淤地壩設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、水土保持工程學(xué)-淤地壩設(shè)計(jì)淤地壩設(shè)計(jì)目 錄第一章 概況第一節(jié) 基本資料第二節(jié) 淤地壩的組成和作用 一、淤地壩的組成二、淤地壩的作用第二章 淤地壩壩體設(shè)計(jì)第一節(jié) 淤地壩總體設(shè)計(jì)一、淤地壩組成方案選擇 二、淤地壩類型選擇三、壩址選擇第二節(jié) 土壩壩體設(shè)計(jì)一、壩高及庫(kù)容確定（一）、攔泥庫(kù)容及攔泥壩高的確定（二）、滯洪庫(kù)容及滯洪壩高的確定1、先用20年一遇洪水進(jìn)行設(shè)計(jì) 2、按工程安全防洪標(biāo)準(zhǔn)確定溢洪道尺寸進(jìn)行校核 3、安全加高h(yuǎn)的確定二、土壩斷面結(jié)構(gòu)構(gòu)造及尺寸（一）、壩頂寬度（二）、壩坡馬道（三）、壩邊坡（四）、壩坡保護(hù)（五）、壩體排水（六）、壩基和岸坡處理 第三節(jié) 土壩的穩(wěn)定計(jì)算第三章 土壩溢洪道設(shè)計(jì)

2、 第一節(jié) 位置選擇和布置形式一、位置選擇二、布置形式第二節(jié) 水力計(jì)算一、溢流堰尺寸計(jì)算 二、陡坡段尺寸計(jì)算 （一）、計(jì)算臨界水深hk （二）、計(jì)算臨界底坡ik （三）、計(jì)算陡坡長(zhǎng)度l0 （四）、計(jì)算正常水深h0 （五）、計(jì)算水面曲線（六）、陡坡終點(diǎn)水深ha和末端流速v（七）、陡坡邊墻高度h確定三、出口段尺寸計(jì)算（一）、消力池深度s計(jì)算1、求躍后水深h2、求尾渠正常水深ht3、消力池深度（二）、消力池長(zhǎng)度計(jì)算 第四章 溢洪道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第一節(jié) 進(jìn)口段設(shè)計(jì)一、 引水渠設(shè)計(jì)二、 漸變段設(shè)計(jì)三、 溢流堰設(shè)計(jì)第二節(jié) 陡坡段設(shè)計(jì)第三節(jié) 出口段設(shè)計(jì)第五章 土壩放水建筑物設(shè)計(jì)第一節(jié) 放水工程組成及作用一、 放水工

3、程組成二、 放水工程作用 第二節(jié) 工程布設(shè)第三節(jié) 水力計(jì)算一、 臥管水力計(jì)算（一）、進(jìn)水孔尺寸計(jì)算（二）、臥管涵洞斷面尺寸計(jì)算 二、 消力池水力計(jì)算 第四節(jié) 工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一、 臥管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 二、 輸水涵洞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第一章 概況第一節(jié) 基本資料1.壩址以上集水面積5km2;2.經(jīng)勘測(cè)計(jì)算，求得壩高h(yuǎn)與庫(kù)容v、淤地面積a的關(guān)系見圖；3.流域年侵蝕模數(shù)k=10000t/ km2,20年一遇設(shè)計(jì)洪水流量q20=105 m3 /s，洪水總量w洪10萬(wàn)m3,200年一遇設(shè)計(jì)洪水流量q200=180 m3 /s，洪水總量w洪17萬(wàn)m3；4.溝道無(wú)常流水；5.壩址附近有充足的筑壩土料，土壤內(nèi)摩擦角20，內(nèi)聚力

