淤地壩設(shè)計說明書

1、一、已知基本資料1.流域溝道壩址地形圖一張（1/1000）；2.壩址以上集水面積5km2;3.經(jīng)勘測計算，求得壩高h與庫容v、淤地面積a的關(guān)系見圖；4.流域年侵蝕模數(shù)k=10000t/km2,20年一遇設(shè)計洪水流量q20=105m3/s，洪水總量w洪10萬m3，200年一遇設(shè)計洪水流量q200=180m3/s，洪水總量w洪17萬m3；5.溝道無常流水；6.壩址附近有充足的筑壩土料，土壤內(nèi)摩擦角20，內(nèi)聚力c=0.8t/m27.放水洞設(shè)計流量q=0.5m3/s二、設(shè)計任務(wù)、要求1.掌握中小型淤地壩設(shè)計方法、步驟；2.在1/1000地形圖上進行樞紐布置；3.擬定淤地壩斷面形狀及尺寸；4.進行壩坡穩(wěn)

2、定分析計算(k=1.25)；5.設(shè)計溢洪道及放水建筑物(臥管放水孔水深可取臺階高度)；6.繪制設(shè)計圖；7.編寫設(shè)計計算說明書。三、設(shè)計步驟1.淤地壩壩型選擇因為壩址附近有充足的筑壩土料，所以選擇土壩；淤地壩對防滲性的要求小于水庫的要求，溝道無常流水，故可采用施工方便的均質(zhì)土壩。壩址附近沒有充足的水資源，故選用碾壓壩。2.壩址選擇在流域溝道壩址地形圖中有兩個軸線位置可以選擇，其中軸線二處溝谷狹窄，上游地形開闊平坦，并處于口小肚大的葫蘆口地形處，在軸線二處筑壩工程量小、庫容大、淤地面積大。因此，選中在軸線二處筑壩。3.擬定淤地壩斷面形狀及尺寸（1）壩高h=h攔+h滯+h攔泥庫容和攔泥壩高的確定根據(jù)

3、公式，代入壩庫排沙比ns=0，淤積年限t=5，s=1.3，流域年平均侵蝕模數(shù)k和流域面積f由已知條件給出，計算得攔泥庫容v攔=19.23*104m查hv關(guān)系曲線得，攔泥壩高h攔=810.5-797.9=12.6m滯洪庫容和滯洪壩高的確定采用試算法，擬定多個h滯，由計劃淹沒水深假設(shè)h滯，再由h-v曲線求得v滯，按公式q泄=q洪（1v滯/w洪），求出q泄，按堰流公式q泄=mbh3/2求溢洪道寬度b，得出多組數(shù)據(jù)壩高計算h滯/mv滯/mq泄/m/sb/m24900053.5511.831.54500057.7519.652.560000426.642.35500047.258.47經(jīng)過多次假設(shè)計算，

4、對工程作經(jīng)濟、技術(shù)比較，確定h滯為2.3米時合適，該h滯所對應(yīng)的b、q泄，v滯即為調(diào)洪計算所求。安全超高土壩安全加高值表壩高h（m）1010-2020安全加高h（m）0.5-1.01.0-1.51.5-2.0根據(jù)土壩安全加高值表，確定設(shè)計安全加高h為1.5m壩高校核 由w200=17萬m，算出q校核=71.03m/s，根據(jù)公式q泄=mbh3/2，求出h校核=3.02m，h滯+h-h校核=0.721.2，土坡穩(wěn)定4.溢洪道設(shè)計（1）位置選擇河道右岸（上游向下游方向）邊坡坡度較陡，左岸邊坡坡度較緩；從地形上看，在左岸建設(shè)溢洪道工程量較小，相比較右岸節(jié)約資金，選擇左岸設(shè)置溢洪道。（2）布置形式設(shè)計的

