寧村水庫重力壩設(shè)計說明書

《水工建筑物》《水工建筑物》寧村水庫重力壩計算書班級：水利水電工程12學(xué)生：戎艷指導(dǎo)教師：張小飛完畢時間：2023.1.9廣西大學(xué)土木建筑工程學(xué)院9445第一章工程資料 -1-11791一．工程概況 -1-第二章28606樞紐布置 -3-14552一.擬定工程等別和建筑物級別 -3-5171）壩線選擇 -3-31322）壩型選擇 -3-7153）樞紐組成 -4-19509第三章?lián)跛畨蔚脑O(shè)計 -6-25253一壩頂高程Z頂擬定 -6-6522（1）基本公式和參數(shù)的擬定 -6-204812）具體分析和計算 -6-32525二．建基面高程擬定Z基 -8-3831三．壩頂寬度b -8-2364四．上下游壩坡的擬定 -8-22737五．壩體強(qiáng)度及穩(wěn)定性校核計算 -9-147441）荷載組合： -9-185892）計算參數(shù) -10-265433）計算結(jié)果： -11-第四章17798溢流壩段的設(shè)計 -13-23693一．?dāng)M定堰面曲線 -13-83931）上游直線段 -13-100622）WES上游剖面堰頂曲線坐標(biāo)點計算 -13-32023）溢流壩頂部下游面曲線段（見圖4） -13-233734）反弧段設(shè)計（見圖4） -14-311395）下游直線段（見圖4） -14-11441二．泄流能力校核 -15-7883三．消能防沖設(shè)計 -16-18014計算挑距和下游沖刷坑深度 -16-14059四．導(dǎo)墻設(shè)計 -17-19621五．溢流壩強(qiáng)度和穩(wěn)定性校核； -17-158151）計算過程及結(jié)果 -17-23068第五章壩基解決 -19-250551、基礎(chǔ)開挖及清理 -19-28802第六章細(xì)部構(gòu)造設(shè)計 -20-241321、壩頂布置 -20-260272、壩內(nèi)廊道 -20-175034、壩體防滲與排水 -21-21689第七章工程量計算 -22-寧村水庫重力壩設(shè)計第一章工程資料一．工程概況寧村水庫位于南寧盆地北緣，高峰山南麓，南寧市明秀鄉(xiāng)寧村和下游，寧村河發(fā)源于高峰山脈南部燕尾嶺，流經(jīng)安吉河至心圩河后匯入邕江。水庫集雨面積10.39平方公里，壩址以上河長9.4公里，河道平均坡降為0.96%，河道平均水深約2米。興建寧村水庫的重要目的是保證南寧市的環(huán)境用水，并兼灌溉之用。二．基本資料地形資料：1、1：500壩址地形圖，另附；2、1：2023庫區(qū)地形圖（略）

地質(zhì)資料

：根據(jù)地勘隊提供的地質(zhì)報告及地質(zhì)圖摘要如下：1、庫區(qū)工程地質(zhì)

寧村水庫庫區(qū)為砂巖、頁巖、泥巖組成的碎屑巖系，庫盤出露的巖層以泥巖為主，巖石滲透性薄弱，巖層產(chǎn)狀稍平緩，交錯層理發(fā)育。其斷層均為鐵錳質(zhì)膠接良好，無集中滲漏地段，庫周山巒起伏，無重要鄰谷，且?guī)焱庖话愎鹊赘叱叹哂谡Ｐ钏唬虼瞬淮嬖趲靺^(qū)向庫外滲漏的也許性，具有建庫的條件。

2、壩址工程地質(zhì)及水文地質(zhì)

壩址巖層以砂巖為主，夾泥巖和頁巖，砂巖抗壓強(qiáng)度較高，但泥巖、頁巖抗壓強(qiáng)度稍低，其允許承載能力為0.6~0.7Mpa，巖層傾向上游，巖石節(jié)理、裂隙發(fā)育，整體性稍差，并假有薄層，抗滑能力較低，巖石受風(fēng)化深度為4~6m，河床地段強(qiáng)風(fēng)化深度3~5米，基礎(chǔ)開挖和清基工作量較大，壩址河床及兩岸巖石的滲透性較大，一般滲透系數(shù)0.1~0.7m/d，因此存在地基滲漏和繞壩滲漏的也許性，必需進(jìn)行帷幕灌漿解決，總之壩址地質(zhì)具有建壩條件，但不是很抱負(fù)，河谷兩岸不對稱，風(fēng)化深，而河床地段巖石較好，因此不宜作輕型壩，可考慮選擇其他壩型。3、壩址巖石物理力學(xué)性質(zhì)：在鉆取巖芯作物理力學(xué)性質(zhì)實驗，將不同深度，不同風(fēng)化強(qiáng)度的砂巖、泥巖、頁巖分五組進(jìn)壩址行實驗，成果如表達(dá)：

