淤地壩設計說明書春

淤地壩工程設計學院：資源環(huán)境學院班級：水保101姓名：陳洪敏學號：前言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)溝道治理的一項行之有效的水土保持工程措施。本次淤地壩設計，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，以便此后進一步修改，完善，本人不勝感激。在設計過程中，參考了有關(guān)書籍，并得到張勝利老師的指導與各位同學的幫助，在此表達衷心的感謝！編者2023年5月目錄前言TOC\o"1-3"\h\u26908第一章淤地壩設計基本資料 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)淤地壩分級及設計洪水標準 62833第四節(jié)淤地壩類型選擇 61034第五節(jié)壩址選擇 630916第三章土壩壩體設計 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 103463（五）、壩體排水 1119062（六）、壩基和岸坡解決 1131705第三節(jié)土壩穩(wěn)定分析計算 121037第四章土壩溢洪道設計 1322406第一節(jié)位置選擇 135455第二節(jié)布置形式 1332268第三節(jié)水力計算 1415743（一）、溢流堰尺寸計算 1412886（二）、陡坡段尺寸計算 146575（三）、出口段尺寸計算 1913246第四節(jié)溢洪道結(jié)構(gòu)設計 2120530（一）、進口段設計 2127167二、陡坡段設計 22234三、出口段設計 2214211第五章土壩放水建筑物設計 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 2430802第三節(jié)水力計算 2411514（一）、臥管水力計算 24243561、進水孔尺寸計算 26243562、臥管涵洞斷面尺寸計算26243563、臥管臺階尺寸計算 26243564、臥管消力池水力計算 267920(二)、輸水涵洞水力計算 2818591(三)涵洞出口消能段水力計算 283215第四節(jié)工程結(jié)構(gòu)設計 2918745（一）、臥管結(jié)構(gòu)設計 2922393（二）、輸水涵洞結(jié)構(gòu)設計 301777（三）、輸水涵洞出口設計 30第一章淤地壩設計基本資料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/km2,2023一遇設計洪水流量Q20=105m3/s，洪水總量W洪＝10萬m3，22023一遇設計洪水流量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φ＝20°，內(nèi)聚力c=0.8t/m2;7.放水洞設計流量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。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，當淤地壩內(nèi)洪水位超過設計高度時，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面及淤地壩上游淹沒損失兩方面綜合考慮，淤地壩設計為三大件方案。第三節(jié)淤地壩分級及設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)期設計洪水為2023，校核洪水為22023。淤積年限為設計為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)實際情況，適當提高設計洪水標準。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，考慮到土壩對地基規(guī)定低，施工技術(shù)較為簡樸，因此淤地壩設計為均質(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，因此土壩設計為碾壓壩。綜上，淤地壩設計為碾壓均質(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。第三章土壩壩體設計第一節(jié)壩高及庫容擬定淤地壩壩高H一般由攔泥壩高h攔，滯洪壩高h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，認為土壩不排沙，即ns=0T—設計淤積年限，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擬定對于三大件方案，滯洪庫容需通過調(diào)洪計算擬定。調(diào)洪計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2023一遇洪水進行設計已知2023一遇設計洪水流量Q20=105m3/s，洪水總量W洪＝10萬m3。求解采用試算法，環(huán)節(jié)為：由計劃淹深假設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所相應的h滯，Q泄，V滯即為調(diào)洪計算所求。調(diào)洪計算表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，v滯=5.5萬m3，B=10.44m符合土壩設計規(guī)定，因此，B設計為10.5m，此時QUOTE=QUOTE=47.25m3/s2、用22023一遇洪水進行校核已知22023一遇設計洪水流量Q200=180m3/s，洪水總量W洪＝17萬m3校核環(huán)節(jié):一方面假設一個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；將假設的h滯的值與求得的h’滯的值對比，假如兩個數(shù)值接近或相等，則為所求的h滯。調(diào)洪計算表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，所以壩高應當按照H200設立，即H=27.5m,設計為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、機件方便和壩坡排水,在壩的中部即14m的高度（高程812m）設立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）、壩坡保護為防雨水等沖刷，淤積面以上的上游壩面和下游壩面，須設立保護措施。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。（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。本次設計采用棱式反濾排水體排水。斷面為梯形，如圖。設計排水體頂端長度為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行解決，清基范圍應超過壩的坡腳線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)定分析計算穩(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。土壩重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。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γ、土坡高度H、坡角α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（站在上游面向下游，左為左岸，右為右岸）坡度較陡，左岸坡度較緩，故溢洪道應當設立在在溝道的左岸平緩山坡處。同時，為了泄洪安全，溢洪道的進口布設在距壩端10m以外，出口布設壩坡坡腳線20-50m以外，溢洪道軸線布設為直線。第二節(jié)布置形式所設計的土壩為中型淤地壩，且流域匯水面積大，泄洪流量大，因此溢洪道設計為堰流式陡坡式溢洪道，用漿砌石建造。考慮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，溢洪道設計為陡坡式。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計為無坎寬頂堰。