淤地坝设计说明书2013年春

1、淤地坝设计 淤地坝工程设计 学院：资源环境学院班级：水保101姓名：陈洪敏学号：2010011498 前言水土流失是我国最严重的生态环境问题之一，近年来，随着经济发展，工程建设导致的水土流失无疑使得这一问题更加严峻。为应对这一变化，我们采取了更完善的水土保持治理方案。淤地坝工程是沟道治理工程的一种，是我国黄河中游水土保持地区沟道治理的一项行之有效的水土保持工程措施。本次淤地坝设计，由于知识水平和实践经验的限制，加之时间有限，疏漏之处在所难免，希望读者批评指正，以便今后进一步修改，完善，本人不胜感激。在设计过程中，参考了有关书籍，并得到张胜利老师的指导与各位同学的帮助，在此表示衷心的感谢！ 编者

2、 2013年5月 目录前言第一章 淤地坝设计基本资料5第二章 淤地坝总体概况5第一节 淤地坝的概念5第二节 枢纽工程的组成5第三节 淤地坝分级及设计洪水标准6第四节 淤地坝类型选择6第五节 坝址选择6第三章 土坝坝体设计6第一节 坝高及库容确定6（一）、拦泥库容及拦泥坝高的确定7（二）、滞洪库容及滞洪坝高的确定7（三）、安全加高h确定9第二节 土坝断面结构构造及尺寸10（一）、坝顶宽度10（二）、坝坡马道10（三）、坝边坡10（四）、坝坡保护10（五）、坝体排水11（六）、坝基和岸坡处理11第三节 土坝稳定分析计算12第四章 土坝溢洪道设计13第一节 位置选择13第二节 布置形式13第三节 水

3、力计算14（一）、溢流堰尺寸计算14（二）、陡坡段尺寸计算14（三）、出口段尺寸计算19第四节 溢洪道结构设计21（一）、进口段设计21二、陡坡段设计22三、出口段设计22第五章 土坝放水建筑物设计23第一节 放水工程组成及作用23（一）、放水工程组成23（二）、放水工程作用24第二节 工程布设24第三节 水力计算24（一）、卧管水力计算241、进水孔尺寸计算26 2、卧管涵洞断面尺寸计算.26 3、卧管台阶尺寸计算.26 4、卧管消力池水力计算.26(二) 、输水涵洞水力计算28(三) 涵洞出口消能段水力计算28第四节 工程结构设计29（一）、卧管结构设计29（二）、输水涵洞结构设计30（三

4、） 、输水涵洞出口设计30 第一章 淤地坝设计基本资料 1. 流域沟道坝址地形图一张（1/1000）； 2. 坝址以上集水面积5km2; 3. 经勘测计算，求得坝高H与库容V、淤地面积A的关系见图； 4. 流域年侵蚀模数K=10000t/km2, 20年一遇设计洪水流量Q20=105m3/s，洪水总量W洪10万m3，200年一遇设计洪水流量Q200=180m3/s，洪水总量W洪17万m3； 5. 沟道无常流水； 6. 坝址附近有充足的筑坝土料，土壤内摩擦角20°，内聚力c=0.8t/m2; 7. 放水洞设计流量Q=0.5m3/s第二章 淤地坝总体概况第一节 淤地坝的概念淤地坝是指在沟

5、道中为了拦泥、淤地所建的坝，坝内淤成的土地称为坝地。淤地坝是在我国古代筑坝淤田经验的基础上逐步发展起来的。淤地坝是我国黄河中游水土流失地区沟道治理的一项行之有效的水土保持工程措施。第二节 枢纽工程的组成（一）组成及作用淤地坝工程一般由三大件组成，即大坝、溢洪道，放水洞。坝体是横拦沟道的挡水建筑物，用以拦蓄洪水，淤积泥沙。溢洪道是排洪建筑物，当淤地坝内洪水位超过设计高度时，洪水就会由溢洪道排出，以保证坝体的安全和坝堤生产的正常运行。放水建筑物用以排泄沟道长流水、库内积水到坝的下游，通常采用竖井和卧管的形式，淤地坝主要用于拦泥淤地，一般不长期蓄水，其下游也无灌溉要求。（二）组成方案选择淤地坝枢纽工