4、c=0.8t/ m2 ; 6.放水洞設(shè)計(jì)流量q=0.5 m3 /s 。第二節(jié) 淤地壩的組成和作用一、淤地壩的組成淤地壩工程一般由三大件組成，即大壩、溢洪道，放水洞。二、淤地壩的作用 壩體是橫攔溝道的擋水建筑物，用以攔蓄洪水，淤積泥沙。溢洪道是排洪建筑物，當(dāng)淤地壩內(nèi)洪水位超過(guò)設(shè)計(jì)高度時(shí)，洪水就會(huì)由溢洪道排出，以保證壩體的安全和壩堤生產(chǎn)的正常運(yùn)行。放水建筑物用以排泄溝道長(zhǎng)流水、庫(kù)內(nèi)積水到壩的下游，通常采用豎井和臥管的形式。淤地壩的最終目的就是增加農(nóng)田。第二章 淤地壩壩體設(shè)計(jì)第一節(jié) 淤地壩總體設(shè)計(jì)一、淤地壩組成方案選擇淤地壩樞紐工程組成在實(shí)踐中有三大件方案（大壩、溢洪道和放水建筑物），也有兩大件方案

5、（大壩和放水建筑物），還有一大件方案（大壩）。雖然三大件方案中溢洪道工程量大，工程投資和維修費(fèi)用較高，但考慮到淤地壩控制的流域面積較大，為5km,從工程建成后運(yùn)用安全方面及淤地壩上游淹沒損失兩方面綜合考慮，淤地壩設(shè)計(jì)為三大件方案。二、淤地壩類型選擇壩地附近有充足的筑壩土料，可以就地取材，考慮到土壩對(duì)地基要求低，施工技術(shù)較為簡(jiǎn)單，因此淤地壩設(shè)計(jì)為均質(zhì)土壩。土壩按照施工方法可以分為碾壓壩和水墜壩。在壩地附近有充足的土料，但是沒有充足的水源，水墜壩無(wú)法施工，因此土壩設(shè)計(jì)為碾壓壩。綜上，淤地壩設(shè)計(jì)為碾壓均質(zhì)土壩。三、壩址選擇好的壩址是淤地面積大、工程量小、施工方便、運(yùn)用安全可靠。在流域溝道壩址地形圖中

6、有兩個(gè)軸線位置可以選擇，其中軸線二處溝谷狹窄，上游地形開闊平坦，并處于口小肚大的葫蘆口地形處，在軸線二處筑壩工程量小、庫(kù)容大、淤地面積大。因此，選中在軸線二處筑壩。第二節(jié) 土壩壩體設(shè)計(jì)一、壩高及庫(kù)容確定 淤地壩壩高h(yuǎn)一般由攔泥壩高h(yuǎn)攔，滯洪壩高h(yuǎn)滯和安全超高h(yuǎn)三部分組成，即壩高：h=h攔+h滯+h（一） 、攔泥庫(kù)容及攔泥壩高的確定 v攔=kf(1-ns)trs式中：f淤地壩控制的流域面積，單位km2，取f=5 km2k年平均侵蝕模數(shù)，k=10000t/（km2年） ns壩庫(kù)排沙比，從安全角度考慮，認(rèn)為土壩不排沙，即ns=0t設(shè)計(jì)淤積年限，n=10年rs淤積泥沙的干容重，rs =1.3t/m3得

7、：v攔=kf(1-ns)trs=38.5萬(wàn)m根據(jù)h-v曲線，查出相應(yīng)的攔泥壩高h(yuǎn)攔=24m，高程為822米。（二）、滯洪庫(kù)容及滯洪壩高的確定對(duì)于三大件方案，滯洪庫(kù)容需通過(guò)調(diào)洪計(jì)算確定。溢洪道最大泄流量q泄為： q泄=q洪（1-v滯/w洪）溢流堰堰流公式為： q泄mbh滯3/2兩公示聯(lián)立得： mbh滯3/2q洪（1-v滯/w洪）其中，m流量系數(shù)，取值為m=1.7；h溢洪道堰上水頭；b溢洪道堰頂凈寬；w洪溢洪道最大泄洪量；v滯滯洪容積；q洪來(lái)水洪峰流量。1、先用20年一遇洪水進(jìn)行設(shè)計(jì)已知20年一遇設(shè)計(jì)洪水流量q20=105m3/s，洪水總量w洪10萬(wàn)m3。求解采用試算法，步驟為：1）先假設(shè)一個(gè)h滯

