土石坝型灌溉水库-毕业论文

1、摘要土石坝泛指由当地土料、石料或混合料，经过抛填、辗压等方法堆筑成的挡水坝。当坝体材料以土和砂砾为主时，称土坝、以石渣、卵石、爆破石料为主时，称堆石坝；当两类当地材料均占相当比例时，称土石混合坝。 土石坝是历史最为悠久的一种坝型。 近代的土石坝筑坝技术自2 0世纪5 0年以后得到发展，并促成了一批高坝的建设。目前，土石坝是世界坝工建设中应用最为广泛和发展最快的一种 坝型。因农业生产的需要，云南大姚县拟在县城东北 7km的金碧镇施永屯办事处龙 林村兴建一个土石坝型灌溉水库。在对本处的自然地理与水文特征、工程地质情况及周围的建筑材料了解之后。经过详细的分析之后， 选取了坝轴线并进行了枢纽布置。依据

2、毕业设计要求利用内插法进行了调洪演算，得到了设计洪水位与校核洪水位。进行了枢纽布置，划分了工程等级与主要建筑物等级。深入的进行了坝体剖面设计，计算出了坝顶高程。然后又进行了渗流计算、稳定计算、细部结 构设计、坝身构造设计、输水建筑物设计以及溢洪道布置等十章内容。具体见设计书。关键词：土石坝；调洪演算；输水建筑物AbstractEarth dam refers to local soil material, stone or mixture, after throwing filling, rolling and other methods piled into dams.When the da

3、m material to the soil and gravel-based, said the dam, when gravel, pebbles, stone blasting mainly known rockfill dam; When two categories account for a considerable proportion of local materials, the known debris mixed dam.Earth dam is one of the oldest type of dam. Moder n tech no logy has bee n d

4、eveloped dam emba nkme nt dam since the 20th cen tury, 50 years later, and contributed to a number of dam building. Currently, the construction of earth dam dam is the world's most widely used and one of the fastest grow ing type of dam.Because of the n eed for agricultural producti on, Yunnan D

5、ayao County proposes to con struct an earth dam irrigati on reservoir in the no rtheast of the county tow n Sple ndor Long Lam, Tuen 7km of office. After the n atural geographical and hydrological characteristics of the departme nt, engin eeri ng geology and un dersta nding of the surro unding build

6、 ing materials. After a detailed an alysis of the dam axis and select the project layout. Graduati on requireme nts based on the use of in terpolati on method of flood rout ing, got the desig n flood level and check flood level. Con ducted a project layout, dividi ng the project level and the level

7、of the main build ing. Con ducted a thorough cross-secti on of dam desig n, calculate the crest elevati on. And the n con ducted a seepage calculati on, stability calculati on, detail desig n, structural desig n of the dam body, water spillway build ing desig n and layout, more tha n 10 chapters. Se

8、e detailed desig n docume nt.Keywords: earthdam; flood routi ng; con veya nee build ings.目录1基本资料 11.1自然地理与水文气候特性 1流域概况 1水文特征 1其他相关的水文成果 21.2工程地质情况 2区域地质情况 2水库工程地质 3坝址地质条件 3地震情况 41.3建筑材料 41.3.1 土料 41.3.2 粘土料 4灌浆粘土料 5块石及碎石料 5砂料 52. 调洪演算 62.1防洪标准确定 62.2基本数据 62.3泄洪建筑物方案拟定 62.4水库各库容的确定 72.5调洪演算 7宽顶堰堰流水力计

9、算公式： 7试算法的基本原理 8方案计算 83. 枢纽布置 93.1工程等级与主要建筑物级别 93.2坝型选择 9坝址地质条件 9水文条件 10筑坝材料 103.3坝型比较 103.4坝体排水 113.5坝轴线选择 114. 坝体剖面设计 114.1坝坡 124.2坝顶宽度 124.3坝顶高程计算 125渗流计算 175.1渗流计算分析 175.1.1 渗流计算得内容及目的 175.1.2 渗流计算工况 175.1.3 渗流计算得方法 176. 稳定计算 206.1 土坝失稳的形式 206.2计算公式的分析 206.3最危险圆弧位置的确定 216.4 土条划分 216.5不均匀块的的处理 21

