水库堆石混凝土重力坝计算书

水库工程

堆石混凝土重力坝计算书

目录

1计算依据.........................................................................1

1.1工程概况..................................................................1

1.2工程等别和标准...........................................................1

1.2.I工程等别、建筑物级别及防洪标准....................................1

1.2.2抗震设防标准........................................................1

1.2.3设计标准............................................................1

1.2.4工程合理使用年限及耐久性设计.....................................2

1.3水文资料.................................................................3

1.4地质资料.................................................................4

1.5主要技术标准及规范......................................................7

2.建筑物设计计算..................................................................8

2.1坝顶高程复核.............................................................8

2.2挡水建筑物设计计算......................................................9

2.2.1结构布置............................................................9

222荷载计算............................................................10

2.2.3挡水坝段抗滑稳定及应力计算........................................12

2.3泄水建筑物设计计算.......................................................17

2.3.1堰面曲线计算.......................................................17

2.3.2泄流能力复核.......................................................18

2.3.3泄槽水面线推求.....................................................19

2.3.4消能计算...........................................................21

2.3.5抗滑稳定及应力分析................................................22

2.3.6消力池底板抗冲和抗浮计算.......................................23

2.3.7消力池边墙稔定计算.............................................25

2.4取水建筑物及放空底孔计算................................................29

2.5人行交通桥计算...........................................................33

3、强条自查.....................................................................37

1计算依据

1.1工程概况

水库工程为小（2）型水利工程，工程任务为灌溉。水库正常蓄水位为

826.40m,设计洪水位为826.95m,校核洪水位为827.10m,水库总库容为20.22

万m；，o

1.2工程等别和标准

1.2.1工程等别、建筑物级别及防洪标准

水库于2023年8月取得初设批复，批复中明确水库为V等小⑵型水利工程,

枢纽主要建筑物大坝级别为5级，次要建筑物级别为5级。枢纽主要建筑物洪水

标准采用20年一遇洪水设计，100年一遇洪水校核；消能防冲建筑物采用10年

一遇设计。

1.2.2抗震设防标准

批复中明确工程区地震动峰值加速度为0.05g,相应地震基本烈度为VI度，

根据规范规定，可不进行抗震计算。

1.2.3设计标准

（1）大坝安全超高

按照《混凝土重力坝设计规范》51,319-2018表4.2.1关于安全超高的规定，

大坝安全加高见表l-2o

建筑物安全超高

表1-2

建筑物类型建筑物级别相应工况安全超高（m）

设计0.4

混凝土重力坝5

校核0.3

（2）坝体混凝土抗压及坝基抗滑稳定安全系数

挡水建筑物根据《混凝土重力坝设计规范》SL319-2018,混凝土重力坝混凝

土抗压、坝基抗滑稳定安全系数及应力控制标准见表1-3、表1-4、表1-5。

重力坝抗压及坝基抗滑稳定安全系数控制标准表

表1-3

项目基本组合特殊组合

坝体混凝土抗压安全系数4.003.50

坝基面抗滑稳定安全系数K'3.002.50

坝基面抗滑稳定安全系数K1.051.00

混凝土容许应力标准表

表1-4

混凝土容许应力(MPa)

