平山土石壩設(shè)計(jì)

1、00平山大壩設(shè)計(jì)一、基本資料1. 工程概況平山水庫位于湖北某縣平山河中游，該河系睦水的主要支流，全長(zhǎng)284，流域面積為5562，壩址以上控制流域面積491km2；平山河是山區(qū)性河流，河床比降0.3%，沿河有地勢(shì)較為平坦的小平原，最低高程為62.5m左右。平山水庫總庫容2.0億km3，有效庫容1.15該水庫以灌溉發(fā)電為主，并結(jié)合防洪、航運(yùn)、養(yǎng)魚及供水等。壩頂設(shè)有公路，樞紐工程的對(duì)外交通有水路，公路，鐵路。壩區(qū)地震56度，本次設(shè)計(jì)不考慮。2. 地形地質(zhì)平山河流域多為丘陵地區(qū)，河谷山勢(shì)陡峭，河谷邊坡一般為6070，地勢(shì)高差都在80120m，河床一般為400m左右，河道彎曲很厲害，沿河沙灘及兩岸坡積層

2、發(fā)育，兩岸河谷呈馬鞍形，覆蓋層較厚，基巖產(chǎn)狀凌亂?？拷鼔沃飞嫌问悄嗯杓o(jì)五通砂巖，壩址下游是二疊紀(jì)石炭巖。在平山咀以南，即石灰?guī)r與砂巖分界處，發(fā)現(xiàn)一大斷層，其走向近東西，傾向大致向北西，在軸線左肩的為五通砂巖，特別破碎產(chǎn)狀凌亂，巖石的隱裂隙很發(fā)育巖石的滲水率都很小，兩岸多為0.0010.01，壩址處沿軸線1.55.0m厚的覆蓋層，k=10-4cm/s，浮容重=10.7kn/m3，內(nèi)摩擦角=35。3. 水文氣象該河系睦水的主要支流，暴雨洪峰流量q0.05%=1860m3/s，q0.5%=1550m3/s，多年平均流量13.34 m3/s，多年平均來水量4.22億m3，多年平均風(fēng)速10 m/s，水庫

3、吹程d=8km，多年平均降雨次數(shù)48次/年，庫區(qū)氣候溫和。4. 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 正常蓄水位：113.0m設(shè)計(jì)洪水位：113.1m(百年一遇)校核洪水位：113.5m（千年一遇） 死水位：105.0m（發(fā)電極限工作深度8m） 灌溉最低庫水位：104.0m 總庫容：2.00億m3 水庫有效庫容：1.15億m3 發(fā)電調(diào)節(jié)流量qp=7.35m3/s，相應(yīng)下游水位68.2m 發(fā)電最大引用流量qmax=28 m3/s，相應(yīng)下游水位68.65m通過調(diào)洪演算，設(shè)計(jì)情況泄洪流量q1%=840m3/s ，相應(yīng)下游水位72.65m；校核情況下泄洪流量=1340 m3/s，相應(yīng)下游最高洪水位74.3m。水庫淤積高程：8

4、5.0m水電站裝機(jī)容量為9000kw二.、樞紐組成建筑物1） 大壩：布置在壩軸線上；2） 溢洪道：堰頂高程為107.00m；三、 筑壩材料樞紐大壩采用當(dāng)?shù)夭牧现?，?jù)初步勘察，土料可以采用壩軸線下游1.53.5公里的丘陵區(qū)與平原地帶的土料，且儲(chǔ)量很多，一般質(zhì)量尚佳，可作筑壩之用。砂料可在壩軸線下游13公里河灘范圍內(nèi)及平山河出口處兩岸河灘開采。石料可以用采石場(chǎng)開采，采石場(chǎng)可用壩軸線下游左岸山溝較合適，其石質(zhì)為石灰?guī)r、砂巖，質(zhì)量良好，質(zhì)地堅(jiān)硬，巖石出露，覆蓋淺，易開采。1)土料：主要有粘土和壤土，儲(chǔ)量多，質(zhì)量尚佳，可作為筑壩材料； 2）砂土：可從壩上下游河灘上開采，儲(chǔ)量多，可供筑壩使用；3）石料：