10、6.6稳定分析的步骤 217. 细部构造设计 247.1坝顶构造 247.2坝体排水 247.3上下游护坡及排水 247.4反滤层 247.5 土料选择 257.6地基处理 257.7坝与两岸地基的处理 268. 坝身构造 278.1消能型式选择 278.2鼻坎高程 278.3反弧半径 278.4挑射角 278.5挑距 278.7 渐变段计算 288.7.1 渐变段的长度 288.7.2 渐变段的进口水深 288.7.3 渐变段出口水深 298.8 陡坡段 308.8.1 判断底坡类型 308.8.2 陡坡长度 31一 9.输水建筑物设计 329.1 涵洞水力要素分析 329.1.1 下游渠道

11、的水力要素 329.1.2 校核渠道是否发生冲淤 339.2 计算水面降落及洞内水深 339.3确定输水洞比降 339.4 输水涵洞的布置和构造 3410溢洪道布置 3510.1溢洪道的位置选择 35地形条件 35地质条件35水流条件35施工条件3610.2引水渠3610.3控制段3610.4泄槽段3710.5出口消能和尾水渠3810.6出口消能段39结论 40致谢41参考文献 42外文翻译 错误！未定义书签。1. 基本资料1.1自然地理与水文气候特性因农业生产的需要，云南大姚县拟在县城东北7km的金碧镇施永屯办事处龙林村兴建一个土石坝型灌溉水库，其基本资料如下。流域概况龙林水库地处东经101

12、 ° 19 '、北纬25 ° 48 '位于蜻蛉河支流西河上游。蜻蛉河属金沙江水系，为龙川江一级支流，发源于姚安、南华两县交界的照壁山以 北，流经姚安、大姚、永仁，最后在元谋县树村附近汇入龙川江。水库坝址以上 控制径流面积10.4km 2，坝址以上主河道长4.14km，河道平均坡度比降18%o。流域 内最高海拔2200m，最低坝址处绝对高程1900m，流域平均海拔高程2050m，形状 呈扇形。坝顶仅施工期间有车辆通过，无其它交通需求。因附近没有法定标高作为参 考点，现以坝轴线底部（河床）最低清基位置为相对高程的参考点，指定为相对 高程100m （约海拔2000

13、m，两者差值1800m ）。经需水量和径流来水量测算， 确定正常蓄水位以上的防洪库容需8.6万m3;33水库最大供水流量 8.36m /s ;水库兴利库容为124.9万m。水文特征经过水文技术人员的分析计算，提出龙林水库各组资料对应的汛期洪水过程 见（表1.1 ）和汛末设计洪水过程见（表 1.2 ）。水位库容曲线见（表 1.3 ）。3表1.1L06组汛期洪水过程（单位：m /s ）时段（ T=1h ）0.33%0.50%3.33%5%10%20%16.615.285.004.341.640.94216.7915.046.936.095.194.44328.6026.4815.4613.828.

14、0612.02445.6742.9227.8625.2218.0759.925145.07138.44100.0392.1476.0949.296119.39113.5581.6675.1662.3035.54787.1282.5058.68 54.0644.9024.98861.8758.3141.1037.9631.5517.46943.3940.6828.6026.4822.0612.261030.2628.2819.9418.5815.508.731121.2319.8214.0813.2111.056.381215.1314.1310.149.628.104.841311.0510.

15、357.567.286.163.85148.367.875.865.754.903.22156.616.284.794.794.112.85165.495.264.134.203.622.64174.814.653.743.873.362.55184.434.303.533.713.242.52194.224.133.453.673.202.55204.134.083.453.693.242.52214.134.093.503.763.312.73224.254.223.593.903.432.73234.164.163.733.923.452.64244.344.343.764.093.48

16、2.76洪峰（m3/s）145.07138.44100.0392.1476.0959.9224h洪量（万m3）L 247.36233.71165.81154.55126.0097.37表1.2汛末（枯期）设计洪水成果（L04组）频率0.333%3.33%5%10%20%洪峰流量（m3/s）10.627.036.545.514.4424h洪量（万m3）19.5713.5912.8210.628.453、表1.3 水位（m）库容（万 m ）关系水位101102103104105106107108109110库容000.40.81.6357.49.813 水位111112113114一1151161