6、程组成在实践中有三大件方案（大坝、溢洪道和放水建筑物），也有两大件方案（大坝和放水建筑物），还有一大件方案（大坝）。虽然三大件方案中溢洪道工程量大，工程投资和维修费用较高，但考虑到淤地坝控制的流域面积较大，为5km2,从工程建成后运用安全方面及淤地坝上游淹没损失两方面综合考虑，淤地坝设计为三大件方案。第三节 淤地坝分级及设计洪水标准淤地坝库容小于50万立方米，属于中小型淤地坝。洪水重现期设计洪水为20年，校核洪水为200年。淤积年限为设计为10年。注：依据水土保持综合治理技术规范沟壑治理技术（GB/T16453.31996）可根据实际情况，适当提高设计洪水标准。第四节 淤地坝类型选择坝地附近有

7、充足的筑坝土料，可以就地取材，考虑到土坝对地基要求低，施工技术较为简单，因此淤地坝设计为均质土坝。土坝按照施工方法可以分为碾压坝和水坠坝。在坝地附近有充足的土料，但是没有充足的水源，水坠坝无法施工，因此土坝设计为碾压坝。综上，淤地坝设计为碾压均质土坝。第五节 坝址选择好的坝址是淤地面积大、工程量小、施工方便、运用安全可靠。在流域沟道坝址地形图中有两个轴线位置可以选择，其中轴线二处沟谷狭窄，上游地形开阔平坦，并处于口小肚大的葫芦口地形处，在轴线二处筑坝工程量小、库容大、淤地面积大。因此，选中在轴线二处筑坝。第三章 土坝坝体设计第一节 坝高及库容确定 淤地坝坝高H一般由拦泥坝高h拦，滞洪坝高h滞和

8、安全超高h三部分组成，即坝高：H=h拦+h滞+h 土坝断面结构构造图（一）、拦泥库容及拦泥坝高的确定式中：F淤地坝控制的流域面积，单位km2，取F=5 km2K年平均侵蚀模数，K=10000t/（km2年） ns坝库排沙比，从安全角度考虑，认为土坝不排沙，即ns=0T设计淤积年限，N=10年rS淤积泥沙的干容重，rS =1.35t/m3将数据代入得： =37万m3根据H-V曲线，查出相应的拦泥坝高h拦=22.5m，高程为820.5m。（二）、滞洪库容及滞洪坝高的确定对于三大件方案，滞洪库容需通过调洪计算确定。调洪计算方法采用简化三角形法：溢洪道最大泄流量Q泄为： 溢流堰堰流公式为： 两公示联立

9、得： 其中，M流量系数，取值为M=1.6； H溢洪道堰上水头； B溢洪道堰顶净宽； W洪溢洪道最大泄洪量； V滞滞洪容积； Q洪来水洪峰流量1、用20年一遇洪水进行设计已知20年一遇设计洪水流量Q20=105m3/s，洪水总量W洪10万m3。求解采用试算法，步骤为：1) 由计划淹深假设h滞，由HV曲线求得V滞；2) 按公式 求Q泄；3) 按堰流公式 求溢洪道宽度B；4) 经过多次假设计算，最终对工程作经济、技术比较，取一个合适的B，该B所对应的h滞，Q泄，V滞即为调洪计算所求。 调洪计算表1h滞（m）高程（m）v拦（万m3）v库(万m3)v滞(万m3)B（m）1821.53741439.38

10、1.58223741.84.818.58 2822.53742.55.510.44 2.58233743.26.26.31 3823.5374473.79 3.58243744.97.92.10 从试算表格中可以看出，h滞=2m时，v滞=5.5万m3，B=10.44m符合土坝设计要求，因此，B设计为10.5m，此时=47.25m3 /s2、用200年一遇洪水进行校核已知200年一遇设计洪水流量Q200=180m3/s，洪水总量W洪17万m3校核步骤:1) 首先假设一个h滞，由HV曲线求得V滞；2) 按公式 求Q泄；3) 按堰流公式 ，其中M=1.6，B=10.5m,可求得h滞；4) 将假设的h