5、石質(zhì)為石灰?guī)r及砂巖，質(zhì)地堅(jiān)硬，儲(chǔ)量豐富。四、大壩設(shè)計(jì)（一）壩型選擇1. 工程等別及建筑物級(jí)別 1）水庫樞紐建筑物組成根據(jù)水庫樞紐的任務(wù)，該樞紐組成建筑物主要包括：攔河大壩、溢洪道。2）工程規(guī)模 根據(jù)水利水電樞紐工程等級(jí)劃分及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以及該工程的一些指標(biāo)確定工程規(guī)模如下： （1）各效益指標(biāo)等別：根據(jù)電站裝機(jī)容量9000千瓦即9mw，小于10mw，屬等工程；根據(jù)總庫容為2.00億m3，在101.0億m3，屬等工程。 （2）水庫樞紐等別：根據(jù)規(guī)范規(guī)定，對(duì)具有綜合利用效益的水電工程，各效益指標(biāo)分屬不同等別時(shí)，整個(gè)工程的等別應(yīng)按其最高的等別確定，故本水庫樞紐為等工程。 （3）水工建筑物的級(jí)別：根據(jù)水工建

6、筑物級(jí)別的劃分標(biāo)準(zhǔn)，等工程的主要建筑物為2級(jí)水工建筑物，所以本樞紐中的攔河大壩、溢洪道為2級(jí)水工建筑物；次要建筑物為3級(jí)水工建筑物。2. 各組成建筑物的選擇 1）擋水建筑物型式的選擇 （1）重力壩方案 從樞紐布置處地形地質(zhì)平面圖及1#壩軸線地質(zhì)剖面圖上可以看出，壩址基巖為上部為五通砂巖，下面為石英砂巖和砂質(zhì)頁巖，覆蓋層沿壩軸線厚1.55.0m，五通砂巖厚達(dá)3080m，若建重力壩清基開挖量大，目前c城至壩址尚無鐵路、公路通行，修建重力壩所需水泥、鋼筋等材料運(yùn)輸不方便，且不能利用當(dāng)?shù)刂尾牧?，故修建重力壩不?jīng)濟(jì)。（2）拱壩方案 修建拱壩理想的地形條件是左右岸地形對(duì)稱，岸坡平順無突變，在平面上向下游

7、收縮的河谷段；而且壩端下游側(cè)要有足夠的巖體支撐，以保證壩體的穩(wěn)定。該河道彎曲相當(dāng)厲害，尤其樞紐布置處更為顯著形成s形，1#壩址處沒有雄厚的山脊作為壩肩，左岸陡峭，右岸相對(duì)平緩，峽谷不對(duì)稱，成不對(duì)稱的“u”型，下游河床開闊，建拱壩的造價(jià)過高，不宜修筑。 （3）土石壩方案土石壩對(duì)地形、地質(zhì)條件要求低，幾乎在所有的條件下都可以修建，且施工技術(shù)簡(jiǎn)單，可實(shí)行機(jī)械化施工，也能充分利用當(dāng)?shù)亟ㄖ牧?，覆蓋層也不必挖去，因此造價(jià)相對(duì)較低， 綜上采用土石壩方案。 2)泄水建筑物型式的選擇 土石壩最適合采用岸邊溢洪道進(jìn)行泄洪，在壩軸線下游300m處的兩岸河谷呈馬鞍形，右岸有馬鞍形埡口，采用正槽式溢洪道泄洪，泄水槽與

8、堰上水流方向一致，水流平順，泄洪能力大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行安全可靠，適用于各種水頭和流量。3. 樞紐總體布置方案的確定擋水建筑物土石壩（包括副壩在內(nèi)）按直線布置在河彎地段的壩址線上。泄水建筑物溢洪道布置在大壩右岸的天然埡口處。(二)大壩輪廓尺寸的擬定大壩輪廓尺寸包括壩頂高程、壩頂寬度、上下游壩坡、防滲排水設(shè)備等。1. 壩頂寬度本壩頂無交通要求，根據(jù)施工條件和防汛搶險(xiǎn)需要以及以往工程的統(tǒng)計(jì)資料，對(duì)于中低壩取5-10m。本設(shè)計(jì)壩頂寬度采用b=8.0m。2. 壩坡因最大壩高約115.0-62.50=52.5m,采用兩級(jí)變坡。（1） 上游壩坡 ：1:2.75 ， 1:3（2） 下游壩坡 : 1:2.5，1

