淤地壩設(shè)計(jì)說明書春

淤地壩工程設(shè)計(jì)學(xué)院：資源環(huán)境學(xué)院班級(jí)：水保101姓名：陳洪敏學(xué)號(hào)：前言水土流失是我國最嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題之一，近年來，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，工程建設(shè)導(dǎo)致的水土流失無疑使得這一問題更加嚴(yán)峻。為應(yīng)對這一變化，我們采用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(xiàng)行之有效的水土保持工程措施。本次淤地壩設(shè)計(jì)，由于知識(shí)水平和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的限制，加之時(shí)間有限，疏漏之處在所難免，希望讀者批評指正，以便此后進(jìn)一步修改，完善，本人不勝感激。在設(shè)計(jì)過程中，參考了有關(guān)書籍，并得到張勝利老師的指導(dǎo)與各位同學(xué)的幫助，在此表達(dá)衷心的感謝！編者2023年5月目錄前言TOC\o"1-3"\h\u26908第一章淤地壩設(shè)計(jì)基本資料 5641第二章淤地壩總體概況 532422第一節(jié)淤地壩的概念 56374第二節(jié)樞紐工程的組成 59997第三節(jié)淤地壩分級(jí)及設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn) 62833第四節(jié)淤地壩類型選擇 61034第五節(jié)壩址選擇 630916第三章土壩壩體設(shè)計(jì) 620377第一節(jié)壩高及庫容擬定 628735（一）、攔泥庫容及攔泥壩高的擬定 74684（二）、滯洪庫容及滯洪壩高的擬定 71501（三）、安全加高△h擬定 911509第二節(jié)土壩斷面結(jié)構(gòu)構(gòu)造及尺寸 1017787（一）、壩頂寬度 1022763（二）、壩坡馬道 1013378（三）、壩邊坡 106970（四）、壩坡保護(hù) 103463（五）、壩體排水 1119062（六）、壩基和岸坡解決 1131705第三節(jié)土壩穩(wěn)定分析計(jì)算 121037第四章土壩溢洪道設(shè)計(jì) 1322406第一節(jié)位置選擇 135455第二節(jié)布置形式 1332268第三節(jié)水力計(jì)算 1415743（一）、溢流堰尺寸計(jì)算 1412886（二）、陡坡段尺寸計(jì)算 146575（三）、出口段尺寸計(jì)算 1913246第四節(jié)溢洪道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2120530（一）、進(jìn)口段設(shè)計(jì) 2127167二、陡坡段設(shè)計(jì) 22234三、出口段設(shè)計(jì) 2214211第五章土壩放水建筑物設(shè)計(jì) 2326814第一節(jié)放水工程組成及作用 2317452（一）、放水工程組成 2323028（二）、放水工程作用 2416第二節(jié)工程布設(shè) 2430802第三節(jié)水力計(jì)算 2411514（一）、臥管水力計(jì)算 24243561、進(jìn)水孔尺寸計(jì)算 26243562、臥管涵洞斷面尺寸計(jì)算26243563、臥管臺(tái)階尺寸計(jì)算 26243564、臥管消力池水力計(jì)算 267920(二)、輸水涵洞水力計(jì)算 2818591(三)涵洞出口消能段水力計(jì)算 283215第四節(jié)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2918745（一）、臥管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2922393（二）、輸水涵洞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 301777（三）、輸水涵洞出口設(shè)計(jì) 30第一章淤地壩設(shè)計(jì)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(jì)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/km2,2023一遇設(shè)計(jì)洪水流量Q20=105m3/s，洪水總量W洪＝10萬m3，22023一遇設(shè)計(jì)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φ＝20°，內(nèi)聚力c=0.8t/m2;7.放水洞設(shè)計(jì)流量Q=0.5m3/s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，壩內(nèi)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(yàn)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(xiàng)行之有效的水土保持工程措施。