5、淤地壩集水面積較大，泄洪量較大，按照工程安全的原則，選擇堰流式溢洪道設(shè)計。（3）水力計算溢流堰尺寸計算設(shè)計堰頂寬度為8.5m，因為堰上水深為h滯=3.3m，設(shè)計堰長=5*h滯=16.5m陡坡段尺寸計算計算臨界水深hk 因為陡坡段為土基，所以設(shè)計斷面為梯形根據(jù)公式，采用試算法求hk,臨界水深計算hkqhkq128.28811.448.0527961.132.841051.3947.5089161.237.655571.3846.9675481.342.72732求得hk=1.39m計算臨界底坡ik計算得過水斷面面積k=13.75,xk=12.42，rk=1.11m，ck=50.88，kk=737

6、.07m3/s，所以ik=0.00411設(shè)計陡坡段底坡i=1:5ik=0.00411，所以陡坡水流為急流，可按照陡坡計算。計算陡坡長度l0根據(jù)公式計算得l0=88.7m計算正常水深h0使用明渠均勻流公式：a為過水斷面面積，a=（b+h）h，b=8.5m；c為謝才系數(shù)，n為粗糙系數(shù)，n=0.02；r為水力半徑，xk為濕周，；i為底坡坡度，i=0.2。代入數(shù)據(jù)使用試算法求h0正常水深計算h0qhoq0.212.945620.4549.87210.440.998520.4448.0420.325.408960.4346.23939所以當q泄=47.25m3/s時，h0=0.44m計算水面曲線根據(jù)公式

7、=()式中：為溢洪道陡坡段相鄰兩過水斷面的水深，單位m；i為底坡比降，i=1:5；為溢洪道陡坡段相鄰兩過水斷面水力坡度的平均值；h1,h2為溢洪道陡坡段相鄰兩過水斷面的水深，單位m；,為溢洪道陡坡段相鄰兩過水斷面的平均流速，單位m/s；a1、a2為相鄰兩過水斷面動能修正系數(shù)，取1.0。計算數(shù)據(jù)如下表格水面曲線計算havxjjll1.3924.172571.95469512.41980.003714001.2918.971852.49053212.13780.0045010.0041070.1092560.1092561.1914.91853.16720811.85580.0054510.004

8、9760.4877860.5970431.0911.753914.0199411.57380.0065980.0060251.0948331.6918760.999.2788375.09223311.29180.0079830.0072912.0653323.7572080.897.33966.43768111.00980.0096540.0088193.6126317.3698390.795.8174478.1221210.72780.0116690.0106616.07380313.443640.694.62048610.226210.44580.0140980.0128839.98146

9、523.425110.593.677512.848410.16380.0170250.01556116.1783539.603450.492.93320416.108679.88180.0205520.01878826.001765.605160.452.68114517.623079.7690.0221570.02135514.3504279.955570.442.62173318.022439.74080.0225780.0223674.02831883.983890.432.56369418.430449.71260.0230060.0227924.22137188.20526根據(jù)數(shù)據(jù)繪

10、制水面曲線圖如下從數(shù)據(jù)得0.44m時的l=83.9888.70,由此可以說明陡坡段末端水深達到正常水深。陡坡終點水深ha和末端流速va計算因為求出的水面曲線的長度l=83.98mht=0.87m,所以必須修建消力池消力池深度計算使用經(jīng)驗公式：s=1.25（h-ht）其中：h以陡坡段末端水深ha為躍前水深計算出的躍后水深，單位m；ht尾水渠正常水深，單位m代入數(shù)據(jù)得s=3.38m所以消力池深度設(shè)計為3.38m。消力池長度計算消力池長度由以下公式計算式中：為折減系數(shù)，取值0.8；h”為躍后水深，h”=3.57m；h為躍前水深，h=0.44m計算得l=0.8*6.9*（3.57-0.44）=17.2