9、:2.75（3） 馬道: 馬道高程為62.5+25=87.5m,3. 壩頂高程壩頂高程等于水庫靜水位與超高d之和，并分別按以下運(yùn)用情況計(jì)算，取最大值：正常蓄水位加正常運(yùn)用情況的壩頂超高；校核洪水位加非常運(yùn)用情況的壩頂超高。最后需預(yù)流一定的壩體沉降量，此處取壩高的1%。計(jì)算公式采用下列算式：d=ha+e+ae=kv2dcos/(2ghm)ha-波浪最大爬高，m；e-最大風(fēng)壅水面高度，即風(fēng)壅水面超出原庫水位高度的最大值，m；e=1.010-210210/(29.850)=0.01ma-安全加高k-綜合摩阻系數(shù)-風(fēng)向與壩軸線方向的夾角v0、d-計(jì)算風(fēng)速和水庫吹程m3 / s、km；表1-1 安全加高

10、a （單位：m）運(yùn)用情況壩的級(jí)別1級(jí)2級(jí)3級(jí)4、5級(jí)正常1.51.00.70.5非常0.70.50.40.3該壩屬于2 級(jí)水工建筑物，安全加高分別?。赫＿\(yùn)用情況下1.0m，非常運(yùn)用情況下0.5m。下面采用我國(guó)水利水電科學(xué)研究院推薦的計(jì)算波浪在壩頂上的爬高：ha=0.45hlm-1n-0.6 式中：hl設(shè)計(jì)波高，hl =0.0166 v5/4 d1/3 m；m壩坡坡率，取m=3.0；n壩坡護(hù)面糙率 ，取n =0.025由所給的設(shè)計(jì)資料中只有多年平均風(fēng)速v0 =10m/s，故取正常運(yùn)用情況和非正常運(yùn)用情況波高均為 hl= 0.0166105/4 91/3m =0.614m ， 則ha =0.45

11、0.6143.0-10.0250.6 = 0.8423m。兩種計(jì)算成果見表運(yùn)用情況靜水位（m）ha（m）e(m)a(m)壩頂高程（m）考慮1%沉陷設(shè)計(jì)洪水113.10.84230.011114.95114.95116.09校核洪水113.50.84230.010.5114.85壩頂高程最后結(jié)果：116.10m。驗(yàn)算：壩頂高程116.10m 均大于 設(shè)計(jì)洪水位（正常蓄水位）+0.50m 即113.10+0.50=113.60m； 校核洪水位113.50m。（3） 滲流計(jì)算1. 滲流計(jì)算的基本假定1）心墻采用粘土料，滲透系數(shù)k=1.010-6 cm/ s ,壩殼采用砂土料，滲透系數(shù)k =1.010

12、-2 cm/ s ,兩者相差104倍，可以把粘土心墻看做相對(duì)不透水層，因此計(jì)算時(shí)可以不考慮上游楔行降落水頭的作用。2）土體中滲流流速不大，且處于層流狀態(tài)，滲流服從達(dá)西定律平均流速v 等于滲透系數(shù)與滲透比降i 的乘積，v=ki；3）發(fā)生滲流時(shí)土體的空隙體積不變，飽和度不變，滲流為連續(xù)的。2. 滲流計(jì)算條件：流計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮以下組合情況，取其最不利情況作為控制條件：1）上游正常水位，下游相應(yīng)的最低水位；2）上游校核洪水位相應(yīng)的下游最低水位；3）對(duì)上游壩坡最不利的庫水降落后的落差。由于缺乏資料所以擬定如下工況進(jìn)行計(jì)算：設(shè)計(jì)洪水位（取與正常蓄水位）113.10m，相應(yīng)的下游最低水位為74.3m；校核洪水

