水庫除險加固計算書

1、文檔來源為：從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持.一、設(shè)計洪水計算（一）、洪水標(biāo)準(zhǔn)張背山水庫總庫容10.3萬m3（加固后），擋水建筑物為均質(zhì)土壩2座：主壩壩頂長31ml最大壩高為7ml壩頂平土§高程為55ml壩寬平均為3ml上游坡比1:1.8,下游坡比1:2.6;副壩壩頂長17.5m,最大壩高為6.8m,壩頂平均高程為55.8m,壩寬平均為4ml上游坡比1:1.5,下游坡比1:1.8。依據(jù)防洪標(biāo)準(zhǔn)（GB50201-94和水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)（SL252-2000）的規(guī)定，張背山水庫屬小型水庫，工程等別為V等，主要建筑物級別5級，次要建筑物5級，設(shè)計按20年一遇洪

2、水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，200年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)校核，消能工按10年一遇設(shè)計。（二）、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)張背山水庫控制集雨面積0.11km2,徑流河長0.53km,河床比降0.054。因水庫沒有徑流觀測資料和實測降雨資料，故洪水計算按廣東省暴雨徑流查算圖表查算，其中暴雨參數(shù)采用廣東省水文局2003年編制的廣東省暴雨參數(shù)等值線圖。張背山水庫集雨區(qū)域位于東江中下游，為4號區(qū)，主要暴雨參數(shù)列表1-10區(qū)域主要暴雨參數(shù)表表1-1項目T（時間）162472點雨里均但Ht（mm）5274.5124.3191.4變差系數(shù)Cv0.300.370.370.42雨量點面系數(shù)at1111KpP=10%1.41.51.51.56P=5%1.5

3、61.711711.82P=0.5%2.062.382.382.63（三）、計算及成果本次設(shè)計的洪水采用廣東省暴雨徑流查算圖表及使用手冊和廣東省水利電力廳粵水電總字199212號文（關(guān)于廣東省暴雨徑流查算圖表部分參數(shù)修改的通知）計算，本次計算采用廣東省推理公式計算。張背山水庫集雨區(qū)域地理參數(shù)：集雨面積0.11km2,干流河長0.53km,干流坡降0.054,集雨區(qū)域平均高程為大于100,土壤滲透性中等，植被較好。匯流參數(shù)：推理公式采用：查推理公式法（1998年修訂）匯流參數(shù)m-8關(guān)系圖上的大陸區(qū)線，m=0.85。分別計算水庫10年一遇、20年一遇和200年一遇的設(shè)計洪水。詳細計算見附件設(shè)計洪水

4、電算稿，計算成果列于表1-2。設(shè)計洪水計算成果表表1-2頻率重現(xiàn)期（年）洪峰流量（M/s）洪水總量（萬n3）P=10%103.64P=5%2044.4P=0.5%20056.0、水庫調(diào)洪演算（一）、確定調(diào)洪原則張背山水庫溢洪道位于副壩右側(cè)，現(xiàn)溢洪道寬2.30m,底高程為54.00m的無坎寬頂堰。本次除險加固工程的調(diào)洪原則擬恢復(fù)原溢洪道寬2.30m,底高程54.00m進行計算。本次調(diào)洪采用原溢洪道控制形式亦為無閘控制的開敞式溢洪道，在水庫調(diào)洪時亦按無限泄要求的方式，起調(diào)水位按最不利情況（庫水位平溢洪道堰頂）考慮。（二）、確定泄流參數(shù)1、現(xiàn)狀泄流參數(shù)的確定張背山水庫溢洪道位于副壩右側(cè)，按以上確定的

5、調(diào)洪原則進行調(diào)洪，溢洪道底寬為2.30m,堰頂高程為54.00m。溢洪道控制段堰坎厚度與水深之比大于2.5小于10,庫水位由水庫下降至泄槽由緩流過渡道急流，無坎寬頂堰流量系數(shù)取0.35。2、加固后泄流參數(shù)的確定結(jié)合溢洪道現(xiàn)狀，對溢洪道進口段的寬度和縱坡進行修整，溢洪道控制段長5m,寬2.30m,堰頂高程為54.00m,泄槽底坡為1/2.6,庫水位由水庫降至泄槽由緩流過渡到急流，控制段堰坎厚度與水深之比大于2.5小于10,為寬頂堰堰流，流量系數(shù)按無坎寬頂堰取為0.35。3、水庫水位庫容由于本次設(shè)計沒有對庫區(qū)進行庫容測量，查博羅縣水務(wù)局水庫檔案資料得張背山水庫調(diào)洪庫容曲線，結(jié)果見表2-4。水庫水位

6、與庫容關(guān)系表2-4水位（m）495051525455相應(yīng)庫容（104m）2.63.74.86.29.110.7（三）、調(diào)洪演算結(jié)果調(diào)洪演算采用廣東省水利廳推廣使用的調(diào)洪演算TH-3微機程序，分別計算水庫10年一遇、20年一遇和200年一遇設(shè)計洪水的調(diào)洪演算。詳細計算見附件中水庫調(diào)洪演算電算稿，計算成果列于表2-5o調(diào)洪演算成果表表2-5項目工況洪水重現(xiàn)期（年）最高水位（mD相應(yīng)庫容（104m最大泄量（m3/s）備注加固前1054.429.81.42054.5910.11.920054.7910.32.5加固后1054.429.81.42054.5910.11.920054.7910.32.5三

