后水深 （m）， h2=1.28 m； 将以上有关数值代入公式计算得：

Lk=（3—5）×1.28=3.84—6.4m，取池长Lk=5.5 m。

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生远离式水跃，需设消力池。

池宽计算：B=b+0.4=0.5+0.4=0.9m, 取池宽B = 0.9 m。

根据以上计算可确定消力池断面尺寸为：长×宽×深=550cm×90cm×78cm。

③、消力池结构尺寸确定

依据《水土保持治沟骨干工程技术规范》,参照已成工程经验，确定消力池结构尺寸为：侧墙顶宽60cm，底宽145cm，基础外伸20cm，基础厚50cm，盖板搭接长度30cm。

消力池底高程990.22m，盖板顶高程992.58m。 ⑹ 盖板配筋计算 A、卧管盖板配筋计算

卧管盖板采用钢筋砼预制板，盖板为80cm×105cm，拟定盖板厚度为 15cm，砼强度等级为C20，相应的抗压强度f0=10N/mm2,钢筋采用热轧Ⅰ级钢，相应抗拉强度fy=210N/mm2。

取钢筋砼容重r砼=2.5t/m3=25KN/m3，淤泥饱和容重r淤=2t/m3=20KN/m3，水容重r水=1t/m3=10KN/m3,砼保护层25mm。

盖板上淤泥厚度h淤=13.48m。

盖板上水深h水=4.52m，跨度方向板长80cm，而盖板宽度方向则为105cm。 盖板内力按简支板计算，每块盖板配筋量计算如下： ① 均布荷载计算 荷载标准值计算

自重荷载 gk1=r砼·b · h =25×1.05×0.15=3.94KN/m 淤泥压力荷载 gk2=r淤·b · h淤=20×1.05×13.48=283.1KN/m

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水压力荷载 gk3=r水·b · h水=10×1.05×4.52=47.46KN/m 荷载设计值计算

板自重荷载分项系数rG1=1.05，淤泥压力荷载分项系数rG2=1.2，水压力荷载分项系数rQ=1.0。

g =rG1·gK1+rG2·gK2=1.05×3.94+1.2×283.1=343.86KN/m q= rQ·gK3 =1.0×47.46=47.46KN/m 板的计算跨度按下公式计算取最小值： L=L0+? L=1.1×L0

式中：L0——板的净跨m L0=0.5m

? ——搭接长度m ?=0.15m

将以下有关数据代入公式计算得： L= 0.5+0.15=0.65m

L=1.1×0.5=0.55m 取L=0.55m 跨中弯矩设计值采用公式：M=r0?(g+q)L2 支座截面剪力设计值采用式：V=r0?(g+q)L0 式中：r0——结构重要性系数 r0=0.9

1812?——设计状况性系数 ?=1.0

其它符号意义同前。

将上述有关数值代入公式计算得：

181V=×0.9×1.0×391.32×0.5=88.05KN 2

M=×0.9×1.0×391.32×0.552=13.32KN·m

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②配筋计算 a、采用公式M=

as=

1×fc×as×b×h02 求as rdrd?Mfc?b?h02

式中：as——受拉钢筋合力点到受压区边缘的距离

rd——结构系数，rd =1.2

M——跨中弯矩，M=10.15KN·m=10.15×106N·mm f c——砼抗压强度，fc =10N/mm2 b——板的宽度， b=1.05m=1050mm a——砼保护层厚度 a=25mm

h0——盖板有效厚度 h0=h-a=150-25=125mm 将上述有关数值代入公式计算得：

as=0.074

b、根据as计算受压区相对相对高度? 采用公式：

?=1-1?2as

将有关数值代入式得：?=0.077。判断是否满足?≤?b条件，该工程采用热轧Ⅰ级钢，?b =0.614。因?=0.077＜?b=0.614，满足条件，说明不需要加大截面积尺寸或提高砼强度等级。