混凝土标号

基本组合特殊组合

C153.754.28

C2055.71

C256.257.14

C307.58.57

注：混凝土的容许应力应按大坝混凝土的极限强度除以相应的安全系数确

定。

重力坝应力控制标准

表1-5

项目运用期施工期

坝踵垂直应力不出现拉应力

坝趾垂直应力小于坝基容许应力小于0.IMPa拉应力

坝体上游而垂直应力不出现拉应力

坝体下游面应力不大于0.2MPa拉应力

坝体最大主应力不大于碎允许压应力值

1.2.4工程合理使用年限及耐久性设计

(1)工程合理使用年限

本工程等别为V等小(2)型水利工程，根据《水利水电工程合理使用年限及耐

久性设计规范》(SL/T654-2014),工程合理使用年限为50年，水库挡水建筑物

和泄水建筑物合理使用年限为50年,其余水工建筑物合理使用年限为30年。

(2)耐久性设计

水工建筑物的耐久性设计应根据其合理使用年限和所处的环境条件进行，主

要明确建筑物所处的环境条件，提出有利于减轻环境影响的结构构造措施及材料

的耐久性要求：明确钢筋的混凝土保护层厚度、混凝土裂缝控制等要求。

根据《水利水电工程合理使用年限及耐久性设计规范》(SL654-2014)表

4.1.9之规定，所处环境为属于二类环境。

在二类环境条件下，钢筋混凝土构件耐久性基本要求：混凝土最低强度等级

为C25；最小水泥用量260kg/m：:最大水胶比0.55；最大氯离子含量0.3%；最

大碱含量3.0kg/m\混凝土表面最大裂缝宽度限值为0.30mm.板和墙的混凝土

2

保护层厚度不小于25丽，梁、柱、墩的混凝土保护层厚度不小于35mm,截面厚

度不小于2.5m的底板及墩墙混凝土保护层厚度不小于40mm。

本工程属温和地区，混凝土抗冻等级采用F50。

本工程大体积混凝土结构的挡水面，水头HV30m,混凝土抗渗等级采用W4。

L3水文资料

水大丘水库坝址位于南川区石溪镇盐井村十字沟流域，十字沟为盐井沟右岸

一级支流，龙川江左岸二级支流，大溪河左岸三级支流。

大溪河发源于南平镇岭坝金佛山老龙洞，抵武隆新庙出境，流域总面积

1786km2,河道总长河3km,河口平均流量为33.6n?/s。区境内流域面积409km

占全区幅员面积的15.72%,河道长25.06km,主河道流经南平镇、南城街道、西

城街道、东城街道、鸣玉镇、民主镇至骑龙镇鱼跳水库大坝进入武隆区境内。

龙川江发源于南川区兴隆镇三和村，经兴隆镇、木凉镇、大观镇、河图乡，

于鸣玉镇文化居委汇入大溪河。河流长度50.10km,流域面积240km1

盐井沟发源于石溪镇涪立树附近，往西南方向流经白鹤林沟、瓦屋咀、小屋

基，在龙洞湾右纳工程坝址所在支沟后，流经花铺竹丰寺、河咀、院子坪、石合

桥，在小河碉汇入龙川江。河道总长9.96km,流域总面积17.514km1

十字沟发源于石溪镇上蜂桶岩，往东南方向流经风口岩、大屋基、新庙，在

龙洞湾汇入盐井沟。河道总长2.34km,流域总面积L64km:水大丘水库坝址位

于南川区石溪镇盐井村大屋基处，坝址集雨面积0.408knA河长1.058km,比降

96.86%oo流域水系见附图2-1o

水大丘水库所在十字沟流域地势西高东低，属低山中深丘地貌，河流流向为

由西向东。从十字沟水源海拔高程933m,至汇入盐井沟处海拔720nl左右，相对

高差为213mo土地利用率低，植被较好。水大丘水库坝址以上流域目前无水利

工程。

水大丘水库特征水位、库容

表1-6

正常蓄水位（m）826.4()正常库容（万/）18.16

设计洪水位（m）826.95设计库容（万一）

校核洪水位（m）827.10总库容（万布）20.22

3

死水位（m）815.10死库容（万痛）2.1

调节库容（万犬）16.15泥沙淤积高程（m）812.51

L4地质资料

大坝轴线走向180°,大坝所在河谷段走向90°,岩层近水平状缓倾下游，

岩层走向5°〜15°,河流走向与岩层走向近垂直，为横向谷，坝址所在河谷段

形态类型为“V”形，两岸谷坡形态呈对称状。河谷谷底高程809.3〜810.8m,

谷底宽度19.0〜21.0m,现状有水河床宽0.3〜1.0m,现状水流位于谷底右侧，

水深0.2〜0.4m。

谷底覆盖层为坡洪积粉质黏土夹细砂及残坡积粉质黏土，厚度6.0~6.8ni0

谷坡多为残坡积粉质黏土夹碎石及崩坡积含碎石粉质黏土，覆盖层厚度约0〜

