淤地壩設(shè)計說明書2013年春

1、岳址衣禰爭技大學U 血才屮 h”du 十 2L 直匸 IILr學院：資源環(huán)境學院班級：水保101:洪敏 學號：2010011498水土流失是我國最嚴重的生態(tài)環(huán)境問題之一， 近年來，隨著經(jīng)濟發(fā)展，工程建設(shè)導致的水土流失無疑使得這一問題更加嚴峻。為應對這一變化，我們采取了更完善的水土保持治理方案。 淤地壩工程是溝 道治理工程的一種，是我國黃河中游水土保持地區(qū)溝道治理的一項行 之有效的水土保持工程措施。本次淤地壩設(shè)計，由于知識水平和實踐經(jīng)驗的限制， 加之時間有 限，疏漏之處在所難免，希望讀者批評指正，以便今后進一步修改， 完善，本人不勝感激。并得到勝利老師的指導與各位在設(shè)計過程中，參考了有關(guān)書籍,同

2、學的幫助，在此表示衷心的感謝！編者目錄刖言第一章淤地壩設(shè)計基本資料 5第二章淤地壩總體概況 6第一節(jié)淤地壩的概念 6第二節(jié)樞紐工程的組成 6第三節(jié)淤地壩分級及設(shè)計洪水標準 6第四節(jié)淤地壩類型選擇 6第五節(jié) 壩址選擇 7第三章 土壩壩體設(shè)計 7第一節(jié)壩高及庫容確定 7（一）、攔泥庫容及攔泥壩高的確定 7（二八滯洪庫容及滯洪壩高的確定 8（三）、安全加高 h確定 10第二節(jié) 土壩斷面結(jié)構(gòu)構(gòu)造及尺寸 10（一）、壩頂寬度 10（二八壩坡馬道 10（三）、壩邊坡 10（四）、壩坡保護 11（五）、壩體排水 11（六）、壩基和岸坡處理 12第三節(jié)土壩穩(wěn)定分析計算 12第四章 土壩溢洪道設(shè)計 13第一節(jié)位

3、置選擇 13第二節(jié) 布置形式 14第三節(jié)水力計算 14（一）、溢流堰尺寸計算 14（二八 陡坡段尺寸計算 14（三）、出口段尺寸計算 19第四節(jié)溢洪道結(jié)構(gòu)設(shè)計 22（一）、進口段設(shè)計 22二、陡坡段設(shè)計 22三、出口段設(shè)計 23第五章 土壩放水建筑物設(shè)計 24第一節(jié)放水工程組成及作用 24（一）、放水工程組成 24（二八放水工程作用 24第二節(jié) 工程布設(shè) 24第三節(jié)水力計算 24（一）、臥管水力計算 241、進水孔尺寸計算 26算 263、臥 管 臺 階 尺 寸 計 算264、 臥 管 消 力 池 水 力 計 算26（二）、輸水涵洞水力計算 28（三）涵洞出口消能段水力計算 28第四節(jié) 工程結(jié)

4、構(gòu)設(shè)計 29（一）、臥管結(jié)構(gòu)設(shè)計 29（二八輸水涵洞結(jié)構(gòu)設(shè)計 30（三）、輸水涵洞出口設(shè)計 30第一章淤地壩設(shè)計基本資料1. 流域溝道壩址地形圖一（1/1000）；2. 壩址以上集水面積5km1;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 Qo=1O5riVs，洪水 總量 血=10萬m, 200年一遇設(shè)計洪水流量 Q°0=180m/s ,洪水總量 17 萬m；5. 溝道無常流水；6. 壩址附近有充足的筑壩土料，土壤摩擦角©二 20。，聚力c=0.8t/m2;7. 放水洞設(shè)計流量Q=0.5n

5、Vs第二章淤地壩總體概況第一節(jié)淤地壩的概念淤地壩是指在溝道中為了攔泥、淤地所建的壩，壩淤成的土地稱為壩地。淤 地壩是在我國古代筑壩淤田經(jīng)驗的基礎(chǔ)上逐步發(fā)展起來的。淤地壩是我國黃河中游水土流失地區(qū)溝道治理的一項行之有效的水土保持工程措施。第二節(jié)樞紐工程的組成（一）組成及作用淤地壩工程一般由三大件組成，即大壩、溢洪道，放水洞。壩體是橫攔溝道的擋水建筑物，用以攔蓄洪水，淤積泥沙。溢洪道是排洪建 筑物，當淤地壩洪水位超過設(shè)計高度時， 洪水就會由溢洪道排出，以保證壩體的 安全和壩堤生產(chǎn)的正常運行。放水建筑物用以排泄溝道長流水、庫積水到壩的下 游，通常采用豎井和臥管的形式，淤地壩主要用于攔泥淤地，一般不長