11、滞的值与求得的h滞的值对比，如果两个数值接近或相等，则为所求的h滞。 调洪计算表2h'滞（m）高程（m）v拦（万m3）v库(万m3)v滞(万m3)B（m）MB*Mh滞1821.53741410.51.616.84.06 1.58223741.84.810.51.616.83.90 2822.53742.55.510.51.616.83.75 2.58233743.26.210.51.616.83.59 3823.53744710.51.616.83.41 3.58243744.97.910.51.616.83.20 4824.53745.88.810.51.616.82.99 由表2可

12、知，h滞=3.5m时两值相近，故h滞=3.5m。（三）、安全加高h确定安全加高是考虑坝库蓄水后，水面风浪冲击，蓄水意外增大使库水位升高和坝体沉陷等附加的一部分坝高，按有关规定，坝高H20米，h取1.52米。（四）.坝高的确定20年一遇洪水计算为：H20=h拦+h滞+h=22.5+2.0+2.0=26.5m200年一遇洪水校核为：H200=h拦+h滞+h=22.5+3.5+1.5=27.5m因为H20<H200，所以坝高应该按照H200设置，即H=27.5m,设计为27.5m第二节 土坝断面结构构造及尺寸（一）、坝顶宽度坝顶设置单行道车道，由表3-8 中可以看出，对于高度在21m-30m的

13、土坝坝顶宽度B=5m。（二）、坝坡马道因坝高于15m，考虑到施工行人、交通、堆放材料、机件方便和坝坡排水,在坝的中部即14 m的高度（高程812m）设置1.5m宽的横向马道。马道上部坝坡陡，下部坝坡缓。马道与坝坡相连处设排水沟。排水沟为矩形断面，尺寸为30×30cm（深×宽），边墙、底板厚均为0.2m。（三）、坝边坡上游马道以上坡比为1:2.25,马道以下坡比为1:2.5；下游马道以上坡比为1:1.75,马道以下坡比为1:2。（四）、坝坡保护为防雨水等冲刷，淤积面以上的上游坝面和下游坝面，须设置保护措施。1、植物措施保护措施可为种植牧草、栽植灌木、也可以砌石。2、排水沟下游

14、坝面还需要设置纵向排水沟，特别是坝端与沟坡相接处，必须做好排水措施，以防暴雨径流冲刷。因此，在坝体与岸坡结合处设纵向排水沟，将坝面流水送出坝脚以外。排水沟为矩形断面，尺寸为30×30cm（深×宽），边墙、底板厚均为0.2m.3、结合槽为增加坝体稳定性，防止土坝与沟底结合面上透水，沿坝轴线方向从沟底到岸坡开挖一道梯形断面结合槽。结合槽底宽1.0m，深1m，边坡比1：1，结合槽用黄土人工回填夯实。（五）、坝体排水坝库蓄水之后，由于上游水压力的作用，水流会通过坝体渗透到下游坝面坡脚处，对于下游坝坡产生冲刷，出现管涌和流土现象。为了保证坝体安全，需要在坝的下游坡脚处设置排水体。排水

15、体的作用是一是降低浸润线的位置，防止渗透破坏（流土，管涌）；二是增加坝坡稳定，减小坝的断面尺寸。本次设计采用棱式反滤排水体排水。断面为梯形，如图。设计排水体顶端长度为2.5m，高度为5m，粗砂厚度为0.3m，小砾石厚度为0.4m，内部坡比为1：1，外部坡比为1:1.5。（六）、坝基和岸坡处理坝体填筑前，必须对坝基和岸坡进行处理，清基范围应超出坝的坡脚线0.6m，清基平均深度为30cm，凡在清基范围内的地面表土、乱石、草皮、树木、腐殖质等均要清除干净，不得留在坝内做回填土用。与坝体连接的岸坡应开挖成平顺的正坡，土质岸坡不陡于1：1.5。第三节 土坝稳定分析计算（一） 稳定性分析计算的目的 土坝由