13、位113.50m，相應(yīng)的下游水深為75.00m。3. 滲流分析的方法采用水利學(xué)法進(jìn)行土壩滲流計(jì)算。將壩內(nèi)滲流分為若干等份，應(yīng)用維爾金斯公式和水流連續(xù)方程求解滲流流量和浸潤(rùn)線方程。4. 計(jì)算斷面及公式本設(shè)計(jì)僅對(duì)河槽截面處進(jìn)行最大斷面的滲流計(jì)算，并假設(shè)地基為不透水。采用的公式：y= q=5 單寬流量將心墻看作等厚的矩形，則平均寬度為 ：d =(d1 +d 2) / 2 =(3.5+17) /2=11m ;d=7 / 2 (116.1 102.5) 2.5 2 (102.5 82.5) 2.75+2 (82.5 76.5) 3.0 2 (76.5 62.5) 2.0=144.5l=l=144.5-3

14、3.3-9.475=101.73（設(shè)計(jì)情況）l=144.5-32.5-9.475=102.53（校核情況）已知k e=1.0 10 -6 cm/ s k =1.010-2cm / s通過心墻的單寬流量=（其中為防滲體的等效寬度）通過心墻下游壩殼的單寬流量為：=計(jì)算結(jié)果見表：計(jì)算情況z上（m）z下（m）h1（m）h2（m）d（m）d（m）l（m）q10-7m3 / (m/s)he（m）正常蓄水位校核洪水位6. 總的滲流量計(jì)算從地質(zhì)地形平面圖上可以看出大壩沿軸線大約長(zhǎng)為400m，沿整個(gè)壩段的滲流量為：q=lq 式中是考慮到壩寬，厚度，滲流量沿壩軸線的不均勻分布而加的折減系數(shù)，=0.8q正=0.84

15、006.5010 -7 = 2.0810-4m/sq校=0.84006.3610 -7 = 2.0410-4 m/s6 浸潤(rùn)線方程(四)壩坡穩(wěn)定性計(jì)算：面板壩下游采用的是是堆石，所以c=0，常形成折線狀的滑弧面，形狀如圖所示:圖中所示的各數(shù)據(jù)應(yīng)滿足以下關(guān)系： 查設(shè)計(jì)資料沙土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，1= 2 = 3 =30，由于設(shè)計(jì)原始資料中無相關(guān)的數(shù)據(jù)，在此也無法提供實(shí)驗(yàn)資料，所以假定 =250， =50， =100，1 = 2 = 3 =130，帶入上面三個(gè)式子中解得k c =2.5 k cmin =1.35。2 級(jí)水工建筑物正常運(yùn)行情況下,因而該假定的滑動(dòng)坡面是穩(wěn)定的。（五）材料及構(gòu)造設(shè)計(jì) 1.防

16、滲體設(shè)計(jì)（這里選用粘土心墻）1）防滲體尺寸土質(zhì)防滲體的尺寸應(yīng)滿足控制滲透比降和滲流量要求，還要便于施工。心墻頂部考慮機(jī)械化施工的要求，取3.5m，邊坡取10.3。上下游最大作用水頭差h=113.50-62.4=51.0m（下游無水工況），粘土心墻壩的允許滲透坡降j=4，故墻厚th/j=51.0/4=12.75m。 心墻底寬為3.5+（51.0+0.5）0.32=34.4m12.75m，滿足要求 2）防滲體超高 防滲體頂部在靜水位以上超高，對(duì)于正常運(yùn)用情況（如正常蓄水位、設(shè)計(jì)洪水位）心墻為0.30.6m，取0.5m，最后防滲體頂部高程取為113.10+0.50=113.60m。 3）防滲體保護(hù)層