7、、溢洪道水力計算（一）、基礎(chǔ)資料張背山水庫溢洪道建于1958年，本次加固工程在原溢洪道處重建溢洪道，根據(jù)以上水庫調(diào)洪演算成果，溢洪道的下泄能力按20年一遇設(shè)計工況設(shè)計，下泄流量1.9m3/s,按200年一遇校核工況校核，下泄流量為2.5m3/s;下游消能防沖按10年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，設(shè)計流量按最大下泄量1.4m3/s進行消能防沖計(二)、溢洪道陡坡水面線和側(cè)墻高度計算加固后溢洪道為開敞式寬頂堰，采用C20碎邊墻及C20碎護底，溢洪道進口段高程為54.00m,底寬2.3m,底板為C20碎基礎(chǔ)，厚50cm；堰控制段、泄槽及消力池為C20碎護底，底板為50mnS,底寬20m,泄槽底坡為1/2.6,消

8、力池底板高程為48.0m,海漫段為矩形漿砌石，初始高程為48.50m,底坡為1/200。溢洪道水面線計算設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，最大泄流量為1.9m7s,校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為200年一遇，最大泄流量為2.5吊/s。陡坡水面線計算采用省廳推廣使用的微機程序陡坡水面線計算DP-3»,詳細計算見陡坡水面線計算電算稿，計算成果列于表3-1。滲氣水深計算：hb=(1+EV/100)*h式中h,hb泄槽計算斷面的水深及滲氣后的水深，m;v不滲氣情況下泄槽計算斷面的流速，m/s;己修整系數(shù)，可取1.0到1.4m/s,流速大的取大值；根據(jù)計算可以知道滲氣后的水深，見下表3-1。陡坡水面線計算成果表表3-

9、1項重、目現(xiàn)期陡坡始端水深(m)陡坡末端水深(m)水深滲氣后水深水深滲氣后水深200.4240.430.1370.152000.510.520.1650.18從表3-1的計算成果可知，設(shè)計工況下溢洪道陡坡始端水深0.43m,陡坡末端0.15m；校核工況下溢洪道陡坡始端水深0.51m,陡坡末端0.18m；根據(jù)規(guī)范設(shè)計工況下安全加高0.8m,校核工況安全加高0.5m,取兩者中較大值，因此取陡坡始端為1.23m,陡坡末端0.95m。(三)、消能防沖計算溢洪道消能形式采用底流消能，消能工設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，設(shè)計流量1.4m3/so采用省廳推廣使用的微機程序陡坡水面線計算DP-3計算得進水渠陡坡段

10、始端水深為0.346米，流速5.41m/s,換算為靜水位為54.35m。底流消能計算采用省廳推廣使用的微機程序斜坡消力池水力計算XL-1，詳細計算見電算稿。經(jīng)計算，消力池長4.5m,消力坎高0.3m,第二共腕水深為0.98米。取消力池長度4.5m,消力坎高度0.5m,消力池兩邊邊墻高度取1.8米。（四）、結(jié)構(gòu)計算（1）、溢洪道邊墻溢洪道進水渠延長的側(cè)墻采用混凝土澆筑，混凝土重度T=23KN/m）;具體尺寸見下面圖，迎水坡為垂直坡，背水坡為1:0.5;墻背土等效內(nèi)摩擦角取小=35。，填土重度丫=18KN/m3,填土表面坡角為0o,填土對側(cè)墻的摩擦角取6=小/2=17.5o；側(cè)墻基底摩擦系數(shù)f=0

11、.35;簡圖如下：抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)式中G擋土墻自重（KN；Ea土壓力（KN；仙基底摩擦系數(shù)，取0.35。抗傾穩(wěn)定安全系數(shù)式中G擋土墻自重（KN；Ea土壓力（KN；采用水利部“水利水電工程PC-1500程序集（88版）”中的微機程序«G-9擋土墻穩(wěn)定與應(yīng)力計算程序，詳細計算見電算稿，根據(jù)計算結(jié)果抗傾穩(wěn)定系數(shù)為13.5大于1.5,抗滑穩(wěn)定系數(shù)為3.36大于1.3,因此擋土墻穩(wěn)定滿足要求。（2）、消力池底板溢洪道消力池底板厚度可根據(jù)抗沖和抗浮要求，分別按下面公式計算，并取其最大值?？箾_tK«q。H式中：t7肖力池底板始端厚度（項；h閘孔泄水時的上、下游水位差（m1；k1肖力池底板

12、計算系數(shù)，可采用0.150.20（n）;本次計算取0.20;經(jīng)過計算：抗沖力t=0.2J1.4<543548.13=374mm本工程取500mm厚底板。（3）、海漫長度海漫長度LpKs'qs''AH;Lp為海漫長度；qs為消力池末端單寬流量；Ks為海漫長度計算系數(shù)；取8。經(jīng)過計算取海漫長度為15米。四、壩頂高程復(fù)核計算張背山水庫擋水建筑物為均質(zhì)土壩2座：主壩壩頂長31ml最大壩高為7m,壩頂平均高程為55ml壩寬平均為3口副壩壩頂長17.5m,最大壩高為6.8m,壩頂平均高程為55.8m,壩寬平均為4m因主副壩的壩型相同，所處的地形相識，因此其壩頂高程參照主壩取用