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(dāng)淤地壩內(nèi)洪水位超過設(shè)計(jì)高度時(shí)，洪水就會(huì)由溢洪道排出，以保證壩體的安全和壩堤生產(chǎn)的正常運(yùn)營。放水建筑物用以排泄溝道長流水、庫內(nèi)積水到壩的下游，通常采用豎井和臥管的形式，淤地壩重要用于攔泥淤地，一般不長期蓄水，其下游也無灌溉規(guī)定。（二）組成方案選擇淤地壩樞紐工程組成在實(shí)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），尚有一大件方案（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(fèi)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(yùn)用安全面及淤地壩上游淹沒損失兩方面綜合考慮，淤地壩設(shè)計(jì)為三大件方案。第三節(jié)淤地壩分級(jí)及設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)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(jì)洪水為2023，校核洪水為22023。淤積年限為設(shè)計(jì)為2023。注：①依據(jù)《水土保持綜合治理技術(shù)規(guī)范—溝壑治理技術(shù)》（GB/T16453.3—1996）②可根據(jù)實(shí)際情況，適當(dāng)提高設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)。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，考慮到土壩對地基規(guī)定低，施工技術(shù)較為簡樸，因此淤地壩設(shè)計(jì)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(jì)為碾壓壩。綜上，淤地壩設(shè)計(jì)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(yùn)用安全可靠。在流域溝道壩址地形圖中有兩個(gè)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，并處在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。第三章土壩壩體設(shè)計(jì)第一節(jié)壩高及庫容擬定淤地壩壩高H一般由攔泥壩高h(yuǎn)攔，滯洪壩高h(yuǎn)滯和安全超高Δh三部分組成，即壩高：H=h攔+h滯+Δh土壩斷面結(jié)構(gòu)構(gòu)造圖（一）、攔泥庫容及攔泥壩高的擬定式中：F—淤地壩控制的流域面積，單位km2，取F=5km2K—年平均侵蝕模數(shù)，K=10000t/（km2?年）ns—壩庫排沙比，從安全角度考慮，認(rèn)為土壩不排沙，即ns=0T—設(shè)計(jì)淤積年限，N=2023rS—淤積泥沙的干容重，rS=1.35t/m3將數(shù)據(jù)代入得：QUOTE=QUOTE=37萬m3根據(jù)H-V曲線，查出相應(yīng)的攔泥壩高h(yuǎn)攔=22.5m，高程為820.5m。（二）、滯洪庫容及滯洪壩高的擬定對于三大件方案，滯洪庫容需通過調(diào)洪計(jì)算擬定。調(diào)洪計(jì)算方法采用簡化三角形法：溢洪道最大泄流量Q泄為：QUOTE溢流堰堰流公式為：QUOTE兩公示聯(lián)立得：QUOTE其中，M—流量系數(shù)，取值為M=1.6；H—溢洪道堰上水頭；B—溢洪道堰頂凈寬；W洪—溢洪道最大泄洪量；V滯—滯洪容積；Q洪—來水洪峰流量1、用2023一遇洪水進(jìn)行設(shè)計(jì)已知2023一遇設(shè)計(jì)洪水流量Q20=105m3/s，洪水總量W洪＝10萬m3。求解采用試算法，環(huán)節(jié)為：由計(jì)劃淹深假設(shè)h滯，由H~V曲線求得V滯；按公式QUOTE求Q泄；按堰流公式QUOTE求溢洪道寬度B；通過多次假設(shè)計(jì)算，最終對工程作經(jīng)濟(jì)、技術(shù)比較，取一個(gè)合適的B，該B所相應(yīng)的h滯，Q泄，V滯即為調(diào)洪計(jì)算所求。調(diào)洪計(jì)算表1h滯（m）高程（m）v攔（萬m3）v庫(萬m3)v滯(萬m3)B（m）1821.53741439.381.58223741.84.818.582822.53742.55.510.442.58233743.26.26.313823.5374473.793.58243744.97.92.10從試算表格中可以看出，h滯=2m時(shí)，v滯=5.5萬m3，B=10.44m符合土壩設(shè)計(jì)規(guī)定，因此，B設(shè)計(jì)為10.5m，此時(shí)QUOTE=QUOTE=47.25m3/s2、用22023一遇洪水進(jìn)行校核已知22023一遇設(shè)計(jì)洪水流量Q200=180m3/s，洪水總量W洪＝17萬m3校核環(huán)節(jié):一方面假設(shè)一個(gè)h滯，由H~V曲線求得V滯；按公式QUOTE求Q泄；按堰流公式QUOTE，其中M=1.6，B=10.5m,可求得h’滯；將假設(shè)的h滯的值與求得的h’滯的值對比，假如兩個(gè)數(shù)值接近或相等，則為所求的h滯。