8、，再由hv曲線求得v滯；2）按公式 q泄=q洪（1-v滯/w洪）求q泄；3）按堰流公式 q泄mbh滯3/2 求溢洪道寬度b；4）經(jīng)過(guò)多次假設(shè)計(jì)算，最終對(duì)工程作經(jīng)濟(jì)、技術(shù)比較，取一個(gè)合適的b，該b所對(duì)應(yīng)的h滯，q泄，v滯即為調(diào)洪計(jì)算所求。根據(jù)經(jīng)濟(jì)分析技術(shù)比較最終得出h滯2m，b=8.7m。此時(shí)q泄=q洪（1-v滯/w洪）=42m3 /s 2、 按工程安全防洪標(biāo)準(zhǔn)確定溢洪道尺寸進(jìn)行校核200年一遇設(shè)計(jì)洪水流量q200=180 m3 /s，洪水總量w洪17萬(wàn)m3，校核步驟：1）先假設(shè)一個(gè)h滯，再由hv曲線求得v滯；2）按公式 q泄=q洪（1-v滯/w洪）求q泄；3）按堰流公式 q泄mbh滯3/2，其

9、中m=1.7，b=8.7m,可求得h滯；4）將假設(shè)的h滯的值與求得的h滯的值對(duì)比，如果兩個(gè)數(shù)值接近或相等，則為所求的h滯。h滯=3m時(shí)，所求的兩個(gè)數(shù)值比較的接近，因此校核h滯等于3m。3、安全加高h(yuǎn)的確定20 年一遇的洪水計(jì)算 h20= h攔+h滯+h安=24m+2.0m+2.0m=28m200年一遇的洪水計(jì)算 h200= h攔+h滯+h安=24m+3.0m+2.0m=29m由于200年一遇洪水需要的壩體高度29m大于20年一遇洪水的壩體高度28m，故壩體高度h=29m取最大壩高為29m,相應(yīng)壩頂高程為827m,溝底高程為798m。二、土壩斷面結(jié)構(gòu)構(gòu)造及尺寸（一）、壩頂寬度壩頂設(shè)置單行道車道，

10、由表3-8 中可以看出，對(duì)于高度在29m的土壩壩頂寬度b=5m。（二）、壩坡馬道因壩高于15m，考慮到施工行人、交通、堆放材料、機(jī)件方便和壩坡排水,在壩的中部即15m的高度（高程813m）設(shè)置1.5m寬的橫向馬道。馬道上部壩坡陡，下部壩坡緩。（三）、壩邊坡上游馬道以上坡比為1:2.1,馬道以下坡比為1:2.3；下游馬道以上坡比為1:1.7,馬道以下坡比為1:1.9。（四）、壩坡保護(hù)為防雨水等沖刷，淤積面以上的上游壩面和下游壩面，須設(shè)置保護(hù)措施。、植物措施:保護(hù)措施可為種植牧草、栽植灌木、也可以砌石。、排水溝:下游壩面還需要設(shè)置縱向排水溝，特別是壩端與溝坡相接處，必須做好排水措施，以防暴雨徑流沖

11、刷。因此，在壩體與岸坡結(jié)合處設(shè)縱向排水溝，將壩面流水送出壩腳以外。排水溝為矩形斷面，尺寸為3030cm（深寬），邊墻、底板厚均為20cm.、結(jié)合槽:為增加壩體穩(wěn)定性，防止土壩與溝底結(jié)合面上透水，沿壩軸線方向從溝底到岸坡開挖一道梯形斷面結(jié)合槽。結(jié)合槽底寬1.0m，深1m，邊坡比1：1，結(jié)合槽用黃土人工回填夯實(shí)。（五）、壩體排水壩庫(kù)蓄水之后，由于上游水壓力的作用，水流會(huì)通過(guò)壩體滲透到下游壩面坡腳處，對(duì)于下游壩坡產(chǎn)生沖刷，出現(xiàn)管涌和流土現(xiàn)象。為了保證壩體安全，需要在壩的下游坡腳處設(shè)置排水體。排水體的作用一是降低浸潤(rùn)線的位置，防止?jié)B透破壞（流土，管涌）；二是增加壩坡穩(wěn)定，減小壩的斷面尺寸。棱式反濾排水