13、?，F(xiàn)按碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范SL274-2001（以下簡稱規(guī)范）第5.3條的規(guī)定及有關(guān)計算公式復(fù)核大壩的高度，其壩頂超高按規(guī)范第，公式如下：Y=R+E+A式中：Y壩頂超高，米；R最大波浪在壩坡上的爬高，米；E最大風(fēng)壅水面高度，米；A安全加高，米。（一）、風(fēng)向與風(fēng)速在萬分之一地形圖上作大壩壩軸線的庫內(nèi)側(cè)法線。八個方位角中與大壩法線偏離最小的方向為東北方向。因此，大壩風(fēng)浪計算采用的風(fēng)向為東北風(fēng)方向。由于博羅縣氣象局未對各個風(fēng)向的風(fēng)速作統(tǒng)計,僅提供年平均最大風(fēng)速13.7m/s10（沒有分風(fēng)向），故水庫大壩的西南風(fēng)按13.7m/s進行換算。氣象站風(fēng)速儀離地面高度為5.0,根據(jù)水工設(shè)計手冊第4卷P4-12

14、表17-4-2表17-4-4和圖17-4-2,考慮儀器地面高度，氣象站臺隱蔽情況和地形高低進行換算成庫面米高處的風(fēng)速。氣象臺離地面10米高處的風(fēng)速：V10=KVp查表17-4-2k=1.1=1.1X13.7=15.07m/s陸地風(fēng)速換算成庫區(qū)風(fēng)速查表17-4-3,氣象臺站隱蔽系數(shù)k1=1.8查表17-4-4,氣象臺所在地的地形高低系數(shù)k2=1.1,則k1.k2=1.8X1.1=1.98,由k1.k2和V10查圖17-4-2得多年庫面平均最大風(fēng)速為w10=21.93m/s.采用值:大壩庫面上空10米高處的多年平均最大風(fēng)速為21.93m/s。本工程的大壩為5級壩，計算波浪爬高的設(shè)計風(fēng)速：正常運用條

15、件下采用多年平均最大風(fēng)速的1.5倍，即為32.90m/s;非常運用條件下采用多年平均最大風(fēng)速，即為21.93m/s。（二）、吹程逆風(fēng)向作主射線，主射線與壩軸線法線的夾角B=2。；并作壩前不同方向的吹程線，相鄰風(fēng)向吹程線的夾角為8。，不同風(fēng)向吹程Di,夾角ai及計算過程見表4-7,等效風(fēng)區(qū)長度De為69米。等效風(fēng)區(qū)長度計算表表4-1-5一43-21012345合計Di(m)2430134131145655453545761Ai-40-32-34-16-80816243240Cosai0.7670.8480.9140.9610.9901.0000.9900.9610.9140.8480.7679.

16、96DiCos2ai142292121142655349454136680De(m)匯DiCos2ai/ECosa69（三）、水域平均水深及壩前水深大壩最大壩高7米，壩趾高程47.8米，庫區(qū)平均高程48米，水域平均水深及壩前水深如下表4-2。水域平均水深及壩前水深表表4-2工況項目洪水位（mm水域平均水深（m壩前水深（mm設(shè)計54.596.596.79校核54.796.796.99（四）、其他計算數(shù)據(jù)根據(jù)規(guī)范規(guī)定和工程經(jīng)驗，其他計算數(shù)據(jù)取值如下：坡高累積卞S率值取5%爬高累積概率取5%斜坡坡度系數(shù)為3.0,混凝土護坡沿坡向板長為3米，水容重為1噸/m3,塊石容重2.5噸/m3,碎護面糙率及滲透

17、系數(shù)取0.9,砌石護面糙率及滲透系數(shù)取0.8,硅容重取2.3噸/m3,護坡結(jié)構(gòu)系數(shù)取0.075,綜合摩阻系數(shù)取3.6X10-6。（五）、壩頂超高波浪護坡計算采用水利部“水利水電工程PC-1500程序集（88版）”的微機程序K-5波浪護坡計算程序改進windows版（惠州市水利局提供）。計算成果：（風(fēng)浪爬高、同壅水面高）列于表4-3,詳細計算見附件波浪護坡計算電算稿。壩的安全加高在設(shè)計工況下取0.5m,在校核工況下取0.3m。詳細計算見電算稿，壩頂超高的計算成果列于表4-3o壩頂高程復(fù)核計算成果表表4-3工況.項目靜水位（m）風(fēng)浪爬高（項風(fēng)壅水面高（m）安全加高（m）壩頂超高（m）壩頂圖程（mD

18、設(shè)計54.590.920.000.51.4256.01校核54.790.710.000.31.0155.8根據(jù)規(guī)范第，壩頂高程取較大值，即56.01m,現(xiàn)狀主壩壩頂高程為55.0m,副壩現(xiàn)狀壩頂高程55.8m,故本工程主、副壩需要加高，壩頂高程為56.01。五、土壩滲流計算（一）、計算內(nèi)容及計算工況壩體浸潤線計算選用壩體實測最大斷面及設(shè)計最大斷面進行計算。因?qū)崪y最大斷面較不規(guī)則，對其進行適當(dāng)?shù)母呕?，以利于計算。壩體浸潤線的計算內(nèi)容為：、確定壩體浸潤線的位置；、確定壩下游坡溢出點的位置。參照水庫的實際運行情況及廣東省人大議案小型水庫除險加固工程設(shè)計報告編制指引（以下簡稱編制指引）的要求，確定以下

