本科課程設計計算書題 目 朝陽水庫樞紐工程設計 學 院 水利水電學院 專業 學生姓名 學號年級指導教師 二o一三年一月八日目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1基本資料 1\o"CurrentDocument"1.1設計資料 11.1.1工程任務及規劃數據 11.1.2地形地質條件 11.1.3水文氣象 11.1.4天然建筑材料 11.1.5其他資料 1\o"CurrentDocument"1.2設計任務及提交成果 21.2.1設計任務 21.2.2提交成果 2\o"CurrentDocument"1.3參考資料 2\o"CurrentDocument"2樞紐總體布置 3\o"CurrentDocument"2.1工程標準 3\o"CurrentDocument"2.2總體布置 3\o"CurrentDocument"3壩型選擇 3\o"CurrentDocument"4 土石壩結構設計 4\o"CurrentDocument"4.1壩體分區 4\o"CurrentDocument"4.2壩坡及馬道 5\o"CurrentDocument"4.3壩頂高程 5\o"CurrentDocument"4.4壩頂構造 6\o"CurrentDocument"4.5壩體防滲 7\o"CurrentDocument"4.6反濾層和過渡層 .7\o"CurrentDocument"4.7壩體排水 8\o"CurrentDocument"4.8上下游護坡 8\o"CurrentDocument"4.9壩面排水 9\o"CurrentDocument"5壩基處理及土壩與壩基、岸坡的連接 9\o"CurrentDocument"5.1壩基處理 9\o"CurrentDocument"5.2土石壩與壩基、岸坡的連接 10土壩與壩基的連接 10土壩與兩岸的連接 10\o"CurrentDocument"6滲流計算 10\o"CurrentDocument"6.1滲流計算的基本假設 10\o"CurrentDocument"6.2滲流計算條件 11\o"CurrentDocument"6.3滲流分析的方法 11\o"CurrentDocument"6.4河槽處計算斷面及公式 116.5單寬流量 11\o"CurrentDocument"6.6總滲流量的計算 12\o"CurrentDocument"6.7滲透變形分析 12\o"CurrentDocument"7穩定計算 12\o"CurrentDocument"7.1計算模型 12\o"CurrentDocument"7.2 計算方法 13\o"CurrentDocument"7.3穩定成果分析 138溢洪道設計 13\o"CurrentDocument"8.1溢洪道平面位置選定 13\o"CurrentDocument"8.2溢洪道基本數據 13\o"CurrentDocument"8.3工程布置 148.3.1泄水方案選擇 148.3.2引水段設計 148.3.3控制段設計 148.3.4泄槽設計 158.3.5消能防沖設施 17\o"CurrentDocument"8.4構造設計 17\o"CurrentDocument"9壩下涵管設計 18\o"CurrentDocument"9.1布置和構造 18\o"CurrentDocument"9.2涵管尺寸 18\o"CurrentDocument"10成果附圖 201基本資料擬建的朝陽水庫工程區位于開縣趙家鎮朝陽村境內，屬長江上游小江水系浦里河朝陽溝支流。