12、體適用于中大型土壩，因此該土壩排水體設(shè)計(jì)為棱式反濾排水體。排水體頂端長(zhǎng)度為2.5m，高度為4m，粗砂厚度為0.3m，小礫石厚度為0.4m，內(nèi)部坡比為1：1，外部坡比為1:1.5。棱式反濾排水體斷面結(jié)構(gòu)示意圖見附圖。（六）、壩基和岸坡處理壩體填筑前，必須對(duì)壩基和岸坡進(jìn)行處理，清基范圍應(yīng)超出壩的坡腳線0.6m，清基平均深度為30cm，凡在清基范圍內(nèi)的地面表土、亂石、草皮、樹木、腐殖質(zhì)等均要清除干凈，不得留在壩內(nèi)做回填土用。與壩體連接的岸坡應(yīng)開挖成平順的正坡，土質(zhì)岸坡不陡于1：1.5。第三節(jié) 土壩穩(wěn)定性計(jì)算土壩穩(wěn)定分析計(jì)算方法：泰勒分析法泰勒提出在土坡穩(wěn)定分析中共有5個(gè)計(jì)算參數(shù),即土的重度、土坡高度

13、h、坡角以及土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c、，若知道其中4個(gè)參數(shù)時(shí)就可以求出第五個(gè)參數(shù)ns，稱為穩(wěn)定因數(shù)，即：ns=hc泰勒通過(guò)大量計(jì)算得到ns與及間的關(guān)系曲線。如圖所示：圖1：泰勒的穩(wěn)定因數(shù)ns與坡角的關(guān)系圖2：泰勒的穩(wěn)定因數(shù)ns與坡角的關(guān)系土壩設(shè)計(jì)中總共涉及到4個(gè)大的坡度，進(jìn)行邊坡穩(wěn)定分析時(shí)只需要對(duì)坡度最大的邊坡進(jìn)行分析即可。所分析的邊坡高度為h=15m,坡比m=1:1.7,即坡角a=30.5，已知土壤內(nèi)摩擦角20，內(nèi)聚力c=0.8t/m2, 土的重度=1.7t/m3（一般壩體壓實(shí)后的干容重大于1.5t/m3，設(shè)計(jì)為1.7t/m3）。從圖2中可以看出當(dāng)20，a=30.5時(shí)，n=0.024；由公式 n=

14、ch 可以得出c=nh=0.0241.715=0.612t/m2；則穩(wěn)定安全系數(shù)k=cc1=1.311.25,所以該土坡處于穩(wěn)定狀態(tài)。第三章 土壩溢洪道設(shè)計(jì)第一節(jié) 位置選擇和布置形式一、位置選擇溢洪道是淤地壩中最主要的建筑物之一，根據(jù)對(duì)地形圖的分析，溝道的右岸坡度較陡，左岸坡度較緩，地形較平緩故選擇在溝道的左岸，同時(shí)溢洪道的進(jìn)口布設(shè)在距壩端10m以外處，出口布設(shè)壩坡坡腳線20-50m以外處。二、布置形式根據(jù)此流域的集水面積，及泄流量情況，采用堰流式溢洪道，用漿砌石建造。根據(jù)地形及工程量大小選用陡坡正堰式溢洪道，由進(jìn)口段，陡坡段，出口段三部分組成。第二節(jié) 水力計(jì)算一、溢流堰尺寸計(jì)算溢流堰采用無(wú)坎

15、寬頂堰，堰上水深為h=h滯=2m，堰長(zhǎng)設(shè)計(jì)為2.510倍的h，即l=10m，堰頂寬度為b=8.7m。二、陡坡段尺寸計(jì)算（一）、計(jì)算臨界水深hk陡坡段設(shè)計(jì)為梯形,底寬b=8.7m,邊坡比為1:1。對(duì)于梯形斷面陡槽，hk可按照水力學(xué)公式試算求得，即k3bk=q泄2g式中：a為不均勻系數(shù)，a一般取值1.1；k、bk分別為相應(yīng)于hk的過(guò)水?dāng)嗝婷娣e和水面寬； q泄=42m/s；g為重力加速度，g=9.81m/s2試算法：假設(shè)一個(gè)水深h，可以求得一個(gè)流量q，將h和q的關(guān)系進(jìn)行線性分析，做出趨勢(shì)線，根據(jù)趨勢(shì)線公式代入q泄=42m3/s便可以求得hk 的值。臨界水深試算表hk(m)q泄(萬(wàn)m3)wk(m)bk