1.0m,基岩出露相对良好，岸坡表存在小型孤石，块径0.5〜1.5m。

坝基基岩主要为侏罗系上统遂宁组上段（工泥岩，泥岩为极软岩〜软

岩，弱风化泥岩岩体较完整，坝址区未见断层发育，泥岩中构造裂隙不发育。无

软弱夹层发育。

坝基基岩透水率大于10.0Lu的7段，合计息长34.9m,占总段数的19.6%；

q=5.0-10.OLu共计7段，合计总长34.3m,占总试段的19.3%,q=l.0-5.OLu

共计22段，合计总长108.8m,占总试段的61.1%；qG.OLu共计0段,合计总

长0.0m,占总试段的0.0机坝址岩体透水性整体而言，坝址区岩体总体渗透性

一般，多为中等透水和弱透水，局部存在微透水层。

坝址区相对透水含水地层为侏罗系上统遂宁组强风化〜弱风化砂岩及泥岩，

以及第四系松散堆积的残坡积粉质黏土层、坡洪积粉质黏土夹碎石角砾，以及崩

坡积含碎石粉质黏土。坝址区整体透水性弱，且富水性弱，属贫水地层。

坝址区两岸岩体强风化带厚度2.8~4.6m,谷底基岩强风化带相对两岸较

薄，厚度1.4〜3.2m。坝址区岸坡存在小型孤石，除此以外，坝址区内无活动断

裂、构造破碎带通过，亦未发现岩溶、采空区、滑坡、泥石流、塌岸、不稳定斜

坡、地面塌陷等不良地质作用和地质灾害。

大坝岩体工程分类为嬴、类，弱风化岩体较完整，多呈厚层状结构，岩

体工程地质分类小，建议以弱风化岩体作为坝基持力层；左、右岸坝肩为岩质

边坡，边坡结构为近水平厚层状岩质边坡，开挖边坡岩体存在快速风化问题，边

坡稳定受岩体强度控制，建议按开挖坡比进行放坡并及时进行防护。此外，坝基

4

岩体为工程性质存在差异的泥岩，坝基存在一定的不均匀变形问题，需进行一定

深度的固结灌浆处理。

坝基抗滑稳定的主要模式为坝体与基岩接触面的抗滑稳定问题；混凝土坝体

与基岩接触面的抗剪强度为控制大坝稳定的主要因素，需对大坝进行抗滑稳定验

算，抗滑稳定计算参数c'取0.30MPa,f取0.55,f取0.39。整体来讲，地

质条件满足抗滑稳定要求。

坝址存在坝基及坝肩渗漏问题，坝址存在主要渗漏形式为坝基及绕坝肩渗漏

问题，需对坝基及两岸坝肩进行防渗处理。建议帷幕防渗下限深入5Lu相对隔水

层以下5〜8m且不小于规范规定的深度。

调查料场的骨料储量与质量满足设计及规范要求。人工粗骨料及块石料可选

取重庆市明次矿产品有限责任公司（简称明装料场）作为外购料源，运距约46km；

可选取重庆市庆岩建材有限公司料场（简称庆岩料场）作为备用料场，运距约

50km。混凝土细骨料选取了两处细骨料场，一处为重庆市明温矿产品有限责任公

司（明淡料场），一处为重庆市督杨建材有限公司机制石英砂料场（简称督杨砂

料场），运距分别为46km及34km。另外，针对商品混凝土进行调查后，距坝址

区较近为斗大商碎，其粗细骨料主要来源为南川区明能料场，日产量大于1000m3,

综合运距20km。质量、储量均能够满足本工程所需。

5

坝址区岩体物理力学参数地质建议值表

岩石单舟由抗压强

物理性质岩体变形指标抗剪强度计算参数

月允许承载

地质单地质特天然密饱和密力变形模弹性模泊松抗

名称天然饱和抗剪断

元征度度量量比剪

c'(MPa

(g/cm、)(g/cn/)MPaMPaMPaGPaGPaVrf

)

强风化*2.252.32--0.3---0.250.150.2

泥岩

弱风化2.552.588.415.460.820.10.110.250.550.3039

强风化《2.32.38--0.3---0.250.150.2

砂岩

Jjsrr弱风化2.552.5740.0128.772.850.660.790.240.60.40.45

泥岩层面弱风化-•---•--0.450.20.35

泥岩和验结合

弱风化--------0.550.3039

面

1.5主要技术标准及规范

(1)《防洪标准》(GB50201-2014)

(2)《水利水电工程合理使用年限及耐久性设计规范》(SL654-2014)

(3)《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2017)

(4)《水工建筑物抗震设计标准》(GB51247-2018)

(5)《混凝土重力坝设计规范》(SL319-2018：

(6)《水工混凝土结构设计规范》(SL/T191-2008)

(7)《溢洪道设计规范》(SL253-2018)