調(diào)洪計(jì)算表2h'滯（m）高程（m）v攔（萬m3）v庫(萬m3)v滯(萬m3)B（m）MB*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(shí)兩值相近，故h滯=3.5m。（三）、安全加高△h擬定安全加高是考慮壩庫蓄水后，水面風(fēng)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，Δh取1.5~2米。（四）.壩高的擬定2023一遇洪水計(jì)算為：H20=h攔+h滯+Δh=22.5+2.0+2.0=26.5m22023一遇洪水校核為：H200=h攔+h滯+Δh=22.5+3.5+1.5=27.5m由于H20<H200，所以壩高應(yīng)當(dāng)按照H200設(shè)立，即H=27.5m,設(shè)計(jì)為27.5m第二節(jié)土壩斷面結(jié)構(gòu)構(gòu)造及尺寸（一）、壩頂寬度壩頂設(shè)立單行道車道，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）、壩坡馬道因壩高于15m，考慮到施工行人、交通、堆放材料、機(jī)件方便和壩坡排水,在壩的中部即14m的高度（高程812m）設(shè)立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30×30cm（深×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(hù)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)立保護(hù)措施。1、植物措施保護(hù)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)立縱向排水溝，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30×30cm（深×寬），邊墻、底板厚均為0.2m.3、結(jié)合槽為增長壩體穩(wěn)定性，防止土壩與溝底結(jié)合面上透水，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(shí)。（五）、壩體排水壩庫蓄水之后，由于上游水壓力的作用，水流會(huì)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)立排水體。排水體的作用是一是減少浸潤線的位置，防止?jié)B透破壞（流土，管涌）；二是增長壩坡穩(wěn)定，減小壩的斷面尺寸。本次設(shè)計(jì)采用棱式反濾排水體排水。斷面為梯形，如圖。設(shè)計(jì)排水體頂端長度為2.5m，高度為5m，粗砂厚度為0.3m，小礫石厚度為0.4m，內(nèi)部坡比為1：1，外部坡比為1:1.5。（六）、壩基和岸坡解決壩體填筑前，必須對壩基和岸坡進(jìn)行解決，清基范圍應(yīng)超過壩的坡腳線0.6m，清基平均深度為30cm，凡在清基范圍內(nèi)的地面表土、亂石、草皮、樹木、腐殖質(zhì)等均要清除干凈，不得留在壩內(nèi)做回填土用。與壩體連接的岸坡應(yīng)開挖成平順的正坡，土質(zhì)岸坡不陡于1：1.5。土壩穩(wěn)定分析計(jì)算穩(wěn)定性分析計(jì)算的目的土壩由散狀土料堆筑，體積較大，一經(jīng)壓實(shí)，通常不會(huì)沿壩基發(fā)生整體滑動(dòng)。土壩重要靠土粒間摩擦力和粘聚力來維持穩(wěn)定，但滲透水會(huì)大大減低摩擦力和粘聚力。當(dāng)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(jìn)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。穩(wěn)定分析計(jì)算本次土壩穩(wěn)定分析計(jì)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(gè)計(jì)算參數(shù),即土的重度γ、土坡高度H、坡角α以及土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c、?，若知道其中4個(gè)參數(shù)時(shí)就可以求出第五個(gè)參數(shù)Ns，稱為穩(wěn)定因數(shù)。泰勒通過大量計(jì)算得到Ns與?及α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 經(jīng)計(jì)算，得到下表：坡比α坡度NsC穩(wěn)定安全系數(shù)K1:2.2523.97200.0090.108.231:2.521.81200.00280.0325.511:1.7529.76200.0270.292.741:1.829.07200.0250.282.86由表可以看出，穩(wěn)定安全系數(shù)K大于1，所以該土坡處在穩(wěn)定狀態(tài)。第四章土壩溢洪道設(shè)計(jì)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（站在上游面向下游，左為左岸，右為右岸）坡度較陡，左岸坡度較緩，故溢洪道應(yīng)當(dāng)設(shè)立在在溝道的左岸平緩山坡處。