16、(m)127.58 9.7 10.71.133.58 10.8 10.91.238.49 11.9 11.11.343.67 13.0 11.31.449.11 14.1 11.51.554.80 15.3 11.71.660.74 16.5 11.91.2742.09 12.7 11.24通過(guò)計(jì)算可以求出：當(dāng)q泄=42m/s時(shí)，hk =1.27m，vk=q泄/k =42/12.7=3.31m/s（二）、計(jì)算臨界底坡ik ik=gack2xkbk= q泄2kk2 kk=kckrk其中 kk為流量模數(shù)；k 為過(guò)水?dāng)嗝婷娣e：k =12.7 m2rk為相應(yīng)的臨界水深hk時(shí)的水力半徑，rk=kxk，x

17、k為相應(yīng)的臨界水深hk時(shí)的濕周n為粗糙系數(shù)，n=0.025 ；ck為謝才系數(shù)，ck=1nrk16，將hk =1.27m代入公式xk=22hk+b得：濕周xk =12.3m；rk=kxk=12.712.3=1.03m：將k =12.7m,rk=1.03m,代入下式， 得：kk=518.91m/s,ik=6.5510-3陡坡段底坡設(shè)計(jì)為i=1:5，因?yàn)閕k =6.5510-3 i=0.2,所以陡坡水流為急流，可按照陡坡計(jì)算。（三）、計(jì)算陡坡長(zhǎng)度l0l0=p2+(pi)2p為陡坡段總落差，壩底高程為798m，溢流堰高程為822m，因此p=822-798=24 m；i=1:5=0.2，則l0=p2+(

18、pi)2=122.38m（四）、計(jì)算正常水深h0利用明渠均勻流公式：q=acri其中：a為過(guò)水?dāng)嗝婷娣e，a=（b+h）h，b=8.7m；c 為謝才系數(shù)，c=1nr16 ，n為粗糙系數(shù)，n=0.025；r為水力半徑，r=ax，xk為濕周，x=22h+b；i為底坡坡度，i=0.2。明渠均勻流公式可以轉(zhuǎn)化為只有一個(gè)變量h的公式，即：q=（b+h）h53n(22 h+b)23i試算法：假設(shè)一個(gè)水深h，可以求得一個(gè)流量q，將h和q的關(guān)系進(jìn)行線性分析，做出趨勢(shì)線，根據(jù)趨勢(shì)線公式代入q泄=42m/s便可以求得h0 的值。h0(m)過(guò)水?dāng)嗝婷娣ea濕周x流量q0.10 0.88 8.98 3.35 0.20 1

19、.78 9.27 10.60 0.30 2.70 9.55 20.81 0.40 3.64 9.83 33.57 0.50 4.60 10.11 48.66 0.60 5.58 10.40 65.92 0.70 6.58 10.68 85.23 0.46 4.21 10.00 42.36 通過(guò)計(jì)算可以求出當(dāng)q泄=42m3/s時(shí)，h0 =0.46m ,v=q泄/a=42/4.21=9.97m/s（五）、計(jì)算水面曲線esl=i- =()式中：為溢洪道陡坡段相鄰兩過(guò)水?dāng)嗝娴乃?，單位m；i為底坡比降，i=1:5；為溢洪道陡坡段相鄰兩過(guò)水?dāng)嗝嫠ζ露鹊钠骄担籬1,h2為溢洪道陡坡段相鄰兩過(guò)水?dāng)嗝娴乃?/p>

20、深，單位m；,為溢洪道陡坡段相鄰兩過(guò)水?dāng)嗝娴钠骄魉?，單位m/s；a1、a2為相鄰兩過(guò)水?dāng)嗝鎰?dòng)能修正系數(shù)，取1.0。h/ma/m2/mr/m1/nr2/3v/(m/s）j=v2/（c2r）av2/2g/mes/ml/m和l/m1.2712.6612.291.0340.7983.3170.00661020.5607920.0060.0320.032421.211.8812.090.9839.5263.53540.0080.637040.0370.1920.224621.110.7811.810.9137.6363.89610.01071630.7736810.0820.4370.6618319.