17容16202428.51J1 133.5538.6144.2950.2958.8663.91水位121122123124125126127128129130库容74.4883.4192.99103.4114.7134.1160.6195.1230.6267.1其他相关的水文成果水库吹程 0.52km，50年重现期最大风速为23.3m/s，多年平均最大风速17.0m/s，风向垂直于坝轴线。平均每年泥沙淤积量约0.09万m3。1.2工程地质情况区域地质情况测区属于大姚地西北面外围的低中山构造侵蚀狭窄河谷地貌，河谷呈“U型，山脊呈长垄状，山顶浑圆。出露地层为“滇中红层”之白垩

18、系杂色泥岩、粉 砂岩夹钙质泥岩。地表覆盖第四系残坡积、冲洪积层，为含砾低液限粘土夹碎石土。水库位于云南山字型构造前弧构造西翼内侧，盾地北端，属大姚楚雄上叠坳陷三级构造单元。测区在大姚、姚安褶皱带上，该区以褶皱为主，断裂构造不 发育。区域构造线呈 NWNNW 展布，岩层走向近似 EW （倾向348358 °、倾角 1565 °）。受区域构造和局部应力场影响，岩体较破碎，节理裂隙发育。区域上无 大断裂通过，距元谋活动性断裂约60km，龙林水库区域构造基本稳定。水库工程地质库区出露白垩系江底河组三段、四段（K2j3、K2j 4），上覆第四系松散土体。 库区处于大姚盆地西北向外围低

19、中山地带，为一向斜的翘起端，断裂构造不发育。 岩层总体倾向NW，走向NWSW，倾向348358 °，倾角1565 °，地层岩 性较为简单。库区无断裂构造通过，地下水以碎屑岩裂隙溶孔水为主。库区两岸植被覆盖一般，水土流失较轻。龙林水库库盆区两岸山体厚实，分布泥岩、粉砂质泥岩，为相对隔水层，未发现通向库外的透水构造。库盆为斜向谷，岩层中缓倾上游偏左岸，本次查勘未发现库水向邻谷及向下游渗漏问题。但坝区岩体风化强烈，岩体破碎，透水性好，存在坝基及绕坝渗漏条件。水库库岸为岩质边坡，两岸坡上缓下陡，植被发育。右岸呈凸形，坡度2842。，为逆向坡；左岸呈折线形，坡度 3045。库区河谷为

20、横向谷，岩层倾 角大于坡角且岩层倾向与坡向交角较大，不存在大的不利结构面组合。岸坡岩体节理、裂隙较发育，存在局部剥落。水库库岸总体稳定性较好。龙林水库周围植 被覆盖一般，水土流失较轻，水库淤积不严重。坝址地质条件坝址处于河谷窄变的过渡，河谷呈NW向延伸，河床海拔高程约1880m ,自西向东迳流。库岸坡度变化较大，上缓下陡。坝址区岩层主要为白垩系上统江 底河组上段K 2j3，岩性为杂色粉砂质泥岩夹钙质泥岩、泥灰岩，薄厚层状，岩 层走向与坡向近于直交，倾向上游偏左岸，倾角3345 °，坝址区无断裂构造通过，岩体较稳定，基本没有坝基、坝肩的稳定问题。坝基河床表层为第四系冲、洪积红褐、灰黑色

21、含砾粉质粘土夹砾砂，厚1.310.85m。坝址区基岩上部强风化岩体透水性较强，坝基、坝肩均存在较严重的渗漏问题。124地震情况根据国家 地震局颁布的1/400万中国地震烈度区划图（1990 ）和据国家 质量技术监督局发布的中国地震动参数区划图（GB183062001 ），工程地区地震基本烈度为叫度，50年超越概率10%的地震动峰值加速度为0.10g，地震动反 应谱特征周期0.45秒。1.3建筑材料土料挖取水库两岸的强风化泥 岩类荒坡为坝体主料，储量超过150万m3，物理力 学指标如表1.4及土工试验成果总表所示。粘土料在坝址下游约200400m处有适合制作防渗体的粘土料场，储量达 9万m3，

