土石坝课程设计最终稿

1、错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。毕业设计说明及计算书设计题目E江水利枢纽工程设计专业年级水利水电工程2011级学 号 AHG2011262姓 名张昆指导老师沈长松评阅老师继续教育学院2013年4

2、月设计说明书第一部分综合说明1、设计资料1.1、工程枢纽概况 1.2、枢纽任务1.3、工程地质概况2、气象特性2.1、气温：2.2、湿度：2.3、降雨量： 2.4、风力及风向： 2.5、水文特性：2.6、建筑材料2.7、经济资料第二部分：主要建筑物 3设计数据3.1、工程等级：未定义书签。 未定义书签。 未定义书签。 未定义书签。 未定义书签。 未定义书签。 未定义书签。 未定义书签。 未定义书签。 未定义书签。 未定义书签。 未定义书签。 未定义书签。 未定义书签。 未定义书签。 未定义书签。 未定义书签。 未定义书签。 未定义书签。 未定义书签。 未定义书签。 未定义书签。 未定义书签。

3、未定义书签。 未定义书签。 未定义书签。 未定义书签。 未定义书签。 未定义书签。 未定义书签。 未定义书签。 未定义书签。 未定义书签。 未定义书签。未定义书签。 未定义书签。 未定义书签。 未定义书签。 未定义书签。 未定义书签。 未定义书签。 未定义书签。3.2、其他建筑物错误!3.3、枢纽组成建筑物 错误!4、筑坝材料错误!5、枢纽布置错误!5.1、工程等别及建筑物级别错误!错误!6、工程规模错误!6.1、各效益指标等另U 错误!6.2、水库枢纽等级 错误!第三部分：坝型比选 错误!7 各组成建筑物的选择 错误!7.1、挡水建筑物型式的选择错误!错误! 错误! 错误!7.1.4泄水建筑

4、物型式的选择错误!8其它建筑型式的选择错误!8.1、灌溉引水建筑物错误!8.2、水电站建筑物错误!8.3过坝建筑物 错误!8.4施工导流洞及水库放空洞 错误!8.5、 枢纽总体布置方案的确定 错误!9 土坝设计错误!9.1坝型选择错误!均质坝错误!错误! 斜墙坝错误!错误!10、大坝轮廓尺寸的拟定 错误!10、1、坝顶宽度错误!10.2、坝坡与戗道错误!10.3、坡顶高程错误!10.6、坝基防渗体 错误!11、设计洪水与校核洪水 错误!设计计算书第四部分：调洪演算错误!12、调洪演算与方案选择 错误!12.1、泄洪方式及水库运用方式 错误!12.2、防洪限制水位的选择错误!12.3、调洪演算

5、错误!12.4、方案选择错误!13 渗流计算错误!13.1、渗流计算的基本假定 错误!13.2、渗流分析的方法 错误！未定义书签。13.3、计算断面及公式 错误！未定义书签。15、坝坡稳定计算 错误！未定义书签。16、材料及构造设计 错误！未定义书签。16.1、防渗体设计 错误！未定义书签。防渗体尺寸 错误！未定义书签。错误！未定义书签。16.3、坝体排水设计 错误！未定义书签。错误！未定义书签。16.4、护坡设计错误！未定义书签。16.5、排水沟尺寸及材料 错误！未定义书签。17、地基处理及坝体与岸坡的连接 错误！未定义书签。17.1、地基处理 错误！未定义书签。17.2、坝体与地基的连接

6、错误！未定义书签。17.3、坝体与岸坡的连接 错误！未定义书签。第五部分：第二主要建筑物设计 错误！未定义书签。18、溢洪道设计 错误！未定义书签。18.1、溢洪道路线选择和平面位置的确定 错误！未定义书签。18.2、孔口尺寸设计 错误！未定义书签。18.3、控制段错误！未定义书签。18.4、泄槽错误！未定义书签。18.5、出口消能错误！未定义书签。19、水力计算错误！未定义书签。19.1、基本计算 错误！未定义书签。19.2、基本计算公式 错误！未定义书签。19.3、鼻坎型式 错误！未定义书签。19.4、水舌挑射距离计算 错误！未定义书签。20、衬砌及细部构造设计 错误！未定义书签。20.1