同時(shí)，為了泄洪安全，溢洪道的進(jìn)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(jì)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(jì)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)簡樸、水流平順、施工方便、工程量小的優(yōu)點(diǎn)，溢洪道設(shè)計(jì)為陡坡式。溢洪道由進(jìn)口段，陡坡段，出口段三部分組成。其中進(jìn)口段的溢流堰設(shè)計(jì)為無坎寬頂堰。第三節(jié)水力計(jì)算（一）、溢流堰尺寸計(jì)算溢流堰采用實(shí)用堰，堰上水深為H=h滯=2m，堰長設(shè)計(jì)為2.5倍的H，即L=5m，堰頂寬度為B=10.5m。（二）、陡坡段尺寸計(jì)算1、計(jì)算臨界水深hk陡坡段設(shè)計(jì)為矩形,底寬B=10.5m。對于矩形斷面陡槽，hk可按照水力學(xué)公式試算求得，即=其中，——臨界水深，m.α——流速分布不均勻系數(shù)，取1.0.q——單寬流量，m3/(s·m),q=Q泄/B.Q泄——溢洪道設(shè)計(jì)流量，m3/s.B——溢洪道寬，m.g——重力加速度，m/，取9.8.單寬流量q=Q泄/B=47.25/10.5=4.5m3/(s·m).臨界水深=≈1.27m.2、計(jì)算臨界底坡ik其中Kk為流量模數(shù)；ωk為過水?dāng)嗝婷娣e，ωk=B*hk；Ck為謝才系數(shù)，QUOTE，n為粗糙系數(shù)，n=0.02；Rk為相應(yīng)的臨界水深hk時(shí)的水力半徑，QUOTE，Xk為相應(yīng)的臨界水深hk時(shí)的濕周，QUOTEXk=2hk+B將hk=1.27m代入公式Xk=2hk+BQUOTE可得：濕周Xk=13.04m；過水?dāng)嗝婷娣eωk=B*hk=13.335m2；QUOTE=13.335÷13.04=1.023m；QUOTE=50.19綜上，Kk=676.9m3/s，ik=47.25^2/676.9^2=0.00487陡坡段底坡設(shè)計(jì)為i=1:5，由于ik=0.00487<i=0.2,所以陡坡水流為急流，可按照陡坡計(jì)算。3、計(jì)算陡坡長度L0P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QUOTE=123.9m。4、計(jì)算正常水深h0運(yùn)用明渠均勻流公式：QUOTEA為過水?dāng)嗝婷娣e，A=B*H，B=10.5m；C為謝才系數(shù)，QUOTE，n為粗糙系數(shù)，n=0.02；R為水力半徑，QUOTE，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(gè)變量h的公式，即：Q=234.7871*h*(10.5h/(10.5+2h))^(2/3)試算法：假設(shè)一個(gè)水深ho，可以求得一個(gè)流量Q，將ho和Q的關(guān)系進(jìn)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ho的值。正常水深Ho/m流量Q/m3/s0.15.000.215.660.330.420.448.550.569.600.693.24由流量和水深的關(guān)系圖中可以求出，當(dāng)y=Q泄=47.25m3/s時(shí)，x=h0=(47.25+18.372)/177.47=0.37m5、計(jì)算水面曲線QUOTE==()式中：為溢洪道陡坡段相鄰兩過水?dāng)嗝娴乃?，單位m；i為底坡比降，i=1:5；為溢洪道陡坡段相鄰兩過水?dāng)嗝嫠ζ露鹊钠骄?；h1,h2為溢洪道陡坡段相鄰兩過水?dāng)嗝娴乃?，單位m；,為溢洪道陡坡段相鄰兩過水?dāng)嗝娴钠骄魉?，單位m/s；a1、a2為相鄰兩過水?dāng)嗝鎰?dòng)能修正系數(shù)，取1.0。溢洪道陡坡段相鄰兩斷面單位能之差計(jì)算表溢洪道陡坡段相鄰兩斷面水力坡度計(jì)算表溢洪道陡坡段過水?dāng)嗝娣侄伍L度計(jì)算表得到水面曲線圖如下：從水面曲線中計(jì)算可以得到∑△L=51.08m，小于陡坡段長度L=123.9m。由此可以說明陡坡段末端水深達(dá)成正常水深。6、陡坡終點(diǎn)水深ha和末端流速va由于求出的水面曲線的長度L=51.08m<溢洪道陡坡段長度L0=123.9m，所以陡坡段末端水深ha正常水深h0=QUOTE，此時(shí)Q泄=47.25m3/s，過水?dāng)嗝婷娣eA=B*H=10.5×0.37=3.885m2，QUOTE=47.25÷3.885=12.16m/s7、陡坡邊墻高度H擬定考慮到陡坡流速較大，參氣會(huì)使水深增長，故邊墻高度H應(yīng)按下式擬定：h為水深；hB為摻氣時(shí)的水深增長值，當(dāng)流速V小于或等于20m/s時(shí)，QUOTE；Δh為安全加高，可取0.5－1.0m，在本次淤地壩設(shè)計(jì)中，取Δh=1m.為了計(jì)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(diǎn)連線擬定，因此，只需要計(jì)算出H始和H末兩個(gè)數(shù)值即可。陡坡起始端：vkQUOTE=3.54m/s，hk=1.27m,則QUOTE=3.354×1.27÷100=0.045m，Δh=1m,H始=h+hB+△h=1.27+0.045+1=2.315m，故設(shè)計(jì)為2.5m陡坡末端：QUOTE=12.16m/s，ha=0.37m，則QUOTE=12.16×0.37÷100=0.0449m，Δh=1m,H末=h+hB+△h=0.37+0.0449+1=1.4149m，故設(shè)計(jì)為1.5m起始和末端高度擬定，可以擬定邊墻高度H。