巖石名稱風(fēng)化限度重度（KN/?）比重吸水率抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（MPa）干重度飽和重度（%）干飽和（Rb）砂巖強(qiáng)風(fēng)化23.524.22.635.63014砂巖弱風(fēng)化2525.62.682.0351.642砂巖微風(fēng)化26.226.62.70.615849.8泥巖新鮮23.724.52.747.243212.9頁巖新鮮25.125.92.763.0239.414.8

由于某些因素，未作巖石抗剪斷實驗，現(xiàn)在將砼和弱風(fēng)化巖石的抗剪斷摩擦系數(shù)和抗剪斷凝聚力提供如下，供設(shè)計參考。巖石名稱摩擦系數(shù)f’凝聚力c'（KPa）砂巖/砼1500泥巖（頁巖）/砼0.854004、本地建筑材料

壩址上下游5Km范圍內(nèi)，有大量適合建壩的砂巖可供開采，河谷地帶有少量中細(xì)砂，卵石不多，而離壩址8~9Km范圍的邕江兩岸有足夠數(shù)量河沙和河卵石可提供。壩址附近缺少適宜筑壩的土料。附：寧村水庫壩址1/500地質(zhì)剖面圖。三．水文資料根據(jù)水文計算結(jié)果，為樞紐建筑物設(shè)計提供以下資料：1、下泄洪水流量（經(jīng)調(diào)節(jié)）：設(shè)計洪水（2%）Q=450?/s；校核洪水（0.2%）Q=588?/s；也許最大洪水Q=722?/s；2、特性水位