6、期蓄水， 其下游也無灌溉要求。（二）組成方案選擇淤地壩樞紐工程組成在實踐中有三大件方案 （大壩、溢洪道和放水建筑物）， 也有兩大件方案（大壩和放水建筑物），還有一大件方案（大壩）。雖然三大件方案中溢洪道工程量大，工程投資和維修費用較高，但考慮到淤 地壩控制的流域面積較大，為5km2,從工程建成后運用安全方面及淤地壩上游淹 沒損失兩方面綜合考慮，淤地壩設(shè)計為三大件方案。第三節(jié)淤地壩分級及設(shè)計洪水標準淤地壩庫容小于50萬立方米，屬于中小型淤地壩。洪水重現(xiàn)期設(shè)計洪水為 20年，校核洪水為200年。淤積年限為設(shè)計為10年。注：依據(jù)水土保持綜合治理技術(shù)規(guī)一溝壑治理技術(shù)（GB/T16453.31996）

7、可根據(jù)實際情況，適當提高設(shè)計洪水標準。第四節(jié)淤地壩類型選擇壩地附近有充足的筑壩土料，可以就地取材，考慮到土壩對地基要求低，施 工技術(shù)較為簡單，因此淤地壩設(shè)計為均質(zhì)土壩。土壩按照施工方法可以分為碾壓壩和水墜壩。在壩地附近有充足的土料，但 是沒有充足的水源，水墜壩無法施工，因此土壩設(shè)計為碾壓壩。綜上，淤地壩設(shè)計為碾壓均質(zhì)土壩。第五節(jié)壩址選擇好的壩址是淤地面積大、工程量小、施工方便、運用安全可靠。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。第二章 土壩

8、壩體設(shè)計第一節(jié)壩高及庫容確定淤地壩壩咼H般由攔泥壩咼h攔，滯洪壩咼h滯和安全超咼 h二部分組成, 即壩咼：H=h攔+h滯+ h（一）、攔泥庫容及攔泥壩高的確定KF(1 -ns)T式中：F淤地壩控制的流域面積，單位 km,取F=5 km2K年平均侵蝕模數(shù)，K=10000t/ （km2?年）n s=0ns壩庫排沙比，從安全角度考慮，認為土壩不排沙，即T設(shè)計淤積年限，N=10年rs淤積泥沙的干容重，rs =1.35t/m 3將數(shù)據(jù)代入得：錯誤!未找到引用源。二錯誤!未找到引用源。=37萬m根據(jù)H-V曲線，查出相應的攔泥壩高h攔=22.5m,高程為820.5m（二）、滯洪庫容及滯洪壩高的確定裔ft購幽

9、過卅曳ihtit卄"Jr 川ii I tIF i Milf 11H ft iW <tH tV ft1 r 1軼水'i潭箕RftIMM ttft刃種代 溢洪道最大泄流量Q泄為： 溢流堰堰流公式為： 兩公示聯(lián)立得： 其中，HBWV Q對于三大件方案，滯洪庫容需通過調(diào)洪計算確定。 調(diào)洪計算方法采用簡化三角形法：錯誤!未找到引用源 錯誤!未找到引用源。錯誤!未找到引用源M流量系數(shù)，取值為M=1.6;溢洪道堰上水頭；20年一遇洪水進行設(shè)計溢洪道堰頂凈寬； 洪一溢洪道最大泄洪量； 滯一滯洪容積； 洪一來水洪峰流量1、用由計劃淹深假設(shè)h滯，由HV曲線求得V滯； 按公式 錯誤!未找到引

10、用源。求Q泄；按堰流公式 錯誤!未找到引用源。 求溢洪道寬度B; 經(jīng)過多次假設(shè)計算，最終對工程作經(jīng)濟、技術(shù)比較，取一個合適的B,該B所對應的h 滯, Q泄，V滯即為調(diào)洪計算所求。已知20年一遇設(shè)計洪水流量 Qo=1O5nVs，洪水總量 W»= 10萬 庖 求解采用試算法，步驟為：1）2）3）調(diào)洪計算表 v庫（萬 m3）1v滯(萬m3) B (m)439.384）V攔（萬h滯（m） 高程（m）m31821.5371.58223741.84.818.582822.53742.55.510.442.58233743.26.26.313823.5374473.793.58243744.97.

