土石坝波浪雍高计算书

土石坝波浪雍高计算书项目名称日期设计者校对者一、 基本设计资料依据规范及参考书目：《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)《堤防工程设计规范》(GB50286-98)计算参数：建筑物位置类型：平原滨海地区建筑物等级：4级正常蓄水位时，迎水面前水深H=27.000m设计洪水位时，迎水面前水深Hd=27.980m校核洪水位时，迎水面前水深Hc=28.320m正常蓄水位时，风区内水域平均水深Hm=27.000m风区长度D=1000.000m多年平均的最大风速vo=10.000m/s风速的测量高度Hc=10.000m风向与坝轴线法向夹角B=0.00度糙率及渗透性系数ka=1.000地震安全加高he=1.000m迎水面坡度类型为：单一坡度，坡比m=1.250二、 计算依据按莆田实验站公式计算出平均波高hm(m)、平均波周期Tm(s)：gxhm/vo2=0.13Xtanh[0.7X(gXHm/vo2)0.7]xtanh{0.0018x(gxD/vo2)0.45/[0.13xtanh(0.7x(gxHm/vo2)0.7)]}Tm=4.438Xhm2式中：hm 平均波高(m)；Tm——平均波周期(s)；vo 计算风速(m/s)；D 风区长度(m)；Hm 水域平均水深(m)；g 重力加速度，取9.81m/s2；平均波长与平均周期的关系：Lm=gXTm2/2/nXtanh(2nH/Lm)三、 设计洪水位加£常运用条件下的计算计算条件：建筑物等级为5级，设计洪水位条件下，安全超高A=0.50m5级建筑物正常运用条件下，计算风速W=1.5Xvo=15.00m/s风区内水域平均水深H=27.00+27.98—27.00=27.98mm计算坝顶超高：当风速测量高度hc=10.00时，依据《碾压式土石坝设计规范》表A.1.1查得:风速高度修正系数Kz=1.000,计算风速W=1.000X15.00=15.000m/s依据上述公式算得：平均波长Lm=6.890m,平均波高hm=0.225m风壅水面高度可按《碾压式土石坝设计规范》式A.1.10算得：e=KXW2xD/2/g/HmxcosP式中：e——计算点处的风壅水面高度，m；K——综合摩阻系数，取3.6X10-6；B——计算风向与坝轴线法线的夹角，度。e=3.6X10-6x15.002X1000.0/2/9.81/27.98Xcos0.0°=0.0015m当W/(gH)1/2=0.905时，从《碾压式土石坝设计规范》表A.1.12-2查得：经验系数Kw=1.000当mW1.25时，正向来波在单坡上的平均波浪爬高Rm按《碾压式土石坝设计规范》式A.1.12-2算得：Rm=KAXKWxRoxhm式中：Ro——无风情况下，平均波高hm=1m时，光滑不透水面的爬高值，m；当m=1.250时，从《碾压式土石坝设计规范》表A.1.12-3查得：Ro=2.500Rm=1.000X1.000X2.500X0.22=0.562m5级建筑物设计波浪爬高值采用累计频率为5%的爬高值R5%当hm/H=0.008时，从《碾压式土石坝设计规范》表A.1.13查得：Rp/Rm=1.840R=1.840X0.562=1.034当13=0.01度时，从《碾压式土石坝设计规范》表A.1.15查得：斜向来波折减系数Kp=1.000Rp=1.000X1.034=1.034计算超高y=Rp+e+A=1.034+0.0015+0.500=1.535m大坝计算总高H'=H+y=27.980+1.535=29.515m计算波浪压力：最大压力强度Pz按《碾压式土石坝设计规范》式A.1.16-1、A.1.16-2算得：PZ=KpxK1xK2xK3xYwxhsK1=0.85+4.8hs/Lm+m(0.028—1.15hs/Lm)式中：Pz 最大压力强度，kN/m2；Kp 频率换算系数，取1.35；K2——系数，由《碾压式土石坝设计规范》表A.1.16-1查得；K3——相对强度系数，由《碾压式土石坝设计规范》表A.1.16-2查得；Yw 水容重，kN/m3；h；——有效波高，取累积频率为14%的波高h14%，m。