（三）、出口段尺寸計(jì)算消力池深度S計(jì)算消力池?cái)嗝嬖O(shè)計(jì)為矩形，消力池深度選用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算：其中：h〞—以陡坡段末端水深ha為躍前水深計(jì)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=4.5m3/(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/√(g*ha)=12.16/(9.8*0.37)=3.35,故h〞=1.1*1/2*ha*(√(1+8Fra^2)-1)=1.74m,σ為安全系數(shù)，取1.1。B、求尾渠正常水深ht：尾渠設(shè)計(jì)成矩形斷面，底寬B=10.5m。運(yùn)用明渠均勻流公式：QUOTEA為過水?dāng)嗝婷娣e，A=B*H，B=10.5m；C為謝才系數(shù)，QUOTE，n為粗糙系數(shù)，n=0.02；R為水力半徑，QUOTE，X為濕周，QUOTEX=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，則實(shí)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*R^(2/3)*B*H*√i用試算法，假設(shè)某一h,求出相應(yīng)Q，將h和Q的關(guān)系進(jìn)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(jì)算表Q=1/n*R^(2/3)*B*H*√i寬度B水深H面積A濕周X水力半徑Ri流量Qm/s10.50.44.211.30.370.0216.2810.50.55.2511.50.460.0223.3510.50.66.311.70.540.0231.2710.50.77.3511.90.620.0239.9810.50.88.412.10.690.0249.3910.50.99.4512.30.770.0259.4510.5110.512.50.840.0270.1110.51.111.5512.70.910.0281.31由流量和水深的關(guān)系圖中可以求出當(dāng)Q泄=47.25m3/s時(shí)，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)=1.25*（1.74-0.76）=1.225m2、消力池長度計(jì)算式中：QUOTE為折減系數(shù)，取值0.75；h”為躍后水深，h”=1.74m；h’為躍前水深，h’=0.37m則：QUOTE=6.9×(1.74-0.37)=9.45mQUOTE=0.75×9.45=7.09m，設(shè)計(jì)為7.5m第四節(jié)溢洪道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（一）、進(jìn)口段設(shè)計(jì)引水渠設(shè)計(jì)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(jì)漸變段長度L=5m，采用八字墻作為導(dǎo)流墻，側(cè)墻厚為0.4m導(dǎo)流墻與邊墩用縫分開，使其獨(dú)立工作，墻高2.5m。底板上游做滲齒墻，入地基1m,厚0.5m,底板砌厚0.5m.,由于B相同，此時(shí)ɑ=0。（三）、溢流堰設(shè)計(jì)淤地壩地基為巖基，溢流堰設(shè)計(jì)實(shí)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(jì)陡坡段縱坡設(shè)計(jì)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)立深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的砂卵石墊層反濾排水及縱向排水溝。由于陡槽中水的流速較大，動(dòng)水壓力也許使底板產(chǎn)生振動(dòng)，為了穩(wěn)定起見，需校核底板厚度d是否滿足規(guī)定。底板厚度校核使用公式：式中：d為底板厚度（m）；a為地基條件系數(shù)，密實(shí)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=0.03×0.8×3.54×QUOTE√1.27=m<0.4mb、陡槽末端：v0=11.75m/s，h0=0.37m，d=0.03×0.8×11.75×QUOTE=0.17m<0.4m由此可以看出，底板厚度為0.4m滿足規(guī)定。三、出口段設(shè)計(jì)出口段涉及消力池、漸變段和尾水渠三部分。漸變段和尾水渠與進(jìn)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)立齒墻，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。底板池底厚度d校核公式：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為陡槽未端射流與水平面夾角。