水庫距離開縣縣城28.7km。1.1設計資料1.1.1工程任務及規劃數據本水利樞紐以灌溉為主，兼顧防洪。設計灌溉面積為0.85萬畝，設計放水流量0.8m3/s。根據興利及調洪演算，確定出該水庫規劃指標為：水庫正常蓄水位379.40m時相應有效庫容186.48萬m3；30年一遇設計洪水位380.10m（溢洪道最大下泄流量約20m3/s）；300年一遇校核洪水位381.00m時相應總庫容218.44萬m3（溢洪道最大下泄流量32m3/s）；水庫死水位362.00m。1.1.2地形地質條件壩址處河谷斷面河床寬度約20?30m，兩岸岸坡基本對稱，坡角約35°。河床基巖高程350m，巖基為弱風化巖層，k=0.8x10cm/s。地基表面高程356.4m，高程350m?356.40m為砂礫石覆蓋層。地形地質情況詳見圖紙。1.1.3水文氣象水庫集雨面積為3.67km2，流域屬于亞熱帶濕潤季風氣候區，氣候溫和，雨量充沛。多年平均降雨量1236.4mm，多年平均徑流深590.0mm。庫區汛期多年平均最大風速10.5m/s，方向垂直壩面，水庫吹程0.3km。1.1.4天然建筑材料工程區附近土料及天然沙礫石、塊石、石渣料均較為豐富。上游1?1.5km范圍內可供開采的土料，主要為棕紅色砂質粘土，粘性很強，是很好的防滲材料，總儲量約9萬m3；壩址下游1?2km范圍內有約6萬m3的石料可供開采，該石料主要為石英砂巖；在壩址下游2?2.5km范圍內有豐富的石渣料，儲量約10萬m3。天然材料物理力學性質見表1-1。1.1.5其他資料當地有較豐富的土石壩施工經驗，缺少混凝土壩施工經驗。工程單價可按下式估算：粘土填筑30元/m3；干砌塊石88元/m3；石渣料填筑45元/ms；土石方開挖20元/m3。表1-1天然材料物理性質表參數材料\濕容重（KN/m3）飽和容重（KN/m3）浮容重（KN/m3）滲透系數（cm/s）非飽和固結快剪飽和固結快剪C（KPa）叩（度）C（KPa）叩（度）砂礫石覆蓋層18.820.010.01.6x1。/29.2/27.2粘土20.020.210.24.73x1022.317.618.415.7石渣料20.521.411.47.2X1-429.831.625.629.4塊石體18.120.210.28.0X1-2/34/331.2設計任務及提交成果1.2.1設計任務（1） 根據提供的設計資料和圖紙，確定較為合理可行的樞紐布置，即確定大壩、泄水建筑物、取水建筑物等樞紐建筑物的布置。由于時間關系，大壩選定為土石壩，在此基礎上確定確定泄水建筑物、取水建筑物的位置及形式。（2） 通過壩型方案比較，確定推薦壩型，并對推薦壩型進行計算分析和詳細設計。1.2.2提交成果（1） 設計說明書（包括計算原理）一份。論述樞紐布置；論證壩型選擇并進行材料分區布置；計算壩頂高程；進行正常水位時的滲流計算，包括滲流量、浸潤線和滲透變形分析；進行正常水位工況時下游壩坡一個滑移面的穩定分析；論述主要構造與尺寸，論述地基處理措施。（2） 設計圖紙兩張（2號圖）樞紐平面布置圖一張；土石壩橫斷面設計圖一張，包括壩頂、護坡、馬道、排水設備和壩基防滲等的細部構造。1.3參考資料SL252—000 《水利水電樞紐工程等級劃分及洪水標準》SL274-2001 《碾壓式土石壩設計規范》SL189—6 《小型水利水電工程碾壓式土石壩設計導則》2樞紐總體布置2.1工程標準（1） 樞紐等別。根據總庫容218.44萬m,查規范知，該樞紐為W等小（1）型水庫。（2） 水工建筑物級別。永久建筑物為4級，臨時建筑物為5級，土壩高度未達70m，土壩級別不必提高。