土石坝课程设计水利枢纽工程设计说明

E江水利枢纽工程设计

目录

设计说明书

第一部分综合说明4

1、设计资料4

1.1、工程枢纽概况4

1.2、枢纽任务5

1.3、工程地质概况7

1.3.1、水库地质：7

1.3.2、坝址地质：7

2、气象特性8

2.1、气温：8

2.2、湿度：9

2.3、降雨量：9

2.4、风力与风向：10

2.5、水文特性：10

2.6、建筑材料12

2.6.1、各料场的位置与储量见坝区地形图。12

2.6.2、物理学性质土料12

2.7、经济资料12

2.7.1、库区经济12

2.7.2、对外交通情况13

第二部分：主要建筑物13

3设计数据13

3.1、工程等级：13

3.2、其他建筑物14

3.3、枢纽组成建筑物14

4、筑坝材料15

5、枢纽布置17

5.1、工程等别与建筑物级别17

5.1.1、水库枢纽建筑物组成17

6、工程规模17

6.1、各效益指标等别17

6.2、水库枢纽等级17

第三部分：坝型比选18

7各组成建筑物的选择18

7.1.挡水建筑物型式的选择18

7.1.1,重力坝方案18

7.1.2拱坝方案18

7.1.3土石坝方案19

7.1.4泄水建筑物型式的选择19

8其它建筑型式的选择19

8.1、灌溉引水建筑物19

8.2、水电站建筑物20

8.3过坝建筑物20

8.4施工导流洞与水库放空洞20

8.5、枢纽总体布置方案的确定20

9土坝设计21

9.1坝型选择21

9.1.1.均质坝23

9.1.2.、多种土质坝23

9.1.3、斜墙坝24

9.1.4、心墙坝24

10、大坝轮廓尺寸的拟定24

10.1、坝顶宽度25

10.2、坝坡与俄,道25

10.3、坡顶高程25

10.6、坝基防渗体30

11、设计洪水与校核洪水30

设计计算书

第四部分:调洪演算31

12、调洪演算与方案选择31

12.1、泄洪方式与水库运用方式31

12.2、防洪限制水位的选择32

12.3、调洪演算32

12.4、方案选择33

13渗流计算33

13.1、渗流计算的基本假定33

13.2、渗流分析的方法34

13.3、计算断面与公式35

15、坝坡稳定计算35

16、材料与构造设计36

16.1、防渗体设计36

16.1.1..防渗体尺寸36

16.2.2、防渗体保护层37

16.3、坝体排水设计37

16.3.1、反滤层和过滤层38

16.4、护坡设计40

16.5、排水沟尺寸与材料42

17、地基处理与坝体与岸坡的连接43

17.1、地基处理43

17.2、坝体与地基的连接44

17.3、坝体与岸坡的连接44

第五部分：第二主要建筑物设计44

18、溢洪道设计44

18.1、溢洪道路线选择和平面位置的确定45

18.2、孔口尺寸设计47

18.3、控制段48

18.4、泄槽48

18.5、出口消能48

19、水力计算49

19.1、基本计算49

19.2、基本计算公式49

19.3、鼻坎型式49

19.4、水舌挑射距离计算50

20、衬砌与细部构造设计51

20.1、坝的防渗体，排水设备51

20.2、反滤层设计51

20.3、护坡设计52

20.4、坝顶布置53

21、地基处理与防渗53

21.1、渗流控制方案54

20.2、防渗墙的型式、材料与布置。54

20.3、坝肩处理55

总结55

致55

参考文献56

设计说明书

-基本资料与数据设计