19、計算工況：工況一：水庫正常蓄水的壩體穩(wěn)定滲流浸潤線；工況二：庫水位從設(shè)計洪水位按正常泄洪降至正常蓄水位壩體上游壩坡非穩(wěn)定滲流浸潤線；工況三：庫水位在1/3壩高附近壩體穩(wěn)定滲流浸潤線（土壩上游壩坡陡于下游壩坡者）。（二）、計算及計算結(jié)果1、主壩加固前浸潤線計算張背山水庫主壩現(xiàn)狀最大壩高7ml壩頂高程55.0m,壩頂平均寬3.00m,壩上游坡加權(quán)平均坡度為1:1.8,下游坡加權(quán)平均坡度為1:2.6。在計算中，壩體按均質(zhì)壩考慮，壩基按不透水地基考慮，壩下游按無水考慮。工況一：水庫正常蓄水的壩體穩(wěn)定滲流浸潤線。水庫加固前正常蓄水位為54.00m,壩前水深為6.0m,壩體滲透系數(shù)取大值平均值2.3X10

20、-4cm/s。浸潤線計算采用水利部“水利水電工程PC1500程序集（88版）”中的微機程序«K-2土壩滲流計算程序。詳細計算見電算稿，經(jīng)計算，壩下游坡溢出點的高度為1.753m,壩體浸潤線曲線見表5-1。主壩現(xiàn)狀壩體正常蓄水位穩(wěn)定滲流浸潤線表5-1x0246810121416.64y5.054.784.484.173.843.473.052.571.75工況二：庫水位從設(shè)計洪水位按正常泄洪降至正常蓄水位壩體上游壩坡非穩(wěn)定滲流浸潤線。水庫設(shè)計水位為54.59m,按正常泄洪降至正常蓄水位54.00m,庫水位下降速度v查水庫調(diào)洪演算電算稿得0.83m/d,壩體滲透系數(shù)k取小值平均值。查水利

21、電力出版社出版的水工設(shè)計手冊第十五章“滲流計算”可知計算庫水位下降時土壩浸潤線位置，可按比值k/（pv）的指標(biāo)來確定。給水度以按中斯基經(jīng)驗公式計算，計算公式如下：式中：仙壩體土的給水度；k式一壩體滲透系數(shù)，m/d。經(jīng)浸潤線的位置按水工設(shè)計手冊的謝斯塔可夫公式計算，詳細計算見電算稿。壩體浸潤線曲線見表5-2。主壩現(xiàn)狀壩體設(shè)計水位降至正常蓄水位非穩(wěn)定滲流浸潤線表5-2x8.4512.4516.4520.4524.4528.4532.45y65.995.524.864.083.091.58工況三：庫水位在1/3壩高（50.33m）壩體穩(wěn)定滲流浸潤線水庫庫水位在1/3壩高（50.33m）,壩前水深為2

22、.33m,壩體滲透系數(shù)取大值平均值2.3Xl0-4cm/so浸潤線計算采用水利部“水利水電工程PO1500程序集（88版）”中的微機程序«K2土壩滲流計算程序。詳細計算見電算稿，經(jīng)計算，壩下游坡溢出點的高度為0.213m,壩體浸潤線曲線見表5-3。主壩壩體1/3壩高處穩(wěn)定滲流浸潤線表5-3x04812162020.646y1.8491.6621.4521.2050.8930.3780.2132、副壩加固前浸潤線計算張背山水庫副壩現(xiàn)狀最大壩高6.8m,壩頂高程55.8m,壩頂平均寬4.00m,壩上游坡加權(quán)平均坡度為1:1.5,下游坡平均坡度為1:1.8。在計算中，壩體按均質(zhì)壩考慮，壩基

23、按不透水地基考慮，壩下游按無水考慮。工況一：水庫正常蓄水的壩體穩(wěn)定滲流浸潤線。水庫加固前正常蓄水位為54.00m,壩前水深為6日壩體滲透系數(shù)取大值平均值4.0X10-4cm/s。浸潤線計算采用水利部“水利水電工程PC1500程序集（88版）”中的微機程序«K-2土壩滲流計算程序。詳細計算見電算稿，經(jīng)計算，壩下游坡溢出點的高度為1.251m,壩體浸潤線曲線見表5-4。副壩現(xiàn)狀壩體正常蓄水位穩(wěn)定滲流浸潤線表5-4x0246810121416.15y4.904.614.303.963.593.182.712.131.25工況二：庫水位從設(shè)計洪水位按正常泄洪降至正常蓄水位壩體上游壩坡非穩(wěn)定滲