当hm/Hm=0.008时，从《堤防设计规范》表C.1.3-1查得：h14%/hm=1.606，hs=1.606X0.225=0.361mK1=0.85+4.8X0.361/6.890+1.250X(0.028—1.15X0.361/6.890)=1.061当Lm/hs=19.089时，从《碾压式土石坝设计规范》表A.1.16-1查得：K2=1.273当hs=0.361时，从《碾压式土石坝设计规范》表A.1.16-2查得：K3=3.700Pz=1.350X1.061X1.273X3.700X9.81X0.361=23.89kN/m2最大压力强度距水面的距离Zz按《碾压式土石坝设计规范》式A.1.16-3、A.1.16-4、A.1.16-5算得：Zz=A+1/m2X[1—(2m2+1)1/2]X(A+B)A=hsX(0.47+0.023XLm/hs)X(1+m2)/m2B=hsX[0.95—(0.84Xm—0.25)Xhs/Lm]A=0.361X(0.47+0.023X6.890/0.361)X(1+1.2502)/1.2502=0.538B=0.361X[0.95—(0.84X1.250—0.25)X0.361/6.890]=0.328Zz=0.538+1/1.2502X[1—(2X1.2502+1)1/2]X(0.538+0.328)=-0.033m《碾压式土石坝设计规范》图A.1.16中斜面上各计算点到点Z的距离按《碾压式土石坝设计规范》式A.1.16-6算得：S=mXLm/(m2—1)1/4S=1.250X6.890/(1.2502—1)1/4=9.945mL1=0.0125XS=0.0125X9.945=0.124mL2=0.0325XS=0.0325X9.945=0.323mL3=0.0265XS=0.0265X9.945=0.264mL4=0.0675XS=0.0675X9.945=0.671m根据《碾压式土石坝设计规范》图A.1.16算得浪压力F=11.698kN四、正常蓄水位加正常运用条件下的计算计算条件：建筑物等级为5级，正常蓄水位条件下，安全超高A=0.50m5级建筑物正常运用条件下，计算风速W=1.5Xvo=15.00m/s风区内水域平均水深Hm=27.00m计算坝顶超高：当风速测量高度hc=10.00时，依据《碾压式土石坝设计规范》表A.1.1查得:风速高度修正系数Kz=1.000，计算风速W=1.000X15.00=15.000m/s依据上述公式算得：平均波长Lm=6.890m，平均波高hm=0.225m风壅水面高度可按《碾压式土石坝设计规范》式A.1.10算得：e=KXW2xD/2/g/HmxcosP式中：e——计算点处的风壅水面高度，m；K——综合摩阻系数，取3.6X10-6；B——计算风向与坝轴线法线的夹角，度。e=3.6X10-6x15.002X1000.0/2/9.81/27.00Xcos0.0°=0.0015m当W/(gH)1/2=0.922时，从《碾压式土石坝设计规范》表A.1.12-2查得：=1.000经验系数=1.000w当mW1.25时，正向来波在单坡上的平均波浪爬高Rm按《碾压式土石坝设计规范》式A.1.12-2算得：'Rm=KAXKWxRoxhm式中：Ro——无风情况下，平均波高hm=1m时，光滑不透水面的爬高值，m；当m=1.250时，从《碾压式土石坝设计规范》表A.1.12-3查得：Ro=2.500Rm=1.000X1.000X2.500X0.22=0.562m5级建筑物设计波浪爬高值采用累计频率为5%的爬高值R5%当hm/H=0.008时，从《碾压式土石坝设计规范》表A.1.13查得：Rp/Rm=1.840R=1.840X0.562=1.034当13=0.01度时，从《碾压式土石坝设计规范》表A.1.15查得：斜向来波折减系数Kp=1.000Rp=1.000X1.034=1.034计算超高y=Rp+e+A=1.034+0.0015+0.500=1.535m大坝计算总高H'=H+y=27.000+1.535=28.535m计算波浪压力：最大压力强度Pz按《碾压式土石坝设计规范》式A.1.16-1、A.1.16-2算得：PZ=KpXK1XK2XK3XYwXhsK1=0.85+4.8hs/Lm+m(0.028—1.15hs/Lm)式中：Pz 最大压力强度，kN/m2；Kp 频率换算系数，取1.35；K2——系数，由《碾压式土石坝设计规范》表A.1.16-1查得；K3——相对强度系数，由《碾压式土石坝设计规范》表A.1.16-2查得;Yw 水容重，kN/m3；hs有效波高，取累积频率为14%的波高h14%，m。