正常蓄水位：126.50m；死水位：106.00m。

水庫水位~容積關(guān)系曲線（見表1）水位（m）90100110120125130135庫容（萬?）040110260370520840表1：下游水位~流量關(guān)系曲線（見表2）表2：寧村水庫下游水位~流量關(guān)系流量（?/s）10100200300400450588下游水位（m）092.793.693.793.893.994最大引用流量：1.0?/s淤沙高程：92.00m。四其他資料材料容重：漿砌石重度：22KN/?；砼重度：24KN/?；淤沙特性：淤沙浮重：7KN/?；淤沙內(nèi)摩擦角：20°；浪高計算：水庫吹程D=3km，數(shù)年平均最大風(fēng)速v=15m/s；下游渠首底部高程97.00m；地震烈度6度（設(shè)計不考慮）樞紐布置一.擬定工程等別和建筑物級別由于工程的等別是由六個指標(biāo)（總庫容，防洪，灌溉，發(fā)電，供水，治澇）中最大的指標(biāo)來擬定，由于該樞紐的開發(fā)目的為供水和灌溉，而其最大引用流量才1.0?/s，所以工程等別最終由總庫容V總擬定。由于V總=V校即校核洪水位所相應(yīng)的庫容，故需求出校核洪水位H校，再根據(jù)水位~庫容關(guān)系（表一）擬定庫容。1）壩線選擇壩線選擇如寧村水位平面布置（附圖1）所示，由地形圖資料可知該壩線上游山體陡，坡降大，成庫容易，下游壩線地形開闊，平坦，便于施工系統(tǒng)布置，且壩線選址在山脊位置，可以縮短壩線，節(jié)省造價；由于該工程為中小型工程，壩高不大，對承載力規(guī)定不高，該處巖石滿足承載力規(guī)定，對于砂巖通過帷幕灌漿進(jìn)行防滲；該樞紐與周邊城鄉(xiāng)相鄰，交通便利“三通”容易滿足，就地取材砂巖可作為粗骨料。綜合地形，地質(zhì)，樞紐布置，施工，建材和經(jīng)濟(jì)投資等因素考慮可擬定壩線布置合理。2）壩型選擇擋水壩有重力壩，土石壩，拱壩等，該庫區(qū)右岸陡峭左岸右岸平坦，且?guī)r基存在軟弱夾層，不完整，不適合修建拱壩；假如修建土石壩，只能采用隧洞導(dǎo)流，而存在破碎帶，不利于隧洞的穩(wěn)定，對土石壩的施工導(dǎo)流不利，壩址巖層以砂巖為，土石壩的筑壩材料得不到滿足，故排除土石壩。通過對比分析，重力壩符合地形地質(zhì)規(guī)定，故壩型選擇為重力壩合理。重力壩分為漿砌石重力壩，常態(tài)混凝土重力壩，碾壓砼重力壩。漿砌石重力壩施工質(zhì)量不能保證并且施工速度慢，對工期影響大，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)投資大，不合適；碾壓混凝土重力壩常用于大規(guī)模的工程，對于前面分析可知該工程為中小型規(guī)模，故選用常態(tài)混凝土重力壩更合適。3）樞紐組成由開發(fā)目的可知該樞紐無需用于發(fā)電，故不需要水電站廠房，由于需要供環(huán)境用水和灌溉，所以需要取（引）水建筑物，故該樞紐組成：泄水建筑物，擋水建筑物，引（?。┧ㄖ?。其中泄水建筑物和擋水建筑物為重要建筑物，故因進(jìn)一步擬定其尺寸，形式和等級。4）泄水建筑物的形式及孔口尺寸的擬定(1)泄水建筑物形式的選擇由前面地形分析知道其壩線不長，故不適合岸邊溢洪道；壩址的地質(zhì)條件限制不能用隧洞泄水（具體理由見壩型選擇土石壩部分）；所以只能選擇壩身泄水。壩身泄水分表孔泄水，中孔泄水和底孔泄水。由前面分析已經(jīng)擬定該重力壩的壩高不大，故不宜采用底孔泄水方式；中孔泄水一般作減少水位用，本工程可用取水孔兼做水庫放空用，故無需設(shè)中孔。且表孔具有最佳的超泄能力，綜合分析比擬定采用表孔泄流。表孔泄流分為開敞式，帶閘門，帶胸墻三種，根據(jù)工程概況中的規(guī)定可知不需要進(jìn)行防洪，故無需設(shè)閘門等，同時，對淹沒規(guī)定也不大，考慮結(jié)構(gòu)簡樸，經(jīng)濟(jì)投資小，便于管理等因素優(yōu)選開敞式，最終擬定泄流建筑物形式：開敞式表孔泄流。(2）孔口尺寸擬定①由于為開敞式表孔泄流，故堰頂高程和正常蓄水位高程相等，即Z堰頂=Z正=126.5m。②單寬流量q和溢流前沿寬度L擬定前面已經(jīng)分析該工程屬于中小型工程，可直接根據(jù)地質(zhì)條件來擬定q。根據(jù)規(guī)范：1、對于破碎的巖石：q=（20~50）?/（s·m）對于中檔堅硬巖石：q=（50~70）?/（s·m）3、對于堅硬巖石：q=（70~200）?/（s·m）壩址巖層以砂巖為，主夾泥巖和頁巖，且?guī)r石節(jié)理、裂隙發(fā)育，整體性差，風(fēng)化強(qiáng)，故應(yīng)相應(yīng)規(guī)范中的破碎巖石：q=（20~50）?/s，由于河床的風(fēng)化深度達(dá)（3~5）m，為一般的弱巖，考慮下游河床的消能防沖，根據(jù)q=Q校/B可知，溢流前沿寬度B越大，q越小，則越安全，綜上：取q=28?/（s·m）。根據(jù)B=Q校/q=588/28=21m，故B=21m。由于選擇開敞式表孔泄流，故無需設(shè)閘門，即n=1，則孔口尺寸就是溢流前沿寬度B=21m。(3）特性水位計算①堰型選擇—WESWES型溢流堰頂部曲線以堰頂為界分上游段和下游段兩部分。溢流堰的具體的設(shè)計見第三章。根據(jù)下游堰面曲線函數(shù)關(guān)系式：當(dāng)上游壩面為直立時，取n=1.85，K=2。Hd：設(shè)計定型水頭，一般為校核洪水位時堰頂水頭的75%~95%，即：Hd=（0.75~0.95）H校②特性水位擬定(1)校核洪水位Z校：由Hd=(0.7~0.95)H校，Hd越小堰越薄，工程量越小，考慮到氣蝕對堰面的影響，最后?。篐d=0.8H校,則H校/Hd=1/0.8=1.25，此時H校就是堰上水頭HW，則H校/Hd=Hw/Hd=1.25，由于可根據(jù)下表三內(nèi)插得：m=0.512表三：當(dāng)P1≥1.33Hd時，流量系數(shù)m的值Hw/Hd0.40.50.60.70.80.911.11.21.3m0.4360.4510.4640.4760.4860.4940.5010.5070.510.513注：P1：上游堰高根據(jù)公式:

Q=εσmBH3/2ε：側(cè)收縮系數(shù)，一般在0.9~0.95，本設(shè)計取ε=0.92σ：淹沒系數(shù)，為自由出流σ=1m：流量系數(shù)，由計算得出m=0.512B：堰頂寬，由計算得出B=28mg取9.8m2/s得到H校的計算公式：將數(shù)據(jù)帶入上式得：H校=[Q/(εσmB)]2/3=[588/()]2/3=5.65m；Hd=0.8H校=4.52mZ校=Z堰+H校=126.5+5.65=132.15m根據(jù)水位~庫容關(guān)系曲線（圖一）得總庫容V總=657.6（萬立米）。根據(jù)總庫容查詢規(guī)范SL252-2023擬定該工程等別為Ⅳ等，重要建筑物的級別為4級。（2）設(shè)計洪水位Z設(shè)計算方法：試算法。一方面假定一個堰上水頭H設(shè)，計算H設(shè)/Hd值，查附表3，可得出流量系數(shù)m，代入公式Q=B,求出設(shè)計洪水H設(shè)。與資料給的設(shè)計洪水（2%）Q設(shè)=450m3/s比較，誤差不超過1%即可。已知：設(shè)計洪水（2%）Q=450?/s；Hd=4.52m；流量公式：Q=εσmBH3/2誤差公式：Δ=|Q設(shè)-Q(2%)|/Q(2%)計算結(jié)果如表4所示：方案堰上水頭H設(shè)（m）HdH設(shè)/Hd流量系數(shù)設(shè)計洪水Q設(shè)（m3/s）Q(2%)（m3/s）誤差

Δ(%)m154.521.110.507484.84507.73%24.91.080.506469.44504.31%34.81.060.505454.24500.93%44.751.050.504446.34500.08%54.771.060.5054504500根據(jù)表格數(shù)據(jù)，方案3,4，5均滿足規(guī)定，考慮誤差最小，最終選擇方案5，即：H設(shè)=4.77m設(shè)計洪水位Z設(shè)=堰頂高程+設(shè)計水頭=126.5+4.77=131.27m第三章?lián)跛畨蔚脑O(shè)計一壩頂高程Z頂擬定（1）基本公式和參數(shù)的擬定Z頂={Z設(shè)+Δh設(shè)；Z校+Δh校}maxΔh=h1%+hz+hch1%：累計頻率為1%時的波浪高度，m；hz：波浪中心線高于靜水位的高度，m；

hc：安全加高，根據(jù)SL252-2023《水利水電工程工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》按表5選取。