24、流浸潤線。水庫設(shè)計水位為54.59m,按正常泄洪降至正常蓄水位54.00m,庫水位下降速度v查水庫調(diào)洪演算電算稿得0.83m/d,壩體滲透系數(shù)k取小值平均值。查水利電力出版社出版的水工設(shè)計手冊第十五章“滲流計算”可知計算庫水位下降時土壩浸潤線位置，可按比值k/（pv）的指標(biāo)來確定。給水度以按中斯基經(jīng)驗公式計算，計算公式如下：式中：仙壩體土的給水度；k式一壩體滲透系數(shù)，m/do經(jīng)浸潤線的位置按水工設(shè)計手冊的謝斯塔可夫公式計算，詳細計算見電算稿。壩體浸潤線曲線見表5-5。副壩現(xiàn)狀壩體設(shè)計水位降至正常蓄水位非穩(wěn)定滲流浸潤線表5-5x6.7510.7514.7518.7522.7526.75y65.8

25、65.374.653.752.53工況三：庫水位在1/3壩高（50.33m）壩體穩(wěn)定滲流浸潤線水庫庫水位在1/3壩高（50.33m）,壩前水深為1.33m,壩體滲透系數(shù)取大值平均值4.0X10-4cm/s。浸潤線計算采用水利部“水利水電工程PO1500程序集（88版）”中的微機程序«K2土壩滲流計算程序。詳細計算見電算稿，經(jīng)計算，壩下游坡溢出點的高度為0.213m,壩體浸潤線曲線見表5-6。副壩壩體1/3壩高處穩(wěn)定滲流浸潤線表5-6x0481215.129y1.0130.8680.6940.4570.0623、主壩加固后浸潤線計算主壩加固后，壩頂高程56.01m,壩頂寬5.0m,壩上

26、游坡平均坡度為1:2.8,下游坡平均坡度為1:2.6。在計算中，壩體按均質(zhì)土壩考慮，壩基按不透水地基考慮，下游按無水考慮。工況一：水庫正常蓄水的壩體穩(wěn)定滲流浸潤線。水庫加固前正常蓄水位為54.00m,壩前水深為6.0m,壩體滲透系數(shù)取大值平均值2.3X10-4cm/s。浸潤線計算采用水利部“水利水電工程PC1500程序集（88版）”中的微機程序«K-2土壩滲流計算程序。詳細計算見電算稿，經(jīng)計算，壩下游坡溢出點的高度為1.118m,壩體浸潤線曲線見表5-7。主壩壩體正常蓄水位穩(wěn)定滲流浸潤線表5-7x04812162022.918y4.5774.1853.7513.2612.6821.9

27、371.118工況二：庫水位從設(shè)計洪水位按正常泄洪降至正常蓄水位壩體上游壩坡非穩(wěn)定滲流浸潤線。水庫設(shè)計水位為54.59m,按正常泄洪降至正常蓄水位54.00m,庫水位下降速度v查水庫調(diào)洪演算電算稿得0.83m/d,壩體滲透系數(shù)k取小值平均值。查水利電力出版社出版的水工設(shè)計手冊第十五章“滲流計算”可知計算庫水位下降時土壩浸潤線位置，可按比值k/(pv)的指標(biāo)來確定。給水度以按中斯基經(jīng)驗公式計算，計算公式如下：式中：仙壩體土的給水度；k式一壩體滲透系數(shù)，m/do經(jīng)浸潤線的位置按水工設(shè)計手冊的謝斯塔可夫公式計算，詳細計算見電算稿。壩體浸潤線曲線見表5-8。主壩加固后壩體設(shè)計水位降至正常蓄水位非穩(wěn)定滲

28、流浸潤線表5-8x14.2518.2522.2526.2530.2534.2538.2542.2546.25y66.145.855.414.894.323.652.831.634、副壩加固后浸潤線計算張背山水庫副壩加固后最大壩高7.01m,壩頂高程56.01m,壩頂平均寬5.00m,壩上游坡加權(quán)平均坡度為1:2.8,下游坡平均坡度為1:2.6。在計算中，壩體按均質(zhì)壩考慮，壩基按不透水地基考慮，壩下游按無水考慮。工況一：水庫正常蓄水的壩體穩(wěn)定滲流浸潤線。水庫加固前正常蓄水位為54.00m,壩前水深為6日壩體滲透系數(shù)取大值平均值4.0X10-4cm/s。浸潤線計算采用水利部“水利水電工程PC150

29、0程序集(88版)”中的微機程序«K-2土壩滲流計算程序。詳細計算見電算稿，經(jīng)計算，壩下游坡溢出點的高度為0.86m,壩體浸潤線曲線見表5-9。副壩加固后壩體正常蓄水位穩(wěn)定滲流浸潤線表5-9x04812162020.989y3.8243.4613.0542.5852.0091.1780.86工況二：庫水位從設(shè)計洪水位按正常泄洪降至正常蓄水位壩體上游壩坡非穩(wěn)定滲流浸潤線。水庫加固前設(shè)計水位為54.59m,按正常泄洪降至正常蓄水位54.00m,庫水位下降速度v查水庫調(diào)洪演算電算稿得0.83m/d,壩體滲透系數(shù)k取小值平均值。查水利電力出版社出版的水工設(shè)計手冊第十五章“滲流計算”可知計算庫