(8)《水工建筑物荷载设计规范》(SL744-2016)

(9)《水利水电工程进水口设计规范》(SL285-2020)

(10)《水利水电工程边坡设计规范》(SL386-2007)

(11)《水利水电工程工程量计算规定》(SL328-2005)

(12)《水工挡土墙设计规范》(SL379-2007)

(13)《堆石混凝土筑坝技术导则》(NB/T10077-2018)

7

2.建筑物设计计算

2.1坝顶高程复核

水大丘水库挡水建筑物为C15堆石碎重力坝，根据确定水库规模和调洪计

算，水库正常蓄水位为826.40m,设计洪水位为826.95m,校核洪水位为827.10m,

根据《混凝土重力坝设计规范》(SL319-2018)规定，坝顶高程=水库静水位十

Ah,其中Ah为坝顶距水库静水位(正常蓄水位或校核洪水位)的高度，Ah由下式

确定：

Ah=hi%+hz+he

式中：hr,—百年一遇波高(m),按官厅公式计算；

hz—波浪中心线至水库静水位高差(m)；

h<—安全超高(m),坝的安全级别为HI级，正常蓄水位和校核洪水

位下分别取0,位和0.位。

波浪要素按照官厅水库公式计算：

(/3

?

篝9

o9

驾=0.0076?9

9

?.

991/3.75

券

99

gL,”-,/2J57

=O.331VO99

匕2.?

2

式中：h——当gD/Vo=2O-25O时，为累积频率5%的波图h5%;

2

当gD/Vo=25O-lOOO时，为累积频率10%的波高hio%；

波浪中心线至水库静水位的高度hz按下式计算：

；万〃271H

hz=—匕-cth--------

LniLm

经计算，施工图坝顶高程计算成果见表2-1。

施工图坝顶高程计算成果表

表2-1单位：m

水库水位计算风速吹程hl%hZhC计算坝顶高程

计算水位

(m)(m/s)(m)(mi0")(in)(m)

正常蓄水位826.4022.52601.0080.7130.40828.52

8

校核洪水位827.10152600.5490.3170.30828.27

根据《水闸设计规范》(SL265-2016)第4.2・22规定,工作桥、检修桥和交

通桥的梁(板)底高程均应高出最高洪水位0.50m以上，根据交通桥结构设计，溢

流坝段人行交通桥的梁高为0.55m,人行交通桥顶高程取828.15m。本阶段，经

复核，坝顶高程与初设阶段计算成果一致。

根据规范规定选取以上其中最大值作为设计运用值，即选校核洪水位加非常

运用情况的超高0.4m,综合考虑人行交通桥桥顶高程，最终确定828.60m作为

坝顶高程。

2.2挡水建筑物设计计算

2.2.1结构布置

水大丘水库坝枢工程为C15堆石碎重力坝和取水建筑物.拦河坝采用C15

堆石碎无闸开敞式泄流实体重力坝，水库正常蓄水位826.40m,设计洪水位

826.95m,校核洪水位827.10m,大坝最大坝高29.5m,坝顶高程为828.60m,最

低建基面高程为799.lOnio

坝体剖面呈三角形，坝轴线长94.0%坝体共分为5个坝段。上游面从坝顶

(828.60m)至812.90m为铅直，812.90m至坝基垫层为1为.2斜坡;下游面从

坝顶至824.60m为铅直，824.60m至坝基垫层为1:0.9斜坡，坝基垫层为2.0m

厚C20混凝土基础。上游坝面设1m号C25W6钢筋碎防渗面板，防渗等级W6,抗

冻等级F50O

溢流坝长12nb布置于3坝段，位于河床中部，溢流堰堰顶高程为826.40m,

溢流坝建基面高程为799.10m,坝高27.30m,底宽33.09m。上游坝面812.90m

高程以上铅直，812.90m高程至坝基垫层坡比为1：0.2o溢流堰采用无闸开敞式

宽顶堰，堰顶上游采用三圆弧连接，平直段为满足溢流坝段稳定要求，长

5.8731m；堰顶下游嘉曲线方程为1.28638y=X一,曲线下游于825.96m高程处接

1：0.9直线段，直线段末端高程805.95m处接半径为8m,中心角为48°的反弧

段，反弧段末端接消力池。上游坝面设1m厚C25W6钢筋碎防渗面板，防渗等级

W6,抗冻等级F50,溢流堰采用C30W6钢筋碎浇筑。

9

2.2.2荷载计算

2.2.2.1设计参数

①特征水位

校核洪水位：上游827.10m下游806.56m

设计洪水位:上游826.95m下游806.34m

正常水位：上游826.40m下游806.5

施工期水位:上游无水下游无水

坝前淤沙高程：812.51m,。=14°,泥沙浮容重g.OkN/nr5,水容重9.81kN/iA

②地震设计烈度：VI度

③建筑材料：C15堆石碎容重取24.5kN//。(根据《堆石混凝土筑坝技术导

则》(NB/T10077-2018)4.3.2)