永久擋水性建筑物安全加高(m)運用情況壩的級別1234設(shè)計情況0.70.50.40.3校核情況0.50.40.30.2表5：Δh的計算涉及到的官廳公式:hl：累計頻率為5%時的波浪高度，m；L:波浪長度，m；D：吹程，D=3km；2）具體分析和計算由于官廳公式，合用于V0<20m/s及D<20km.波高h(yuǎn)l，當(dāng)gD/V02=20~250時，為累計頻率為5%時的波浪高度h5%；且h1%=1.24h5%,。根據(jù)V設(shè)=（1.5~2）;=15m/s；則取V設(shè)=25m/s;通過計算得到：gD/Vo2=9.8*3000/252=47.09在（20，250）之間，符合運用條件，故為累計頻率為5%的波高。1.設(shè)計情況①波高：h5%=0.0166*V05/4D1/3=0.0166*255/4*31/3=1.338mh1%=1.24h5%=1.659m②波長：L=10.4(h1%)0.8=10.4*（1.659）0.8=15.592m③壅高：hz=(πh1%2/L)cth(2πH)/L=0.554m④查表5得hc=0.3m因此△h=h1%+hz+hc=2.513mZ設(shè)=131.27+2.513=133.78m2.校核情況①波高：h5%=0.0166*V05/4D1/3=0.0166*155/4*31/3=0.707mh1%=1.24h5%=0.877②波長：L=10.4(h1%)0.8=10.4*（0.877）0.8=9.363m③壅高：hz=(πh1%2/L)cth(2πH)/L=0.258m④查表5得hc=0.2m因此△h=h1%+hz+h=1.335mH=132.15+1.335=133.49m具體計算結(jié)果見下表6：表6：項目設(shè)計洪水位校核洪水位Z上（m）131.27132.15V0m/s2515h5%1.3380.707h1%1.6590.877L(m)15.5929.363hz(m)0.5540.258hc(m)0.30.2Δh=h1%+hz+hc(m)2.5131.335Z壩(m)133.78133.49所以取Z壩=133.78m二．建基面高程擬定Z基根據(jù)《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》：壩高＞100m，可建在新鮮、弱風(fēng)化、微風(fēng)化下部基巖上；壩高=50~100m，可建在微風(fēng)化至弱風(fēng)化上部基巖上；壩高小于50m時，可建在弱風(fēng)化中部至上部基巖上。、根據(jù)該地的地形地質(zhì)條件，建基面可設(shè)在弱風(fēng)化處，由地形剖面圖可知，高程為85m左右。故擋水壩的壩高可估算為：H壩=Z頂-Z基=133.78-85=48.78m壩高小于50m，可建在弱風(fēng)化中上部，取Z基=86m；故Hmax=47.78m三．壩頂寬度b根據(jù)設(shè)備布置運營施工檢修和交通等規(guī)定，b=（8%~10%）Hmax，且≮2m，常態(tài)混凝土重力壩壩寬b≮3m，碾壓混凝土重力壩壩寬b≮5m。本設(shè)計為常態(tài)混凝土壩，b≮3m。b=（0.08~0.1）*47.78=（3.8224~4.778）m；取b=4m四．上下游壩坡的擬定根據(jù)工程經(jīng)驗，一般情況下，上游坡率n=0.0~0.3；下游壩坡坡率m=0.6~0.8；且下游壩坡的壩內(nèi)延長線在上游壩面的交點J位于正常蓄水位附近。初步擬定期，考慮到應(yīng)力分派合理和防止壩踵出現(xiàn)拉應(yīng)力，初步取壩上游坡率n=0.1，下游壩坡坡率m=0.8.取J點剛好在正常蓄水位處，即ZF=Z正=126.5m。故可初步繪出剖面圖（圖1）已知：AB=4m,AH=47.78m；Z壩=133.78m，ZF=Z正=126.5m，Z基=86m，m=0.8，n=0.1。求解：1.AJ=Z壩-Z正=7.28m；即可定出J點由幾何關(guān)系得：tanα=1/m=1/0.8，EH=0.8HJ=0.8*40.5=32.4m連接EJ與AF交于F,則定出了下游起坡點。2.上游起坡點一般為離建基面的距離為壩高的三分之一左右，即距建基面為：47.78/3=15.92m.取CH=16m。DH=0.1CH=1.6m則可大體定出剖面圖。五．壩體強(qiáng)度及穩(wěn)定性校核計算1）荷載組合：根據(jù)SL319-2023《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》中所規(guī)定的幾種組合情況，如下表7所示：考慮本設(shè)計的實際狀況，根據(jù)上表荷載組合，考慮基本組合的第（1）（2）項，特殊組合的第（1）項和施工竣工情況。由于設(shè)計洪水情況滿足則正常蓄水位情況必然滿足，則基本組合只需計算第（2）項。擋水壩的應(yīng)力和穩(wěn)定性分析，選擇根據(jù)實際地質(zhì)情況選擇單一安全系數(shù)法中抗剪斷公式計算。作用荷載：壩體自重；相應(yīng)于各種工況下的水位的靜水壓力；相應(yīng)于各種工況下的水位的揚壓力；淤沙壓力；相應(yīng)于各種工況下的水位的浪壓力。（計算簡圖如下見計算書）2）計算參數(shù)由于該擋水壩為4級，故按照規(guī)范規(guī)定其結(jié)構(gòu)安全級別為Ⅲ級，其相應(yīng)的各參數(shù)指標(biāo)具體見下表8：表8項目名稱參數(shù)指標(biāo)作用荷載壩體自重砼重度：24KN/?靜水壓力水容重：9.8KN/?波浪壓力吹程D=3km，