30、水位下降時土壩浸潤線位置，可按比值k/(pv)的指標(biāo)來確定。給水度以按中斯基經(jīng)驗公式計算，計算公式如下：式中：仙壩體土的給水度；k式一壩體滲透系數(shù)，m/do經(jīng)浸潤線的位置按水工設(shè)計手冊的謝斯塔可夫公式計算，詳細計算見電算稿。壩體浸潤線曲線見表5-10。副壩加固后壩體設(shè)計水位降至正常蓄水位非穩(wěn)定滲流浸潤線表5-11x11.8815.8819.8823.8827.8831.8835.8839.8841.88y55.124.884.473.983.42.711.771.01六、大壩穩(wěn)定分析計算(一)、計算內(nèi)容、計算工況及計算方法土壩穩(wěn)定的計算內(nèi)容是計算土壩在各種運行工況下，壩體的穩(wěn)定安全系數(shù)最小值，

31、進而分析壩體在相應(yīng)運行工況的安全狀況。根據(jù)水庫的實際情況及編制指引的要求，確定以下計算工況：工況一：正常蓄水位穩(wěn)定滲流條件下的下游壩坡；工況二：庫水位從設(shè)計洪水位按正常泄洪降至正常蓄水位的非穩(wěn)定滲流上游壩坡；工況三：庫水位在1/3壩高附近時的穩(wěn)定滲流上游壩坡(土壩上游壩坡陡于下游壩坡者)。以上計算工況按碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范(SL2742001)的規(guī)定均屬于正常運用條件，本水庫大壩工程等級為4級，壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)為1.25。本工程除險加固設(shè)計的壩坡穩(wěn)定分析計算方法采用不計條塊間作用力的瑞典圓弧法，根據(jù)碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范(SL274-2001)第，采用此種方法計算壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)時，

32、最小安全系數(shù)應(yīng)減少8%,即1.15。張背山水庫大壩穩(wěn)定分析計算選用斷面同浸潤線計算選用的斷面，且浸潤線采用相應(yīng)工況下計算所得的浸潤線。在計算中采用省水利廳推廣使用的微機程序土壩壩坡穩(wěn)定計算分析程序TB62o（二）、計算及計算結(jié)果1、主壩加固前壩坡穩(wěn)定分析主壩現(xiàn)狀最大壩高7m,壩頂高程55.0m,壩頂寬3.00m,壩上游坡加權(quán)平均坡度為1:1.8,下游坡平均坡度為1:2.6。工況一：水庫正常蓄水位54.00m,下游無水，形成穩(wěn)定滲流，下游壩坡的穩(wěn)止；工況二：庫水位從設(shè)計洪水位54.59m,按正常泄洪降至正常蓄水位54.00m,下游無水，形成非穩(wěn)定滲流，上游壩坡穩(wěn)定；工況三：庫水位從1/3壩高（5

33、0.33m）,下游無水，形成穩(wěn)定滲流，上游壩坡穩(wěn)定。根據(jù)核工業(yè)贛州工程勘察院對大壩壩體填筑土的取樣分析成果，現(xiàn)將設(shè)計采用的壩體材料的物理力學(xué)指標(biāo)列于表6-1。壩體材料物理力學(xué)指標(biāo)（設(shè)計采用值）表6-1、項目濕谷重(t/m3)飽和谷重（t/m3）浮容重（t/m3）內(nèi)摩擦角（度）粘聚力C(t/m2)主壩1.871.930.9311.81.83在設(shè)計采用的物理力學(xué)指標(biāo)中，壩體填筑土的抗剪強度指標(biāo)（G小）采用小值平均值（慢剪指標(biāo)）,容重采用算術(shù)平均值。且計算過程中，將在浸潤線以下土層的內(nèi)摩擦角小按工程經(jīng)驗減小2度。壩基土層按壩體土考慮。加固前主壩壩坡穩(wěn)定分析計算詳見電算稿，計算成果見表6-2加固前主壩

34、壩坡穩(wěn)定分析計算成果表表6-2壩體計算，況計算部位計算最小安全系數(shù)kmin規(guī)范最小安全系數(shù)k成果分析主壩工況一下游坡1.1951.15安全工況二上游坡1.111.05安全工況三上游坡1.1171.15不安全從主壩加固前壩坡穩(wěn)定分析計算成果來看，主壩的壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)上游坡不滿足規(guī)范要求2、副壩加固前壩坡穩(wěn)定分析副壩現(xiàn)狀最大壩高6.8m,壩頂高程55.8m,壩頂寬4.00m,壩上游坡加權(quán)平均坡度為1：1.5,下游坡平均坡度為1:1.8。工況一：水庫正常蓄水位37.00m,下游無水，形成穩(wěn)定滲流，下游壩坡的穩(wěn)止；工況二：庫水位從設(shè)計洪水位38.14m,按正常泄洪降至正常蓄水位37.00m,下游

35、無水，形成非穩(wěn)定滲流，上游壩坡穩(wěn)定；工況三：庫水位從1/3壩高（50.33m）,下游無水，形成穩(wěn)定滲流，上游壩坡穩(wěn)定。根據(jù)核工業(yè)贛州工程勘察院對大壩壩體填筑土的取樣分析成果，現(xiàn)將設(shè)計采用的壩體材料的物理力學(xué)指標(biāo)列于表6-3。壩體材料物理力學(xué)指標(biāo)（設(shè)計采用值）表6-3、項目濕谷重(t/m3)飽和谷重（t/m3）浮容重（t/m3）內(nèi)摩擦角（度）粘聚力C(t/m2)副壩1.911.990.9910.41.22在設(shè)計采用的物理力學(xué)指標(biāo)中，壩體填筑土的抗剪強度指標(biāo)（G?。┎捎眯≈灯骄担糁笜?biāo)）,容重采用算術(shù)平均值。且計算過程中，將在浸潤線以下土層的內(nèi)摩擦角小按工程經(jīng)驗減小2度。壩基土層按壩體土考慮。