2.222坝体自重及永久设备自重

坝体自重荷载计入坝体本身的重量。永久设备未计入。

以坝横0+054.75为例，自重W在正常蓄水位、设计洪水位、校核洪水位完

全一样，计算步骤如下：

坝体自重W(KN)的计算公式：W=Vr,

式中：V一坝体体积，取Im坝长，可以月断面面积代替；

口一坝体混凝土的重度，取24.5KN/m)

2.223静水压力及其推力

静水压力P与作用水头H有关，所以在正常蓄水位、设计洪水位、校核洪水

位时静水压力P各不相同，应分别计算，包括坝体上、下游面的水平向水压力和

竖直向的水重。水平向水压力按二角形分布。

计算公式：口=1九〃2

式中：％一水的容重，取9.81kN/m3。

H—相应计算工况的作用水头(m)。

2.2.2.4扬压力

考虑采用防渗帷幕降压措施，扬压力图形计算假定如下图所示。

10

a一基础灌浆排水幕扬压力折减系数，岸坡段取a=0.35,河床段取a=0.25。当排

水管失效时,a=0.5。

II一上下游水位差(m),即11=儿-山。乩为上游水位，也为下游水位。

2.2.2.5泥沙压力

水平泥沙压力标准值计算公式为：

匕=%个1(45。号)

式中：Ysb一泥沙浮容重(kN/n?),取8KN/W。

%一坝前泥沙淤积高度(m)。

(ps-淤沙内摩擦角，取14°o

2.2.2.6浪压力

波浪要素按照官厅水库公式计算：

1/3

贮9

9

翳=匕7

0.007629

Vo2.

91/3.75

gL,“丝0

-1/2J59

O.331VO

?

7VO-

式中：h——当gD/V()2=20〜250时，为累积频率5%的波图hs%；

当gD/Vo2=25O-l()()O时，为累积频率1()%的波高hio%；

波浪中心线至水库静水位的高度hz按下式计算：

.兀.271H

hz=­X—cth-------

LmLm

II

浪压力标准值计算公式：Pwk=-/A（^/0+/L）

2.2.2.7土压力

土压力计算公式：%=g刈2K

式中：丫一填土重度（KN/n?）,MX20KN/m3；

H—填土高度（m）；K“一主动土压力系数。

2.2.2.8地震作用

坝址地震基本烈度小于VI度，故不计算地震作用。

2.2.3挡水坝段抗滑稳定及应力计算

2.2.3.1计算方法

（1）抗滑稳定计算公式

根据《混凝土重力坝设计规范》（SL319-2018）,坝体抗滑稳定计算主要核

算坝基面的滑动条件，按抗剪强度公式或抗剪断强度公式计算。

抗剪强度公式：

K'=（fXEW）/Eli

抗剪断强度计算公式：

K'=（ZWXf,+C'XA）/£H

式中：

K一按抗剪强度计算的抗滑稳定安全系数；

K'一按抗剪断强度计算的抗滑稳定安全系数；

f一坝体混凝土与基岩接触面的抗剪摩擦系数；

f'一坝体混凝土与基岩接触面的抗剪断摩擦系数；

C，一坝体混凝土与基岩接触面的抗剪断凝聚力；

£w一计算截面上全部法向力的总和；

EH-计算截面上全部切向力的总和；

A一坝体混凝土与基岩接触面的面积。

（2）坝基截面垂直应力计算公式

12

A_T

式中：区.一坝基截面垂直应力，KPa；；

2卬一作用在坝段上或1m坝长上全部荷载在坝基截面上法向力的总和；

KPa；

ZM一作用于坝段上或1m坝长上全部荷载对坝基截面形心轴的力矩总和;