設(shè)計風(fēng)速v=25m/s淤沙壓力浮重度7KN/?；內(nèi)摩擦角：20°性能混凝土抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值13.4Mpa基巖抗壓強(qiáng)度42Mpa建基面摩擦系數(shù)砂巖/混凝土摩擦系數(shù)f’=1.0建基面凝聚力c’=0.5Mpa工況設(shè)計洪水位m上游：130.44；下游：93.9校核洪水位m上游：131.16；下游94施工竣工上下游均無水其他資料設(shè)排水管和帷幕折減系數(shù)=0.2；

排水管距壩踵d=6m3）計算結(jié)果：浪壓力力臂公式：抗剪斷公式：邊沿處應(yīng)力公式：計算沿壩軸線取單位長度1m計算，壩基面面積A=34.8m2計算結(jié)果各種工況下均滿足穩(wěn)定性和強(qiáng)度規(guī)定。具體計算成果和過程見下計算書。第四章溢流壩段的設(shè)計一．?dāng)M定堰面曲線初步擬定期，選擇WES剖面，由于WES剖面是曲線方程表達(dá)，便于控制，且堰剖面較瘦，可以節(jié)省工程量。WES溢流堰斷面設(shè)計涉及上游直線段，堰頂曲線段、下游曲線段、下游直線段以及反弧段5個部分組成。設(shè)計規(guī)定：⑴有較高的流量系數(shù)，泄流能力大；⑵水流平順，不產(chǎn)生不利的負(fù)壓和空蝕破壞；⑶體形簡樸、造價低，便于施工。消能方式選擇：通過水力條件水頭為中高水頭，地形地質(zhì)條件下游平坦和經(jīng)濟(jì)，結(jié)構(gòu)簡樸，施工方便等比較，選擇挑流消能最合適。1）上游直線段在該設(shè)計中，由于擋水壩已經(jīng)擬定，故為了不使擋水壩產(chǎn)生側(cè)向水壓力，則溢流壩的上游直線段設(shè)計與擋水壩保持一致。2）WES上游剖面堰頂曲線坐標(biāo)點計算堰頂Z堰頂=Z正=126.5，Hd=4.52m。以堰頂O1點為坐標(biāo)原點（0，0），曲線采用三段復(fù)合圓弧相接。這樣做可使堰頂曲線與堰上游面平滑連接，改善了堰面壓強(qiáng)分布，減小了負(fù)壓。三段復(fù)合圓弧（見圖3）的半徑R：R1=0.5Hd=0.5*4.52=2.26mR2=0.2Hd=0.2*4.52=0.904mR3=0.04Hd=0.04*4.65=0.181m三段復(fù)合圓弧水平坐標(biāo)值X：0.175Hd=0.175*4.52=0.791m0.276Hd=0.276*4.52=1.248m0.282Hd=0.282*4.52=1.275m根據(jù)壩頂處第一段圓弧半徑和x值可以依次定出各段圓弧。3）溢流壩頂部下游面曲線段（見圖4）a該剖面堰頂O1點下游的I曲線由公式：(y/Hd)=k(x/Hd)n，k及指數(shù)n決定于堰上游面的坡度，而前面已經(jīng)定出上游面為直立面，則取k=2.0，n=1.85，代入上述公式得：曲線方程——x1.85=2.0Hd0.85y；Hd為設(shè)計定型水頭，4.52m。表9WES—I曲線的坐標(biāo)點計算表X（m）0123456Y（m）00.140.51.061.802.723.82根據(jù)上表數(shù)據(jù)可繪出I曲線段。b切點A的坐標(biāo)由于溢流壩與擋水壩銜接部分有導(dǎo)墻連接，從工程實用和經(jīng)濟(jì)等方面綜合考慮，初步擬定下游直線段的坡度與擋水壩相同取m2=0.8。銜接點A點為切點故可對OA曲線段方程求導(dǎo)擬定A點坐標(biāo)：y'=1.85*x0.85/2.0Hd0.85=1/m2則x0.85=2.0Hd0.85/(1.85*m2)=2.0*4.520.85/(1.85*0.8)=4.87m求得：xA=6.44m，yA=4.35m，即A(6.44，4.35)。綜上即可具體定出下游面第一條曲線OA。