第一部分综合说明

1、设计资料

1.1、工程枢纽概况

E江位于我国西南地区，流向自东南向西北，全长约122km,流域面

积2558km2；在坝址以上流域面积为780km。

本流域大部分为山岭地带，山脉和盆地交错期间，地形变化剧烈，

流域支流很多，但多为小的山区流河流，地表大部分为松软的沙岩、

页岩、玄武岩与石灰岩的风化层，汛期河流的含沙量较大，冲击层较

厚，两岸有崩塌现象

本流域因山脉连绵，交通不便，故居民较少，全区农田面积仅占

总面积的20%,林木面积约占全区的30%,其种类有松、衫等。其余

为与草皮覆盖。因此，有关部门对本地区作了多次勘测规划以开发这

里的水资源。

1.2、枢纽任务

枢纽主要任务是以灌溉发电为主，并结合防洪，，养鱼与供水等任务

进行开发。初步规划，灌溉方面：本工程灌溉面积为10万亩（高程

在102m以上），发电方面：装机容量24KW。发电量为1.05亿度。

防洪方面：可减轻洪水对下游城镇、厂矿和农村的威胁。根据防洪要

求，设计洪水时控制最大泄流流量不超过900m3/s0渔业方面：正

常蓄水位时，水库面积为15.16km2,为发展养殖业创造了有力的条

件。其它方面：引水隧道进水口底高程为2789.00m,出口底高程为

2752.30m,引水隧洞直径为4m,压力钢管直径为2.3m,调压井直径

为12.0m;

防空洞直径为2.5mo可防空水位芷水位2770.00m

项目参数项目参数

枢纽任务防洪发电灌水死库容100X106m3

上游集雨面积兴利库容

780Km2库288X106m3

基年降雨量905mm调洪库容38X106m3

容

本年平均气温12.8℃坝底高程2750.00m

月平均流量174m3/s电布置方式坝后引水式

资

年输沙量33000m3取水方式单管多机有压引

站

料最大风速与吹19.1m/s,15km发电机高程2760m

F

岩性玄武岩尾水管底高程2748m

地震烈度7度房厂房顶高程2772m

该坝设有泄洪洞、放空洞连同引水发电隧洞布置于右岸凸出的山

梁里面，详见枢纽平面布置图。

该枢纽平面布置图如下图所示:

枢纤1平•面布置图

1.3、工程地质概况

1.3.1、水库地质：库区出露的地层有石灰岩、玄武岩、火山角砾石

与凝灰岩等。经地质勘探认为库区渗漏问题不大，但水库蓄水后，两

岸的坡积与残积等物质的坍塌是不可避免的。经过勘测，估计可能塌

方量约为300万立方，在考虑水库淤积问题时作为参考。

1.3.2、坝址地质：坝址位于E江中游地段的峡谷地带，河床比较平

缓，坡降不太大，两岸高山耸立，构成高山深谷的地貌特征。

坝址区地层以玄武岩为主，兼有少量火山角砾石和凝岩灰穿过，

由于玄武岩成分不一致分化程度不同，力学性质也不同，可分为坚硬

玄武岩、多气孔玄武岩、破碎玄武岩、软弱玄武岩、半风化玄武岩和

全分化玄武岩等，其物理性质见下表

表6坝基岩石物理力学性质试验表

容重Y建议采用

比重

岩石名称(KN/m抗压

△

3)强度(Mpa)

半风化玄武岩3.0129.650

破碎玄武岩2.9529.250-60

火山角砾石2.928.735-120

软弱玄武岩2.852710-120

坚硬玄武岩2.9629.2100-160

多气孔玄武岩2.8527.870-180

全风化玄武岩物理力学性质实验表

干容压缩系数a侵水固结块剪

天然

重塑限0-0.53-4

含水比重液限塑限摩

Y(KN指数(m2(m2凝聚

率△WIWp擦角

/mIp/KNX/KNX力(kpa)