16、散状土料堆筑，体积较大，一经压实，通常不会沿坝基发生整体滑动。土坝主要靠土粒间摩擦力和粘聚力来维持稳定，但渗透水会大大减低摩擦力和粘聚力。当坝坡高于某一数值，失去稳定，发生滑坡，故需要对土坝进行稳定性分析，以求得稳定状态下坝体最优断面形状与尺寸。（二） 稳定分析计算本次土坝稳定分析计算方法采用泰勒分析法。泰勒提出在土坡稳定分析中共有5个计算参数,即土的重度、土坡高度H、坡角以及土的抗剪强度指标c、，若知道其中4个参数时就可以求出第五个参数Ns，称为稳定因数。泰勒通过大量计算得到Ns与及间的关系曲线。如图所示：泰勒的稳定因数Ns与坡角a的关系 经计算，得到下表：坡比坡度jNsC稳定安全系数K1:

17、2.2523.97 200.0090.10 8.23 1:2.521.81 200.00280.03 25.51 1:1.7529.76 200.0270.29 2.74 1:1.829.07 200.0250.28 2.86 由表可以看出，稳定安全系数K大于1，所以该土坡处于稳定状态。第四章 土坝溢洪道设计第一节 位置选择从流域沟道坝址地形图中可以看出沟道右岸（站在上游面向下游，左为左岸，右为右岸）坡度较陡，左岸坡度较缓，故溢洪道应该设置在在沟道的左岸平缓山坡处。同时，为了泄洪安全，溢洪道的进口布设在距坝端10m以外，出口布设坝坡坡脚线20-50m以外，溢洪道轴线布设为直线。第二节 布置形式

18、 所设计的土坝为中型淤地坝，且流域汇水面积大，泄洪流量大，因此溢洪道设计为堰流式陡坡式溢洪道，用浆砌石建造。考虑到陡坡式溢洪道具有结构简单、水流平顺、施工方便、工程量小的优点，溢洪道设计为陡坡式。溢洪道由进口段，陡坡段，出口段三部分组成。其中进口段的溢流堰设计为无坎宽顶堰。第三节 水力计算（一）、溢流堰尺寸计算溢流堰采用实用堰，堰上水深为H=h滞=2m，堰长设计为2.5倍的H，即L=5m，堰顶宽度为B=10.5m。（二）、陡坡段尺寸计算1、计算临界水深hk陡坡段设计为矩形,底宽B=10.5m。对于矩形断面陡槽，hk可按照水力学公式试算求得，即 =其中，临界水深，m.流速分布不均匀系数，取1.0

19、.q单宽流量，m3/(s·m),q= Q泄/B.Q泄溢洪道设计流量，m3/s.B溢洪道宽，m.g重力加速度，m/，取9.8. 单宽流量q= Q泄/B=47.25/10.5=4.5m3/(s·m). 临界水深 =1.27m.2、计算临界底坡ik其中Kk为流量模数；k 为过水断面面积，k=B*hk；Ck 为谢才系数， ，n为粗糙系数，n=0.02 ；Rk为相应的临界水深hk时的水力半径，Xk为相应的临界水深hk时的湿周，Xk=2 hk+B将hk =1.27m代入公式Xk=2 hk+B可得：湿周Xk =13.04m；过水断面面积k=B*hk =13.335m2；=13.335&#

20、247;13.04=1.023m； =50.19综上，Kk=676.9m3/s，ik=47.252/676.92=0.00487陡坡段底坡设计为i=1:5，因为ik =0.00487 < i=0.2,所以陡坡水流为急流，可按照陡坡计算。3、计算陡坡长度L0P为陡坡段总落差，坝底高程为796.2m，溢流堰高程为820.5m，因此P=820.5-796.2=24.3m；i=1:5=0.2，则=123.9m。4、计算正常水深h0利用明渠均匀流公式：A为过水断面面积，A=B*H，B=10.5m；C 为谢才系数， ，n为粗糙系数，n=0.02；R为水力半径，X为湿周，X=2 h+B；i为底坡坡度，

21、i=0.2。明渠均匀流公式可以转化为只有一个变量h的公式，即：Q=234.7871*h*(10.5h/(10.5+2h)(2/3)试算法：假设一个水深ho，可以求得一个流量Q，将ho和Q的关系进行线性分析，做出趋势线，根据趋势线公式代入Q泄=47.25m3/s便可以求得ho 的值。正常水深Ho/m流量Q/m3/s0.15.00 0.215.66 0.330.42 0.448.55 0.569.60 0.693.24 由流量和水深的关系图中可以求出，当y=Q泄=47.25m3/s时，x=h0 =(47.25+18.372)/177.47=0.37m5、计算水面曲线 =()式中：为溢洪道陡坡段相邻