当hm/Hm=0.008时，从《堤防设计规范》表C.1.3-1查得：h14%/hm=1.606，hs=1.606X0.225=0.361mK1=0.85+4.8X0.361/6.890+1.250X(0.028—1.15X0.361/6.890)=1.061当Lm/hs=19.094时，从《碾压式土石坝设计规范》表A.1.16-1查得：K2=1.273当hs=0.361时，从《碾压式土石坝设计规范》表A.1.16-2查得：K3=3.700Pz=1.350X1.061X1.273X3.700X9.81X0.361=23.88kN/m2最大压力强度距水面的距离Zz按《碾压式土石坝设计规范》式A.1.16-3、A.1.16-4、A.1.16-5算得：Zz=A+1/m2X[1—(2m2+1)1/2]X(A+B)A=hsX(0.47+0.023XLm/hs)X(1+m2)/m2B=hsX[0.95—(0.84Xm—0.25)Xhs/Lm]A=0.361X(0.47+0.023X6.890/0.361)X(1+1.2502)/1.2502=0.538B=0.361X[0.95—(0.84X1.250—0.25)X0.361/6.890]=0.328Zz=0.538+1/1.2502X[1—(2X1.2502+1)i/2]X(0.538+0.328)=-0.033m《碾压式土石坝设计规范》图A.1.16中斜面上各计算点到点Z的距离按《碾压式土石坝设计规范》式A.1.16-6算得：S=mXLm/(m2—1)1/4S=1.250X6.890/(1.2502—1)1/4=9.945mL1=0.0125XS=0.0125X9.945=0.124mL2=0.0325XS=0.0325X9.945=0.323mL3=0.0265XS=0.0265X9.945=0.264mL4=0.0675XS=0.0675X9.945=0.671m根据《碾压式土石坝设计规范》图A.1.16算得浪压力F=11.696kN五、校核洪水位加非常运用条件下的计算计算条件：平原、滨海地区5级建筑物，校核洪水位条件下，安全超高A=0.30m5级建筑物非常运用条件下，计算风速W=vo=10.00m/s风区内水域平均水深H=27.00+28.32—27.00=28.32mm计算坝顶超高：当风速测量高度hc=10.00时，依据《碾压式土石坝设计规范》表A.1.1查得:风速高度修正系数Kz=1.000，计算风速W=1.000X10.00=10.000m/s依据上述公式算得：平均波长Lm=4.400m，平均波高hm=0.144m风壅水面高度可按《碾压式土石坝设计规范》式A.1.10算得：e=KXW2xD/2/g/HmxcosP式中：e——计算点处的风壅水面高度，m；K——综合摩阻系数，取3.6X10-6；B——计算风向与坝轴线法线的夹角，度。e=3.6X10-6x10.002X1000.0/2/9.81/28.32Xcos0.0°=0.0006m当W/(gH)1/2=0.600时，从《碾压式土石坝设计规范》表A.1.12-2查得：经验系数Kw=1.000当mW1.25时，正向来波在单坡上的平均波浪爬高Rm按《碾压式土石坝设计规范》式A.1.12-2算得：'Rm=K^XKWXR0Xhm式中：Ro——无风情况下，平均波高hm=1m时，光滑不透水面的爬高值，m；当m=1.250时，从《碾压式土石坝设计规范》表A.1.12-3查得：Ro=2.500Rm=1.000X1.000X2.500X0.14=0.359m5级建筑物设计波浪爬高值采用累计频率为5%的爬高值R5%当hm/H=0.005时，从《碾压式土石坝设计规范》表A.1.13查得：Rp/Rm=1.840Rp=1.840X0.359=0.661当B=0.01度时，从《碾压式土石坝设计规范》表A.1.15查得：斜向来波折减系数K^=1.000Rp=1.000X0.661=0.661计算超高y=Rp+e+A=0.661+0.0006+0.300=0.962m大坝计算总高H'=H+y=28.320+0.962=29.282m计算波浪压力：最大压力强度Pz按《碾压式土石坝设计规范》式A.1.16-1、A.1.16-2算得：PZ=KpXK1XK2XK3XYwXhsK1=0.85+4.8hs/Lm+m(0.028—1.15hs/Lm)式中：Pz 最大压力强度，kN/m2；Kp 频率换算系数，取1.35；K；——系数，由《碾压式土石坝设计规范》表A.1.16-1查得；K3——相对强度系数，由《碾压式土石坝设计规范》表A.1.16-2查得;Yw 水容重，kN/m3；hs 有效波高，取累积频率为14%的波高h14%，m。