w(%%0

3)106^-6106^-6

2.516.32.9747.332.2616.95.971.5123.3824

2、气象特性

2.1、气温：年平均气温约为12.8℃,最高气温为30.5℃,发生在7

月份，最低气温-5.3℃,发生在一月份，各月平均气温见表1,平均

温度的天数见表2

平均温度

<0℃61.20.300000000

0-30℃2526.830.73031303131303130

>30℃00000000000

2.2、湿度：本地区气候特征是冬干夏湿，每年十一月至次年和四月

特别干燥，其相对湿度为51-73%之间，夏雨因降雨日数较多，相对

湿度随之增大，一般变化围为67-86%4/18/2012

2.3、降雨量：最大年降水量可达1213mm,最小为617mm,多年平均

降雨量为905mm,各月降雨数见表3

表3各月降雨日数统计表

'个

234567891011

日数

平均

降雨量

<5mm2.62.24.34.278.611.58.59.69.54.8

5-10mm0.30.20.21.422.42.72.72.62.40.8

10-30mm0.10.10.70.52.34.64.93.82.21.30.6

>30mm00000000000

2.4、风力与风向：一般1-4月风量较大，实测最大风速为19.1m每

秒相当于8级风力，风向为西北偏西，水库吹成为15km

2.5、水文特性：E江径流的主要来源为降水，在此山区流域无湖泊

调节江流。根据实测短期水文气象资料研究一般是每年五月底至六月

初河水开始上涨，汛期开始，至十月以后洪水下降，则枯水期开始，

直至次年五月。

E江洪水形状陡涨猛落，峰高而瘦具有山区河流的特性，实测最

大流量为700立方米每秒，

年日常径流：坝址附近水文站有实测资料8年，参考临近站水文记录

延长后有22年水文系列，多年年平均流量为17立方米每秒，

洪峰流量：经频率分析，求的不同平率的洪峰流量如表4,各月不同

平率的洪峰流量见表5

表4不同平率的洪峰流量

频率0.05%1%2%5%10%

流量(m3/

23201680142011801040

s)

表5不同平率的洪峰流量见

\月

123456789101112

频率、

1%461912196001240155012106703902837

2%361711155301120136010906003102333

5%231491142085011008304802501628

10%1911793707609807204102101523

固体径流：E江为山区性河流，含沙大小均岁降水强度量的大小而变

化，平均年含沙量为0.5kg每立方，枯水极少，河水清澈见底，初不

估算30年后坝前淤积高程为2765mo

2.6、建筑材料

2.6.1、各料场的位置与储量见坝区地形图。由于和谷地地形平坦，

采用尚方便。

2.6.2、物理学性质土料见表9-表12,石料：坚硬的玄武岩可作为堆

石坝石料，储量较为丰富，在坝址附近有石料场一处，覆盖层浅，

开采条件较好。

2.7、经济资料

2.7.1、库区经济

流域都为农业人口，多种植稻米、玉米等。库区尚未发现有价

值可采的矿石，

表13各高程淹没情况

高程（米）280728122817282228272832

淹没人口

350036403890406053207140

（人）

淹没土地

300032203410360046006100

（亩）

2.7.2、对外交通情况

坝址下游120km处有铁路干线通过，已建成公路离坝址仅20km。因

此交通尚称方便。

第二部分：主要建筑物

3设计数据

3.1、工程等级:

工程的灌溉面积为10万亩，装机容量24MW,多年平均发电量1,05亿

度。

根据SDJ12-78《水利水电工程枢纽等级划分与设计标准》综合

考虑水库总库容防洪效益、灌溉面积、电站装机容量，工程规模由库

容（正常蓄水位时3.54亿m3,永久性水工建筑物的洪水标准：永

久性挡水建筑和泄水建筑物正常洪水（设计时）的重现期为100年，

非常运用洪水（校核时）的重理期为200年；水电站厂房正常与非正

常运用洪水标准分别为50年500年；临时性水工建筑物采用洪水标

准为20—30年。本河流属典型山区河流，洪水暴涨暴落，设计洪峰

流量取100年一遇，即Q设=1680m3/S,（p=1%）,校核洪峰流量

取2000年一遇，即Q校=2320m3/s,（p=0.05%）。采用以洪峰控

制的同倍比放大法对典型洪水进行放大，得设计洪水与校核洪水过程

线。

3.2、其他建筑物

主要建筑物：挡水坝，溢洪道，电站厂房。

次要建筑物：筏道，导流洞（后改为泻洪洞）。

该水库正常蓄水位为2821.40m,汛前限制水位取与正常蓄水位

相等，死水位为2796.0m,设计洪水位为2821.72m,校洪水位为

2823.08m。死库容为1亿m3,兴利库容为2.88亿m3,调洪库容为

0.38亿m3。

3.3枢纽组成建筑物

3.3.1大坝：布置在1#坝轴线上；

3.3.2溢洪道：堰顶高程为107.50m;