4）反弧段設(shè)計（見圖4）溢流壩面反弧段是使溢流面下泄水流平順轉(zhuǎn)向的工程措施，通常采用圓弧曲線，反弧半徑應(yīng)結(jié)合下游消能設(shè)施來擬定。根據(jù)DL5108—1999《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：對于挑流消能擬定：坎頂高程：坎頂高程在滿足挑距規(guī)定：高于下游最高水位1~2m，最高水位為校核洪水下泄流量Q校相應(yīng)的下游水位Z校（查表2）。Q校=588m3/s，Z坎＞Z校=94m，初定Z坎=95m。b、挑角：θ∈（20°，25°）,取23°。c、反弧半徑：R=(4~10)h校。h校：校核洪水位閘門全開時反弧段最低點處的水深，收縮斷面水深，為方便計算，計算時采用坎頂處水深h1代替。根據(jù)水力學(xué)公式計算反弧半徑R：h1=q校/v校。q校：單寬流量，28m3/s·m；v校：流速，m/s。上游水位至挑砍高程：S1=132.15-95=37.15m流能比：KE=q校/(S11.5)=28/(*37.151.5)=0.0395KE∈（0.04,0.15），故滿足長江公式：壩面流速系數(shù)：=0.8976鼻砍斷面流速：反弧段最低點處的水深：h校=h1=q校/v校試算得：h校=1.173m選擇反弧半徑R：R=(4~10)h校=4.692~11.73m由于反弧段流速愈大，反弧半徑R越大，=23.87m/s＞16m/s，所以取R=9m。5）下游直線段（見圖4）由③知，下游直線段與壩頂曲線相切，切點A(6.44，4.35)，坡度與非溢流壩段的下游坡相同m2=0.8。由于下游直線段與反弧段相切，且坡率為0.8，由此計算出∠BO2C=tan-1(1/0.8)=51.3°O2F=Rcos∠BO2C=9*cos51.3=5.63mO2H=Rcosθ=9*cos23=8.28mHD=O2Htanθ=3.51m則O2所在高程為HO2=95+8.28=103.28myO2=126.50-103.28=22.72myB=yO2+O2F=22.72+5.63=28.35mAE=yB-yA=28.35-4.35=24mBE=AE*m2=24*0.8=19.2m則xB=xA+BE=6.44+19.2=25.64mxO2=xB+BF=25.64+9sin51.3=32.66m各點坐標(biāo)：B(25.64,28.35)，O2(32.66,22.72)，C(32.66，31.72),D(36.17,31)。由以上環(huán)節(jié)最終可根據(jù)：上游直線段，堰頂曲線段、下游曲線段、下游直線段和反弧段擬定出溢流壩剖面： 圖4二．泄流能力校核由公式：可得，H設(shè)=4.77m，H校=5.65m。而擬定壩高時的H=133.78-126.5=7.28m，故滿足泄流能力規(guī)定。三．消能防沖設(shè)計由溢流壩斷面設(shè)計部分得知：鼻坎高程為95m，反弧半徑R=9m，挑角θ=23°。計算挑距和下游沖刷坑深度①挑距的計算水舌挑射距離是按水舌外緣計算，其估算公式為L:為水舌挑距，m；g為重力加速度，9.8m/s2；v1為坎頂水面流速，m/s約為鼻坎處平均流速的1.1倍；θ:挑射角度，本設(shè)計為23°；h’:坎頂平均水深h1在鉛直向的投影，h’=h1cosθ，約等于h1；h2:坎頂至河床面的高差，m。v1=v校=23.87m/sh1=h=1.173mh2=95-86=9mL=1/9.8{23.872sin20cos20+23.87cos20*[23.872sin220+2*9.81(1.173+9)]1/2}=58.85m②下游沖刷坑深度的計算關(guān)于沖刷坑深度，目前還沒有比較精確的公式，可按下式進(jìn)行估算：ts=tk-httk=KSq0.5Z0.25tk：水墊厚度，自水面至沖刷坑的距離，m；ht:沖刷坑后的下游水深;q：單寬流量，m3/(s·m)；Z：上、下游水位差，m；KS：沖坑系數(shù)，對堅硬完整的基巖，取0.9~1.2，堅硬但完整性較差的基巖，取1.2~1.5，軟弱破碎、裂隙發(fā)育的基巖，取1.2~2.0。