c、计算钢筋截面面积As 采用公式：As=?×b×h0×

fc 将相关数据代入 fy

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As=0.077×1050×125×

10=481.25mm2 210d、检验配筋率是否满足?≥?min条件 设计卧管配筋Ⅰ级?min =0.15% 采用公式：?=??=0.077×

fc 将有关数值代入公式计算得： fymin

10=0.4%＞?210=0.15%

e、选配合适的钢筋直径和根数

查表每块盖板选用7φ10的受力钢筋，分布筋选用5φ8的钢筋。 f、斜截面抗剪校核

首先按以下公式验算截面尺寸是否满足 因为 h/b＜4 所以采用V≤

1×0.25×fc×b×h0进行计算： rd1×0.25×fc×b×h0=295313N＞V=88050N rd说明截面尺寸满足要求。 B、消力池盖板配筋计算

消力池采用C20钢筋砼预制盖板，盖板长1.5 m，盖板宽0.6 m，拟定盖板厚度为20cm。参用数据同卧管盖板数值相同，砼保护层25mm。

盖板上淤泥厚度h淤=13.48m，盖板上水深h水=4.52m。

盖板内力按简支板计算，每块盖板配筋量计算如下，步骤同卧管计算

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相同）。 ①

均布荷载计算

gk1=25×0.6×0.20=3 KN/m gk2=20×0.6×13.48=161.76 KN/m gk3=10×0.6×4.52=27.12 KN/m

g=1.05 gk1+1.2 gk2=1.05×3+1.2×161.76=197.26 KN/m q=1.0×27.12=27.12 KN/m

板的计算跨度按以下计算取最小值： L=L0+a=0.9+0.3=1.20m

L=1.1 L0=1.1×0.9=0.99m 取L=0.99m 跨中弯矩设计值： M =r0?(g+q)L2

=×0.9×1.0×224.38×0.992 =24.74 KN·m 支座截面剪力设计值： V =r0?(g+q)L0

=×0.9×1.0×224.38×0.9 =90.87 KN

12121818

18

② 配筋计算 as=

rd?Mfc?b?h02

=0.161

?=1-1?2as

=0.18＜?b=0.614

满足条件，不需加大截面或提高砼强度等级。 ③计算钢筋截面面积As As=?×b×h0×

fc fy10=900 mm2 210= 0.18×600×175×

? =?fc fy10=0.9%＞?210min

=0.18×=0.15%

选配主筋 5φ16，分布筋选用10φ8的钢筋。 ④抗剪校核 因为

h0180??0.18＜4 b1000所以采用V≤

1×0.25×fc×b×h0进行计算： rd1×0.25×10×600×175=218750N＞V=151500N rd说明截面尺寸满足要求。

3·3·2涵洞设计

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根据地形条件，涵洞布置在高程为991.0m左右的沟槽内，采用浆砌石拱涵，用M7.5水泥砂浆浆砌块石砌筑，M10水泥砂浆勾缝。涵洞底坡为1/100，进口与卧管陡坡末端消力池连接，出口为喇叭口。涵洞与卧管末端消力池夹角为80.4度。

（1）涵洞内水深计算

采用明渠均匀流公式 Q=WCRi 式中:符号意义同前卧管。

Q= 0.61m3/s b=0.8 m W=b·h0=0.8 h0 C=

1 R1/6 R=W/X=0.8 h0/(0.8 + 2 h0) 0.023i=1/100

将上述有关数据代入式中,经试算得涵洞内正常水深为h0=0.63 m。 涵洞允许最大水深为：h允= 0.75×h=0.75×1.2=0.9 m h允≥h0，故涵洞内不会出现有压流。 （2）涵洞断面尺寸确定：

涵洞采用等截面半圆拱形式，依据涵洞水力计算结果，同时考虑到检修方便，取涵洞底宽0.8 m，高1.2 m，拱圈矢高0.4 m。

（3）涵洞结构尺寸确定：

涵洞基础宽0.90m，拱圈厚0.4m，墩高1.2m，起拱面宽0.4m，洞净高

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1.2m,跨度0.8 m。

涵洞全长95.1m，进口高程991.0m，出口高程990.0m，为适应地基不均匀沉陷，防止温度伸缩引起裂缝，沿涵洞轴线每隔10m设一道沉陷缝，并与温度缝结合在一起，共9道。为防止洞身与坝体结合时，沿洞壁产生集中渗流，结合沉陷缝设截流环，截流环顶厚0.6m，底厚1m，四周均凸出洞壁0.5m，沉陷缝宽2cm，用沥青麻刀回填。涵洞洞身用粘土做0.2m厚的涵衣，人工夯实，干容重达到1.6T/m2以上。 3·3·3涵洞出口段设计