7、、坝的防渗体，排水设备 错误！未定义书签。20.2、反滤层设计错误！未定义书签。20.3、护坡设计错误！未定义书签。20.4、坝顶布置错误！未定义书签。21、地基处理及防渗 错误！未定义书签。21.1、渗流控制方案 错误！未定义书签。20.2、防渗墙的型式、材料及布置。 错误！未定义书签。20.3、坝肩处理错误！未定义书签。总结 错误！未定义书签。致谢错误！未定义书签。参考文献错误！未定义书签。设计说明书基本资料及数据设计第一部分 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 2558km 2；在坝址以上流域面积为 780k

8、m 。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， 流域内支流很多， 但多为小的山区流河流， 地表大部分为松软的沙岩、 页岩、玄武岩及石灰岩的风化层，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内因山脉连绵，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。 其余为荒山及草皮覆盖。 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， 养鱼及供水等任务 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），

9、发电方面 ： 3 台机组总装机容量 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/s 。渔业 方面：正常蓄水位时，水库面积为15.16km 2，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2.5m。可防空水位芷水位2770.00m项目参数项目参数基 本、/简枢纽任务防洪发电灌水库死库容100 x 106m3上游集雨面积780Km2兴利库容

10、288 x 106m3年降雨量905mm调洪库容38 x 106m3年平均气温12.8 C容坝底咼程2750.00m月平均流量174m3/s电站布置方式坝后引水式资料年输沙量33000m3取水方式单管多机有压引最大风速及吹19.1m/s,发电机高程2760m岩性玄武岩厂房尾水管底咼程2748m地震烈度7度厂房顶咼程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：13、工程地质概况，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，河床比较平缓，坡降

11、不太大，两岸咼山耸立，构成咼山深谷的地貌 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岩石名称比重容重丫(KN/ m3)建议采用抗压强度（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

12、表天然含水 率w ( %干容重丫 (KN)/ m3)比重液限WI塑限Wp塑限指数Ip压缩系数a侵水固结块剪0-0.5（诫/KN X106八-63-4（诫/KN X106八-6内摩擦角？凝聚力(kpa)2.516.32.9747.332.2616.95.971.5123.38242、气象特性2.1、气温：年平均气温约为 128C，最高气温为305C，发生在7 月份，最低气温-5.3C，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表2平均温度日数月份日数平均温度12345678910111v 0C61.20.300000000V0-30 C2526.830.7303130313130

13、3130r2 30 C0000000000002.2、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，一般变化范围为 67-86%,4/18/2 0 12。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X日数平均降雨量1234567891011v 5mm2.62.24.34.278.611.58.59.69.54.85-10mm0.30.20.21.422.42.72.72.62.40.810-30mm0.10.10.70.

14、52.34.64.93.82.21.30.6 30mm000000000002.4、风力及风向：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，在此山区流域内无湖泊 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

15、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/s）232016801420118010401%4619121960012401550121067039028372%3617111553011201360109060031023335%23149114208501100830480250162810%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

16、年后坝前淤积高程为2765m。2.6、建筑材料，采用尚方便。，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、经济资料流域都为农业人口，多种植稻米、玉米等。库区内尚未发现有 价值可米的矿石，表13各高程淹没情况高程（米）280728122817282228272832淹没人口（人）350036403890406053207140淹没土地（亩）300032203410360046006100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3.1、工程等级：工程的灌溉面积为

17、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及设计标准综合 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）的重现期为200年；水电站厂房正常与非正常运用洪水标准分别为50年和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

18、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，三台机组，厂房尺寸为30X 9平方米；，渠首底高程102m灌溉最大引用流量8.15 m3/s，相应最大