已知tana=1/5，則a=11.31゜，Vc=11.75m/s，hc=0.37m/s，K=0.03+0.175sina=0.03+0.175sin11.31゜=0.06432則QUOTE=0.06432×11.75×QUOTE=0.46m由于d=0.46<0.5，所以消力池底板厚度設(shè)計(jì)為0.5m滿足規(guī)定。第五章土壩放水建筑物設(shè)計(jì)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(jìn)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(jì)為臥管，輸水工程設(shè)計(jì)為壩下涵洞，出口消能工程設(shè)計(jì)為底流消能。臥管空口設(shè)計(jì)為平孔，平孔高差0.5m。輸水涵洞設(shè)計(jì)為砌石拱涵，輸水涵洞出口段設(shè)計(jì)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，防水工程的作用重要是排除壩內(nèi)積水，保證壩地生產(chǎn)安全，減少鹽堿化；對未淤成的壩庫，重要是排水騰空庫容，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(jì)為1:2。輸水涵洞埋于壩基，縱向坡度設(shè)計(jì)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(dòng)，防止切割壩體。第三節(jié)水力計(jì)算（一）、臥管水力計(jì)算臥管上端高出壩庫最高水位1m，并在頂部設(shè)立通氣孔。臥管涵洞高度比正常水深大3倍。1、進(jìn)水孔尺寸計(jì)算進(jìn)水孔設(shè)計(jì)成兩個(gè)孔同時(shí)進(jìn)水，進(jìn)水流量Q為：式中：μ為流量系數(shù)，μ=0.62；ω為進(jìn)水孔斷面面積，進(jìn)水孔設(shè)計(jì)成圓形，即ω=QUOTEd2；g為重力加速度，g=9.81m/s2;H1、H2分別為上下孔孔口水頭。已知Q=0.5m3/s,H1=1m，H2=1.5m則QUOTE=0.323m<0.4m，尺寸合適，每臺(tái)階只需設(shè)一孔，大小設(shè)計(jì)為0.35m。2、臥管涵洞斷面尺寸計(jì)算臥管涵洞斷面尺寸按照加大流量Q加計(jì)算：Q加=1.2Q設(shè)=1.2×0.5=0.6m3/s；臥管涵洞設(shè)計(jì)成矩形橫斷面，斷面寬度B=0.8m。求斷面高度，應(yīng)用明渠均勻流公式：式中：A為過水?dāng)嗝婷娣e，A=B*h，B設(shè)計(jì)為0.8m；C為謝才系數(shù)，QUOTE，n為粗糙系數(shù)，n=0.02；R為水力半徑，QUOTE，Xk為濕周，QUOTE；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(gè)變量h的公式，即：試算法：假設(shè)一個(gè)水深h，可以求得一個(gè)流量Q，將h和Q的關(guān)系進(jìn)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。由流量和水深的關(guān)系圖中可以求出當(dāng)Q加=0.6m3/s時(shí)，h=0.426m臥管涵洞高度比正常水深大3倍。則h臥=3h=3×0.426=1.27m,設(shè)計(jì)為1.3m3.臥管臺(tái)階尺寸計(jì)算已知壩底部高程為798m，最高水位的高程為822.5m，第一個(gè)進(jìn)水孔處在最高水位1m以下，即高程為821.5m，由此可知臥管的兩端高程差約為21m（去掉臥管自身高度和消力池深度總共約為2.5m），。兩個(gè)進(jìn)水孔高差為0.5m，則進(jìn)水孔總個(gè)數(shù)n=21÷0.5=42個(gè)。將臥管臺(tái)階設(shè)計(jì)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(gè)臺(tái)階的長度為L=42÷42=1m，即為1*1m的正方形臺(tái)階。4、臥管消力池水力計(jì)算消力池?cái)嗝嬖O(shè)計(jì)成矩形，底寬b=1+0.4=1.4m求臥管正常水深h0，應(yīng)用明渠均勻流公式：式中：A為過水?dāng)嗝婷娣e，A=Bh，B=1m；C為謝才系數(shù)，QUOTE，n為粗糙系數(shù)，n=0.02；R為水力半徑，QUOTE，Xk為濕周，QUOTE；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(gè)變量h的公式，即：試算法：假設(shè)一個(gè)水深h，可以求得一個(gè)流量Q，將h和Q的關(guān)系進(jìn)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h0的值。水深與流量關(guān)系計(jì)算表寬度B/m水深H/m面積A/m2濕周X水力半徑R坡度i流量Qm/s310.40.41.80.220.505.1910.50.520.250.507.0210.60.62.20.270.508.9210.70.72.40.290.5010.8810.80.82.60.310.5012.8910.90.92.80.320.5014.9311130.330.5017.0011.11.13.20.340.5019.08由流量和水深的關(guān)系圖中可以求出當(dāng)Q=0.5m3/s時(shí)，h0=0.17m計(jì)算矩形斷面躍后水深，應(yīng)用公式：