涵洞出口建筑物为喇叭型明渠段，明渠段水平长5 m，喇叭型入口宽0.8 m，出口宽3 m，侧墙采用重力式挡墙形式，顶宽40cm,迎水面铅直，背水面放坡，底宽70 cm；基础厚80 cm，宽80 cm；底板厚40 cm。 出口段底坡水平，底板高程990.0m。

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4 工程量计算

土坝工程量根据坝址地形图和土坝平面布置图确定，最大坝高21.1m，坝顶长89.4m，按分层累加法计算求得原地面以上坝体填土方量为30616.1m3，详见下表。再加上坝体清基、岸坡清理、结合槽开挖的土方量，可得坝体填土方量为33320m3。其他建筑物按几何轮廓尺寸计算。

骨干1#原地面以上坝体土方工程量计算表桩号（m）9912993299529973100021002210042100621008210102.11012.13578856211304.130616.1129710912182293121641146929382713018781759.53519241921978192838562067319831980.53961168171741186255861285614351588317672701065125025004094距离面积（m）529797159415942平均面积(m)体积（m23）累计体积（m3）

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建筑物主要工程量表编号一12356789101112二1234567891011121314151617181920212223242526土坝坝基清理岸坡清理结合槽开挖土坝填筑排水沟土方开挖排水沟土方回填M7.5浆砌石排水沟块石(贴坡排水或棱体）碎石（贴坡排水或棱体）粗砂（贴坡排水或棱体）砼网格护坡放水建筑物卧管土方开挖卧管基础夯实卧管土方回填卧管M7.5浆砌石基础卧管M7.5浆砌石侧墙卧管预制C20钢筋砼盖板卧管预制C20砼盖板孔塞卧管钢筋消力池土方开挖消力池基础夯实消力池土方回填消力池M7.5浆砌石基础消力池M7.5浆砌石侧墙消力池预制C2砼盖板消力池钢筋涵洞土方开挖洞周土方人工夯填粘土涵衣涵洞M7.5浆砌石基础涵洞M7.5浆砌石侧墙涵洞M7.5浆砌石拱圈涵洞M7.5浆砌石截流环涵洞出口土方开挖涵洞出口基础夯实涵洞出口土方回填涵洞出口M7.5浆砌石m3m2m3m3m3m3m3kgm3m2m3m3m3m3kgm3m3m3m3m3m3m3m3m2m3m3463.50103.00185.4037.8041.205.340.51203.00120.0036.9054.0019.5044.302.30156.00418.00504.00694.00124.0087.4018.1045.00102.0018.7540.0018.50m3m3m3m3m3m3m3m3m3m3m21518.00620.00566.0033320.00131.0064.0056.30226.0044.0045.103690.00工程项目单位概算工程量

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5 工程概算

5.1概算编制依据

东窑沟1#骨干坝工程投资概算执行了水利部颁发的水总[2003]67号文精神，按照《水土保持生态建设工程概（估）算编制规定》及《水土保持生态建设工程概算定额》进行编制计算。对于缺项定额参照水利部[2002]116号文颁发的《水利建筑工程概算定额》编制。

5.2基础单价编制

①人工工资单价

根据山西省水利厅水保局关于《黄土高原地区水土保持淤地坝工程初步设计要求》精神，人工工资单价为1.5元/工时。

②材料预算价格

本工程中所需要的钢材、木材、水泥均采用右玉县的市场价格，另计运杂、采保费进行计算；柴油、汽油等其他材料均采用目前市场售价加计运杂费；当地材料即：块石、碎石、砂子均采用该工程附近石料厂的售价再加运杂费。材料采购及保管费按运到工地仓库价格的2%计取。