22、两过水断面的水深，单位m；i为底坡比降，i=1:5；为溢洪道陡坡段相邻两过水断面水力坡度的平均值；h1,h2为溢洪道陡坡段相邻两过水断面的水深，单位m；,为溢洪道陡坡段相邻两过水断面的平均流速，单位m/s；a1、a2为相邻两过水断面动能修正系数，取1.0。 溢洪道陡坡段相邻两断面单位能之差计算表 溢洪道陡坡段相邻两断面水力坡度计算表 溢洪道陡坡段过水断面分段长度计算表得到水面曲线图如下：从水面曲线中计算可以得到L=51.08m，小于陡坡段长度L=123.9m。由此可以说明陡坡段末端水深达到正常水深。6、陡坡终点水深ha和末端流速va因为求出的水面曲线的长度L=51.08m<溢洪道陡坡段长

23、度L0 =123.9m，所以陡坡段末端水深ha正常水深h0=，此时Q泄=47.25m3/s，过水断面面积A=B*H=10.5×0.37=3.885m2，=47.25÷3.885=12.16m/s7、陡坡边墙高度H确定考虑到陡坡流速较大，参气会使水深增加，故边墙高度H应按下式确定：h为水深；hB为掺气时的水深增加值，当流速V小于或等于20m/s时，；h为安全加高，可取0.51.0m，在本次淤地坝设计中，取h=1m.为了计算和施工的方便，陡坡侧墙的高度由陡坡起始端侧墙高度H始与陡坡末端侧墙高度H末两点连线确定，因此，只需要计算出H始 和H末 两个数值即可。A、 陡坡起始端：vk

24、 =3.54m/s，hk =1.27m,则=3.354×1.27÷100=0.045m，h=1m, H始=h+hB+h=1.27+0.045+1=2.315m，故设计为2.5mB、 陡坡末端：=12.16m/s，ha=0.37m，则=12.16×0.37÷100=0.0449m，h=1m, H末=h+hB+h=0.37+0.0449+1=1.4149m，故设计为1.5m 起始和末端高度确定，可以确定边墙高度H。（三）、出口段尺寸计算1、 消力池深度S计算 消力池断面设计为矩形，消力池深度选用经验公式进行计算：其中：h以陡坡段末端水深ha为跃前水深计算出的

25、跃后水深，单位m；ht尾渠正常水深，单位m A.求跃后水深h 单宽流量q=Q/B=47.25/10.5=4.5m3/(s·m),跃前断面平均流速Va=q/ha=4.5/0.37=12.16m/s,跃前断面弗劳德数Fra=Va/(g*ha)=12.16/(9.8*0.37)=3.35,故h=1.1*1/2*ha*(1+8Fra2)-1)=1.74m,为安全系数，取1.1。B、求尾渠正常水深ht： 尾渠设计成矩形断面，底宽B=10.5m。 利用明渠均匀流公式： A为过水断面面积，A=B*H，B=10.5m；C 为谢才系数， ，n为粗糙系数，n=0.02 ；R为水力半径，X为湿周，X=2h

26、+B；i为尾渠底坡坡度，可以与土坝下游区域坡降近似相等，在流域沟道坝址地形图上可以看出高程由798m降到796.2m图上直线距离为8cm，图为1:10000的地形图，则实际距离为80m，由此可以求得i=（798-796.2）÷80=0.0225。可得水深h与Q之间函数关系式： Q=1/n*R(2/3)*B*H*i用试算法，假设某一h,求出相应Q，将h和Q的关系进行线性分析，做出趋势线，根据趋势线公式代入Q泄=47.25m3/s便可以求得ht 的值。 尾渠水深计算表 Q=1/n*R(2/3)*B*H*i宽度B水深H面积A湿周X水力半径Ri流量Qm/s10.50.44.211.30.37

27、 0.02 16.28 10.50.55.2511.50.46 0.02 23.35 10.50.66.311.70.54 0.02 31.27 10.50.77.3511.90.62 0.02 39.98 10.50.88.412.10.69 0.02 49.39 10.50.99.4512.30.77 0.02 59.45 10.5110.512.50.84 0.02 70.11 10.51.111.5512.70.91 0.02 81.31 由流量和水深的关系图中可以求出当Q泄=47.25m3/s时，ht =0.76m 已求得跃后水深h，尾渠正常水深ht ，消力池深度 S=1.25(h-