19、渠道水深1.75m,渠底宽为3.5m,渠道边坡1:1，拟利用导流遂洞做放空洞，洞底高程为70.0m,洞直径为3.5m；,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30 x 30n2。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1.53.5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13公里河滩范围内及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

20、粘土和壤土，可采用坝下游 1.53.0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0.53.5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，石质为石灰岩及砂岩，质地坚硬， 储量丰富，便于开采，其性能见附表 3。附表1 土料特性表土壤类别干容重(KN/m3)最优含水率(%空隙率n(%内摩擦角粘着力(KPa )渗透系数K(cm/s)粘土15.4254018 30371 x 10壤土15.814.541.723 41121 x 10坡土16.022.539.822 (湿)33 (干)7.5 (

21、湿)1 X 10附表2 砂土特性表土壤干容重Y c空隙率n内摩擦角渗透系数K浮容重Y 类别(KN/n3)(%(cm/s)(KN/n3)砂土1640.6301 X 10，10.06附表3石料特性表干容重 c (KN/n3)空隙率n （%内摩擦角1.83.3385 枢纽布置5.1工程等别及建筑物级别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及设计标准 以及该工程的一 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，属皿等工

22、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101.0亿m3,属H等工程。6.2、水库枢纽等别：根据规范规定，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H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，H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

23、种类型：重力坝、拱坝、土石坝。从枢纽布置处地形地质平面图及 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1.55.0m,五通砂岩厚达3080m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。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

24、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。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，右岸有马鞍形垭口，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

25、喇 叭口、闸门室及渐变段；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 30X20吊，上游坡不陡于1 : 4,下游坡不陡于1 : 3。8.4 施工导流洞及水库放空洞施工导流洞及水库放空洞， 均采用有压式。 为便于检修大坝和其

26、 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 3.50m。8.5、 枢纽总体布置方案的确定挡水建筑物土石坝 （包括副坝在内） 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垭口 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； 施工导流洞及水库放空洞布置在左岸的山体内。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1-1、II两条较有利的坝轴

27、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左右范围的风化岩外，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），I-I剖面降与I I剖面具有大致相同厚度的覆盖层及风化岩外，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

28、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； 土石坝以及枢 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 1.53.5 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 13 公里河滩范围内及 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、斜墙坝均均质坝 坝体材料单一，施工工序简单，干扰少；坝体防

29、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、岸坡及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 受严寒及降雨影响，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。该坝型显然可以因地制宜，充分利用包括石渣在内的当地各种筑坝；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。斜墙坝 斜墙坝与心墙坝，一般的优缺点无显著差别，粘土斜

30、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；土料及石料储量丰富，填筑材料不受限制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

31、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。101、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的范围内时，坝顶的宽度最小取 H/10，并 水小于5m。最终本设计的坝顶宽度取为10m。10.2、坝坡与戗道土石坝的坝面坡度取决于坝高、筑坝材料性质、运用情况、地基 条件、施工方法及坝型等因供素。 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

32、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。根据规范规定与实际结合，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（戗 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、校核工况及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

33、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），根据坝的等级及运用情况按下表选用土坝坝顶的安全起高值运用情况坝的级别IIIIIIIV、V正常1.51.00.70.5非常0.70.50.40.3e=0.036x( Vf) 2X D x cos a /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 = 3.2K x( 2h1)x tan B式中：hl为波高；K为坝坡的粗糙系数，块石取 K = 0.75 0

34、.8,混凝土板取K=0.9 1.0;0 为上游的坝面坡角，0 = arcta n( 1/2.5)= 21.8,2h1=0.0166Vf (5/4)x D (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计算情况设计情况校核情况上游静水位(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0 25风浪引起坝前咼e （m）0.00630.0062风

35、速v (m/s)1515波咼2h (m)1.1221.122护坡粗糙系数0.78上游坝面坡角21.8波浪沿坝坡爬咼（m）1.1201.120安全超咼A （m）1.00.5坝顶咼程（m）2823.852824.71坝顶高程加 0.4%沉陷（m）2824.152825Y = R+ e+ A式中：R波浪在坝坡上的最大爬高，m;e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，m；_221.0 10 102 10 e =2疋9.8疋50=0.01m;A安全加高，m,根据坝的等级和运用情况，按表1-1确定。Hm 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（612）10“之间，