22、其物理力学指标如表1.4及土工试验成果总表所示。表1.4各分区物理力学指标建议值'坝基冲洪积层物理力学指标坝体主料防渗体料棱体石料湿容重(g/cm3)平均值1.902.021.912.02干容重d (g/cm3)1.511.611.49饱和容重sat (g/cm3)2.24比重Gs2.702.692.72孔隙比E大值均值0.8940.6840.864天然含水量(%)26.1925.3628.24液限L (%)35.636.637.4塑限P (%)平均值22.021.722.9塑性指数Ip13.614.914.5压缩系数a1-2 (MPa-1)0.370.380.511压缩模里1Es (

23、MPa)4.95.03.9渗透系数k(cm/s),2.29 X 10-512.38 X 10-41.69 X 10-6统计法()平均值28.9120.5927.3抗剪强度指标c(kPa):29.430.5528.99()小值均值20.2918.6824.96法c(kPa):27.8722.1024.14建议值(20.2918.6824.9634.0)J灌浆粘土料在水库右岸与坝顶高差约80100m的山坡上选定一个粘土料场。经取样测试，该土料202mm 粒径占11%，20.005mm 粒径占55.5%， 0.005mm 粒径 占34.5%。最大干密度1.67g/cm3，最优含水量18.955%，渗

24、透系数1.16 X 10- 6cm/s。符合灌浆粘土料的质量要求。该料场面积为3820m 2，平均厚度1.5m，储量0.4万m3。剥离系数2.5%，料场的开采方式以平采为主，运距约400500m，已有现成土路可以使用。块石及碎石料水库周围大面积分布泥岩类岩层，无合适的石料可用，区外至水库距离最近的新街石料场，石料岩性为白垩系江底河组第四段（K 2j4）紫红色厚层状粉砂岩，运距25km。含泥质，力学性能稍差。选定石料场为赵家店料场，岩性为白 垩系赵家店组（K2 z）紫红色厚层状细粗粒长石石英砂岩，储量10万m3,开采运输较为方便。主要物理力学指标：比重2.68g/cm 3，容重2.44g/cm

25、3，孔隙率8.96%，最大吸水率 3.22%，软化系数 0.39 ,水泥在县城可以购买正规厂家生产的水泥，运距约7km，交通较为方便。砂料库区附近天然砂料分布少，经实地踏勘调查，含泥量大，且颗粒细小达不到工程质量要求，建议不采用。建议采用大姚龙街砂，该砂为灰白色石英砂，细度摸数1.95，含泥量4.6%。砂料是多年来县城和乡镇建筑一直用砂料场，质量较好，储量富足，完全可以满足工程要求。其它资料和材料参数见物理力学指标表及土工试验成果总表；并可参考有关设计手册和规范中的推荐值选取。2. 调洪演算2.1防洪标准确定云南大姚县属于一般城镇、四等城市级别，查 GB50201-94防洪标准知该 工程的防洪

26、标准设计重现期为 20 50年，校核30-100根据龙林水利枢纽设计基本 资料，防洪设计标准重现期选取 30年，相应的洪水频率为3.33% ;防洪校核重现期 选取300年，相应的洪水频率为0.33%。主要建筑物为4级，次要建筑物为 5级。永久建筑物洪水标准：正常运用（设计）洪水重现期50年；非常运用（校核水重现期300年。2.2基本数据经过以上防洪标准的确定，在已知数据中选取汛期洪水过程设计见（表2.1）和汛期洪水过程校核（表2.2 ），水库库容曲线与（表1.3 ） 一致。表2.1汛期设计洪水过程（单位：m3 s）时间（ T=1h）12345678入库洪水流量（3.33%）2.863.968.