17、 心墻頂部應(yīng)設(shè)保護(hù)層，防止冰凍和干裂。保護(hù)層可采用砂、砂礫或碎石，其厚度不小于該地區(qū)的洞深或干燥深度，此處取1.6m，上部碎石厚50cm；下部砂礫厚110cm，具體見壩頂部構(gòu)造。2. 壩體排水設(shè)計(jì) 1）排水設(shè)施選擇 常用的壩體排水有以下幾種型式：貼坡排水、棱體排水、壩內(nèi)排水、以及綜合式排水。 （1）貼坡排水：不能降低浸潤(rùn)線，多用于浸潤(rùn)線很低和下游無水的情況，故不選用。（2）棱體排水：可降低浸潤(rùn)線，防止壩坡凍脹和滲透變形，保護(hù)下游壩腳不受尾水沖刷，且有支撐壩體增加穩(wěn)定的作用，且易于檢修，是效果較好的一種排水型式。（3）壩內(nèi)排水：其中褥墊排水對(duì)不均勻沉降的適應(yīng)性差，易斷裂，且難以檢修，當(dāng)下游水位高

18、過排水設(shè)施時(shí)，降低浸潤(rùn)線的效果將顯著降低；網(wǎng)狀排水施工麻煩，而且排水效果較褥墊排水差。 綜合以上分析選擇棱體排水方式。 2）堆石棱體排水尺寸 頂寬2.0m，內(nèi)坡11，外坡11.33，頂部高程須高出下游最高水位對(duì)1、2級(jí)壩不小于1.0m。通過設(shè)計(jì)洪水位113.10m（正常水位）流量時(shí)，相應(yīng)下游最高洪水位68.20m；假定通過校核洪水位113.50m流量時(shí)，相應(yīng)下游最高洪水位68.65m。超高取3.35m，所以頂部高程為68.65+3.35=72.00m 。3. 反濾層和過濾層 1）設(shè)計(jì)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn) （1）保護(hù)無粘性土料（粉砂、砂、砂礫卵礫石、碎石等） 碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，對(duì)于與被保護(hù)土相鄰的

19、第一層反濾料，建議按下述準(zhǔn)則選用，同時(shí)要求兩者的不均勻系數(shù)及不大于58，級(jí)配曲線形狀最好相似。式中：反濾料的特征粒徑，小于該粒徑的土占總土重的15%； 被保護(hù)土的控制粒徑和特征粒徑，小于該粒徑的土分別占總重的15%及85%。 上述兩式同樣適用于選擇第二、三層反濾料,當(dāng)選擇第二層反濾料時(shí)，以第一層反濾料為被保護(hù)土，二選擇第三層反濾料時(shí)，則以第二層反濾料為被保護(hù)土。按此標(biāo)準(zhǔn)天然砂礫料一般不能滿足要求，須對(duì)土料進(jìn)行篩選。（2）保護(hù)粘性土料 粘性土有粘聚力，抗管涌能力一般比無粘性土強(qiáng)，通常不用上述兩式設(shè)計(jì)反濾層，而用以下方法設(shè)計(jì)。參考：林昭著.碾壓式土石壩.鄭州：黃河水利出版社，2003.7，第157

20、頁。滿足被保護(hù)粘性土的細(xì)粒不會(huì)流失 根據(jù)被保護(hù)土的小于0.075mm含量的百分?jǐn)?shù)不同，而采用不同的方法。當(dāng)被保護(hù)土含有大于5mm的顆粒時(shí)，則取其小于5mm的級(jí)配確定小于0.075mm的顆粒含量百分?jǐn)?shù)及計(jì)算粒徑。如被保護(hù)土不含有大于5mm的顆粒時(shí)，則按全料確定小于0.0075mm的顆粒含量百分?jǐn)?shù)及。a.對(duì)于小于0.075mm的顆粒含量大于85%的粘性土，按式設(shè)計(jì)反濾層，當(dāng)，取等于0.2mm 。b.對(duì)于小于0.075mm的顆粒含量為40%85%的粘性土按式設(shè)計(jì)反濾層。c.對(duì)于小于0.075mm的顆粒含量為15%39%的粘性土按式設(shè)計(jì)反濾層。式中，為小于0.075mm時(shí)顆粒含量1%。若，應(yīng)取0.7m