21、711.530.8435.654.32990.01475140.9555560.1490.8171.479090.98.6411.250.7733.5544.86110.02098821.2044040.2521.452.928810.87.610.960.6931.3325.52630.03110941.5565830.422.6225.551150.76.5810.680.6228.9626.3830.04857152.0765760.7115.26210.8130.65.5810.40.5426.4177.52690.08118552.8875611.26114.8525.66660.5

22、4.610.110.4523.6569.13040.14896884.2489720.77528.4854.14670.464.214100.4222.489.96770.19660595.063991從水面曲線中計(jì)算可以得到l=54.147m，小于陡坡段長(zhǎng)度l=122.38m。由此可以說(shuō)明陡坡段末端水深達(dá)到正常水深。（六）、陡坡終點(diǎn)水深ha和末端流速va因?yàn)榍蟪龅乃媲€的長(zhǎng)度l=54.147m溢洪道陡坡段長(zhǎng)度l0 =122.38m，所以陡坡段末端水深ha正常水深h0=0.46m此時(shí)q泄=42m3/s，過(guò)水?dāng)嗝婷娣ea=（b+h）h=(8.7+0.46)0.46=4.21m，va=q泄/a =

23、424.21=9.97m/s（七）、陡坡邊墻高度h確定考慮到陡坡流速較大，參氣會(huì)使水深增加，故邊墻高度h: h=h+hb+h h未摻氣時(shí)陡坡中的水深，m hb摻氣時(shí)的水深增加值，可按下式計(jì)算： 當(dāng)流速v小于或等于20m/s時(shí),hb=vh/100；h為安全加高，可取0.51.0m。 即：h=h+hb+h=0.46+9.97*0.46/100+1=1.5三、出口段尺寸計(jì)算（一）、消力池深度s計(jì)算1、求躍后水深h梯形明渠共軛水深可以運(yùn)用迭代公式:（出自水力學(xué)高等教育出版社-吳持恭主編p276）h2,i+1=2j1hib+0.5m1+m2hi-aq2g2b+0.5m1+m2hi213式中：j1=a1h

24、1+q2ga1；a1=0.52b+m1+m2h1h1；h2,i+1 和h1 互為共軛水深；m1、m2為邊坡系數(shù)，m1=m2=1；b為底寬，b=8.7m；a為過(guò)水?dāng)嗝婷娣e；h1為躍前水深，h1=0.46m；h2為躍后水深；代入數(shù)據(jù)得：a1=0.52b+m1+m2h1h1=0.58.7+1+10.46 0.46=2.21m2j1=a1h1+q2/ga1=82.4 m3由迭代公式計(jì)算可得h=2.6m2、求尾渠正常水深ht尾渠設(shè)計(jì)成梯形斷面，底寬b=8.7m，邊坡設(shè)計(jì)為1:3。利用明渠均勻流公式：q=acri其中：a為過(guò)水?dāng)嗝婷娣e，a=（b+3h）h，b=8.7m；c 為謝才系數(shù)，c=1nr16 ，n

25、為粗糙系數(shù)，n=0.025xk為濕周，x=210h+b；i為尾渠底坡坡度，可以與土壩下游區(qū)域坡降近似相等，i 0.0225。明渠均勻流公式可以轉(zhuǎn)化為只有一個(gè)變量h的公式,即：q=（b+h）h53n(22 h+b)23i試算法：假設(shè)一個(gè)水深h，可以求得一個(gè)流量q，將h和q的關(guān)系進(jìn)行線性分析，做出趨勢(shì)線，根據(jù)趨勢(shì)線公式代入q泄=42m3/s便可以求得ht 的值。通過(guò)計(jì)算可以求出當(dāng)q泄=42m3/s時(shí)，ht =0.88m3、消力池深度計(jì)算公式選用經(jīng)驗(yàn)公式：s=1.25(h- ht )其中：h以陡坡段末端水深ha為躍前水深計(jì)算出的躍后水深，單位m；ht尾渠正常水深，單位m代入數(shù)據(jù)得s=1.25(h”-