11、92.10從試算表格中可以看出，h滯=2m時，v滯=5.5萬m3 B=10.44m符合土壩設(shè)計要求， 因此，B設(shè)計為10.5m，此時錯誤!未找到引用源。二錯誤!未找到引用源。=47.25卅/s2、用200年一遇洪水進行校核已知200年一遇設(shè)計洪水流量 Q°°=180m3/s，洪水總量 血=17萬m校核步驟：1）首先假設(shè)一個h滯，由HV曲線求得V滯；2）按公式 錯誤!未找到引用源。求Q泄；3）按堰流公式 錯誤！未找到引用源。，其中M=1.6, B=10.5m,可求得h'滯；4）將假設(shè)的h滯的值與求得的h'滯的值對比，如果兩個數(shù)值接近或相等，貝U為 所求的h滯。

12、調(diào)洪計算表2v攔（萬v庫（萬v滯（萬h'滯（m高程（mm3m3)m3)B( mMB*Mh 滯1821.53741410.51.616.84.061.58223741.84.810.51.616.83.902822.53742.55.510.51.616.83.752.58233743.26.210.51.616.83.593823.53744710.51.616.83.413.58243744.97.910.51.616.83.204824.53745.88.810.51.616.82.99由表2可知，h滯=3.5m時兩值相近，故h滯=3.5m。（三）安全加高厶h確定安全加高是考慮壩庫

13、蓄水后，水面風浪沖擊，蓄水意外增大使庫水位升高和壩體沉陷等附加的一部分壩高，按有關(guān)規(guī)定，壩高H> 20米， h取1.52米。（四）.壩高的確定20 年一遇洪水計算為： Ho=h 攔+h 滯+ h=22.5+2.0+2.0=26.5m200 年一遇洪水校核為：H200=h 攔+h 滯+ h=22.5+3.5+1.5=27.5m 因為fovHoo,所以壩高應該按照H200設(shè)置，即H=27.5m,設(shè)計為27.5m第二節(jié) 土壩斷面結(jié)構(gòu)構(gòu)造及尺寸衰3-S壩幕.頂寬與邊坡比101】15IZO3110Sr逹上辭坡壩坡比1 < 1.51 < L7S1-2.01 >2.251 * S.

14、5下游坡壩坡比1 M.D1 ' 1, 25I i L751 B頂寛AnXO37to47NO上齡坡壩坡比1 f 1-5IM 2- Z51 = Z 513.0不游坡壩城比1 * L25I 3 L 5i . 7Si i 2. 0304, S5.06.0（一）、壩頂寬度壩頂設(shè)置單行道車道，由表3-8中可以看出，對于高度在21m-30m的土壩壩頂寬度B=5m（二八壩坡馬道因壩高于15m考慮到施工行人、交通、堆放材料、機件方便和壩坡排水，在壩的中部即14 m的高度（高程812m設(shè)置1.5m寬的橫向馬道。馬道上部壩坡 陡，下部壩坡緩。馬道與壩坡相連處設(shè)排水溝。排水溝為矩形斷面，尺寸為30x 30cm

15、 （深X寬），邊墻、底板厚均為0.2m。（三）、壩邊坡上游馬道以上坡比為1:2.25,馬道以下坡比為1:2.5 ;下游馬道以上坡比為 1:1.75,馬道以下坡比為1:2。（四）、壩坡保護為防雨水等沖刷，淤積面以上的上游壩面和下游壩面，須設(shè)置保護措施。1、植物措施保護措施可為種植牧草、栽植灌木、也可以砌石2、排水溝下游壩面還需要設(shè)置縱向排水溝，特別是壩端與溝坡相接處，必須做好排 水措施，以防暴雨徑流沖刷。因此，在壩體與岸坡結(jié)合處設(shè)縱向排水溝，將 壩面流水送出壩腳以外。排水溝為矩形斷面，尺寸為30x 30cm （深x寬），邊墻、底板厚均為0.2m.3、結(jié)合槽為增加壩體穩(wěn)定性，防止土壩與溝底結(jié)合面上

16、透水，沿壩軸線方向從溝底 到岸坡開挖一道梯形斷面結(jié)合槽。結(jié)合槽底寬 1.0m，深1m邊坡比1:1, 結(jié)合槽用黃土人工回填夯實。（五）、壩體排水壩庫蓄水之后，由于上游水壓力的作用，水流會通過壩體滲透到下游壩面坡 腳處，對于下游壩坡產(chǎn)生沖刷，出現(xiàn)管涌和流土現(xiàn)象。為了保證壩體安全，需要 在壩的下游坡腳處設(shè)置排水體。排水體的作用是一是降低浸潤線的位置，防止?jié)B 透破壞（流土，管涌）；二是增加壩坡穩(wěn)定，減小壩的斷面尺寸。本次設(shè)計采用棱式反濾排水體排水。斷面為梯形，如圖。設(shè)計排水體頂端長度為2.5m，高度為5m粗砂厚度為（六）、壩基和岸坡處理壩體填筑前，必須對壩基和岸坡進行處理，清基圍應超出壩的坡腳線0.6