11、8m所以消力池長度為17.28m（4）溢洪道結(jié)構(gòu)設(shè)計進口段設(shè)計引水渠 因為修建地點為土基，選擇梯形明渠并用混凝土襯砌，邊坡采用1:2漸變段使用扭曲面作為導流墻，用厚度為0.3m的漿砌石襯砌，墻頂超高1m，底板上游端做防滲齒墻，齒墻深入地基約1m，厚0.5m,底板砌厚0.5m溢流堰設(shè)計的淤地壩地基為土基，所以設(shè)計為寬頂堰，底板厚0.4m,橫截面為梯形，。堰體底板與漸變段底板相連，連接處做一深1m，厚0.5m的防滲抗滑齒墻。堰邊墻用漿砌石建造，為擋土墻形式，墻高2m，頂寬0.5m,基礎(chǔ)厚0.4m。陡坡段設(shè)計 陡坡段比降i設(shè)計為1:5，陡槽斷面為梯形斷面，邊坡為1:1，陡槽側(cè)墻和底板用漿砌石建造，厚

12、0.4m。為了防止不均勻沉降，陡槽沿著縱坡每隔10m留一沉陷縫。每段陡槽的起始端都設(shè)置深1m，厚0.5m的防滲抗滑齒墻。對底板使用厚度為0.5m的塊石進行襯砌，為了防止陡槽底板冰凍發(fā)生裂縫，還需在底板下鋪設(shè)0.2m的砂卵石墊層反濾排水及縱向排水溝。由于陡槽中水的流速較大，動水壓力可能使底板產(chǎn)生振動，為了穩(wěn)定起見，需按下述公式校核底板厚度d是否滿足要求。式中：d為底板厚度（m）；a為地基條件系數(shù)，密實黏土a=0.8；v為槽中流速；h為槽中水深d始=0.03*0.8*3.44*1.39=0.0970.4d末=0.03*0.8*12.02*0.44=0.1910.4所以d=0.4符合要求出口段設(shè)計出

13、口段包括消力池、漸變段和尾水渠三部分。漸變段和尾水渠與進口段結(jié)構(gòu)相同，尾水渠即是一般明渠。尾水渠寬度8.5m，邊坡1:1。消力池用漿砌塊石修筑，池底厚1m,池前端設(shè)置齒墻，深0.7m，厚0.3m，底板下設(shè)反濾排水孔和反濾層，側(cè)墻構(gòu)造同于陡槽。底板池底厚度d使用如下公式校核：式中：d為底板厚度；hc為收縮斷面處水深，可取躍前水深；vc為收縮斷面處流速；k為系數(shù)，k=0.03+0.175sina，a為陡槽末端射流與水平面夾角。tana=0.2，vc=va=11.75m/s，hc=0.44m/s，k=0.03+0.175sina=0.03+0.175* 0.196=0.0643則=0.064311.

14、750.440.5=0.5m因為d=0.50.4m，不符合要求，所以同一臺階設(shè)兩個孔代入數(shù)據(jù)算出d=0.27m1.2m；寬度b=1m0.6m，都符合要求消力池水力計算 應(yīng)用q設(shè)=0.5m3/s，根據(jù)公式求出b0=1+0.4=1.4m，根據(jù)謝才公式的變形形式使用試算法得出q和水深的關(guān)系數(shù)據(jù)消力池正常水深計算qhqh3.87433810.4049350.21.5393090.50.5665620.251.1246090.40.5000970.230.7419340.3由數(shù)據(jù)得正常水深h0=0.23m應(yīng)用公式，計算躍后水深，h1=h0=0.23m，q為單寬流量，計算得h2=0.37m所以池長：l=3h2=30.37=1.11m，設(shè)計為1.2m；池深：d=1.25（h2-h1）=1.25(0.37-0.23)=0.175m，設(shè)計為0.2m為了保證池內(nèi)產(chǎn)生淹沒水躍，需要滿足以下要求：(d+h1)/h2=(0.2+0.23)/0.37=1.161.1,滿足要求（5）工程結(jié)構(gòu)設(shè)計臥管結(jié)構(gòu)設(shè)計 設(shè)計使用條石做蓋板，根據(jù)以下公式求出蓋板厚度蓋板跨中最大彎矩為：蓋板跨中最大剪力：m大=0.125*20*12.6*1.05*1=33.07kn/mq大=0.5*20*12.6*1.05*1=132.28