26、ht)=1.25(2.6-0.88)=2.15m消力池深度設(shè)計(jì)為2.2m。（二）、消力池長(zhǎng)度計(jì)算l=lj lj=6.9(h-h)式中：為折減系數(shù)，取值0.7；h”為躍后水深，h”=2.6m；h為躍前水深，h=0.46m則：lj=6.9(h-h)=6.9(2.6-0.46)=14.766ml=lj=0.714.766=10.33m，設(shè)計(jì)為11m第四章 溢洪道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第一節(jié) 進(jìn)口段設(shè)計(jì)一、 引水渠設(shè)計(jì)土壩建設(shè)在土基上，采用梯形明渠，用漿砌石襯砌。梯形渠道斷面邊坡采用1:3，底寬b=8.7m,側(cè)墻高h(yuǎn)=3m，厚度為0.4m二、漸變段設(shè)計(jì)漸變段長(zhǎng)度l=5m采用扭曲面作為導(dǎo)流墻，漿砌石襯砌，側(cè)墻厚為0.

27、4m ，導(dǎo)流墻與邊墩用縫分開，墻頂超高1m，底板上游端做防滲齒墻，齒墻深入地基1m，厚度為0.5m，底板襯砌厚0.3m。導(dǎo)流墻翼墻 三、溢流堰設(shè)計(jì)淤地壩地基為土基，溢流堰設(shè)計(jì)為無(wú)坎寬頂堰，堰長(zhǎng)為10，底板厚0.4m,橫截面為梯形，底寬8.7m，邊坡系數(shù)為1:1。堰體底板與漸變段底板相連，連接處需做一深1m，厚0.5m的防滲抗滑齒墻。堰邊墻（邊墩）用漿砌石建造，為擋土墻形式，墻高3m，頂寬0.4m,堰邊墻一側(cè)垂直。第二節(jié) 陡坡段設(shè)計(jì)陡坡段縱坡設(shè)計(jì)為1:5，陡槽斷面為梯形斷面，邊坡為1:2，陡槽側(cè)墻和底板用漿砌石建造，厚0.3m。為了防止不均勻沉降，陡槽沿著縱坡每隔10m留一沉陷縫。每段陡槽的起始

28、端都設(shè)置深1m，厚0.5m的防滲抗滑齒墻。為了防止陡槽底板冰凍發(fā)生裂縫，還需在底板下鋪設(shè)0.2m的砂卵石墊層反濾排水及縱向排水溝。由于陡槽中水的流速較大，動(dòng)水壓力可能使底板產(chǎn)生振動(dòng)，為了穩(wěn)定起見，需校核底板厚度d是否滿足要求。底板厚度校核使用公式：d0.03avh式中：d為底板厚度（m）；a為地基條件系數(shù)，密實(shí)黏土a=0.8；v為槽中流速；h為槽中水深陡槽起始端：vk =3.2m/s，hk =1.31m，d=0.030.83.21.310.5=0.09m0.3m陡槽末端：v0 =9.97m/s，h0=0.46m，d=0.030.89.970.460.5=0.16m0.3m由此可以看出，底板厚度

29、為0.3m滿足要求。第三節(jié) 出口段設(shè)計(jì)出口段包括消力池、漸變段和尾水渠三部分。漸變段和尾水渠與進(jìn)口段結(jié)構(gòu)相同，尺寸不同。漸變段長(zhǎng)度為8m，寬度8.7m，側(cè)墻高度為1.5m，厚度0.4m。尾水渠寬度8.7m，邊坡1:2，高度1.5m。消力池用漿砌塊石修筑，池底厚0.6m, 池前端設(shè)置齒墻，深1.0m，厚0.6m，底板下設(shè)反濾排水孔和反濾層，側(cè)墻構(gòu)造同于陡槽，邊坡為1:1，底寬8.7m。底板池底厚度d校核公式：dkvchc式中：d為底板厚度；hc為收縮斷面處水深，可取躍前水深；vc為收縮斷面處流速； k為系數(shù)，k=0.03+0.175sina， a為陡槽未端射流與水平面夾角。已知tana=1/5，