KN-m

x一坝基截面上计算点到形心轴的距离；m

A一坝段上或1m坝长的坝基截面面积，nf；

J一坝段上或1m坝长的截面对形心轴的惯性矩，m4；

水大丘水库工程挡水坝段根据地质情况，以泥岩为主，坝体稳定按照抗剪和

抗剪断公式进行计算。

2.232荷载组合

计算荷载组合表

表2.2.3-1

游

上计算荷载

荷载下游

位

扬

水

组

合

沙

运用工况水位泥

a1/1静水压浪压冰压土压

力

(m)压

m)力

重压力力力力

正常运用水

826.40805.5JVVV

基本位

组合设计洪水位

826.95806.34JJVV

(P=3.33%)

校核洪水位

827.10806.56VVV4V

特殊P=0.5%)

组合

施工期860.00R00.00JJJ

2.2.3.3设计参数

弱风化泥岩：40.39；伊=0.55,c'=0.3MPa

2.2.3.4计算简图

13

图1河床段（坝横0+054.75）计算简图

▼树I炖827.10

丁

工806,56俨=位）

图2溢流段（坝横0+044.15）计算简图

14

地领红地鸟校计现的826.95w王《营撤26配

溪抄南拗1251

^806.34(P=5%)2806.56(P=吃)

图3岸坡段（坝横0+067.41）计算简图

2.2.3.5计算成果与分析

综合考虑上游水压力，淤沙压力、下游水压力、扬压力、土压力、自重，根

据荷载计算成果得各坝段结果如下列表格。

15

坝段安全系数成果表

表223-2

非溢流城段(河床段,最大坝高29.5m)非溢流坝段(岸坡段，坝高21.5m)溢流坝段

荷载组上游水下游水

运用工况（坝横0+054.75）（坝横0+067.4D（坝横6044.15）

合位(m)位⑹

安全系安全系坝踵应坝趾应安全系安全系坝踵应坝趾应安全系安全系坝踵应坝趾应

数K数K力(MPa)力(MPa)数KW力(MPa)力(MPa)数K数K'力(MPa)力(MPa)

正常落水位826.40805.504.3181.1530.3950.2645.4941.3580.3380.2454.1991.0970.3760.260

基本组

合设计洪水位

826.95806.344.1461.0920.3790.2655.1971.2810.3240.2574.0701.0510.3590.266

(P=3.33%)

校核洪水位

特殊组827.10806.564.1011.0760.3750.2665.1201.2610.3200.2614.0371.0390.3540.268

合(P=0.5%)

施工期809.00807.1039.3907.8940.5920.07465.39617,5260.5580.10133.6128.8920.5840.065

16

2.2.3.6岸坡坝段的抗滑稳定复核

岸坡坝段的抗滑稳定安全系数为:

曰J(N-U)+CA

sS

5=初+尸)

(b)

H2-2刖*M抑t■定计，向国(a)立初却(b)fBH

其中：W一坝块总重；

U一坝基面的扬压力；

P—水压力；

A—断面面积；

f'、C’一坝基面的抗剪强度参数；N=Wcos0,PZsin。。

对1号岸坡坝段校核工况下抗滑稳定安全系数进行复核计算：Ks'

=5218.5/1630.81=3.20>^^]=2.5,>因此，根据上述稳定计算结果，1号岸坡

坝段是稳定的。

2.3泄水建筑物设计计算

2.3.1堰面曲线计算

2.3.1.1定型设计水头的确定

根据《溢洪道设计规范》SL253-2018的要求,对于上游堰高P)>1.33Hd的

高堰，取Ha=(0.75〜0.95)Hmax,印皿为校核流量下的堰上水头(0.7m),即

H<i=(0.75〜0.95)Hma<,取Hd=0.595m。

17

2.3.1.3基曲线方程计算

本工程溢流坝堰型采用WES实用堰，堰面曲线采用舞曲线，堰顶高程为

826.40m,累曲线按采用《溢洪道设计规范》SL253-2018附录A中(Al.1.1-1)