36、计算时一般取_2K =1.0 10；b风向与水域中线的夹角，（00）； V。、D 计算风速和水库吹程3m /s Km ;表1-1安全加高A （单位：m）运用情况坝的级别1级2级3级4、5级正常1.51.00.70.5非常0.70.50.40.310.4、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。按规范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，堆石棱体内坡取1： 1.5，外坡取1

37、： 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。 该坝体米用粘土斜心墙，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 B73.08/5 = 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

38、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1：0.41：0.6 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

39、.0，贝卩 L= 67.9/5 = 13.58m，设计伸入 7.5m。这样接触面长度为2X 7.5+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0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。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、泄洪方式及水库

40、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暴涨暴落， 整个汛期内大洪水随时 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

41、、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案孔口尺寸工况Qm3/sV(106m3)上游水位z超咼z z=2810m设计5653982821.721.62B=7m校核6694202823.082.98二 z=2809m设计6483982821.721.62B=7m校核7404182822.912.81三 z=2810m设计6533972821.61.5B=8m校核7504132822.772.67四 Z=2811m设计6003992821.871.77B=8m校核6984212823.13.0012.4、方案选择以上方案均能满足泄流量 Q900m3/s上游水位最高

42、Z1Kcmin=1.35。 2级水工建筑物正常运行情况下 竺=39。因而该假定的 w2滑动坡面是稳定的。（此处须 了解原因）16、材料及构造设计16.1、防渗体设计防渗体尺寸土质防渗体的尺寸应满足控制防渗比降和渗流量要求 ，还要便于 施工。防渗体顶部考虑机械化施工的要求，取3.5m, 土斜墙上下游坡 度取 1:0.3，。上下游最大作用水头差，H=113.50-62.50=51.00 （下游无水工况），根据规定，粘土心墙的容许渗透坡降J不宜大于4，这里取J=4，故墙厚 T=H/J=51.00/4=12.75m。心墙底宽为 3.5+（51.00+0.5）0.3 2=34.4m12.75m.，满足要

43、求。防渗体顶部在静水位以上超高，对于正常运用情况心墙为0.3-0.6m，取0.5m，最后防渗体顶部高程取为 113.10+0.50=113.60m。（在非常运用情况下，不应低于该工况下的最高水位）心墙顶部以及心墙的上游侧均应设保护层，防止冰冻和干裂。保护层可采用砂或者碎石，其厚度不小于该地区的冻结或干燥深度，此处取1.0m，上部碎石厚0.50m,下部砾石石厚0.50m。心墙上游保护 层应分层碾压填筑， 达到和坝体相同的标准。 其外坡坡度应按稳定计 算确定，使保护层不至沿斜墙面或连同心墙一起滑动。 具体见坝顶构 造。16.3、坝体排水设计常用的坝体排水有以下几种形式：贴坡排水、棱体排水、坝内排水

44、 以及综合式排水。贴坡排水：不能降低浸润线，多用于浸润线较低和下游无水的情况， 故不选用。棱体排水：可降低浸润线， 防止坝坡冻胀和渗透变形，保护上游坝脚 不受尾水冲刷，且有支撑坝体增加坝体稳定的作用，且易于检修，是 效果较好的一种排水形式 坝内排水：其中褥垫排水对不均匀沉降的适应性差，易断裂，且难以 检修，当下游水位高过排水设施时，降低浸润线的效果将显著降低； 网状排水施工麻烦，而且排水效果较褥垫排水差。 综合以上分析选择棱体排水方式。2. 堆石棱体排水尺寸顶宽2.0m，内坡1: 1.5，外坡1: 2.0，顶部最高水位须高出下游最 高水位对1、2级坝不小于1.0m，通过校核洪水位113.50m