2.2總體布置該壩址為砂礫石地基，厚6.4m，河床寬度約為20?30m，兩岸岸坡基本對稱，坡腳約35°。考慮到修建其他壩型需要開挖較深地基，加之該地區有豐富的土石壩施工經驗，選擇修建土石壩。土壩壩底高程為356.40m，壩頂高程381.20m壩高24.8m。死水位362.00m，正常蓄水位379.40m，設計洪水位380.10m，校核洪水位381.00m。土石壩適合采用岸邊溢洪道進行泄洪，在壩軸線上游左岸處有明顯的埡口，埡口最低高程380m，采用正槽式溢洪道泄洪，泄洪能力大，運行安全可靠。本設計中，溢洪道寬度為7m，布置在左岸距離壩軸線28m的埡口處，溢流堰堰頂高程為379.40m,比壩高低1.8m,與正常蓄水位齊平，避免了大量開挖。洪水經沖溝歸河，不會危及大壩安全，且離大壩近便于管理。采用無壓式引水涵洞與灌溉渠首連接。進口采用斜臥管式分層取水口。壩下涵管寬度為2.0m,高度為1.5m,座于右岸巖基上，和溢洪道互不干擾。相應布置見樞紐平面布置圖所示。綜上所述，樞紐總體布置方案如下。1） 擋水建筑物：土石壩按直線布置在A-A壩址線上。2） 泄水建筑物：溢洪道布置在大壩左岸埡口處。3） 取水建筑物：引水涵洞布置在大壩右岸。3壩型選擇壩型選擇應綜合考慮地形、地質、材料、施工、樞紐布置及運行條件等，經分析比較后，選定技術上可靠、經濟上合理的壩型。本工程壩址所在地當地材料豐富，適合修筑土石壩，土石壩在很大程度上是因材設計的”所以筑壩材料的情況對壩型選擇往往是決定性的。本工程區附近土料及天然沙礫石、塊石、石渣料均較為豐富。上游1?1.5km范圍內可供開采的土料，主要為棕紅色砂質粘土，粘性很強，是很好的防滲材料，總儲量約9萬m3；壩址下游1?2km范圍內有約6萬m3的石料可供開采，該石料主要為石英砂巖；在壩址下游2?2.5km范圍內有豐富的石渣料，儲量約10萬m3。現將主要的幾種土石壩敘述如下：均質壩：壩體絕大部分采用同一種材料筑成，一般選用弱透水土料(如本設計中的粘性土)，本設計中的壩高估算大概為25m，壩長大約為120m，壩頂寬度為5m，壩坡坡度若取為1:2.5，則所需土料大概為20萬m3。而工程區附近粘性土總儲量為9萬m3,遠遠不夠，故本工程不適合修建均質壩。心墻壩：土質防滲體位于壩體中間，上下游壩殼基本由一種透水料填充。心墻壩的優點有：心墻位于壩體中間而不依靠在透水壩殼上，其自重通過本身傳到基礎，不受壩殼沉降影響，依靠心墻填土自重，使得沿心墻與地基接觸面產生較大的接觸應力，有利于心墻與地基結合，提高接觸面的滲透穩定性；當庫水位下降時，上游透水壩殼中水分迅速排泄，有利于上游壩坡穩定，使上游壩坡比均質壩或斜墻壩陡；在防滲效果相同的情況下，土料用量比斜墻壩少，施工受氣候影響相對較小。缺點是容易產生心墻拱效應'。若建心墻壩，心墻部分由粘性土作為材料，估算得心墻頂部寬3m，坡度為1：0.2,所需土料大概為2.4萬m3，2x2.K9，故滿足材料需求。斜墻壩：土質防滲體靠上游，下游透水壩殼基本由一種透水材料筑成，該壩型便于土料上壩，施工方便，但是它與岸坡及混凝土建筑物連接不如心墻壩方便，對沉降較為敏感。多種土質分區壩：該壩型雖然可以因地制宜，充分利用包括石渣在內的當地各種筑壩材料；土料用量較均質壩少，施工受氣侯的影響也相對小一些，但是由于多種材料分區填筑，工序復雜，施工干擾大，故不宜選用多種土質分區壩。經綜合分析考慮，選取最終壩型為粘土心墻石渣壩。4土石壩結構設計4.1壩體分區本設計采取的是粘土心墻石渣壩，壩體心墻采用當地粘土材料，心墻兩側依次設置過渡層和反濾層。過渡層采用砂礫石材料，反濾層采用細沙材料。壩殼料則為石渣材料。即本工程材料分區主要為壩殼石渣料和心墻粘土料。