17、m，清基平均深度為30cm,凡在清基圍的地面表土、亂石、草皮、樹木、腐殖質(zhì)等 均要清除干凈，不得留在壩做回填土用。與壩體連接的岸坡應開挖成平順的正坡， 土質(zhì)岸坡不陡于1: 1.5。第三節(jié)土壩穩(wěn)定分析計算（一）穩(wěn)定性分析計算的目的土壩由散狀土料堆筑，體積較大，一經(jīng)壓實，通常不會沿壩基發(fā)生整體滑動。 土壩主要靠土粒間摩擦力和粘聚力來維持穩(wěn)定，但滲透水會大大減低摩擦力和粘 聚力。當壩坡高于某一數(shù)值，失去穩(wěn)定，發(fā)生滑坡，故需要對土壩進行穩(wěn)定性分 析，以求得穩(wěn)定狀態(tài)下壩體最優(yōu)斷面形狀與尺寸。（二）穩(wěn)定分析計算本次土壩穩(wěn)定分析計算方法采用泰勒分析法。泰勒提出在土坡穩(wěn)定分析中共有 5個計算參數(shù)，即土的重度丫

18、、土坡高度H、 坡角a以及土的抗剪強度指標C、？，若知道其中4個參數(shù)時就可以求出第五個 參數(shù)Ns,稱為穩(wěn)定因數(shù)。泰勒通過大量計算得到Ns與？及a間的關(guān)系曲線。如圖所示：泰勒的穩(wěn)定因數(shù)Ns與坡角a的關(guān)系坡比a坡度Ns12.2523.97200.00912.521.81200.002811.7529.76200.02711.829.07200.025經(jīng)計算，得到下表:C穩(wěn)定安全系數(shù)K0.100.030.290.288.2325.512.742.86由表可以看出，穩(wěn)定安全系數(shù) K大于1,所以該土坡處于穩(wěn)定狀態(tài)第四章 土壩溢洪道設(shè)計第一節(jié)位置選擇從流域溝道壩址地形圖中可以看出溝道右岸 （站在上游面向下

19、游，左為左岸, 右為右岸）坡度較陡，左岸坡度較緩，故溢洪道應該設(shè)置在在溝道的左岸平緩山 坡處。同時，為了泄洪安全，溢洪道的進口布設(shè)在距壩端 10m以外，出口布設(shè)壩 坡坡腳線20-50m以外，溢洪道軸線布設(shè)為直線。第二節(jié)布置形式所設(shè)計的土壩為中型淤地壩，且流域匯水面積大，泄洪流量大，因此溢洪道 設(shè)計為堰流式陡坡式溢洪道，用漿砌石建造?？紤]到陡坡式溢洪道具有結(jié)構(gòu)簡單、 水流平順、施工方便、工程量小的優(yōu)點，溢洪道設(shè)計為陡坡式。溢洪道由進口段, 陡坡段，出口段三部分組成。其中進口段的溢流堰設(shè)計為無坎寬頂堰。曜嵋段1出口謖第三節(jié)水力計算(一) 、溢流堰尺寸計算溢流堰采用實用堰，堰上水深為H=h滯=2m堰

20、長設(shè)計為2.5倍的H,即L=5m 堰頂寬度為B=10.5m。(二) 、陡坡段尺寸計算1、計算臨界水深hk陡坡段設(shè)計為矩形,底寬B=10.5m。對于矩形斷面陡槽，hk可按照水力學公式試算求得，即其中，hk臨界水深，m.a 流速分布不均勻系數(shù)，取1.0.q單寬流量，m/(s m),q= Q 泄/B. q泄一一溢洪道設(shè)計流量，m/s.B溢洪道寬，m.2g重力加速度，m/s，取9.8.3單寬流量 q= Q 泄/B=47.25/10.5=4.5m /(s m).臨界水深皿2、計算臨界底坡i k. 宵 忑 Q迪L- = =兔mgKk其中氐為流量模數(shù)；3 k為過水斷面面積，3 k=B*hk； G為謝才系數(shù)，

21、錯誤! 未找到引用源。，n為粗糙系數(shù)，n=0.02; R為相應的臨界水深hk時的水力半徑，錯誤!未找到引用源。，人為相應的臨界水深hk時的濕周，錯誤!未找到引 用源。Xk=2 hk+B將 hk =1.27m 代入公式 Xk=2 hk+B錯誤！未找到引用源。可得：濕周 X =13.04m；過水斷面面積3 k=B*hk=13.335m2;錯誤！未找到引用源。=13.335 - 13.04=1.023m；錯誤！未找到引用源。=50.19綜上，K<=676.9m'/s , i k=47.25A2/676.9A2=0.00487陡坡段底坡設(shè)計為i=1：5，因為ik =0.00487 <