③施工用电价格

根据《水土保持生态建设工程概（估）算编制规定》施工用电0.6元/kwh。 ④机械使用费

根据《水土保持生态建设工程概算定额》（2003）的《施工机械台时费定额》进行计算。

⑤砂浆、砼单价

砂浆、砼单价根据《水土保持生态建设工程概算定额》（2003）的附

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录二-7 计算。

5.3建安工程单价编制

建安工程采用《水土保持生态建设工程概算定额》（2003）及《黄土高原地区水土保持淤地坝工程初步设计要求》。

其他直接费：其他直接费按基本直接费3.5%计取。 间接费：间接费按直接费7%计取。

企业利润：企业利润按直接费及间接费之和的3.5%计取。 税金：按直接费、间接费及企业利润之和的3.22%计取。

5.4独立费用及基本预备费计算依据

独立费用计算依据《水土保持生态建设工程概（估）算编制规定》及《黄土高原地区水土保持淤地坝工程初步设计要求》进行计算。

建设管理费:(1)项目经常费按工程措施费的1.6%计取。(2)技术支持培训费按工程措施费的0.6%计取；工程建设监理费按工程措施费的2.5%计取；勘测设计费执行了国家计委、建设部发布《工程勘察设计收费管理规定》计价格[2002]10号文精神计取，水土流失监测费按工程措施费的0.6%计取；工程质量监督费按工程措施费的0.25%计取。基本预备费按工程措施费与独立费用之和的3%计取，不计价差预备费。

5.5 总投资

东窑沟1#骨干坝工程总投资62.56万元。其中基本预备费1.82万元 。 本工程主要工程量为：土石方挖填39.5万方，砌石工程718.2方，砼8.15方。工程主要材料用量：钢材0.38吨，木材0.23方,水泥52.13吨，砂子239.22方,碎石52.46方,块石819.48方,柴油57.81吨。用工

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36132工时。详细计算见后面的附表。

6 效益分析

依据《水利经济计算规范》、中华人民共和国国家标准《水土保持综合治理 效益计算方法》GB/T15774-1995进行经济效益分析计算。

6.1 经济效益

本工程达到淤积年限后，可增加坝地7.52 hm2，坝地利用率按90%计算，保收率按85%计算，种植玉米产量按7500Kg/hm2、1元/Kg计算，秸杆饲草按7500Kg/hm2、0.3元/Kg计算,年可增加收入5.6万元。 6.2 拦泥效益

根据流域的径流、泥砂特征，考虑到没有该工程时泥沙的1/4将沉积在下游河道中,按每清淤1m3泥沙15元计算，每拦蓄一方泥沙的间接效益为3.75元，拦泥效益按工程建成后可节约下游河道清淤费用形成的间接效益计算。工程建成后将在20年的淤积年限内拦蓄泥沙75.2万m3，总拦泥效益为282万元。

6.3 生态效益

该坝建成后，可有效控制水土流失面积6.34 km2，新增拦泥能力75.2 万m3，年可拦蓄泥沙 3.76万m3，还可对讯期洪水起到调节作用，通过有效的滞洪，不仅将高含沙洪水一部分转化为地下水，另一部分转化为清水，通过泄水建筑物排放到下游河道，增加了沟道长流水，涵养了水源，而且提高了东窑沟小流域坝系的整体防洪能力。新增的7.52 hm2坝地，可巩固与促进4hm2坡耕地退耕还林还草，加快了水土流失治理速度，促进了区域生态环境的良性循环。

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6.4 社会效益

该坝建成后年可拦蓄泥沙3.76万m3，加上坡面其它水土保持治理措施，可有效控制水土流失，减少入河泥沙。新增的7.52 hm2沟坝地和保护下游的沟坪地，可为山区群众提供高产稳产的耕地资源，改善农业生产条件，提高土地利用率，为优化土地利用结构，发展高效农业，实现集约化经营创造条件。同时，还可沟通一个村庄的交通道路，为山区商品流通和群众与外界交流提供了方便，加快全面建设小康社会的步伐。

7 施工组织设计

7.1施工条件

东窑沟1#骨干坝工程位于右玉县北部李达窑乡境内东窑沟的主沟内，多年平均气温3.6℃，无霜期104天，多年平均降雨量414mm，一年四季干旱多风，冬春多为西北风，夏秋多为东南风，每年有3～4次沙尘暴发生。

该区的农事活动一般在每年的4月份以后开始，10月底终结。而工程的施工期亦一般为每年的4～10月份。但是考虑到该区农田较少，每年外出打工人员较多，亦即有较富余的剩余劳力，且有一定的技能，故此，尽管农事活动与工程施工期冲突，但不会对工程造成影响。