4.2壩坡及馬道土石壩的壩面坡度取決于壩高、筑壩材料性質、運用情況、地基條件等。其范圍大致為1:2?1：4之間。參照己建工程，本工程上游坡率取1：2.75。此壩高度不大，上游可不設邊坡，僅在下游設置變坡。下游變坡高程在370.00m處，下游上部坡度為1：2.25，下部坡率為1：2.5。在下游壩坡改變處，設置2m寬的馬道（戧道）以使匯集壩面的雨水，防止沖刷壩坡，并同時兼作交通、觀測、檢修之用，下游馬道細部構造圖見圖4-1所示。20如厚。2。素陽咨面10印10印1厚砂礫石墊層C20O石30、30cm圖4-1下游馬道細部構造圖4.3壩頂高程為了保證庫水不超過或濺過壩頂，壩頂高程在水庫正常運用和非常運用的靜水位以上應有足夠的超高，超高值y為y=R+e+hc式中：R我浪在壩坡上的設計爬高；e域大風壅水面高度。平均波浪爬高：R^=K、Kw如+、其中，由史=0.0076史*（實）3V2 V2c\c\rr1八口+/9.8X300、1mu0.0076X10.5-12( )3X10.52得h= 10.52 =0.21m9.8由虬=0.331v-尢(實)六V2 V2=19.8x3。。、^0.331x10.52.15( )3.75x10.52=2.99T 10.52/=2.99m 9.8則R=嚴x]Jn.21x299=0.217m4級壩采用累積頻率為5%的爬高值R5%，參照規范得到Rp/Rm=1.9，故設計波浪爬高R=0.217x1.9=0.4mpKV2D 3.6x10-6x10.52x300「e= cosp= x1=0.000262x9.82x9.8x23 m 按照規范正常運用條件下的4級壩，采用多年平均年最大風速的1.5倍，同樣的算法，正常運用條件下，Rp=0.64m,e=0.0059m.壩頂高程等于水庫靜水位與壩頂超高之和，應按以下運行條件計算，并取最大值：1） 設計洪水位加正常運用情況的壩頂超高艮即380.1+0.64+0.00059+0.5=381.24m；2） 校核洪水位加非常運用情況的壩頂超高艮即381+0.4+0.00026+0.3=381.70m；3） 正常蓄水位加正常運用情況的壩頂超高艮即379.4+0.64+0.00059+0.5=380.54m；4） 正常蓄水位加非常運用情況的壩頂超高艮即379.4+0.4+0.00026+0.3=380.1m。壩頂高程最低應取為381.70m。擬在壩頂上游設1.2m高的防浪墻，用防浪墻的頂部高程代替壩頂高程，但此時壩頂高程在正常運用條件下應高出靜水位0.5m，且不應低于非常運用情況下的靜水位。381.70-1.2=380.5m，379.4V380.5V381。因此，應滿足壩頂高程高于校核洪水位，即壩頂高程應高于381.00m，最終壩頂高程確定為381.20m，上面修建1.2m高的防浪墻，防浪墻高程為382.40m。4.4壩頂構造壩頂寬度應根據壩高、構造、施工、運行等因素確定。如無特殊要求，對中低壩可選用5?10m，本工程中壩高小于30m，無交通要求，壩頂寬度定為5m。壩頂上面用C20素混凝土鋪設路面。壩頂向下游傾斜2%的坡度，上游設1.2m高的防浪墻，用漿砌石建造，其基礎應牢固地埋入壩內，與壩的防滲體緊密連接。壩頂細部構造圖見圖4-2所示。圖4-2壩頂細部構造圖4.5壩體防滲本工程壩體防滲采用粘土心墻防滲體，當防滲體頂部有防浪墻時，心墻頂高程應高于正常蓄水位0.3~0.6m，本工程中正常蓄水位為379.40m，故心墻防滲體高程取為380.00m。頂部保護層厚度為1.2m，防止心墻受凍。心墻頂寬取為3m，且心墻自頂向下逐漸加厚，邊坡為1：0.2。