3.3.3水电站：装机容量为9000千瓦，三台机组，厂房尺寸为30X9

平方米；

3.3.4灌溉：主要灌溉区位于河流右岸，渠首底高程102m,灌溉最大

引用流量8.15m3Is,相应最大渠道水深1.75m,渠底宽为3.5m,

渠道边坡1:1

3.3.5水库放空遂洞：为便于检修大坝和其他建筑物，拟利用导流遂

洞做放空洞，洞底高程为70.0m,洞直径为3.5m;

3.3.6筏道：为干筏道，上游坡不陡于1:4,下游坡不陡于1：3,

转运平台高程115.0m,平台尺寸为30X30m2。

4、筑坝材料：枢纽大坝采用当地材料筑坝，根据初步勘察，土

料可才用坝轴线下游1.5〜3.5公里的丘陵区与平原地带的土料，且

储量很多，一般土质尚佳，可做筑坝之用、。砂料可在坝轴线下游1〜

3公里河滩围与平山河出口出两岸河滩开采。石料可利用采石场开采，

采石场可利用坝22下游左岸山沟较合适，其石质为石灰岩、砂岩，

质量较好，质地坚硬，岩石出露，覆盖浅，易开采。

4.1土料：主要有粘土和壤土，可采用坝下游1.5〜3.0公里丘陵区

与平原地带的土料，且储量很多，一般土质尚佳，可做筑坝之用。起

性能见附表1;

4.2砂土：从坝下游0.5〜3.5公里河滩上开采，储量多，可供筑坝

使用，其性能见附表2;

4.3石料：可在坝址下游附近开采，石质为石灰岩与砂岩，质地坚硬，

储量丰富，便于开采，其性能见附表3。

附表1土料特性表

干容重最优含空隙率渗透系

土壤类摩擦角粘着力

yc水率n数

别①（他,）

(KN/m(%)(%)K

3)(cm/s)

18°30

粘土15.42540371X10-6

/

23°41

壤土15.814.541.7121X10-5

22°

(湿)

坡土16.022.539.87.5(湿)1X10-3

33°

(干)

附表2砂土特性表

浮容重/

/

土壤干容重/c空隙率n摩擦角渗透系数K

类别(KN/m3)(%)(cm/s)(KN/m

3)