21、m。滿足排水要求 以上三種土還應(yīng)符合式，以滿足排水要求。式中應(yīng)為被保護(hù)粘性土全料的，若時(shí)不小于0.1mm 。 （3）護(hù)坡墊層 同樣應(yīng)滿足土粒不流失及足夠的透水性要求，但標(biāo)準(zhǔn)可降低些，建議按下式的簡(jiǎn)便方法選擇粒徑。 , 。2）設(shè)計(jì)結(jié)果 由于設(shè)計(jì)原始資料中沒有提供各土、砂、石料的顆粒級(jí)配情況，這里無法用計(jì)算的方法進(jìn)行反濾層的設(shè)計(jì)，只能參考相關(guān)規(guī)范和已建工程進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。4. 護(hù)坡設(shè)計(jì) 1）上游護(hù)坡：采用目前比較常用的干砌石護(hù)坡。護(hù)坡范圍從壩頂一直到壩腳，厚度為80cm，下部設(shè)50cm的碎石和40cm的粗砂墊層。2）下游護(hù)坡：下游設(shè)厚度為50cm的干砌塊石護(hù)坡，護(hù)坡下面設(shè)厚度為30cm的碎石墊層。5

22、. 頂部構(gòu)造 1）壩頂寬度 對(duì)中低壩可取510m，此處取b=8m。 2）防浪墻 采用c20水泥漿砌塊石防浪墻。墻身每隔15m布置一道設(shè)有止水的沉陷逢，墻頂設(shè)有高2.8m的燈柱。 3）壩頂蓋面以防止防滲體粘土心墻干裂、凍結(jié)和雨水沖蝕，在粘土心墻頂部設(shè)置保護(hù)層，厚度為160cm，分為兩層，上層碎石厚度為50cm，下層砂礫厚度為110cm。見壩頂細(xì)部圖。6. 馬道和壩頂、壩面排水設(shè)計(jì) 1）馬道：第一級(jí)馬道高程為87.50m，馬道寬為4.0m。 2）壩頂排水：壩頂設(shè)有防浪墻，為了便于排水，壩頂做成自上游傾向下游的坡，坡度為2%，將壩頂雨水排向下游壩面排水溝。 3）壩面排水 （1）布置 在下游壩坡設(shè)縱橫

23、向排水溝?？v向排水溝（與壩軸線平行）設(shè)在各級(jí)馬道內(nèi)側(cè)。沿壩軸線每隔150m設(shè)置1條橫向排水溝（順坡布置，垂直于壩軸線），橫向排水溝自壩頂直至棱體排水處的排水溝，再排至壩趾排水溝?？v橫向排水溝互相連通，橫向排水溝之間的縱向排水溝應(yīng)從中間向兩端傾斜，坡度取0.3%，以便將雨水排向橫向排水溝。 壩體與岸坡連接處應(yīng)設(shè)置排水溝，以排除岸坡上游下來的雨水。 （2）排水溝尺寸及材料尺寸擬定：由于缺乏暴雨資料，所以無法用計(jì)算的方法確定斷面尺寸，根據(jù)以往已建工程的經(jīng)驗(yàn)，排水溝寬度及深度一般采用2040cm。材料：排水溝通常采用漿砌石或混凝土預(yù)制塊。在有排水溝的壩面處用水泥將該處的干砌石勾縫，形成水泥漿砌石排水溝

24、。7. 地基處理及壩體與地基岸坡的連接 結(jié)合本壩壩基情況，從壩軸線剖面圖可知，地基處理如下： 1）地基處理 （1）河槽處：水流常年沖刷，基巖裸露，抗風(fēng)化能力強(qiáng)，且?guī)r芯處獲得率都比較高。吸水量也較低，故只需清除覆蓋層即可，挖至基巖即可。 （2）右岸河灘：覆蓋層和坡積物相對(duì)較厚，層裂隙較為發(fā)育，擬采用局部帷幕灌漿。 2）壩體與地基的連接 （1）河槽部位，巖芯獲得率及吸水量均能達(dá)到要求，采用在心墻底端局部加厚的方式與地基相連。 （2）右岸河灘：上部巖層裂隙較發(fā)育。而覆蓋層也較左岸厚，采用截水槽的方式與基巖相連。截水槽可挖至基巖以下0.5m深處，內(nèi)填壤土。截水槽橫斷面擬定：邊坡采用1：1.5；底寬，滲