22、; i=0.2,所以陡坡水流為急流， 可按照陡坡計算。3、計算陡坡長度Lc5 = jp2 + (護P為陡坡段總落差，壩底高程為796.2m，溢流堰高程為 820.5m，因此P=820.5-796.2=24.3m ; i=1:5=0.2，則錯誤！未找到引用源。=123.9m。4、計算正常水深ho利用明渠均勻流公式：錯誤!未找到引用源。A為過水斷面面積，A=B*H B=10.5m C為謝才系數(shù)，錯誤！未找到引用源。， n為粗糙系數(shù)，n=0.02 ;R為水力半徑，錯誤！未找到引用源。，X為濕周，X=2h+B;i為底坡坡度，i=0.2。明渠均勻流公式可以轉(zhuǎn)化為只有一個變量h的公式，即：Q=234.78

23、71*h*(10.5h/(10.5+2h)A(2/3)試算法：假設(shè)一個水深ho,可以求得一個流量Q,將ho和Q的關(guān)系進行線性分 析，做出趨勢線，根據(jù)趨勢線公式代入Q泄=47.25m3/s便可以求得h。的值。流量Q/m3/s5.0015.6630.4248.5569.6093.24正常水深Ho/m0.10.20.30.40.50.6流量與水深關(guān)系圖由流量和水深的關(guān)系圖中可以求出，當y=Q泄=47.25m3/s時,x=ho=(47.25+18.372)/177.47=0.37m5、計算水面曲線錯誤!未找到引用源L=(並2 22V2)(hi iVi)i JViV22Ci . RiC2. R2m； j

24、為底坡比降，i=i:5 ； Jhi, h2為溢洪道陡坡段相鄰兩式中：L為溢洪道陡坡段相鄰兩過水斷面的水深，單位為溢洪道陡坡段相鄰兩過水斷面水力坡度的平均值;過水斷面的水深，單位 m Vi，V2為溢洪道陡坡段相鄰兩過水斷面的平均流速,單位m/s； ai、a2為相鄰兩過水斷面動能修正系數(shù)，取i.0溢洪道陡坡段相鄰兩斷面單位能之差計算表槓旣囪秩A斷業(yè)謊公吠1斷ik橋珅詡1. 2711335L3. 043.5333.75000. 023110.547.251.212. £12.3 “販4. 09090. 0JS41J.L.47. 2S1,1J1.5512.74. ugoy4. 500011

25、079310.547,251.0i512.54.50005. 00000.123©547.250.99.4512.3F. 00005. 62500. 338810.547.350.512.15.K2506. 4QS&0. 394211547.2E0."?.3511 一勺t 42B61. SO 000. 6CL410.47.250.66.311.77 5000g 00 nor ie2fl1J.L.4Y. 250.55.251L59. UOCU11.25002.Z24610,547.250.44.211.311.250011.3d210. 5974丄547.250.3S

26、3.99L1.2611.842110.547.25溢洪道陡坡段相鄰兩斷面水力坡度計算表溢洪道陡坡段過水斷面分段長度計算表水深h/mAE(AVA2)i-J均AUm£AL/mr_i.270. 02310.19740.117010.11701.200. 03640.19340.18810. 30511.100. 07930.19120.4143 J0.7199i. ao0.14230.187905旳；1.47740.900. 23880.18291.30592. 78320. so0. 39420.17452.258615. 04180.700. 66140.15974.140419.18

27、220.601.16280.13108.875018. 05720.502. 22460. 067433.0207151.0779匚0.400. 59760.38得到水面曲線圖如下:C20. 0噴0, 0026o.zg0, 0Q輛0.00920, 008?0.2c. Cl 260.0l?l6 2f, r.iFi0. 0LT13. 2<|22E二”15 蟲91e.rT,rTw dj da d di| *悟4 ：i2ila 02&90,0255hl咔0.037?a O42B0 MOBJ. 2)P 1 &9H0. .)540a ohoQ.(K90工ZQ. 13100. _212

28、0-1140nJ.二0. MT46 2tl$Cl 20990. 20590l2Q. JQ:-J0, )034tX訃0 J： 53619340.1912Or 1昭:J. IS2SJdnsrioE3.無2.7j4-4 d IN- a-M-0.84C.?T| |i：. 62'J, 46|.協(xié)100l3T0.46-Q工S"Ol胭伍虻1.35.42.吆1.02Q”舲偸旳0.914122fl.銅陽，訊0.77憶 85一陽| .62水面曲線圖05-*系列1-對數(shù)（系列1)0'6C.0陡坡題Ad20.0從水面曲線中計算可以得到L=51.08m,小于陡坡段長度L=123.9mo由此 可