砂土1640.630°1X10210.06

附表3石料特性表

干容重乙(KN/m3)空隙率n(%)摩擦角①

1.83.338°

5枢纽布置

5.1工程等别与建筑物级别

5.1.1.水库枢纽建筑物组成

根据水库枢纽的任务，该枢纽组成建筑物包括：拦河大坝、溢洪道、

水电站建筑物、灌溉渠道、水库放空隧洞（拟利用导流洞作放空洞）、

筏道。

6工程规模

根据《水利水电枢纽工程等级划分与设计标准》以与该工程的一

些指标确定工程规模如下：

6.1、各效益指标等别：根据枢纽灌溉面积为20万亩，属III等工程；

根据电站装机容量9000千瓦即9MW,小于10MW,属V等工程；根据

总库容为2.00亿m3,在10〜1.0亿m3,属II等工程。

6.2、水库枢纽等别：根据规规定，对具有综合利用效益的水电工程，

各效益指标分属不同等别时，整个工程的等别应按其最高的等别确

定，故本水库枢纽为II等工程。

6.3水工建筑物的级别：根据水工建筑物级别的划分标准，II等工程

的主要建筑物为2级水工建筑物，所以本枢纽中的拦河大坝、溢洪道、

水电站建筑物、灌溉渠道，水库放空隧洞为2级水工建筑物；次要建

筑物筏道为3级水工建筑物

第三部分：坝型比选。

7各组成建筑物的选择

7.1.挡水建筑物型式的选择

在岩基上有三种类型：重力坝、拱坝、土石坝。

7.1.1、重力坝方案

从枢纽布置处地形地质平面图与1#坝轴线地质剖面图上可以看

出，坝址基岩为上部为五通砂岩，下面为石英砂岩和砂质页岩，覆盖

层沿坝轴线厚1.5〜5.0m,五通砂岩厚达30〜80m,若建重力坝清基

开挖量大，目前C城至坝址尚无铁路、公路通行，修建重力坝所需水

泥、钢筋等材料运输不方便，且不能利用当地筑坝材料，故修建重力

坝不经济。

7.1.2拱坝方案

修建拱坝理想的地形条件是左右岸地形对称，岸坡平顺无突变，

在平面上向下游收缩的河谷段；而且坝端下游侧要有足够的岩体支

撑，以保证坝体的稳定。该河道弯曲相当厉害，尤其枢纽布置处更为

显著形成S形，1#坝址处没有雄厚的山脊作为坝肩，左岸陡峭，右岸

相对平缓，峡谷不对称，成不对称的“U”型，下游河床开阔，无建

拱坝的可能。

7.1.3土石坝方案

土石坝对地形、地质条件要求低，几乎在所有的条件下都可以修

建，且施工技术简单，可实行机械化施工，也能充分利用当地建筑材

料，覆盖层也不必挖去，因此造价相对较低，所以采用土石坝方案。

7.1.4泄水建筑物型式的选择

土石坝最适合采用岸边溢洪道进行泄洪，在坝轴线下游300m处

的两岸河谷呈马鞍形，右岸有马鞍形短口，采用正槽式溢洪道泄洪，

泄水槽与堰上水流方向一致，水流平顺，泄洪能力大，结构简单，运

行安全可靠，适用于各种水头和流量。

8其它建筑型式的选择

8.1、灌溉引水建筑物

采用有压式引水隧洞与灌溉渠首连接。进口设有拦污栅、进水喇

叭口、闸门室与渐变段；洞身采用钢筋混凝土衬砌；出口段设有一弯

曲段连接渠首，并采用设置扩散段的底流消能方式。主要灌区位于河

流右岸，渠首底高程102m,灌溉最大引用流量8.15m3/s,相应渠道

最大水深1.75m,渠底宽3.5m,渠道边坡1：1。

8.2、水电站建筑物

因为土石坝不宜采用坝式水电站，而宜采用引水式发电，所以这

里用单元供水式引水发电。

8.3过坝建筑物

主要是筏道，采用干筏道。起运平台高程115.00m平台尺寸为

30X20m2,上游坡不陡于1：4,下游坡不陡于1：3。

8.4施工导流洞与水库放空洞

施工导流洞与水库放空洞，均采用有压式。为便于检修大坝和其

它建筑物，拟利用导流隧洞作放空洞，洞底高程为70.00m,洞直径

为3.50mo

8.5、枢纽总体布置方案的确定