q=28m3/(s·m)H=132.15-94.00=38.15mKS=1.2,ht=94-86=8mts=KSq0.5Z0.25=1.2*280.5*38.150.25-8=7.78m沖坑后坡：L/ts=7.56m＞3m滿足規(guī)定四．導(dǎo)墻設(shè)計邊墩或?qū)敻叱虘?yīng)根據(jù)計算水面線加上=0.5m超高擬定。對非直線段適當(dāng)增長。計算公式：h墻=注：hi：不計入摻氣和波動時的水深；hb：計算點計入摻氣和波動時的水深；Vi：不計入摻氣時計算點的平均流速；Hi：校核水位與計算點高差；具體計算結(jié)果見表10表10導(dǎo)墻計算表格：Hi（m）φiq(m3/s·m)V(m/s)hi(m)ζiHb(m)Δh(m)h墻(m)50.9602810.12.81.23.10.54.360.94613.32.11.22.44.0100.93416.01.71.32.13.5150.92318.31.51.31.93.1250.91420.21.41.31.72.7290.90522.01.31.41.72.7340.89723.51.21.41.62.6370.89324.41.11.41.52.6導(dǎo)墻寬度b∈（0.5,1）m,取b=0.5m五．溢流壩強(qiáng)度和穩(wěn)定性校核；1）計算過程及結(jié)果溢流壩作用荷載：靜水壓力，動水壓力，壩體自重，揚壓力，淤沙壓力。計算過程與前面的擋水壩相同，故這里不再復(fù)述，各作用力具體的計算公式和計算結(jié)果見計算書。其中溢流壩取整體計算，故可先根據(jù)CAD直接求出單位體積和重心位置，具體結(jié)果如下：不加導(dǎo)墻的單位體積面域面積:884.5656邊界框:X:2798.8081--2838.3901質(zhì)心:X:2813.7893加上導(dǎo)墻后的單位體積面域面積:1052.4159邊界框:X:2798.8081--2838.3901質(zhì)心:X:2814.3956故，導(dǎo)墻的單位體積：V導(dǎo)=1047.05m3無導(dǎo)墻溢流壩單位體積：V溢流=884.57m3V平均=（1052.42+884.57*21）/22=892.20m3重心距離壩踵距離：取l=2813.7893-2798.8081=14.9812m，取15m溢流壩計算結(jié)果滿足穩(wěn)定性和強(qiáng)度規(guī)定。第五章壩基解決1、基礎(chǔ)開挖及清理（1）、開挖標(biāo)準(zhǔn)考慮的原則是在地基加固解決后，滿足壩的強(qiáng)度和穩(wěn)定性前提下減少開挖量。對于寧村水庫重力壩，本設(shè)計壩高H=134.04-85.00=49.04m，壩高小于70m，可建在弱風(fēng)化中部及下部基巖上，根據(jù)上述原則，對與壩段較高，承受水頭較大的地段可開挖至弱風(fēng)化層的下部；而對與兩岸岸坡較高部位的壩段，其運用基巖的標(biāo)準(zhǔn)可適當(dāng)放寬，開挖到弱風(fēng)化層中部及上部。（2）、開挖體型a、順河流流向的基巖面盡也許略向上游傾斜，以增強(qiáng)壩體的抗滑穩(wěn)定性；若無法開挖成水平或向上游傾斜形狀，那么應(yīng)開挖成階梯形，階梯處包角應(yīng)大于120°，從而滿足抗滑穩(wěn)定規(guī)定。b、壩軸軸線方向，岸坡一般采用大臺階開挖，臺階處不能成銳角或出現(xiàn)倒懸現(xiàn)象，所成梯面與踏面夾角不宜小于120°，臺階高差不宜過大，臺階盡量與分縫相協(xié)調(diào)，在橫縫處，臺階寬度為壩段寬度的33%~50%.c、壩基面應(yīng)避免有高低懸殊的突變，以免導(dǎo)致壩體應(yīng)力集中。2、清基工作在壩體澆筑前，需要對建基面進(jìn)行徹底的清洗和沖刷，涉及清除松