29、以說明陡坡段末端水深達到正常水深。6、陡坡終點水深ha和末端流速Va因為求出的水面曲線的長度 L=51.08m<洪道陡坡段長度Lo =123.9m,所 以陡坡段末端水深ha正常水深幅=錯誤！未找到引用源。，此時Q泄=47.25nf/s , 過水斷面面積 A=B*H=10.5X 0.37=3.885m2,錯誤！未找到引用源。=47.25 - 3.885=12.16m/s7、陡坡邊墻高度H確定考慮到陡坡流速較大，參氣會使水深增加，故邊墻高度H應按下式確定:H = h + hB-F Ahh為水深；hB為摻氣時的水深增加值，當流速 V小于或等于20m/s時， 錯誤!未找到引用源。； h為安全加高

30、，可取0.5 1.0m,在本次淤地壩設(shè) 計中，取 h=1m.為了計算和施工的方便，陡坡側(cè)墻的高度由陡坡起始端側(cè)墻高度 H始與陡 坡末端側(cè)墻高度H末兩點連線確定，因此，只需要計算出H始和H末兩個數(shù)值 即可。A、陡坡起始端：Vk錯誤!未找到引用源。 =3.54m/s，hk =1.27m,則錯誤！未找到引用源。=3.354 X 1.27 - 100=0.045m,A h=1m,H 始二h+h+A h=1.27+0.+1=2.315m，故設(shè)計為 2.5mB、陡坡末端：錯誤！未找到引用源。=12.16m/s , ha=0.37m,貝醐誤！未找到引用源。=12.16 X 0.37 - 100=0.0449

31、m,A h=1m, H 末=h+hB+Ah=0.37+0.0449+1=1.4149m，故設(shè)計為 1.5m起始和末端高度確定，可以確定邊墻高度Ho（三）、出口段尺寸計算出口 h1、消力池深度S計算消力池斷面設(shè)計為矩形，消力池深度選用經(jīng)驗公式進行計算:s = 1 笳甘 _其中：h一以陡坡段末端水深ha為躍前水深計算出的躍后水深，單位 m ht尾渠正常水深，單位mA.求躍后水深h"單寬流量q=Q/B=47.25/10.5=4.5 mV(S m),躍前斷面平均流速Va=q/ha=4.5/0.37=12.16m/s, 躍前 斷面弗 勞德數(shù)Fra=Va/ V (g*ha)=12.16/(9.8

32、*0.37)=3.35,故 h =1.1*1/2*ha*( V(1+8FraA2)-1)=1.74m,° 為安全系數(shù)，取1.1。B、求尾渠正常水深ht:尾渠設(shè)計成矩形斷面，底寬 B=10.5m。利用明渠均勻流公式：錯誤!未找到引用源。A為過水斷面面積，A=B*H B=10.5m C為謝才系數(shù)，錯誤！未找到引用源。， n為粗糙系數(shù)，n=0.02 ； R為水力半徑，錯誤!未找到引用源。，X為濕周，錯 誤!未找到引用源。=2h+B i為尾渠底坡坡度，可以與土壩下游區(qū)域坡降近似 相等，在流域溝道壩址地形圖上可以看出高程由798m降到796.2m圖上直線距離為8cm圖為1:10000的地形圖，

33、則實際距離為 80m由此可以求得i=(798-796.2 )- 80=0.0225?？傻盟頷與Q之間函數(shù)關(guān)系式：Q=1/n*RA(2/3)*B*H*V i用試算法，假設(shè)某一 h,求出相應Q,將h和Q的關(guān)系進行線性分析，做出趨勢線， 根據(jù)趨勢線公式代入Q泄=47.25m3/s便可以求得ht的值。尾渠水深計算表Q=1/n*RA(2/3)*B*H* Vi寬度B水深H面積A濕周X水力半徑Ri流量 Qm/s10.50.44.211.30.370.0216.2810.50.55.2511.50.460.0223.3510.50.66.311.70.540.0231.2710.50.77.3511.90.