挡水建筑物——土石坝（包括副坝在）按直线布置在河弯地段的

1#坝址线上，泄水建筑物——溢洪道布置在大坝右岸的天然娅口处；

灌溉引水建筑物——引水隧洞紧靠在溢洪道的右侧布置；水电站建筑

物——引水隧洞、电站厂房、开关站等布置在右岸（凸岸），在副坝

和主坝之间，厂房布置在开挖的基岩上，开关站布置在厂房旁边；施

工导流洞与水库放空洞布置在左岸的山体。综合考虑各方面因素，最

后确定枢纽布置直接绘制在图纸上。

坝址选择

经过比较先择地形图所示河湾地段作为坝址，并选择I-I、II

一II两条较有利的坝轴线，两轴线河宽基本相近，从而大坝工程量基

本相近，从地质剖面图上可以看出：

I-I剖面，河床覆盖层厚平均20m,河床中部最大达32m,坝

肩除10m左右围的风化岩外，还有数十要的破碎带，其余为坚硬的玄

武岩，地质构造总体良好（对土石坝而言），II-II剖面降与I-I

剖面具有大致一样厚度的覆盖层与风化岩外，底部玄武岩破碎带纵横

交错，若将坝建于此，则绕坝渗流可能较大，进行地基处理则工程量

太大，综合考虑以上因素，坝轴线选择I—I处。

9土坝设计

9.1坝型选择

影响土石坝坝型的因素有：坝高；建筑材料；坝址区的地形地质

条件；施工导流、施工进度与分期、填筑强度、气象条件、施工场地、

运输条件、初期度汛等施工条件；枢纽布置、坝基处理型式、坝体与

泄水引水建筑物等的连接；枢纽开发目标和运行条件；土石坝以与枢

纽的总工程量、总工期和总造价

枢纽大坝采用当地材料筑坝，据初步勘察，土料可以采用坝轴线

下游1.5~3.5公里的丘陵与平原地区的土料，且储量特别多，一般质

量尚佳，可作筑坝之用。砂料可在坝轴线下游广3公里河滩围与平山

河出口处两岸河滩开采。石料利用采石场开采，采石场可用坝轴线下

游左岸山沟较合适，其石质为石灰岩、砂岩、质量良好，质地坚硬、

岩石出露、覆盖浅，易开采。

从建筑材料上说，均质坝、多种土质分区坝、心墙坝、斜墙坝均

可。

9.1.1.均质坝坝体材料单一，施工工序简单，干扰少；坝体防渗部

分厚大，渗透比降较小，有利于渗流稳定和减少坝体的渗流量，此外

坝体和坝基、岸坡与混凝土建筑物的接触渗径比较长，可简化防渗处

理。但是，由于土料抗剪强度比其他坝型坝壳的石料、砂砾和砂等材

料的抗剪强度小，故其上下游坝坡比其他坝型缓，填筑工程量比较大。

坝体施工受严寒与降雨影响，有效工日会减少，工期延长，故在寒冷

和多雨地区的使用受限制，故不选择均质坝。

9.1.2.、多种土质坝该坝型显然可以因地制宜，充分利用包括石渣

在的当地各种筑坝；土料用量较均质坝少，施工气候的影响也相对小

一些，但是由于多种材料分区填筑，工序复杂，施工干扰大，故也不

选用多种土质分区坝。

9.1.3、斜墙坝斜墙坝与心墙坝，一般的优缺点无显著差别，粘土

斜墙坝沙砾料填筑不受粘土填筑影响和牵制，沙砾料工作面大，施工

方便；考虑坝址的地质条件，由于坝基有破碎带和覆盖层，截水槽开

挖和断层处理要花费很多时间，并且不容易准确的预计，斜墙截水槽

接近坝脚，处理时不影响下游沙砾料填筑，处理坝基和填筑沙砾料都

有充裕的时间，工期较心墙坝有把握；土料与石料储量丰富，填筑材

料不受限制。

9.1.4、心墙坝心墙位于坝体中间而不依靠在透水坝壳上，其自重通

过本身传到基础，不受坝壳沉降影响，依靠心墙填土自重，使得沿心

墙与地基接触面产生较大的接触应力，有利于心墙与地基结合，提高

接触面的渗透稳定性；使其因坝主体的变形而产生裂缝的可能性小，

粘土用量少，受气候影响相对小，粘土心墙冬季施工时暖棚跨度比斜

墙小。移动和升高较便利。

综合以上分析，最终选择心墙坝。

10、大坝轮廓尺寸的拟定

大坝剖面轮廓尺寸包括坝顶高程，坝顶宽度、上下游坝坡、防渗