36、加固前副壩壩坡穩(wěn)定分析計算詳見電算稿，計算成果見表6-4加固前壩坡穩(wěn)定分析計算成果表表6-4壩體計算，況計算部位計算最小安全系數(shù)kmin規(guī)范最小安全系數(shù)k成果分析副壩工況一下游坡0.7521.15不安全工況二上游坡0.671.05不安全工況三上游坡0.6551.15不安全從副壩加固前壩坡穩(wěn)定分析計算成果來看，副壩的壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均均不滿足規(guī)范要求。3、主副壩加固后壩坡穩(wěn)定分析主壩加固后，壩頂高程56.01m,壩頂寬5.0米，上游坡平均坡度為1:2.8,下游坡平均坡度為1:2.6;副壩加固后，壩頂高程56.01m,壩頂寬5.0米，上游坡平均坡度為1：2.8,下游坡平均坡度為1:2.6。按編

37、制指引的要求，壩坡穩(wěn)定分析需計算工況一、工況二。工況一：水庫正常蓄水位54.00m,下游無水，形成穩(wěn)定滲流，下游壩坡的穩(wěn)定；工況二：庫水位從設(shè)計洪水位54.59m按正常泄洪降至正常蓄水位54.00m,下游無水，形成非穩(wěn)定滲流，上游壩坡穩(wěn)定；主副壩原狀壩體的填筑土的物理力學(xué)指標(biāo)設(shè)計采用值同加固前，大壩培厚土層的設(shè)計壓實度取0.95,其物理力學(xué)指標(biāo)設(shè)計值采用原則：抗剪強度指標(biāo)（Gn采用小值平均值（慢剪指標(biāo)），考慮試驗與實際的誤差，抗剪強度指標(biāo)降低10%,再乘以壓實度，容重采用算術(shù)平均值乘以壓實度。根據(jù)核工業(yè)贛州工程勘察院對張背山水庫料場土取樣分析成果，及以上設(shè)計值的取用原則，現(xiàn)將壩體培厚土層的物理

38、力學(xué)指標(biāo)列于表6-7。壩體培厚土層物理力學(xué)指標(biāo)（設(shè)計采用值）表6-77目濕谷重（t/m3）飽和谷重（t/m3）浮容重（t/m3）內(nèi)摩擦角（度）粘聚力C(t/m2)主副壩1.891.940.9412.914.01在設(shè)計采用的物理力學(xué)指標(biāo)中，壩體填筑土的抗剪強度指標(biāo)（G?。┎捎眯≈灯骄担糁笜?biāo)）,容重采用算術(shù)平均值。且計算過程中，將在浸潤線以下土層的內(nèi)摩擦角小按工程經(jīng)驗減小2度。壩基土層按壩體土考慮。加固后大壩壩坡穩(wěn)定分析計算詳見計算書，計算成果見表6-8加固后壩坡穩(wěn)定分析計算成果表表6-8壩體計算，況計算部位計算最小安全系數(shù)kmin規(guī)范最小安全系數(shù)k成果分析主工況一下游坡1.2831.15安

39、全壩工況二上游坡1.1941.05安全副工況一下游坡2.1161.15安全壩工況二上游坡2.1731.15安全從主副壩加固后壩坡穩(wěn)定分析計算成果來看，主副壩的壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求，大壩是安全的。七、涵管過流復(fù)核、消能計算及拉桿強度復(fù)核（一）、涵管過流能力復(fù)核張背山水庫有灌溉涵管一座，位于副壩，涵管設(shè)計灌溉田畝面積為300畝，按經(jīng)驗一萬畝的農(nóng)田需引用流量為1.0m3/s,即張背山水庫涵管灌溉引水分別為0.03m3/s?？紤]到灌區(qū)渠道的損失及今后農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，涵管供水能力按加大30%考慮，即灌溉涵管正常供水為0.04m3/s。由于水庫涵管沒有縮窄原涵管斷面，本次不對主壩涵管進行過流

40、能力復(fù)核計算。按以下公式復(fù)核涵洞，滿足無壓短洞的最大過流能力。式中：d涵管內(nèi)徑。qk一臨界流量，m/s。hk臨界水深。ik涵管臨界坡度。n涵管糙率，取n=0.014。水庫涵管的縱向比降為1/100,經(jīng)過計算東副壩采用以上公式試算出對應(yīng)于臨界坡度ik=1/119的臨界流量Q即為涵洞滿足無壓短管的最大過流量。經(jīng)試算水庫涵管的最大過流量為0.65m3/s,大于其供水流量。故涵管的過流能力滿足灌溉要求。計算成果列于表7-1。涵管過流能力復(fù)核成果表表7-1涵管直徑坡降糙率供水流量9Qk臨界水深臨界底坡dInQhkik(m)(m3/s)degrad(m3/s)(m)0.80.010.0140.132704