25、徑不小于（1/31/5）h，其中h為最大作用水頭（下游無水時(shí)為51.00m），底寬取1/2.651.00=20.0m。 3）壩體與岸坡的連接 左壩肩到左灘地，坡積風(fēng)化層需徹底清除，左岸坡上修建混凝土齒墻，岸坡較陡，開挖時(shí)基本與基巖大致平行。右壩肩到右灘地坡積風(fēng)化層處理與左岸相同，基巖開挖角不宜太大。五、 正槽式溢洪道設(shè)計(jì)1溢洪道的位置選擇主要考慮：地形、地質(zhì)條件，樞紐總體布置等因素。（1）地形條件應(yīng)將溢洪道盡量布置在與水庫正常蓄水位高程相近的馬鞍形埡口上。這樣溢洪道與壩分開，有利于壩的安全；利用埡口，有利于減少開挖工程量。本工程正好有一個(gè)符合上述條件的埡口，故在此處進(jìn)行溢洪道布置。（2）地質(zhì)條

26、件應(yīng)將溢洪道盡量修建在巖基上，并力求溢洪道兩岸山坡穩(wěn)定。本工程埡口處覆蓋層較薄，地質(zhì)條件較好，兩岸山體整體穩(wěn)定，符合上述要求。（3）樞紐總體布置應(yīng)考慮與樞紐各建筑物在總體布置上的協(xié)調(diào)。入流、出流對(duì)樞紐其他建筑物的干擾。一般來講，溢洪道的水流入口應(yīng)位于水流流暢處，并與土石壩保持一定的距離，避免橫向水流對(duì)土石壩壩坡的沖刷影響；溢洪道的水流出口處，應(yīng)與壩腳或下游其它建筑物保持一定的距離，避免水流沖刷以及水流波動(dòng)的影響。2.溢洪道線路選擇 河岸溢洪道主要有正槽式、側(cè)槽式、豎井式、虹吸式等。綜合考慮各條件因素，本設(shè)計(jì)采用開敞式正槽溢洪道。3.溢洪道的孔口尺寸確定1）堰型選擇溢洪道溢流堰可采用wes型實(shí)用

27、堰，也可采用寬頂堰。本工程擬采用wes型實(shí)用堰。2）堰頂高程根據(jù)設(shè)計(jì)資料給出，堰頂高程為107.0m（107.5）。堰厚p擬取8m。3）溢流前緣寬度l：分別按設(shè)計(jì)情況和校核情況進(jìn)行估算。q=l=qmax/q q為單寬流量，h0為設(shè)計(jì)水頭,=0.9m為流量系數(shù)，在設(shè)計(jì)水頭下取為0.502。計(jì)算結(jié)果如表 溢流前緣寬度計(jì)算計(jì)算情況上游水位泄量堰上水頭流量系數(shù)單寬流量溢流前緣寬度(m)q (m3/s)h0 (m)mm(m2/s)l(m)設(shè)計(jì)情況113.18406.10.50230.1327.88校核情況113.513406.50.50233.1440.43由此可計(jì)算得溢流前緣寬度為40.43m。4）單

28、孔寬度b的確定孔數(shù)n取為整數(shù)。b=l/n。b應(yīng)為整數(shù)。選擇5孔，則單孔寬為8.086m，取單孔寬為9m。5）閘門可采用弧形閘門或平板閘門。本設(shè)計(jì)中選用平板閘門。根據(jù)水利水電工程鋼閘門設(shè)計(jì)規(guī)范sl74-95，閘門尺寸取為9m6.5m（寬高），寬高比為9/6.5=1.38，滿足按規(guī)范規(guī)定的露頂式閘門寬高比（1.01.5）。6）閘墩根據(jù)溢流堰的構(gòu)造要求，閘室中墩寬度取為2.5m，中墩分縫，邊墩寬度取為3m，由此計(jì)算可得溢流堰寬b：b=59+2.54+32=61m4溢洪道泄槽設(shè)計(jì)1）泄槽的平面布置 泄槽在平面布置上，沿水流方向呈直線、等寬、對(duì)稱布置，這樣可使水流平順、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便。避免彎道或斷面