体等排水设备。

10.1、坝顶宽度

坝顶宽度主要取决于交通需要、构造要求和施工条件，同时还要

考虑防汛抢险、防空、防震等特殊需要。根据以往工程经验的统计资

料，坝高H在30—100m的围时，坝顶的宽度最小取H/10,并水小于

5mo最终本设计的坝顶宽度取为10m。

10.2、坝坡与俵道

土石坝的坝面坡度取决于坝高、筑坝材料性质、远用情况、地基

条件、施工方法与坝型等因供素。一般是参考以建成类似工程的经验

拟定坝坡，再通过计算分析，逐步修改确定。在满足稳定要求的前提

下，应尽可能使坝坡陡些，以减小坝体工程量。

根据规规定与实际结合，上游上部坡率取2.5,下部取3.0,下

游自上而下分别取2.2,2.5,下游每25m变坡一次。

在坝坡改变处，尤其在下游坡，通常设置1.5—2m宽的马道（俄

道）以使汇集坝面的雨水，防止冲刷坝坡，并同时兼作交通、观测、

检修之用，考虑这些因素其宽度取为2.0m。

10.3、坡顶高程

坝顶高程分别按设计工况、校核工况与正常加震情况下的三种方

案来计算大坝的高程，最后计算出数据取量大值，同时并保留一定的

沉降值。坝顶高程在水库正常运用和非常运用期间的静水位以上应该

有足够的超高，以保证水库不漫顶，其超高值d按下式而定:

d=hB+e+a

式中hB——波浪沿着坝坡的爬高（m）；

e——坝前库水因风浪引起的壅高；

a——安全加高（m）,根据坝的等级与运用情况按下表选用

土坝坝顶的安全起高值

坝的级别

运用情况

IIIIIIIV、V

正常1.51.00.70.5

非常0.70.50.40.3

e=0.036X(Vf)2XDXcosa/H(cm)

式中Vf----为风速（m/s）

D——为库面吹程（km）,D=12km;

a——风向与坝轴线方向所成的夹角，a=25°；

H——为坝前的水深（m）;

波浪的爬高可按下述公式计算：

hB=3.2KX（2h1）Xtan9

式中：hi----为波高；

K——为坝坡的粗糙系数，块石取K=0.75—0.8,混凝土板取K

=0.9-1.0；

G——为上游的坝面坡角，9=arctan（1/2.5）=21.8°,

2h1=0.0166Vf(5/4)XD(1/3)

Vf当计算为设计工况时，风速取多年平均最大风速的1.5

倍；当计算为校核工况时，风速取多年平均最大风速。

结果取两者之大者，并预留一定的沉降值。结果见下表，设计竣

工时坝顶高程为2825m。

坡顶高程计算成果表

计算项目设计情况校核情况

计算情况

上游静水位(m)2821.722823.08

河地变程(m)2750

坝前水深H(m)71.7273.08

吹程D(km)12

风向与坝轴线夹角e025

风浪引起坝前高e(m)0.00630.0062

风速v(m/s)1515

波高2h(m)1.1221.122

护坡粗糙系数0.78

上游坝面坡角21.8°

波浪沿坝坡爬高(m)1.1201.120

安全超鬲A(m)1.00.5

坝顶高程(m)2823.852824.71

坝顶高程加0.4%沉陷2824.152825

(m)

Y=R+e+A

KVJD

=cos/?

2gHm

式中：R----波浪在坝坡上的最大爬高，m;

最大风壅水面高度，即风壅水面超出原库水位高度的最大值,

1.0x10-2x1()2x10

m;二0.01m;

2x9.8x50

A——安全加高，m,根据坝的等级和运用情况，按表17确定。H,—

一坝前水域平均水深，粗略估计为50m;

K——综合摩阻系数，其值变化在（6~12）xlO-3之间，计算时一般取

K=1.0x10-2；

b——风向与水域中线的夹角，（0。）；监D——计算风速和水库吹程

m3/s、Km;