该坝址位于主河道，有宽敞的施工场地，交通方便。另外坝址区距村民生活区较近，施工用电可从村庄接取，施工用水亦可从村旁泉水引用。

7.2施工质量要求

7.2.1土坝施工质量要求

清基厚度0.3—0.5m，将表土清基后腐殖质等全部清除到坝体轮廓1m以外，并将左、右岸的岸坡全部削成1：1.5，而后根据坝轴线定出各个施

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工阶段的铺底宽度，沿坝轴线方向分层均匀铺土，用履带拖拉机碾压，压迹重叠10～15cm。每层铺土厚度不超过30cm，压实到25cm。坝肩用梅花套打法夯实，夯迹重叠1/3，铺土厚度不超过20cm，夯实到10～14cm，夯实干容重不低于1.55t/ m3。每层铺土前应对碾压表面刨毛 、洒水。 7.2.2放水建筑物施工质量要求：

1、卧管

严格地基处理程序。由于岸坡较陡，必须进行削坡处理，人工夯实底坡后方可砌筑，并要选择合格的块石，几何尺寸不小于15cm，重量不小于1.5公斤。严格按照砂浆配合比搅拌砂浆，确保砂浆标号，然后按照设计要求砌筑。砌筑完工后，应请监理进行灌水或放烟试验，经检查合格后洒水养护5～7天，方可进行回填夯实。

2、涵洞

由于坝址处沟道弯曲需先进行清基取直，然后进行机械压实，方可砌筑，砌筑时要选择规格的块石，搅拌砂浆时按照砂浆配合比干拌三遍，湿拌三遍，确保砂浆标号，要座浆饱满，尺寸符合设计要求，不得偷工减料，确保工程质量。

7.3 施工组织

东窑沟1#骨干坝是国家资助、地方匹配、群众投劳，共同组建的基本建设项目。因此，在工程施工中依照基建工程项目管理。本工程建设单位是右玉县水利局，施工单位应通过有资质的单位招标选择。为了加强工程的管理，成立骨干坝工程领导组，由行政领导、技术人员和乡镇领导及村民委员会共同组成。行政领导负责工地征用和劳动力调配，村民委员会负责受益村的劳

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力调配及工地纠纷工作，县水利局负责工程的技术管理和指导工作，如发现不符合要求，应停止拨款，县水利局根据工程施工进度决定工程的拨款进度。

7.4施工进度计划

东窑沟1#骨干坝工程计划2006年4月1日开工，将施工道路，工棚建好后，开始清基、削坡，开挖结合槽、备料。4月30日前完成涵洞和消力池砌筑，并请监理检查验收，合格后回填夯实涵洞周围。从5月份开始，进行卧管的砌筑，同时推土机、装载机填筑坝体并碾压，到主汛期前将坝体土方填筑高度达到拦洪坝高。汛期可以继续施工；10月30日前工程全部竣工，包括坝坡、取土场的整理。11月资料整编，竣工验收。

7.5渡汛方案

7.5.1防汛标准及进度要求

根据水土保持治沟骨干工程防汛工作“安全第一，预防为主，防重于抢，有备无患”的方针，在汛前坝体填筑应达到防汛坝高，即拦蓄二十年一遇洪水。因此，必须严格按照施工进度计划安排工程建设内容，如遇特殊情况与进度计划有较大出入时，必须增加劳力和机械，加大施工进度，确保2006年6月15日前达到拦洪坝高。 7.5.2防汛机构及制度

在县防汛抗旱指挥部的领导下，成立县治沟骨干工程防汛领导组，负责全县治沟工程的防汛工作。

施工期防汛要在县治沟骨干工程防汛领导组的统一领导下，由项目建设单位负责人、工程所在的乡政府和村委负责人、施工单位负责人组成防汛抢险领导组，负责该工程施工期的防汛抢险工作。汛前组织一支40人

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的抢险队伍，并进行编组培训，抢险演示，确保一有险情招之即来，来之能战、战之能胜，统一指挥，协调作战。

防汛管理实行行政首长负责制，分级管理，分级负责，明确责任，任务到人，层层签订安全渡汛责任书。

出现较大洪水时，各级防汛机构成员必须坚守岗位，尽职尽责，密切观测雨情、水情变化，做好记录。视洪水发展情况，及时组织抢险队伍上坝抢险，力争做到抢早、抢小，避免险情扩大。