27、8415.9357.1946.6933.5523.50时间（ T=1h）910111213141516入库洪水流量（3.33%）16/X.11.408.055.804.323.352.742.36时间（ T=1h）1718192021222324入库洪水流量（3.33%）2.142.(）：1.971.972.002.052.132.15表2.2汛期校核洪水过程（单位：m3 s ）时间（T=1h）12345678入库洪水流量（0.33%）3.879.60116.3526.1182.9468.2649.8135.37时间（T=1h）910111213141516入库洪水流量（0.33%）24.81

28、17.3012.148.656.324.783.783.14时间（T=1h）1718192021222324入库洪水流量（0.33% ）2.752.532.412.362.362.432.382.482.3泄洪建筑物方案拟定溢洪道和隧洞是土石坝最常用的泄水建筑物， 对于中、高坝，大多采用泄洪隧 洞，该工程中属于低坝，泄水建筑物采用岸边正槽溢洪道。 考虑到有利的地形以 及排污、排冰的要求， 采用开敞式溢洪道。 根据资料所给的数据可断定该工程等别属于W等，工程规模属于小（1 ）型，泄流量不大，溢洪道的的型式选用宽顶 堰。由于选用了无闸门控制的泄洪建筑物，溢洪道宽顶堰的堰顶高程应与水库的正常蓄水位一

29、致。2.4水库各库容的确定有基本资料可知，水库各库容值为：3防洪水位V防=8.6万m;3兴利库容V兴=124.9万m;3死库容 V死=0.09 X 50=4.5万m;水库总库容 V总=V防+V兴+V死3=8.6+124.9+4.5=138万 m;根据（表1.3 ）采用内插法可知与水库总库容相对应的的库水位为126.15米，以此作为参照，可拟定几组水库正常蓄水位，则溢洪道堰顶水头即为该拟定 的正常蓄水位置值。2.5调洪演算 宽顶堰堰流水力计算公式：q= 1 s mb 2g Ho3 / 2（2-1 ）式中：'-反应闸墩及边墩对宽顶堰流的影响；s宽顶堰流的淹没系数；m-宽顶堰流量系数；b-

30、堰顶宽度；H-堰顶水头；H o- 总水头；q 下泄流量；公式中各个参数的确定。宽顶堰堰顶头部选圆角形，取P /H=1.0、r/H=0.05,1与之对应的流量系数 m=0.359 ;采用开敞式溢洪道，下泄水流不受闸墩及边墩的 影响，侧收缩系数=1.0 ;经过溢洪道泄向下游的水流为自由出流，淹没系数cs =1.0试算法的基本原理计算的步骤：根据已知的水库水位容积关系曲线V=f ( Z)和泄洪方案，用水力学公式q=f(H)=Ab求出下泄流量与库容的关系曲线(:选取合HV=f V适的计算时段，以秒为单位；决定开始计算的时刻和此时刻的Vi、qi值，然后列表计算，计算过程中，对每一计算时段的V2、q2值都

31、要进行计算；将计算的结果汇成曲线进行查阅。拟定几组方案进行比较，选定最佳的设计方案。见(表2.3)方案计算表2.3方案计算表、* 7 ? 万案堰顶咼程z ( m)堰顶宽度B (m)工况下泄流量Q (m3/s)库容v (万 m)库水位Z (m)一1225设计35.57111.26124.70二1235设计30.16122.61125.41三12210设计42.49102.51123.91四12310设计40.93113.13124.86方案比较以及选定3经比较可得方案二的库容与水库总库容138万m最接近，故选方案二为最3 佳方案。即水库的堰顶高程=123m，堰顶宽度B=5m，设计流量Q=30.1

32、6m/s ，3设计洪水位Z=125.4m。经计算校核流量Q=36.28m/s，校核洪水位 z=128.10m.3. 枢纽布置3.1工程等级与主要建筑物级别根据资料可知龙林水库的库容大约在100万至10000万，通过查SDJ217-87水利水电枢纽工程等级划分及设计标准可知，该工程等别为W等，工程规模为小（1 ）型，永久性建筑物中主要建筑物级别为4级，次要建筑物和临时建筑物级别均为5级。表3.1水利水电枢纽工程的分等指标分等指标工程等工程规模水库总库容（亿Q 防洪别灌溉面积 水电站装机容量（万kW）m3)保护城镇及工矿区保护农田面积（万亩）（万亩）一大（1）型>10特别重要城市、工矿区&g