表1-1安全加高A（单位：m）

运用情坝的级别

况1级2级3级4、5级

正常1.51.00.70.5

非常0.70.50.40.3

10.4、坝体排水

本地区石料比较丰富，采用堆石棱体排水比较适宜，它可以降低坝

体浸润线，防止坝坡冻涨和渗透变形，保护下游坝址免受尾水淘刷，

并可支撑坝体，增加下游坝坡的稳定性。

按规棱体顶面高程高出下游最高水位1m为原则，下游校核洪水时

下游水位可由坝址流量水位曲线查得为2754.88m最后取2756.0m参

考以往工程，堆石棱体坡取1：1.5,外坡取1:2.0,顶宽2.0m,下

游水位以上用贴坡排水。

10.5、大坝防渗体

大坝防渗体的设计主要包括坝体防渗和坝基防渗两个方面。

（1）坝体的防渗

坝体防渗的结构和尺寸必须满足减小渗透流量、降低浸润线控制渗

透坡降的要求，同时还要满足构造、施工、防裂、稳定等方面要求。

该坝体采用粘土斜心墙，其底部最小厚度由粘土的允许坡降而顶，本

设计允许渗透坡降[J]=5,上游校核洪水时承受的最大水头为

73.08m,墙的厚度B>73.08/5=14.616m。参考以往工程的经验，斜

心墙的顶部宽度取为5m（满足大于3m机械化施工要求），粘土斜心

墙的上游坝坡的坡度为1:0.4—1：1.0之间，根据第十一届国际大

坝会议上瑞典和南斯拉夫等论文介绍，斜心墙的上游坡度为1:0.4

一1:0.6之间较好，最后本设计取为1:0.6,下游坡度取为1:0.2,

底宽取34.93m,大于14.616m。粘土斜心墙的顶部高程以设计水位加

一定的超高（超高0.6m）并高于校核洪水位为原则，最终取其墙顶

高程为2823.1m,墙顶的上部预留有1.9m的保护层，并将粘土斜心

墙稍斜向上游。

10.6、坝基防渗体

河床中部采用沥青混凝土防渗墙，两岸坡同样用混凝土防渗墙，厚

度取0.8m(由强度和防渗条件定)，防渗墙伸入心墙的长度由接触面

允许渗透坡降而定。上下游最大水头差为67.9m(正常水位时)，取

[J]=5.0,则L=67.9/5=13.58m,设计伸入7.5m。

这样接触面长度为2X7.5+0.8=15.8m,防渗墙位置在心墙底面中

心中部偏上，岸坡混凝土防渗墙底厚沿岸坡，逐渐变化，大坝的剖面

图如下图所示：

11、设计洪水与校核洪水

本河流属典型山区河流，洪水暴涨暴落，设计洪峰流量取100年

一遇，即Q设=1680m3/S,(p=1%),校核洪峰流量取2000年一遇，

即Q校=2320m3/s,(p=0.05%)o采用以洪峰控制的同倍比放大法对

典型洪水进行放大，得设计洪水与校核洪水过程线。

设计计算书

第四部分：调洪演算

12、调洪演算与方案选择

12.1、泄洪方式与水库运用方式

本枢纽拦河大坝初定为土石坝，需另设坝外泄水建筑物。由于坝

址两岸山坡陡峻，如采取开敞溢洪道的方案，可能造成开挖量太大而

不经济，因而采用隧洞泄洪，并考虑与施工导流结合。

水库运用方式：洪水来临时用闸门控制下泄流量等于来流量，水

库保持汛前限制水位不变，当来水流量继续加大，则闸门全开，下泄

流量随水位的升高而加大，流态为自由泄流。

流量随水位的升高而加大，流态为自由泄流。

12.2、防洪限制水位的选择

防洪限制水位取与正常水位重合，这是防洪库容与兴利库容全不

结合的情况，因为山区河流特点是爆涨爆落，整个汛期大洪水随时都

可能出现，任何时刻都须留一定的防洪库容是必要的。

12.3、调洪演算

本设计拟订四组方案进行比较，调洪演算成果见下表

调洪演算成果表

方V(106m3上游水

孔口尺寸工况Qm3/s超高Z

案)位Z

△z=2810m设计5653982821.721.62

■—

B=7m校核6694202823.082.98

△z=2809m设计6483982821.721.62

二

B=7m校核7404182822.912.81

△z=2810m设计6533972821.61.5

三

B=8m校核7504132822.772.67

△Z=2811m设计6003992821.871.77

四

B=8m校核6984212823.13.00

12.4、方案选择

以上方案均能满足泄流量Q<900m3/s,上游水位最高5m的

要求，从这个角度上看四种方案都是可行的，因而方案的选择就应该

通过技术经济比较选定，同时也应结合导流问题，一般来说，4Z大

坝增高，从而坝的