34、620.0239.9810.50.88.412.10.690.0249.3910.50.99.4512.30.770.0259.4510.5110.512.50.840.0270.1110.51.111.5512.70.910.0281.31流量與水深關(guān)系線0.511. 5水深h/m由流量和水深的關(guān)系圖中可以求出當 Q泄=47.25m3/s時，ht =0.76m已求得躍后水深 h",尾渠正常水深ht ,消力池深度 S=1.25(h" -ht)=i.25*(1.74-0.76 ) =1.225m2、消力池長度計算式中：錯誤！未找到引用源。為折減系數(shù)，取值0.75 ;h”為躍后

35、水深，h” =1.74m； h'為躍前水深，h' =0.37m則：錯誤！未找到引用源。=6.9 X (1.74-0.37)=9.45m錯誤！未找到引用源。=0.75 X 9.45=7.09m，設(shè)計為7.5m第四節(jié) 溢洪道結(jié)構(gòu)設(shè)計(一) 、進口段設(shè)計引水渠設(shè)計在巖 基上，采用矩形明渠，修葺平整即可，本次用漿砌石襯砌渠道斷面底寬B=10.5m,側(cè)墻高H=2.5m厚度為0.4m（二）、漸變段設(shè)計0.4m導流墻與邊墩入地基1m厚0.5m,漸變段長度L=5m采用八字墻作為導流墻，側(cè)墻厚為 用縫分開，使其獨立工作，墻高2.5m。底板上游做滲齒墻, 底板砌厚0.5m.,因為B相同，此時a=0

36、o（三）、溢流堰設(shè)計淤地壩地基為巖基，溢流堰設(shè)計實用堰，堰長為5m底板厚0.4m,橫截 面為矩形，底寬10.5m。堰體底板與漸變段底板相連，連接處需做一深 1m厚 0.5m的防滲抗滑齒墻。堰邊墻（邊墩）用漿砌石建造，為擋土墻形式，墻高 2.5m,頂寬0.4m,堰邊墻一側(cè)垂直，另一側(cè)邊坡為 1:1，溢流堰邊墩結(jié)構(gòu)圖詳 見附圖。二、陡坡段設(shè)計陡坡段縱坡設(shè)計為1:5，陡槽斷面為矩形斷面，陡槽側(cè)墻和底板用漿砌石建 造，厚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。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

37、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， 需校核底板厚度d是否滿足要求。底板厚度校核使用公式：d 畔 0.03a*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a、 陡槽起始端:Vk=3.54m/s，hk=1.27m, d=0.03 x 0.8 x 3.54 x 錯誤!未找到引 用源。1.27=m<0.4mb、 陡槽末端:V0 =11.75m/s，ho=0.37m, d=0.03 x 0.8 x 11.75 x 錯誤！未找到引用源。=0.17m<0.4m由此可以看出，底板厚度為0

38、.4m滿足要求。三、出口段設(shè)計出口段包括消力池、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，尺寸不同。消力池用漿砌塊石修筑，池底厚0.5m,池前端設(shè)置齒墻，深1.0m，厚0.5m，底板下設(shè)反濾排水孔和反濾層，考慮到溢洪道整體的流暢性與 施工方便，側(cè)墻高度同于陡槽，長7.5m,底寬10.5m。漸變段長度為5m寬度10.5m, 側(cè)墻高度為1.5m，厚度0.4m。尾水渠寬度10.5m,高度1.5m。IS 4-35梢力他結(jié)的構(gòu)迪底板池底厚度d校核公式：dK-VEV式中：d為底板厚度；he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

39、未端射流與水平面夾角。已知 tana=1/5 ，貝U a=11.31 ° ， VC = 11.75m/s，he =0.37m/s ，K=0.03+0.175si na=0.03+0.175si n11.31° =0.06432則 錯誤！未找到引用源。=0.06432 X 11.75 X錯誤！未找到引用源。=0.46m因為d=0.46<0.5，所以消力池底板厚度設(shè)計為 0.5m滿足要求。第五章 土壩放水建筑物設(shè)計第一節(jié)放水工程組成及作用（一）、放水工程組成放水工程由進口取水工程、輸水工程和出口消能工程組成。取水工程設(shè)計為 臥管，輸水工程設(shè)計為壩下涵洞，出口消能工程設(shè)計為

40、底流消能。臥管空口設(shè)計為平孔，平孔高差 0.5m。輸水涵洞設(shè)計為砌石拱涵，輸水涵 洞出口段設(shè)計為陡坡段消力池形式，結(jié)構(gòu)同溢洪道出口道消力池。（二）、放水工程作用對已經(jīng)淤成的壩庫，防水工程的作用主要是排除壩積水，保證壩地生產(chǎn)安全， 降低鹽堿化；對未淤成的壩庫，主要是排水騰空庫容，攔蓄徑流泥沙，調(diào)節(jié)洪 水徑流。第二節(jié)工程布設(shè)臥管布設(shè)在溝道的右岸，土壩上游坡腳處，臥管縱向坡度設(shè)計為1:2。輸水涵洞埋于壩基，縱向坡度設(shè)計為 1:100，涵洞軸線與壩軸線垂直，與臥管軸線 呈直角。涵洞出口消能工程布設(shè)在土壩下游壩坡坡腳以外，放在溝道的一側(cè)， 使水流沿坡腳流動，防止切割壩體。第三節(jié)水力計算（一）、臥管水力計