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，堰長設計為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，——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——溢洪道設計流量，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、計算臨界底坡ik其中Kk為流量模數(shù)；ωk為過水斷面面積，ωk=B*hk；Ck為謝才系數(shù)，QUOTE，n為粗糙系數(shù)，n=0.02；Rk為相應的臨界水深hk時的水力半徑，QUOTE，Xk為相應的臨界水深hk時的濕周，QUOTEXk=2hk+B將hk=1.27m代入公式Xk=2hk+BQUOTE可得：濕周Xk=13.04m；過水斷面面積ωk=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陡坡段底坡設計為i=1:5，由于ik=0.00487<i=0.2,所以陡坡水流為急流，可按照陡坡計算。3、計算陡坡長度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、計算正常水深h0運用明渠均勻流公式：QUOTEA為過水斷面面積，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)化為只有一個變量h的公式，即：Q=234.7871*h*(10.5h/(10.5+2h))^(2/3)試算法：假設一個水深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y=Q泄=47.25m3/s時，x=h0=(47.25+18.372)/177.47=0.37m5、計算水面曲線QUOTE==()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。溢洪道陡坡段相鄰兩斷面單位能之差計算表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得到水面曲線圖如下：從水面曲線中計算可以得到∑△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成正常水深。6、陡坡終點水深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Q泄=47.25m3/s，過水斷面面積A=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，參氣會使水深增長，故邊墻高度H應按下式擬定：h為水深；hB為摻氣時的水深增長值，當流速V小于或等于20m/s時，QUOTE；Δh為安全加高，可取0.5－1.0m，在本次淤地壩設計中，取Δh=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末兩點連線擬定，因此，只需要計算出H始和H末兩個數(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，故設計為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，故設計為1.5m起始和末端高度擬定，可以擬定邊墻高度H。（三）、出口段尺寸計算消力池深度S計算消力池斷面設計為矩形，消力池深度選用經(jīng)驗公式進行計算：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：尾渠設計成矩形斷面，底寬B=10.5m。運用明渠均勻流公式：QUOTEA為過水斷面面積，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*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)=1.25*（1.74-0.76）=1.225m2、消力池長度計算式中：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，設計為7.5m第四節(jié)溢洪道結(jié)構(gòu)設計（一）、進口段設計引水渠設計在巖基上，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）、漸變段設計漸變段長度L=5m，采用八字墻作為導流墻，側(cè)墻厚為0.4m導流墻與邊墩用縫分開，使其獨立工作，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ɑ=0。（三）、溢流堰設計淤地壩地基為巖基，溢流堰設計實用堰，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、陡坡段設計陡坡段縱坡設計為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，動水壓力也許使底板產(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、出口段設計出口段涉及消力池、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,池前端設立齒墻，深1.0m，厚0.5m，底板下設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計為0.5m滿足規(guī)定。第五章土壩放水建筑物設計第一節(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。取水工程設計為臥管，輸水工程設計為壩下涵洞，出口消能工程設計為底流消能。臥管空口設計為平孔，平孔高差0.5m。輸水涵洞設計為砌石拱涵，輸水涵洞出口段設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)工程布設臥管布設在溝道的右岸，土壩上游坡腳處，臥管縱向坡度設計為1:2。輸水涵洞埋于壩基，縱向坡度設計為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）、臥管水力計算臥管上端高出壩庫最高水位1m，并在頂部設立通氣孔。臥管涵洞高度比正常水深大3倍。1、進水孔尺寸計算進水孔設計成兩個孔同時進水，進水流量Q為：式中：μ為流量系數(shù)，μ=0.62；ω為進水孔斷面面積，進水孔設計成圓形，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，每臺階只需設一孔，大小設計為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=1.2×0.5=0.6m3/s；臥管涵洞設計成矩形橫斷面，斷面寬度B=0.8m。求斷面高度，應用明渠均勻流公式：式中：A為過水斷面面積，A=B*h，B設計為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)化為只有一個變量h的公式，即：試算法：假設一個水深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。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。則h臥=3h=3×0.426=1.27m,設計為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），。兩個進水孔高差為0.5m，則進水孔總個數(shù)n=21÷0.5=42個。將臥管臺階設計成正方形，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計成矩形，底寬b=1+0.4=1.4m求臥管正常水深h0，應用明渠均勻流公式：式中：A為過水斷面面積，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)化為只有一個變量h的公式，即：試算法：假設一個水深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=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Q=0.5m3/s時，h0=0.17m計算矩形斷面躍后水深，應用公式：