33、t;500>150>75二大（2）型101T"r重要城市、工矿区500 100150 5075 25F中型1 0.1中等城市、工矿区100 3050525 2.5四小（1）型0.1 0.01j3一般城镇、工矿区<305 0.52.5 0.05五小（2）型0.01 0.001<0.5<0.05r3.2坝型选择坝址地质条件坝址处于河谷窄变的过渡，库岸坡度变化较大，上缓下陡。坝址区岩层主要 为白垩系上统江底河组上段 K2j 3，岩性为杂色粉砂质泥岩夹钙质泥岩、泥灰岩， 薄薄厚层状，岩层走向与坡向近于直交，倾向上游偏左岸，倾角3345。，坝址区无断裂构造通过，岩

34、体较稳定，基本没有坝基、坝肩的稳定问题。库盆区两 岸山体厚实，分布泥岩、粉砂质泥岩，为相对隔水层，未发现通向库外的透水构 造。库盆为斜向谷，岩层中缓倾上游偏左岸，本次查勘未发现库水向邻谷及向下 游渗漏问题。但坝区岩体风化强烈，岩体破碎，透水性好，存在坝基及绕坝渗漏 条件。龙林水库库区河谷为横向谷，岩层倾角大于坡角且岩层倾向与坡向交角较大，不存在大的不利结构面组合。岸坡岩体节理、裂隙较发育，存在局部剥落。水库库岸总体稳定性较好。3.2.2水文条件经过水文技术人员的分析计算，提出龙林水库各组资料对应的汛期洪水过程见（表1.1 ）和汛末设计洪水过程见（表1.2 ）。水位库容曲线见（表 1.3 ）。水

35、库吹程0.52km，50年重现期最大风速为23.3m/s，多年平均最大风速17.0m/s，风向垂直于坝轴线。平均每年泥沙淤积量约0.09万m3。3.2.3筑坝材料3挖取水库两岸的强风化泥岩类荒坡为坝体主料，储量超过150万m，3在坝址下游约200 400m处有适合制作防渗体的粘土料场，储量达9万m,3.3坝型比较重力坝结构作用明确， 设计方法简便， 安全可靠，对地形、地质条件适性 强，枢纽泄洪问题容易解决，便于施工导流，施工方便。但其缺点是：坝体剖面尺寸 大，材料用量多，坝体应力较低，材料强度不能充分发挥，坝体与地基接触面积 大，相应坝底扬压力大，对稳定不利，坝体体积大，在浇筑混凝土时，需要有

36、较 严格的温度控制。拱坝对地形的要求是左右两岸对称，岸坡平顺无突变， 在平面上向下游收缩的峡谷各段。坝端下游侧要有足够的岩体支撑，以保证坝体的稳定。该坝段左右两岸不对称分布，不适宜修建拱坝。对地质的要求：河谷两岸的岩基必须能承受 由拱端传来的推力，要在任李情况下都能保证稳定，不致危害坝体的安全。理想 的地质条件是：基岩比较均匀、单一，坚固整齐，有足够的强度，透水性小，能抵抗 水的侵蚀，耐风化，岸坡稳定、没有大断裂。土石坝的优点是可以就地取材，就近取材。节省大量水泥、木材和钢材。减 少工地的外线运输量，能适应不同的地形、地质和气候条件。大容量、多功能、 高效率施工机械的发展，提高了土石坝建设的发

37、展。通过以上比较，综合考虑工程施工的经济、安全、便利等因素，此处更适合 修建土石坝。土石坝坝型选择的因素有地形、地质条件，气候条件，施工条件，坝基处理 方法，抗震要求，人防要求等，其中最主要因素是坝址附近的筑坝材料。均质坝、土质防渗体的心墙和斜墙坝，可以任意的适应地形、地质条件。均质坝坝体材料单一， 施工方便。这种坝所用的土料的渗透系数较小，施工 期间坝体内会产生孔隙水压力，影响土料的抗剪强度，所以坝坡较缓，工程量较 大，此外铺土厚度薄、填筑速度慢，施工容易受降雨和冰冻的影响，不利于加快进 度，缩短工期。土质心墙坝便于与坝基内的垂直和水平防渗体连接，心墙可以再深厚的覆盖层上修建，是高、中坝中最