41、算臥管上端高出壩庫最高水位im并在頂部設(shè)置通氣孔。臥管涵洞高度比正常 水深大3倍。IPJMNN1、進水孔尺寸計算進水孔設(shè)計成兩個孔同時進水，進水流量 Q為：Q = H式中：卩為流量系數(shù)，卩=0.62 ；3為進水孔斷面面積，進水孔設(shè)計成圓形，即 3 =錯誤！未找到引用源。d2； g為重力加速度，g=9.81m/s2 ;Hi、H2分別 為上下孔孔口水頭。已知 Q=0.5nVs,H i=1m， H2 =1.5m則錯誤！未找到引用源。=0.323m<0.4m，尺寸合適，每臺階只需設(shè)一孔，大小 設(shè)計為0.35m。2、臥管涵洞斷面尺寸計算臥管涵洞斷面尺寸按照加大流量 Q加計算：Q加=1.2Q設(shè)=1.

42、2 x 0.5=0.6m 3/s ;臥管涵洞設(shè)計成矩形橫斷面，斷面寬度 B=0.8m。求斷面高度，應用明渠均勻流公式：Q =式中：A為過水斷面面積，A=B*h, B設(shè)計為0.8m； C為謝才系數(shù)，錯誤！未找到 引用源。，n為粗糙系數(shù)，n=0.02; R為水力半徑，錯誤！未找到引用源。： 人為濕周，錯誤！未找到引用源。；i為底坡坡度，i=1 : 100=0.01明渠均勻流公式可以轉(zhuǎn)化為只有一個變量h的公式，即：n(2h+試算法：假設(shè)一個水深h，可以求得一個流量Q,將h和Q的關(guān)系進行線性分析，做出趨勢線，根據(jù)趨勢線公式代入 Q加=0.6m3/s便可以求得h的值涵洞正常水深水深h流量Q0.30.37

43、00.40.5470.50.7330.60.9260B0.62流量與水深關(guān)系圖y-10fil? = 0 9996D.5D.6 .8由流量和水深的關(guān)系圖中可以求出當Q加=0.6m3/s時，h =0.426m臥管涵洞高度比正常水深大 3倍。貝U h臥=3h=3X 0.426=1.27m,設(shè)計為1.3m3. 臥管臺階尺寸計算已知壩底部高程為798m最高水位的高程為822.5m,第一個進水孔處于最 咼水位1m以下，即咼程為821.5m,由此可知臥管的兩端咼程差約為 21m （去掉 臥管自身高度和消力池深度總共約為2.5m）,。兩個進水孔高差為0.5m,則進水孔總個數(shù)n=21寧0.5=42個。將臥管臺階

44、設(shè)計成正方形，臥管底坡為1:2，即水平距離約為42m由此可知每個臺階的長度為 L=42-42=1m即為1*1m的正方形 臺階。4、臥管消力池水力計算消力池斷面設(shè)計成矩形，底寬 b=1+0.4=1.4m求臥管正常水深he，應用明渠均勻流公式：Q = ACV£式中：A為過水斷面面積，A=Bh B=1m C為謝才系數(shù)，錯誤！未找到引用源。 n為粗糙系數(shù)，n=0.02 ;R為水力半徑，錯誤！未找到引用源。，人為濕周, 錯誤！未找到引用源。；i為底坡坡度，i=1 : 2明渠均勻流公式可以轉(zhuǎn)化為只有一個變量h的公式，即：B（Eh）i 廠Q =n（2h+試算法：假設(shè)一個水深h,可以求得一個流量Q,

45、將h和Q的關(guān)系進行線性分析, 做出趨勢線，根據(jù)趨勢線公式代入 Q =0. 5m3/s便可以求得臥管正常水 深ho的值。水深與流量關(guān)系計算表寬度面積水力半流量B/m水深H/mA/m2濕周X徑R坡度iQm/s310.40.41.80.220.505.1910.50.520.250.507.0210.60.62.20.270.508.9210.70.72.40.290.5010.8810.80.82.60.310.5012.8910.90.92.80.320.5014.9311130.330.5017.0011.11.13.20.340.5019.0820, DO r 巒。0,00 - 勢0 -0,00 -0流量與水深關(guān)系圖由流量和水深的關(guān)系圖中可以求出當Q =0. 5m3/s時，ho=o.17