防汛办公室要建立值班制度、联系汇报制度、通讯制度、灾情报告制度等。 7.5.3防汛管理

汛前储备充足的编织袋以及抢险需用的工具、土料等，并运到指定地点保管，不得挪作他用。

坚持汛前检查与汛期检查相结合，发现问题及时处理。 发生险情或出现灾后事故，要立即通告有关水行政主管部门。

8 建设与运行管理

科学而严格的工程建设管理是确保工程质量，有效使用资金和工程效益正常发挥的关键。因此，要建立严格的工程管理制度，制定切实可行的管理办法，保证淤地坝建设的顺利实施和获得良好的社会效益、经济效益和生态效益，实现规划的总体目标。

8.1建设期管理

建设期管理的核心是建立工程建设管理的三项制度，即项目法人制、工程招投标制和工程监理制。本项目的建设管理将建立和健全这三项制

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度，搞好项目的建设期管理。 8.1.1组织机构设置

为了组织和协调项目实施，根据项目建设的需要，要设立相应的领导组织机构。项目建设的领导机构是：县、乡两级设立工程建设指挥部、分部（由县分管农业的领导挂帅，县水利局牵头），组成县级指挥部，指挥部下设办公室、财务室、工程管理室。指挥部机构设在县水利局。项目区所涉乡也参照县级机构设置设立相应的分部领导管理机构。项目领导组织机构负责项目实施的组织和协调工作，包括劳力、机械及设备的调配，落实产权，协调施工单位与当地纠纷等工作，领导机构要配置必要的办公设施，在勤俭节约的原则下，增设办公设施，具体方案是：汽车一辆，电脑三台，电话两部以及其它日常办公用品。其费用按国家有关规定列支。 8.1.2施工组织形式

治沟骨干工程、淤地坝可由县水利水保部门招标，专业施工队施工，当地乡、村组织协调劳动力及建设用地等事宜，项目建设单位组织检查验收。

8.1.3三项制度运行

项目法人制：实行项目法人制度，在项目的建设期建设单位是项目的法人，对项目的实施负全责，负责审查和上报项目的年度施工计划、财务报表、控制资金流和物流、年度检查和验收、定期到工地检查和技术指导、解决工程中遇到的技术难题。另外指定和招聘监理单位和人员。施工单位负责具体工程的实施，派员到工地现场施工，解决施工中的具体问题。定期上报工程进度，检查和监督工程施工，编制年度财务报表。项目法人制

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要采取有法律效力的合同形式确定建设单位和施工单位的权利和义务，严格履行合同，增强对施工行为的约束，确保项目资金的有效使用和工程质量。

工程监理制：实行项目的工程监理制度，要服从上级有关部门监理人员的监理，同时招聘基层监理人员长期协助上级监理人员工作，监理人员要对项目的工程建设过程合理监理，从材料、工序、施工质量等各个工程环节展开监理，定期或不定期地深入工地检查施工；严格执行有关的监理手续，确保工程质量。

工程项目招标制：建设单位要组织公开的招标，确定合理的起始标底，同时要对投标单位和承包工队的资质、技术、施工设备等进行严格的审查，保证招投标的公正和施工的质量。

除了建立上述三项制度外，还要搞好报帐制，根据工程进度和阶段验收情况实行报帐制，做到专款专用，不得挪作它用，定期不定期地开展自查与审计工作，管好用好项目资金。要严格财务制度，自觉接受审计等财务监督部门的审查，确保资金的合法使用。

搞好工程的初步设计，设计单位受项目法人委托，按照合同和行业有关技术规范进行工程设计，并就合同委托的设计任务对项目法人负责，保证设计质量。同时对骨干工程实行工程质量终身制，应对工程设计、施工单位的工程质量、社会监理的质量控制等实行终身制，使工程建设建立在科学基础之上。 8.2运行期管理