計算點作用水頭381-356.4=24.6m，根據經驗取允許滲透坡降〔J〕=4，底部厚度12.44m>H/〔J〕=24.6/4=6.15m，滿足要求。心墻兩側分別設0.5m厚砂礫石過渡層和0.3m厚的細沙反濾層。壩體防滲細部構造圖見圖4-2所示。4.6反濾層和過渡層反濾層的作用是濾土排水，防止滲流出口處發生滲透變形。在土質防滲體（包括心墻、斜墻、鋪蓋和截水槽）與壩殼和壩基透水層之間以及下游滲流出逸處，如果不滿足反濾要求，必須設反濾層。由于設計原始資料中沒有提供各土、砂、石料的顆粒級配情況，這里無法用計算的方法進行反濾層的設計，只能參考相關規范和己建工程進行初步設計。初步擬定結果分述如下。1） 防滲體周邊部位第一層：d50=0.5mm，厚30cm；第三層：、=5.0mm，厚50cm。2） 排水部位第一層：d5o=20mm，厚20cm；第二層：d5o=60mm,厚40cm。4.7壩體排水土石壩設置壩體排水，主要用以降低浸潤線和孔隙水壓力，改變滲流方向，防止滲流出逸處產生滲透變形，保護壩坡土不產生凍脹破壞。棱體排水可降低浸潤線，防止壩坡凍脹和滲透變形，保護下游壩腳不受尾水沖刷，且有支撐壩體增加穩定的作用，且易于檢修，是效果較好的一種排水型式。本設計采取棱體排水，根據規范排水棱體頂部高程為359.40m，棱體外坡為1：2.0，內坡為1：1.5。棱體外部設置0.4m厚的過渡層和0.2m厚的反濾層。排水棱體細部構造圖見圖4-3所示。.359.401378.1?J.359.401378.1?J"■T''匚FI廠F二丁「廠—r】廠 住F1■廠F3廠1廠 4° …一一…H一■=. 沁1gZW咚反德層（堀沙）順示礫石）圖4-3排水棱體細部構造圖4.8上下游護坡上游護坡：根據規范，當有條件時，上游護坡宜采用堆石護坡。本設計采取堆石護坡，護坡厚度為0.6m，下設厚度為0.3m的碎石墊層。護坡與防浪墻連接，護坡范圍從壩頂至死水位以下2m（即高程為360.00m）。上游護坡細部構造圖見圖4-4所示。50圖4-4上游護坡細部構造圖

下游護坡：本設計中下游護坡采用草皮框格護坡。草皮厚0.3m，草皮每隔5m設置一個C15混凝土框格，框格尺寸為40>40cm。下游護坡細部構造圖見圖4-5所示。草皮才坡C15漆框格圖4-5下游護坡細部構造圖4.9壩面排水在下游壩坡設縱橫聯通的排水溝，沿壩與岸坡的結合處，也設排水溝，壩面上的縱向排水溝沿馬道內側布置。大壩長約126m,只需在壩軸線中間設一條橫向排水溝即可。根據以往己建工程的經驗，排水溝寬度及深度一般采用20?40cm，本設計取20cm。選用漿砌石塊石，并且在壩體與漿砌石連接處設置反濾層。5壩基處理及土壩與壩基、岸坡的連接5.1壩基處理當砂礫石層深度在15m以內時，宜采用截水槽防滲，它是最簡單和最有效地一種壩基防滲設施。同時，截水槽也是均質壩體心墻向壩基中的延伸部分。截水槽的底寬由回填土料的允許滲透坡降及土料與基巖接觸面抗滲沖刷的允許坡降確定。同時，槽底最小寬度應滿足施工方法和施工機械，一般不應小于3.0m。本工程壩基下砂礫石層厚6.4m，采用截水槽防滲。本設計中為砂礫石地基，砂礫石地基通常有足夠的承載力和抗剪強度，主要是解決滲流問題。處理方法有垂直防滲和水平防滲兩類。總體來說是上防、中截、下排'。砂礫石地基厚度約為6m，厚度較小，適合采用粘土截水槽，按照規范，截水槽底部厚度取3m，邊坡坡度為1:1，截水槽底直達不透水層即高度為 6.4m，則截水槽上部厚度為(3+6.4X2=15.8m。截水槽量測和粘土心墻兩側一樣設置0.3m厚的細沙反濾層和0.5m厚的砂礫石過渡層，心墻和截水槽在壩基下355.00m處相接。同時，為了加強截水槽與基巖的連接，在截水槽底的基巖面上建C15混凝土齒墻。齒墻上