45、,假设相 应下游最高洪水位为75.00m，超高取 1.5m，所以顶部高程为75.00+1.5=76.5m。设计规范及标准保护无粘性土料（粉砂、砂、砂砾卵砾石、碎石等）碾压式土石坝设计规范规定，对于与被保护土相邻的第一层反滤料， 建议按下述准则选用Di5/d85乞4一5，D15d 5，同时要求两者的不均 匀系数h= d60d及d60d不大于58,级配曲线形状最好相似。/dio/Di。式中：D15反滤料的特征粒径，小于该粒径的土占总土重的15%;di5 被保护土的控制粒径和特征粒径，小于该粒径的土分别占总重的15%及 85%上述两式同样适用于选择第二、三层反滤料 ，当选择第二层反滤 料时，以第一层

46、反滤料为被保护土，二选择第三层反滤料时，则以第 二层反滤料为被保护土。按次标准天然砂砾料一般不能满足要求，须对土料进行筛选。2）保护粘性土料粘性土有粘聚力，抗管涌能力一般比无粘性土强，通常不用上述 两式设计反滤层，而用以下方法设计。满足被保护粘性土的细粒不会流失根据被保护土的小于0.075mm含量的百分数不同，而采用不同的 方法。当被保护土含有大于5mm勺颗粒时，则取其小于5mnil勺级配确 定小于0.075mm的颗粒含量百分数及计算粒径d85。如被保护土不含 有大于5mm的颗粒时，则按全料确定小于 0.0075mm的颗粒含量百 分数及d85。a. 对于小于0.075mm的颗粒含量大于85%勺

47、粘性土，按式Di 9d85.设计反滤层，当9d85 0.2mm，取D15等于0.2mm。b. 对于小于 0.075mm的颗粒含量为40%r- 85%勺粘性土按式D15乞0.7mm.设计反滤层。c. 对于小于 0.075mm的颗粒含量为15%r- 39%的粘性土按式g乞0.7 （40 - A）（4d85 一0.7）/25设计反滤层。式中， A为小于 0.075mm 时颗粒含量1%。若4d850.7mm,应取0.7mm。满足排水要求以上三种土还应符合式Di5 4di5 ,以满足排水要求。式中di5应为 被保护粘性土全料的di5，若4di5 o.1mm时D15不小于0.1mm。3 ）护坡垫层垫层料的

48、粒径不能过大，而且含有适量的细料。本坝属于中坝， 取最大粒径为80-100mm粒径小于5mm的颗粒含量宜选为30%-50% 同样应满足土粒不流失及足够的透水性要求，但标准可降低些，建议按下式的简便方法选择粒径。D15（块石匕0D（垫层）兰5。di5（垫层）di5（垫层下被保护的土）2. 设计结果由于设计原始资料中没有提供各土、砂、石料的颗粒级配情况，这里 无法用计算方法进行反滤层的设计，只能参考相关规范和已建工程进 行初步设计。初步拟结果如下：棱体排水16.4、护坡设计1. 上游护坡：采用目前最常用的浆砌石护坡。 护坡范围从坝顶一直到 坝脚，厚度为40cm下部设厚度均为30cm的碎石和粗沙垫层。见图：2. 下游护坡：下游设厚度为40cm的碎石护坡，护坡下面设厚度为40cm 的粗沙垫层。见图：(5) 顶部构造1. 坝顶宽度对中低坝可取5-10m,此处取B=7.0m2. 防浪墙米用C15水泥浆砌块石防浪墙，咼为1.2m，基本尺寸见图，墙身每隔15m布置一道设有止水的沉陷缝，墙顶设有高2.8m的灯柱。3. 坝顶盖面(6) 马道和坝顶，坝面排水设计1. 马道：第一级马道高层为82.50m,第二级马道高层为102.50m,马道宽为 2.0m2. 坝顶排水：坝顶设有防浪墙，为了便于排水，把顶做成自上游 倾 向下游的坡，坡度为