38、常用的坝型。心墙坝的防渗体。位于坝的中央，适应变 性的条件较好，特别是当两岸坝肩很陡时更具有优越性。龙林水库地处西南地区， 含以高岭石为主， 间有伊利石的肥料土， 压实较 难，并且由于雨期较长， 又坝址下游200400m处有储量丰富适合制作防渗体的 粘土料场，采用心墙坝为宜。坝址区基岩上部强风化岩体透水较强， 坝基存在严重渗漏， 采用心墙坝在坝的 上游部位开挖截水槽或设置混凝土防渗墙， 以便不干扰坝主体的填筑，从基本资料 可知，工程地区地震基本烈度为叫度， 采用心墙坝其抗震性能较好， 特别是上下游 棱体采用堆石或砾质土， 碾压密实，受地震时不易产生滑坡、 裂缝等事故。综合考虑各方面的因素，龙林

39、水库土石坝坝型选择粘土斜墙坝。3.4坝体排水常用的坝体排水设备有以下几种形式：贴坡排水、棱体排水、褥垫式排水。经综合分析，本土石坝采用贴坡排水设备。贴坡排水结构简单，用料节省，施工方便，易于检修，能防止坝坡冻胀和风浪淘刷，常用于中小型工程下游无水的均值坝或是浸润线位置较低的中等高度坝。3.5坝轴线选择坝轴线选择时，根据地形、地质、工程规模及施工条件、经济条件和技术综合分析比较来选定。选在河谷的狭窄段，这样坝轴线短，工程量小，但要综合考虑对于两岸坝段要有足够宽度和高度。坝基和两岸山体无大的不利构造问题，岩石应较完整，并应将坝基置于透水性小的坚实地层或厚度不大的透水层地基上。坝址附近有足够数量符合

40、设计要求的土、砂、石料且便于开采运输。4. 坝体剖面设计4.1坝坡本坝高约30m，属于低坝。参阅水工设计手册并结合实践经验类比,表4-1为土石坝上下游边坡比，根据规定以及施工、计算综合方面来考虑上游坝坡用1:3.0，下游坝坡用1:2.5。表4.1上下游边坡比4.2坝顶宽度坝顶宽度根据运行，施工，交通和人防等方面要求综合研究确定。SL274-2007碾压式土石坝设计规范规定：高坝顶宽可选 1015米，中、 低坝顶宽可选为 510米。坝顶宽度必须考虑心墙或斜墙顶部及反滤层布置的需要。在寒冷地区，坝顶还须有足够的厚度，以保护粘性土料防渗体免受冻害。此坝坝高为28米，属低坝且坝顶无交通要求因此取坝顶宽

41、度为5米。图4.1坝顶构造4.3坝顶高程计算坝顶咼程等于水库静水位与坝顶超咼之和，按以下四种计算条件计算，取其最大值：设计洪水位加正常运用条件的坝顶超高；正常蓄水位加正常运用条件的坝顶超高； 校核洪水位加非常运用条件的坝顶超高；正常蓄水位加非常运用条件的坝顶超高，再加地震安全加高。坝顶超高d按式（4-1 ），对于特殊的重要工程，可取d大于计算值。(4-1 )d=R+e+A式中：R为波浪在坝坡上的设计爬高。e 为风浪引起的坝前水位雍高。A为安全加高。根据坝的级别按（表4.1 ）选用，其中非常运行条件（a）适用于山区、丘陵区，非常运行条件（b）使用于平原区、滨海区。表4.2土石坝安全加高单位（m）