28、ht)=1.25*（1.74-0.76）=1.225m 2、消力池长度计算式中：为折减系数，取值0.75；h”为跃后水深，h”=1.74m；h为跃前水深，h=0.37m则：=6.9×(1.74-0.37)=9.45m=0.75×9.45=7.09m，设计为7.5m第四节 溢洪道结构设计（一）、进口段设计引水渠设计在岩基上，采用矩形明渠，修葺平整即可，本次用浆砌石衬砌。渠道断面底宽B=10.5m,侧墙高H=2.5m，厚度为0.4m（二）、渐变段设计渐变段长度L=5m，采用八字墙作为导流墙，侧墙厚为0.4m 导流墙与边墩用缝分开，使其独立工作，墙高2.5m。底板上游做渗齿墙，入

29、地基1m,厚0.5m,底板砌厚0.5m.,因为B相同，此时=0。 （三）、溢流堰设计 淤地坝地基为岩基，溢流堰设计实用堰，堰长为5m，底板厚0.4m,横截面为矩形，底宽10.5m。堰体底板与渐变段底板相连，连接处需做一深1m，厚0.5m的防渗抗滑齿墙。堰边墙（边墩）用浆砌石建造，为挡土墙形式，墙高2.5m，顶宽0.4m,堰边墙一侧垂直，另一侧边坡为1:1，溢流堰边墩结构图详见附图。 二、陡坡段设计陡坡段纵坡设计为1:5，陡槽断面为矩形断面，陡槽侧墙和底板用浆砌石建造，厚0.4m。为了防止不均匀沉降，陡槽沿着纵坡每隔10m留一沉陷缝。每段陡槽的起始端都设置深1m，厚0.5m的防渗抗滑齿墙。为了防

30、止陡槽底板冰冻发生裂缝，还需在底板下铺设0.2m的砂卵石垫层反滤排水及纵向排水沟。由于陡槽中水的流速较大，动水压力可能使底板产生振动，为了稳定起见，需校核底板厚度d是否满足要求。底板厚度校核使用公式：式中：d为底板厚度（m）；a为地基条件系数，密实黏土a=0.8；v为槽中流速；h为槽中水深a、陡槽起始端：vk =3.54m/s，hk =1.27m，d=0.03×0.8×3.54×1.27=m<0.4mb、陡槽末端：v0 =11.75m/s，h0=0.37m，d=0.03×0.8×11.75×=0.17m<0.4m由此可以看

31、出，底板厚度为0.4m满足要求。三、出口段设计出口段包括消力池、渐变段和尾水渠三部分。渐变段和尾水渠与进口段结构相同，尺寸不同。消力池用浆砌块石修筑，池底厚0.5m, 池前端设置齿墙，深1.0m，厚0.5m，底板下设反滤排水孔和反滤层，考虑到溢洪道整体的流畅性与施工方便，侧墙高度同于陡槽，长7.5m,底宽10.5m。渐变段长度为5m，宽度10.5m，侧墙高度为1.5m，厚度0.4m。尾水渠宽度10.5m，高度1.5m。 底板池底厚度d校核公式：式中：d为底板厚度；hc为收缩断面处水深，可取跃前水深；Vc为收缩断面处流速； K为系数，K=0.03+0.175sina， a为陡槽未端射流与水平面夹

32、角。已知tana=1/5，则a=11.31，Vc = 11.75m/s， hc =0.37m/s ，K=0.03+0.175sina=0.03+0.175sin11.31=0.06432则 =0.06432×11.75×=0.46m因为d=0.46<0.5，所以消力池底板厚度设计为0.5m满足要求。第五章 土坝放水建筑物设计第一节 放水工程组成及作用（一）、放水工程组成放水工程由进口取水工程、输水工程和出口消能工程组成。取水工程设计为卧管，输水工程设计为坝下涵洞，出口消能工程设计为底流消能。卧管空口设计为平孔，平孔高差0.5m。输水涵洞设计为砌石拱涵，输水涵洞出口段设