部厚度為0.5m,側面坡度為1:0.1,高度為1.5m（包括嵌入基巖內的0.4m）,最下部厚度為1.2m。截水槽在回填時，在齒墻表面和齒槽巖面抹以粗砂層，壩基截水槽防滲細部構造圖見圖5-1所示。圖5-1壩基防滲（截水槽）細部構造圖土石壩與壩基、岸坡的連接土壩與壩基的連接筑壩前將壩基范圍內的表層腐植土、稀泥、草皮、亂石等清除掉。清基深度0.3?1m。防滲體與巖基連接時，把巖基開挖至新鮮巖面，并使巖面平整，在巖石表層噴一層砂漿之后回填粘土。土壩與兩岸的連接兩岸岸坡應進行清基，開挖后的岸坡不應陡于1：0.5?1:0.75，心墻與兩岸連接處的斷面應擴大1/3。如果兩岸山坡有強風化層時，可采用截水槽方式將心墻伸入到弱風化層內。6滲流計算6.1滲流計算的基本假設1）心墻采用粘土料，滲透系數K=4.73x1Qcm/s；壩殼采用砂土料，滲透系數K=7.2x1-4cm/s，并且上游壩殼與心墻之間有反濾層做排水處理，可以不考慮壩殼的防水作用。壩基處覆蓋層中，截水墻采用粘土，覆蓋層透水系數K=1.6x10cm/s，覆蓋層透水率較大。可以將除去砂礫石壩殼的厚心墻與截水槽的組合看做一個壩殼材料與心墻采用相同材料的新的心墻壩。2） 土體中滲流流速不大且處于層流狀態，滲流服從達西定律，即平均流速v等于滲透系數K與滲透比降i的乘積，v=Kx。3） 發生滲流量時土體孔隙尺寸不變，飽和度不變，滲流為連續的。6.2滲流計算條件滲流計算以上游正常蓄水位，下游相應的最低水位（本設計下游無水）的工況計算，即上游水位378m高程，下游水位356.4m高程，高程差23m。6.3滲流分析的方法采用水力學法進行土石壩滲流計算，將壩內滲流分為若干段，應用達西定律和杜平假設，建立各段的運動方程式，然后根據水流的連續性求解滲透流速、滲透流量和浸潤線等。6.4河槽處計算斷面及公式本設計僅對河槽處最大斷面進行滲流計算。為了計算方便，將心墻斷面簡化成厚度為8=峭的等厚度矩形斷面，其中81、禮分別為心墻頂部和底部厚度，浸潤線在心墻中形成很大跌落，因此，近似假設心墻上游浸潤線與水庫水位相同，在計算中，我們取工況上游為正常蓄水位，下游水位為0計算。按照規范，計算公式為:（H+H）2-（h+T）2「k122"7h2—H2%-22（L-mH） 1 2.17（h-H）Tq3-3L+0244T 1 , qi=q2+q3代入數據，得：8=8i+82=3+12=7.5 □ □ h2q2=7.2x10-6^---=5.37x10-8h2hx64q3=1.6x10-467福64=1.38x10-5h&=q2+q36.5單寬流量根據qi=q2+q3解得q1=4.73X10-8232-(0-109+6-4)2=1.514x10ms/s.m1 2X7.66.6總滲流量的計算從地形地質平面圖上可大致量得大壩沿壩軸線長L=120m，沿整個壩段的總滲流量公式為：Q二此q，式中p是考慮到壩寬、壩厚、滲流量沿壩軸線的不均勻性而加的折減系數，取此函，Q=0.8x120X514x1Q=1.45x1Qm3/s=12.56m3/d。大壩在正常蓄水位的庫容為186.48萬m，而每日滲漏量為12.56m，故滿足防滲要求。6.7滲透變形分析對于非粘性土，滲透破壞形式的判別可參考下式：球10時為流土；n>20時為管涌；10<n<20時不定。允許坡降可參考采用下例數字：10<n<20，j允許=0.2；n>20，j允許=0.1。最大斷面滲流逸出點的實際滲透坡降為J=AH/AL=0.14/51.1=2.74x103,因為n=15，J=2.74x1-3<J允許=0.2，所以滿足要求。