30、則a=11.31，vc = 9.97m/s， hc =0.46m/s ，k=0.03+0.175sina=0.03+0.175sin11.31=0.06432則 dkvchc=0.064329.970.460.5=0.43m因?yàn)閐=0.430.6，所以消力池底板厚度設(shè)計(jì)為0.6m滿足要求。第五章 土壩放水建筑物設(shè)計(jì)第一節(jié) 放水工程組成及作用一、放水工程組成 放水工程由進(jìn)口取水工程、輸水工程和出口消能工程組成。取水工程設(shè)計(jì)為臥管，輸水工程設(shè)計(jì)為壩下涵洞，出口消能工程設(shè)計(jì)為底流消能。臥管空口設(shè)計(jì)為平孔，平孔高差0.5m。輸水涵洞出口段設(shè)計(jì)為陡坡消力池形式。二、放水工程作用對(duì)已經(jīng)淤成的壩庫(kù)，防水工程

31、的作用主要是排除壩內(nèi)積水，保證壩地生產(chǎn)安全，降低鹽堿化；對(duì)未淤成的壩庫(kù)，主要是排水騰空庫(kù)容，攔蓄徑流泥沙，調(diào)節(jié)洪水徑流。第二節(jié) 工程布設(shè)臥管布設(shè)在溝道的右岸土壩上游坡腳處，臥管縱向坡度設(shè)計(jì)為1:3。輸水涵洞埋于壩基，縱向坡度設(shè)計(jì)為1:100，涵洞軸線與壩軸線垂直，與臥管軸線呈直角。涵洞出口消能工程布設(shè)在土壩下游壩坡坡腳以外，放在溝道的一側(cè)，使水流沿坡腳流動(dòng)，防止切割壩體。第三節(jié) 水力計(jì)算一、臥管水力計(jì)算臥管上端高出壩庫(kù)最高水位1m，并在頂部設(shè)置通氣孔。臥管涵洞高度比正常水深大3倍。已知壩底部高程為798m，最高水位的高程為824m，前兩個(gè)進(jìn)水孔處于最高水位1m以下，即高程為823m，由此可知臥

32、管的兩端高程差約為21m（去掉臥管自身高度和消力池深度總共約為4m），。兩個(gè)進(jìn)水孔高差為0.5m。將臥管臺(tái)階設(shè)計(jì)成正方形，臥管底坡為1:3，即水平距離約為63m，設(shè)計(jì)每個(gè)臺(tái)階的長(zhǎng)度為l=1.6m。（一）、進(jìn)水孔尺寸計(jì)算進(jìn)水孔設(shè)計(jì)成兩個(gè)孔同時(shí)進(jìn)水，進(jìn)水流量q為：q=(2gh)0.5式中：為流量系數(shù)，=0.62；為進(jìn)水孔斷面面積，進(jìn)水孔設(shè)計(jì)成圓形，即=14d2；g為重力加速度，g=9.81m/s2;h1 分別為上下孔孔口水頭。已知q=0.5m3/s,h1=1m，h2 =1.6m則 d=(4q/(3.14(2gh)0.5) 0.5=0.48m，故同一臺(tái)階設(shè)2個(gè)孔，直徑都為0.4m，此時(shí)每個(gè)孔流量q=

33、0.26 m3/s，總放水流量為0.52 m3/s，符合要求。（二）、臥管涵洞斷面尺寸計(jì)算臥管涵洞斷面尺寸按照加大流量q加 計(jì)算：q加 =1.25q設(shè) =1.250.5=0.625m3/s；臥管涵洞設(shè)計(jì)成矩形橫斷面，斷面寬度b=1.0m。求斷面高度，應(yīng)用明渠均勻流公式：q=acri式中：a為過(guò)水?dāng)嗝婷娣e，a=bh，b設(shè)計(jì)為1.0m；c 為謝才系數(shù)，c=1nr16 ，n為粗糙系數(shù)，n=0.025；r為水力半徑，r=ax，xk為濕周，x=2h+b；i為底坡坡度，i=1：2明渠均勻流公式可以轉(zhuǎn)化為只有一個(gè)變量h的公式，即：q=bh53n(2 h+b)23i試算法：假設(shè)一個(gè)水深h，可以求得一個(gè)流量q，將h和q的關(guān)系進(jìn)行線性分析， 做出趨勢(shì)線，根據(jù)趨勢(shì)線公式代入q加=0.625m3/s便可以求得h 的值。由流量和水深的關(guān)系圖中可以求出當(dāng)q加=0.625m3/s時(shí)，h =0.11m臥管涵洞高度比正常水深大4倍。則h臥=4h=40.11