公式计算。

*〃=kH-'y

式中：比——堰而曲线定型设计水头，本工程取乩=0.595m。

n、k——系数，当Pl/Hd>l.0时，查表Ay/Ax=3:0,取值n=l.85,k=2；

经计算，暴曲线方程为：

y=0.7774xL85

2.3.1.4堰顶上游三圆弧曲线坐标及半径计算

根据《溢洪道设计规范》SL253-2018附表A.1.2条规定，溢洪道上游堰面

采用三圆弧曲线，圆弧半径R及其水平坐标x如上图所示，成果见下表。

堰顶上游三圆弧曲线的半径R及其水平坐标x计算表

表2-8

第一段圆瓠第二段圆弧第三段圆弧

HdXl=-

Xl=-0.175HdRl=0.5HdRl=0.2HdXl=-0.282HdRl=0.34Hd

0.276Hd

0.595-0.10413.2975-0.16420.1190-0.16780.0238

2.3.2泄流能力复核

根据《溢洪道设计规范》(SL253-2018)附录A,泄流能力计算公式:

式中：£一侧收缩系数；

B一溢流堰净宽，取B=10m；

m—流量系数；

H一堰上水头，叱

g一重力加速度，9.81m/s2；

Q一流量,n7s；

本阶段泄流曲线成果见下表。

18

水大丘水库施工图阶段溢流堰泄流曲线

表2-9

上游水位闸孔总净淹没系数侧收缩系流量系数流量

H0(m)H0/HdPl/Hd

(m)宽B(m)oS数£mQ(m3/s)

826.400.0()10.001.001.0000.9044.170.3600.00

826.450.0510.001.000.9980.0844.170.3600.18

826.500.1010.001.000.9970.1744.170.3600.50

826.550.1510.001.000.9950.2544.170.3600.92

826.600.2010.001.000.9930.3344.170.3601.42

826.650.2510.001.000.9920.1244.170.3601.98

826.700.3010.001.000.9900.5044.170.3602.59

826.750.3510.001.000.9880.5844.170.3603.26

826.800.4010.001.000.9870.6744.170.3603.98

826.850.4510.001.000.9850.7544.170.3604.74

826.900.5010.001.000.9830.8344.170.3605.54

826.950.5510.001.000.9820.9244.170.3606.38

827.000.6010.001.000.9801.0044.170.3607.26

827.050.6510.001.000.9781.0844.170.3608.18

827.100.7010.001.000.9771.1744.170.3609.12

827.150.7510.001.000.9751.2544.170.36010.10

827.200.8010.001.000.9731.3344.170.36011.11

827.250.8510.001.000.9721.4244.170.36012.14

827.300.9010.001.000.9701.5044.170.36013.21

827.350.9510.001.000.9681.5844.170.36014.30

827.401.0010.0()1.000.9671.6744.170.36015.41

827.451.0510.001.000.9651.7544.170.36016.56

827.501.1010.001.000.9631.8344.170.36017.72

827.55L1510.001.000.9621.9244.170.36018.91

827.601.2010.001.000.9602.0044.170.36020.12

827.651.2510.001.000.9582.0844.170.36021.36

2.3.3泄槽水面线推求

参照《水工设计手册7-泄水与过坝建筑物》(以下简称《手册7》)中提供

的计算水面线的方法。

泄槽水面线根据能量方程和恒定非均匀渐变流公式，用分段求和法计算。

堰顶与陡坡交界处断面的临界水深计算公式如下：

19

式中：hk一堰顶与陡槽交界断面临界水深，m；

Q一溢洪道下泄流量，m7s；

B一该断面处净宽，mo

泄槽水面线根据能量方程，用分段求和法计算，计算公式如下:

22

a，V

仇COS。+_（%COS。+1）

-2g_2g

△71-2=i-J

式中：

△八-2----分段长度（m）；

A、h>----分段始、末断面水深（01）；

匕、外一一分段始、末断面平均流速（m/s）；

口、⑥一一流速分布不均匀系数，取1.05；

〃一泄槽底坡角度（°）;

，一泄槽底坡，i=tgO,

了一分段内平均摩阻坡降；

"一泄槽槽身糙率系数；

u一分段平均流速，尸（匕+丹）/2,（m/s）；

斤一分段平均水力半径，/+（/3及）/2,（m）o

掺气水深按以下公式计算：

gv

h=（[+-）h

1b1001]

式中：

l不掺气情况下泄槽计算断面流速（m/s）；

f一修正系数，可取1.0〜1.4s/m,流速大者取大值;

方一不掺气水深（吟。

20

泄槽水面线计算结果见下表。

泄槽水面线计算成果表

表2.3.3

计算水深流速掺气水深安全超高计算边墙高设计边;啬高

桩号