33、计为陡坡段消力池形式,结构同溢洪道出口道消力池。（二）、放水工程作用对已经淤成的坝库，防水工程的作用主要是排除坝内积水，保证坝地生产安全，降低盐碱化；对未淤成的坝库，主要是排水腾空库容，拦蓄径流泥沙，调节洪水径流。第二节 工程布设卧管布设在沟道的右岸，土坝上游坡脚处，卧管纵向坡度设计为1:2。输水涵洞埋于坝基，纵向坡度设计为1:100，涵洞轴线与坝轴线垂直，与卧管轴线呈直角。涵洞出口消能工程布设在土坝下游坝坡坡脚以外，放在沟道的一侧，使水流沿坡脚流动，防止切割坝体。第三节 水力计算（一）、卧管水力计算卧管上端高出坝库最高水位1m，并在顶部设置通气孔。卧管涵洞高度比正常水深大3倍。1、进水孔尺寸

34、计算进水孔设计成两个孔同时进水，进水流量Q为：式中：为流量系数，=0.62；为进水孔断面面积，进水孔设计成圆形，即=d2；g为重力加速度，g=9.81m/s2 ;H1 、H2 分别为上下孔孔口水头。已知Q=0.5m3/s,H1=1m，H2 =1.5m则 =0.323m<0.4m，尺寸合适，每台阶只需设一孔，大小设计为0.35m。2、卧管涵洞断面尺寸计算卧管涵洞断面尺寸按照加大流量Q加 计算：Q加 =1.2Q设 =1.2×0.5=0.6m3/s；卧管涵洞设计成矩形横断面，断面宽度B=0.8m。求断面高度，应用明渠均匀流公式：式中：A为过水断面面积，A=B*h，B设计为0.8m；C

35、 为谢才系数， ，n为粗糙系数，n=0.02；R为水力半径，Xk为湿周，；i为底坡坡度，i=1：100=0.01明渠均匀流公式可以转化为只有一个变量h的公式，即：试算法：假设一个水深h，可以求得一个流量Q，将h和Q的关系进行线性分析，做出趋势线，根据趋势线公式代入Q加=0.6m3/s便可以求得h 的值。 由流量和水深的关系图中可以求出当Q加=0.6m3/s时，h =0.426m卧管涵洞高度比正常水深大3倍。则h卧=3h=3×0.426=1.27m,设计为1.3m3.卧管台阶尺寸计算 已知坝底部高程为798m，最高水位的高程为822.5m，第一个进水孔处于最高水位1m以下，即高程为82

36、1.5m，由此可知卧管的两端高程差约为21m（去掉卧管自身高度和消力池深度总共约为2.5m），。两个进水孔高差为0.5m，则进水孔总个数n=21÷0.5=42个。将卧管台阶设计成正方形，卧管底坡为1:2，即水平距离约为42m，由此可知每个台阶的长度为L=42÷42=1m，即为1*1m的正方形台阶。4、卧管消力池水力计算消力池断面设计成矩形，底宽b=1+0.4=1.4m求卧管正常水深h0，应用明渠均匀流公式：式中：A为过水断面面积，A=Bh，B=1m；C 为谢才系数， ，n为粗糙系数，n=0.02 ；R为水力半径，Xk为湿周，；i为底坡坡度，i=1：2明渠均匀流公式可以转化为

37、只有一个变量h的公式，即：试算法：假设一个水深h，可以求得一个流量Q，将h和Q的关系进行线性分析，做出趋势线，根据趋势线公式代入Q =0. 5m3/s便可以求得卧管正常水深h0 的值。 水深与流量关系计算表宽度B/m水深H/m面积A/m2湿周X水力半径R坡度i流量Qm/s310.40.41.80.22 0.50 5.19 10.50.520.25 0.50 7.02 10.60.62.20.27 0.50 8.92 10.70.72.40.29 0.50 10.88 10.80.82.60.31 0.50 12.89 10.90.92.80.32 0.50 14.93 11130.33 0.50 17.00 11.11.13.20.34 0.50 19.08 由流量和水深的关系图中可以求出当Q =0. 5m3/s时，h0=0.17m计算矩形断面跃后水深，应用公式： 式中：h1为跃前水深，h1=