42、常运用条件下取0.5m ;坝址属于山区、丘陵区，在非正常条件下取0.3m。式（4-1 ）中R和e的计算公式多很多，重要是经验半经验性的，适用于一 定的条件，按SL 274-2001碾压式土石坝设计规范推荐的计算公式确定。设计的坝顶高程是针对坝沉降稳定以后的情况而言的，因此，竣工时的坝顶高程应预留足够的沉降量。根据以往工程经验，土石坝预留沉降量一般为坝高的 1%。水库的风壅高度值 e按下式确定：e 二 KW 2 D COS P（ 4-2）2 gH m式中：e-风雍高度（米）；D水面吹程；（Km）g-重力加速度；（m2/s）H m 延水库吹程方向平均水域深度；（m）W-计算风速；（m/s）B -计

43、算风向与坝轴线法线的夹角，取为B =0；K-综合摩阻系数，计算时一般取3.6 X 10 6。计算得正常运用情况:e=110歹m。非正常运用情况:e=210 3 m波浪在坝坡上的设计爬高R的推求：对于内陆峡谷水库，在风速 W<20m/s、吹程D<2000m时，波浪的波长和波 高可采用官厅公式：ghi gD 12 - 0.0076W 12( 一2 )3(4-3)WWgLmi gD i2 _ 0.331W 2.15 (2) 3 .75(4-4)WW式中：h 一当2 时，为累计频率的波高h ，;当gD W =202505%5%mgD W 2 =250 1000时，为累计频率 10%的波高h

44、10%，m。D-风区长度；其值为 0.52km。W - 计算风速；(m/s)正常运用情况，取50年重现期最大风速W=23.3m/s，非正常运用情况，取多年平均最大风速W=17.0m/s ，根据SL274 2001碾压土石坝设计规范中的要求，在波浪计算中，计算风速取值如下：正常运用条件下的3级、4级、5级坝，采用多年平均最大风速的1.5倍，即W=25.5m/s;非常运用条件下，采用多年平均最大风速，即 17m/s。计算的正常运用情况 :Lm = 8.42m , h =0.765m非正常运用情况:Lm = 5.62m , h =0.361m波浪的平均波高采用莆田试验站公式：ghm 二 0.13th

45、 0.7( gH m W 2 )° .7 th 0.0018( gD W2 )°.45W 2- 0.13th0.7( gHn W 2 严式中：H m -水域平均水深，其值为 25.0m。计算的正常运用情况：hm =1.45m非正常运用情况:hm =1.92m波浪在坝坡上的设计爬高 R按下式确定：K w - /Rm hm Lm1 m 2上式中K w K查(表42)、(表4 3)可得，m是单坡坡度系数，若坡角 为，即为cot。由坝坡确定此处cot =2.5WJgH< 11.52.02.53.03.54.0> 5.0K W1.001.021.081.161.221.2

46、51.281.30本设计采 用混凝 土护 坡K ; =0.90 ,正常运 用情 况下W gH =0.094<1取表4.2造率及渗透性系数表4.3 经验系数Kw =1.00，非正常运用情况下 W gH =0.063<1 取 K w =1.00。计算的正常运用情况：Rm =1.17m非正常运用情况:Rm =1.09m设计波浪爬高值（R ）应根据工程等级确定， 4级、5级坝采用累计频率为 5% 的爬高值。龙林水利枢纽工程属于W等工程等别，拦河土石坝属于4级坝，设计波浪爬高取:正常运用情况hm H =0.058非正常运用情况 hm H =0.077查（表4 4 ）得：正常运用情况波浪爬高R

47、p =1.84m地震区的土石坝，坝顶高程应在正常运用情况的超高上附加地震涌浪加高,地震涌浪高度可取为0.51.5m，综合考虑龙1.0m。综上可得 d 正=3.341m，d 非=3.343m根据地震设计烈度和坝前水深情况，林水库的实际情况，地震涌浪加高取总以上分析与计算的坝顶高程成果见坝顶高程等于水库静水位与超高之和，应按下列四种情况计算，并取其中最大值;设计洪水位+正常情况的坝顶超高；H=2028.74m正常蓄水位+正常情况的坝顶超高；H=2028.34m校核洪水位+非常情况的坝顶超高；H=2029.44m正常蓄水位+非常情况的坝顶超高；H=2028.34m由计算可知，计算坝顶高程为2029.44m5. 渗流计算5