29、尺寸的變化，以防止高速泄流引起的波動(dòng)、摻氣、空蝕等現(xiàn)象。2）泄槽的縱斷面底坡泄槽縱斷面的布置與地形、地質(zhì)條件關(guān)系密切。泄槽底坡盡可能采用單一的坡度，一坡到底，且滿足，保證泄槽中的水流流態(tài)為急流。由地形地質(zhì)平面圖上量得堰頂?shù)较掠?4.30m高程處的水平距離為120m，高差為33.20m，故從堰頂?shù)较掠嗡孢B一直線，直線的斜率大約等于0.25。為減少挖方，初步擬定泄槽坡率i=1/4。泄槽襯砌初擬選用石灰漿砌塊石水泥漿勾縫型式，查閱有關(guān)文獻(xiàn)，漿砌塊石糙率一般為0.025。取，近似計(jì)算臨界水深：該處需看圖紙故其臨界底坡 ： c謝才系數(shù)，c=,其中r為水力半徑,n為粗糙系數(shù)，對(duì)于混泥土n=0.0140.

30、016；g重力加速度，g=9.81m/s2流速分布系數(shù)，取=1.0；l=泄槽橫斷面的濕周，m;b-水面寬度，mq單寬流量， 計(jì)算的：= 3）泄槽的斷面尺寸 溢洪道處于巖基，可采用矩形或接近矩形的斷面，使流量和流速分布都比較均勻，對(duì)下游消能有利。本設(shè)計(jì)采用矩形斷面寬 b=90m，長(zhǎng)l約為137m。4）邊墻高度的確定邊墻的高度采用推求水面線的方法確定。泄槽水面線根據(jù)能量方程，用分段求和法計(jì)算，計(jì)算公式如下：式中，為分段長(zhǎng)度，h1 、h2分別為分段始末斷面水深。、分別為分段始末斷面平均流速，；、分別為流速分布不均勻系數(shù)，取1.05； 為泄槽底坡的傾角；查圖找坡度 i為泄槽底坡，i=tan； j為分段

31、內(nèi)平均摩阻坡降； n為泄槽槽身糙率系數(shù)，可查相應(yīng)規(guī)范； v為分段平均流速，m/s；r為分段平均水力半徑，m；按溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范sl253-2000，泄槽段起始斷面水深小于，計(jì)算公式為：看圖找坡度角q為計(jì)算斷面以上單寬流量，m2/s;h0為計(jì)算斷面以上總水頭，m；起始計(jì)算斷面流速系數(shù)，取0.95；計(jì)算得到h1=2.26m本設(shè)計(jì)計(jì)算簡(jiǎn)圖。計(jì)算采用校核洪水情況，按水深進(jìn)行分段，用上述方法計(jì)算泄槽水面線。 水面線計(jì)算成果邊墻頂?shù)母叱蹋?根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，考慮摻氣水深h、安全超高h(yuǎn)來確定。根據(jù)溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范sl253-2000，泄槽段水流摻氣水深h可按下式計(jì)算：h為泄槽計(jì)算斷面水深，m；v為不摻氣情況下的泄槽計(jì)算斷面流速；為修正系數(shù)，可取1.01.4s/m；本設(shè)計(jì)取1.0s/m。溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范sl253-2000規(guī)定，泄槽段邊墻高度，應(yīng)根據(jù)計(jì)入波動(dòng)及摻氣后的水面線，再加上0.51.5m的超高。本設(shè)計(jì)中安全超高h(yuǎn)取0.5m。邊墻高度計(jì)算結(jié)果如表4-3：下泄流量？斷面泄槽計(jì)算斷面水深hv摻氣水深h安全超高h(yuǎn)邊墻高度mm/smmm1-12.26 10.22 0.231 0.52.99