7穩定計算7.1計算模型本次計算的工況組合為上游為正常蓄水位，下游為無水情況下，取下游壩坡的一個滑移面核算土石壩的穩定。因除了粘土心墻以外，其余壩體全部由石渣料填筑，假定滑移面為曲面。在正常水位工況時（穩定滲流期）心墻壩的下游壩坡滑動時形成近于圓弧形滑動面。運用瑞典圓弧法（不考慮土條間的作用力）計算土坡出最小安全系數，并據此確定出土壩的滑移面。計算模型見圖7-1所示。圖7-1穩定計算模型7.2計算方法計算方法采用瑞典圓弧法，假定滑動面為圓弧，滑動土體繞滑孤圓心轉動，瑞典法的假定不考慮土條間的相互作用力，并定義作用于滑動土體上的阻滑力對其產生的阻滑力矩與滑動力產生的滑動力矩的比值為該滑動體的抗滑穩定安全系數，即K=Mr/Ms，式中Mr一滑孤面上阻滑力對滑孤圓心的力矩，簡稱阻滑力矩；MsT作用于滑動土體上的滑動力對滑孤圓心的力矩，簡稱滑動力矩。本次設計采用下例計算公式。￡W土 w&seca—Qsina]iancJ6seca)K~云7.3穩定成果分析本次計算中不考慮地震的影響，所以其中的Q、V、Mc值為0.如圖所示，將假想滑坡體平均分為20個豎條，算出每條的高度，夾角，算重量w，由于浸潤線很低，近似看成與砂礫石地基表層重合。砂礫石以下部分當計算阻滑力時，采用浮容重，當計算滑動力時采用飽和容重，然后代入材料相應的的c，(值即可求出圓心為O]時的抗滑穩定安全系數為1.586>1.25(SL274-2001)，滿足要求。8溢洪道設計8.1溢洪道平面位置選定根據本工程地形地質條件，在左岸距軸線30m處有一天然埡口，故選擇在埡口處布置開敞式正槽溢洪道，泄槽布置在山溝處，引水渠末端設置喇叭口形漸變段，泄槽不設收縮、彎曲段和擴散段，尾水渠設護坦。成直線布置在左岸的天然埡口，具體布置見壩體平面布置圖。8.2溢洪道基本數據經調洪演算擬定溢洪道水力計算成果見表4.1。表8.1溢洪道水力計算成果計算情況上游水位(m)下泄最大流量(m3/s)相應的下游水位(m)

設計380.1020355校核381.0032355其中：設計洪水位為30年一遇洪水位，校核洪水位為300年一遇洪水位。8.3工程布置根據地形條件，設置岸邊正槽溢洪道。溢洪道有引水渠，控制段，泄槽，出口消能段組成。溢洪道的布置和形式選擇應該根據水庫水文，壩址地形地質水流條件，樞紐布置，施工，管理條件以及造價等因素決定。8.3.1泄水方案選擇根據本工程地形條件，選擇正槽式溢洪道泄水，布置在壩體上游左岸的天然埡口處，根據地質勘察及水庫地形圖，溢洪道布置在庫岸埡口處，由于埡口高程與正常蓄水位差不多，故考慮溢洪道不設閘門，這樣比之設閘門的溢洪道有一下優點：1） 施工方便，控制段的結構可以大大簡化，大大加快了工程進度。2） 減少了工作人員的編排，如果設閘門的話，水庫的開閘防水及關閉閘門都需要有專門的人員來負責，這樣無異與增加了水庫管理的運行費。3） 提高了溢洪道工作的可靠性，如果設立閘門，就關系到閘門啟閉的安全性問題，根據大量溢洪道失事的調查，事故原因大部分與閘門不能安全開啟有關。因此不設閘門的話，可以大大增加溢洪道乃至水庫的安全。如平面布置圖所示。8.3.2引水段設計引水段布置成對稱的喇叭口形式，引水渠采用梯形斷面，邊坡采用1：1.5；底坡均為1：10的逆坡。截面為梯形，梯形下底寬度為10米，邊坡為1:0.5。引水渠與控制堰之間設漸變段，通過扭面連接，扭面長度為6米。引水段需要做底部防滲措施及邊坡穩定處理，在渠底設鋪蓋，邊坡設導水墻。8.3.3控制段設計由于控制段高程與埡口位置挖去覆蓋層及風化層后的高程大體相等，以便施工，采用寬頂堰形式控制溢洪道流量。因實用堰流量系數比較大，在相同泄量下，其前緣長度比寬頂堰短。