当hm/Hm=0.005时，从《堤防设计规范》表C.1.3-1查得：h14%/hm=1.607，hs=1.607X0.144=0.231mK1=0.85+4.8X0.231/4.400+1.250X(0.028—1.15X0.231/4.400)=1.062当Lm/hs=19.038时，从《碾压式土石坝设计规范》表A.1.16-1查得：K2=1.271当hs=0.231时，从《碾压式土石坝设计规范》表A.1.16-2查得：K3=3.700Pz=1.350X1.062X1.271X3.700X9.81X0.231=15.28kN/m2最大压力强度距水面的距离Zz按《碾压式土石坝设计规范》式A.1.16-3、A.1.16-4、A.1.16-5算得：Zz=A+1/m2X[1—(2m2+1)1/2]X(A+B)A=hsX(0.47+0.023XLm/hs)X(1+m2)/m2B=hsX[0.95—(0.84Xm—0.25)Xhs/Lm]A=0.231X(0.47+0.023X4.400/0.231)X(1+1.2502)/1.2502=0.344B=0.231X[0.95—(0.84X1.250—0.25)X0.231/4.400]=0.210Zz=0.344+1/1.2502X[1—(2X1.2502+1)1/2]X(0.344+0.210)=-0.021m《碾压式土石坝设计规范》图A.1.16中斜面上各计算点到点Z的距离按《碾压式土石坝设计规范》式A.1.16-6算得：S=mXLm/(m2—1)1/4S=1.250X4.400/(1.2502—1)1/4=6.351mL1=0.0125XS=0.0125X6.351=0.079mL2=0.0325XS=0.0325X6.351=0.206mL3=0.0265XS=0.0265X6.351=0.168mL4=0.0675XS=0.0675X6.351=0.429m根据《碾压式土石坝设计规范》图A.1.16算得浪压力F=4.781kN六、正常蓄水位加非常运用条件加地震加高条件下的计算计算条件：平原、滨海地区5级建筑物，正常蓄水位加非常运用条件下，安全超高A=0.30m5级建筑物非常运用条件下，计算风速W=vo=10.00m/s风区内水域平均水深Hm=27.00m计算坝顶超高：当风速测量高度hc=10.00时，依据《碾压式土石坝设计规范》表A.1.1查得：风速高度修正系数Kz=1.000，计算风速W=1.000X10.00=10.000m/s依据上述公式算得：平均波长Lm=4.400m，平均波高hm=0.144m风壅水面高度可按《碾压式土石坝设计规范》式A.1.10算得：e=KXW2xD/2/g/HmxcosP式中：e——计算点处的风壅水面高度，m；K——综合摩阻系数，取3.6X10-6；B——计算风向与坝轴线法线的夹角，度。e=3.6X10-6x10.002X1000.0/2/9.81/27.00Xcos0.0°=0.0007m当W/(gH)1/2=0.614时，从《碾压式土石坝设计规范》表A.1.12-2查得：经验系数Kw=1.000当mW1.25时，正向来波在单坡上的平均波浪爬高Rm按《碾压式土石坝设计规范》式A.1.12-2算得：'Rm=KAXKWXROXhm式中：Ro——无风情况下，平均波高hm=1m时，光滑不透水面的爬高值，m；当m=1.250时，从《碾压式土石坝设计规范》表A.1.12-3查得：Ro=2.500Rm=1.000X1.000X2.500X0.14=0.359m5级建筑物设计波浪爬高值采用累计频率为5%的爬高值R5%当hm/H=0.005时，从《碾压式土石坝设计规范》表A.1.13查得：Rp/Rm=1.840R=1.840X0.359=0.661当13=0.01度时，从《碾压式土石坝设计规范》表A.1.15查得：斜向来波折减系数Kp=1.000Rp=1.000X0.661=0.661计算超高y=Rp+e+A+he=0.661+0.0007+0.300+1.000=1.962m大坝计算总高H'=H+y=27.000+0.962=27.962m计算波浪压力：最大压力强度Pz按《碾压式土石坝设计规范》式A.1.16-1、A.1.16-2算得：PZ=KpXK1XK2XK3XYwXhsK1=0.85+4.8hs/Lm+m(0.028—1.15hs/Lm)式中：Pz 最大压力强度，kN/m2；Kp频率换算系数，取1.35；K2——系数，由《碾压式土石坝设计规范》表A.1.16-1查得；

K3——相对强度系数，由《碾压式土石坝设计规范》表A.1.16-2查得;Yw 水容重，kN/m3；hs 有效波高，取累积频率为14%的波高h