淤地坝运行期管理是确保其充分发挥效益的重要环节，也关系到下游人

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民生命财产的安全。因此要建立严格的管理制度。

按照“谁投资、谁建设、谁受益、谁管护”的原则，本项目淤地坝运行采取分级多元化管理的办法，实行骨干坝和淤地坝的分级管理，对于见效慢、淤积期长、运行管理技术难度大的治沟骨干工程实行行政主管部门和所属乡（镇）受益村共同管理，搞好防汛和维修工作，确保下游人民生命财产的安全。对于见效较快、运行管理技术难度较低的中型淤地坝委托所在流域管理站管理，或在明确产权的前提下交由所在乡（镇）政府和受益村共同管理。对于见效很快、淤积年限短的小型淤地坝，一般在明确产权关系的前提下，由村委会管理。对股份制建筑的坝则实行股东或董事会的形式管理，以保证安全渡汛。不论哪一级管护，都要在竣工验收后同步落实管护责任制，即由县水利局管护单位和受益村签订管护合同，再由受益村落实专人按合同要求进行管护。其管护报酬是将坝地或梯田2－3亩，由管护者耕种，收益作为管护费用。并经公证处公证，不按合同办事者，追究其刑事责任。

8.3监测与科技推广

本流域是黄河流域水土最为严重的地区之一，由于生产条件落后，耕地面积广大，人为农耕活动对土地的扰动较为剧烈；工程的实施对当地水土流失、生态环境以及经济发展的影响是一个长期而渐变的过程。因此，在搞好淤地坝工程建设的同时，需选择监测点进行水土保持监测，以便分析评价规划措施的实施效果，掌握水土流失的动态变化与环境变化趋势，为今后的水土保持生态建设工作提供科学依据和指导。 8.3.1监测内容

本流域的监测内容包括常规水土流失动态和新的水土流失监测。前者

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主要是指农耕区和其它沟壑区的水蚀和重力侵蚀；后者主要是指各种弃土弃渣的监测。

常规水土流失监测：选择有代表性的坝系，在控制区内建立坡面径流观测小区和沟底过水断面测流观测站，获取流域泥沙资料，掌握流域水土流失动态和规律。

新的水土流失监测：对于工矿区监督监测的主要任务是巩固现有的水土保持治理成果，禁止乱挖倾弃、乱垦乱牧。将人为破坏形成的水土流失控制在最低限度。具体要做到，按照“边建设，边保护”的原则，使执法人员以法律为武器，遵循“有法必依，违法必究，执法必严”的宗旨，使水保监督执法事业向法律法规宣传经常化、方案审批制度化、两费征收合法化、案件查处程序化的轨道迈进。要坚持建设项目中的水土保持设施必须与主体工程同时设计、同时施工、同时投产使用的“三同时”制度，建设工程竣工验收时，应同时验收水保设施，并有水行政主管部门参加。

在查处违法案件中，参照人民法院的程序，严格按照立案→调查→处理→送达→复议→执行六个程序办案。做到立案有据、翻案可查、结案有档。总之要在禁止一切不合理活动的前提下开展坝系建设。 8.3.2监测站(点)建设

右玉县的水土流失监测网络建设起步较早，早在1989年就列入晋狭蒙接壤地区首批水保监督试点县。1998年黄河上中游管理局将我县列入首批开展水土保持预防监督体系规范化建设县。并相继建立了乡（镇）级监督监测点，六年来监测网络已纳入了全国水土保持监督监测网络体系。但是，这些站点侧重了弃土弃渣的监测，常规水土流失的观测较少，固定监

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测站点几乎没有，致使积累的泥沙资料难以满足坝库设计需求。项目实施期内在东窑沟流域建设固定监测站2处，观测点20处；其中，弃土弃渣观测点5处，常规观测点15处，并配置相应的设施和仪器。 8.3.3科技推广

监测站（点）建设在2006建设，建成后要组织专门人员进行观测及收集，并向上级网络机构上报水土流失情报资料。并根据规划时段和项目实施，不断地增加监测点，完善和扩充监测网络，及时应用先进的观测和传输技术，准确地提供情报。监测网络的建设费用按规划工程总投资的 2‰计取。根据收集及监测资料，分析当地水土流失情况和水土保持效益，提出准确的可靠的技术数据，进行科学研究、应用和技术推广。 附表

1、主要技术经济指标表 2、总概算表 3、建筑工程概算表 4、独立费用概算表 5、工程单价汇总表 6、工程单价计算表 7、主要材料价格汇总表 8、施工机械台时费计算表 9、主要材料汇总表 附图： 1、枢纽平面布置图

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2、坝高～库容～面积曲线 3、土坝设计图 4、卧管设计图 5、涵洞设计图

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