41、.7121.2860.6830.0103（二）、放水開關(guān)布置1、啟閉力計算副壩涵管的新建放水設(shè)施為斜拉式升降閘門，進水口尺寸為800mm閘門采用鑄鐵閘門，型號為PG1.2X1.2閘門，寬1.2米，高1.2米，閘門全閉時,17文檔來源為 :從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word 版本可編輯.歡迎下載支持閘門中點高程為50.55米，閘門啟閉力計算工況按設(shè)計洪水(高程為54.59m)時啟閉(屬動水中啟閉)。采用近似公式估算(平面滑動閘門)：閉門力：Fw=nT(Tzd+Tzs)nGG*sin21o+Pt啟門力：Ft=nT(Tzd+Tzs)+Ps+(n'GG+Gj+Ws)*sin21o式中nT一磨擦阻力安全系

42、數(shù)，取1.2;ng一閉門力的閘門自重修正系數(shù)，取1.0;n'g一啟門力的閘門自重修正系數(shù)，取1.0;Ws作用在閘門上的水柱重。大壩：Ws=(54.5950.55)X1.2X1.2X9.81=57.1KN;Gj-加重塊重量，取0;Pt-上托力，結(jié)合本閘門實際，近似取0;Ps-下吸力，取0;Tzd-支承摩阻力，滑動支承，G一閘門自重，G=5KNTzd=f2P=0.35X(54.59-50.55)X1.2X1.2X9.81+5*cos21°=20.3KN;Tzs-止水摩阻力，Tzs=f3Pzs=0.65X(1.2X2+1.2X2)X0.03X(54.5950.55)X1.2X1.2

43、X9.81+5*cos21o=5.4KN;由于上述公式和數(shù)據(jù)可計算得：閉門力Fw=20.4KN；啟門力Ft=53.45KN。因此啟閉機啟閉力需選用10t啟閉力。2、拉桿直徑的核算及結(jié)論按啟門力Ft=50KN根據(jù)拉桿強度公式N/An<f式中：N軸心拉力，N;An凈截面面積，mr2F一鋼材的抗拉設(shè)計強度，N/mm2。鋼材選用3號鋼，抗拉設(shè)計強度取210N/mm2,經(jīng)計算得拉桿截面積為238mml拉桿直彳不小于18mm按閉門力Fw=20.4KN根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式：N/小A<f式中：N軸心壓桿的計算壓力，N；A軸心壓桿的主截面面積，mm2；小一軸心壓桿的穩(wěn)定系數(shù)；F一鋼材的抗拉設(shè)計強度，N/

44、mm2。啟閉機的螺桿長度為15ml壓桿的最大自由長度為5m選用直徑為80mm勺螺桿，截面面積為5024mm其回轉(zhuǎn)半徑為i=d/4=20mm長細比為=l/i=250,查鋼結(jié)構(gòu)得小為0.119。N/（|）A=20.4X103/0.119X5024=34.1N/mm2<f=210N/mm2根據(jù)以上計算分析，選用螺桿直徑為80mm。（三）、涵管出口消力池尺寸的選用張背山水庫大壩涵管設(shè)計灌溉田畝面積為300畝，按經(jīng)驗一萬畝的農(nóng)田需引用流量為0.1m3/s，即水庫涵管灌溉引水分別為0.03m3/s?？紤]到灌區(qū)渠道的損失及今后農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，涵管供水能力按加大30考慮，即灌溉涵管正常供水大壩涵管為0.

45、04m3/s。因流量較小,消力池尺寸按類似工程經(jīng)驗構(gòu)造設(shè)置。消力池長5.4m,出口寬2.4m,7®0.5m,采用C20碎邊墻襯砌。計算容許精度 E= .001 迭代初值 Qm0= 4.5*T:1 小時6 小時 24小時 72 小時*a1111八、附件附件（1）設(shè)計洪水電算稿A、10年一遇推理公式法（1988年修訂）TL-1A（WINDOWS版）工程名稱:張背山水庫工程集雨面積F=.11（平方公里）干流河長=.53（公里）干流坡降J=.054匯流參數(shù)m=.85雨型分區(qū)代號:419Ht5274.5124.3191.4Cv.3.37.37.42*P=10%*Kp1.41.51.5 1.56

46、Hp72.8111.75186.45 298.58*f1天=5(mm/hr)f3天=2.5(mm/hr)Hv10=21Cv10=.25a10=1Kp=1.335Hp10min=28.035Sp=72.8np=.47qm=36.36(mA3/s/kmA2)t=.33(hr)Ht=40.58(mm)Qm=3.6(mA3/s)*最大3天雨型*時段H6%(H24-H6)(H3天-H24)(H3天-T)*19.9511.1529.2510.37315.1516.98439.3544.12516.4512.36100111.8752.0538.89831.6523.6698.459.47104.955.5

47、4117.358.24125.956.67*最大24小時雨型*時段H6%(H24-H6)%降雨過程凈雨過程*12.31.77022.82.140321.54043.12.37052.31.77063.92.960721.123.6318.6821.624.1919.1920.823.2918.21010.511.786.71113.515.141210.112.514.021397.45.5814.56.85.1315.17.65.7316.79.26.92171.912.39.24184.28.76.55191.57.15.3520.36.14.612105.94.462204.83.642304.43.342403.32.520*T時段主洪峰洪水過程線Qi,Ti及相應(yīng)時刻Ti*Ti:*Qi:Tx:0031.7.1031.