此處埡口狹窄，沿水流方向的山體比較單薄，地面高程較低，綜合考慮，溢流堰形式選擇WES型實用堰。堰頂高程為正常蓄水位379.40m。實用堰流量公式：Q=b￡mnb待2gH3/2式中日——側收縮系數，堰為無側收縮（目=1）；可一自由出流系數，自由出流（叵｝1）;n一堰頂寬度不大，堰不分孔（n=1）；Q—采用校核洪水位時的最大下泄流量Q=32m/s。H0一堰頂全水頭，取1.63m。m—流量系數，河岸溢洪道中的實用堰多為低堰，對于低堰，其設計水頭Hd=（0.65一.85）H0=0.85>1.63=1.38m，取為1.4m。對WES低堰，其流量系數隨上游相對堰高P1/Hd的減小而減小，當P/Hd<0.3一.4時，m值明顯降低，故上游堰高一般應滿足P1^0.3Hd，為使過堰水流不受堰后水流頂托影響，以及不發生淹沒出流狀態，下游堰高P2一般應滿足P2劣.6Hd，取P2=1.6m。堰面曲線下接直線段，坡度應陡于1：1。P］太大會使開挖量增大，故取P1=Hd=1.4m，查流量系數表m/md=0.99，所以m=0.502>0.99=0.497。將以上數值代入公式得：圖8-1溢洪道控制段剖面圖8-1溢洪道控制段剖面0.497xt'2x9.81x1.63控制段岸墻的高度取下面兩者中的大者:1） 泄洪時校核洪水位加安全超高h=381.0+0.3=381.30；2） 擋水時設計洪水位或正常蓄水位加波浪的計算高度和安全超高h=380.10+0.17+0.40=380.67m；比較后取岸墻頂端高程為381.30米。8.3.4泄槽設計由于埡口與山溝相連，因此將泄槽沿山溝布置。采用矩形斷面。底版為素混凝土，干砌塊石護坡。泄槽段由漸變段和陡坡段組成，（1）漸變段設計、驅h

kv漸變段分為收縮段與擴散段。工程經驗和試驗資料表明，收縮或擴散角在6°以下時，具有較好的水流流態。由于收縮段最大沖擊波波高由總偏轉角的大小決定，而與邊墻偏轉過程無關，因此，為了減小沖擊波高度，采用直線型收縮段比圓弧形收縮段好，用下列經驗公式計算收縮角（擴散角）、驅h

kv1tan0=—kFr式中FrT收縮（擴散）段首、末斷面的平均弗勞得數；hT收縮（擴散）段首、末斷面的平均水深；vT收縮（擴散）段首、末斷面的平均流速；k—經驗系數，可取3.0。收縮段:為使溢流堰與泄槽較好的連接，在溢流堰下游2.01m處設置收縮段，收縮段長度為10m，收縮角為8°進口寬與溢流堰寬相同為7m，進口寬底高程為378-1.6=376.6m，出口寬擬定為4m，收縮段落差△H=10>0.05=0.5m，出口底高程為376.6-0.5=376.1m，坡度為1:20。擴散段：為了控制水流流態，此設計不設置擴散段。（2）陡坡段設計1）水深根據選定的溢洪道位置的落差取底坡i=1/8=0.125；底寬4m，采用矩形斷面，按明渠恒定均勻流計算水深，用下式計算：C=C=R16nQ=ACjRi；由試算法計算得出：h=0.57m。b=4m，i=0.125,其中Q=32m/s，n=0.015由試算法計算得出：h=0.57m。b=4m，i=0.125,2）陡坡段長度由于鼻坎高程為357m；挑射角=25°；反孤半徑R=8m；反孤段最低點高程為357-R（1-cosa）=357-8（1-cos25°）=356.25m；陡坡總跌差P=376.1-356.25=19.85m；底坡i=0.125；則陡坡長度為J(PJ(P)L=[]P2+s\<1)219.852+2=160m3）陡坡流速校核陡坡內流態為急流，只需進行不沖流速校核，流速v=Q/A=32/0.57/4=14m/s,查表得，100#混凝土平均水深為0.4