【正文】 ，臨時(shí)建筑物為 4級(jí)。 確定洪水標(biāo)準(zhǔn) 永久建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)可以根據(jù)建筑物級(jí)別查得：正常運(yùn)用（設(shè)計(jì)工況）洪水重現(xiàn)期 100 年；非常運(yùn)用（校核工況）洪水重現(xiàn)期 2021 年。設(shè)計(jì)洪峰流量 Q 設(shè) = 1680 sm/3 （ P=1%），校核洪峰流量 Q校 = 2320 sm/3 （ P=%） 。 方案假定原理 由實(shí)測(cè)資料分析研究可獲得洪水過(guò)程線(xiàn)，假設(shè)擬定三組溢流孔口尺寸、及堰頂高程的方案，首先根據(jù)洪水過(guò)程線(xiàn)可得各時(shí)段平均來(lái)水量，然后由泄洪道口堰流公式，可求出在不同孔口尺寸下求得不同的下泄流量，對(duì)應(yīng)可求的得各時(shí)段下的下泄洪水量，來(lái)水量減去泄水量可得本時(shí)段的增加水量，以滿(mǎn)庫(kù)開(kāi)洪水調(diào)節(jié)，滿(mǎn)庫(kù)庫(kù)容加上新增洪水量可得第一時(shí)段末的庫(kù)容，查庫(kù)容 水位曲線(xiàn)可得新庫(kù)容下的壩前水位，由該壩前水位作為下一時(shí)段的下泄流量計(jì)算的依據(jù)，依次可求得不同時(shí)段的上游水位及下泄流量，從中選擇最大者即 ：設(shè)計(jì)水位及設(shè)計(jì)下泄流量校核水位及校核下泄流量水位。 如果堰頂高程 ?n取的過(guò)低，溢流孔口凈寬 B 選的過(guò)大，則下泄能力也會(huì)加大，故而所需水庫(kù)防洪庫(kù)容可減小，擋水建筑物所在高度也可減小，淹沒(méi)損失也減??；但是隧洞本身造價(jià)及工程量會(huì)加高。已知本工程允許下泄流量為 900 m3/ s，過(guò)大的下泄流量為下游抗沖所不能允許。 如果堰頂高程 ?n取的過(guò)高，孔口凈寬 B 取的過(guò)小，結(jié)果則與上述相反。 初步方案擬定 要 得到孔口尺寸與堰頂高程的最佳方案，可依據(jù)在施工技術(shù)可行的前提下，結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)，和 泄水隧洞以及包括攔河壩在內(nèi)的總造價(jià)最小方案來(lái)選擇，通過(guò)各種可行方案的經(jīng)濟(jì)類(lèi)比來(lái)最終決定最后的方案。 參照已建工程經(jīng)驗(yàn)，擬定六組孔口尺寸與堰頂高程如下（采用單孔泄洪 ） 方案一： ?n=2810m， B=8m； 方案 二： ?n=2811m， B=7m； 方案 三： ?n=2812m， B=9m； ?n：堰 頂高程 ， B：孔口 凈寬 調(diào)洪演算 已知 ： 限? = 正常? = 下底? =2765m 23g2m HBQ ?泄 36004 ??? 泄出 QV ， H=?i2810/2811， 出入 VVV ??? ， ?? 0VVi V? Q 設(shè) =1680 3m /s Q 校 =2320 3m /s m= g= 校設(shè)入 或時(shí)間 Q ?? 2 36004 ??? 入入 QV 根據(jù)洪水過(guò)程線(xiàn)（ 附圖 1）、壩址處庫(kù)容水位曲線(xiàn)（ 附圖 2）可求調(diào)洪計(jì)算表 由 庫(kù)容曲線(xiàn) HV表 得初始庫(kù)容 0V = 3610m 計(jì)算表 方案 一 Q 設(shè) =1680 3m /s， ?n=2810m， B=8m 時(shí)段 入Q 入V 泄Q 出V V? 0V iV i? H 4 8 12 16 20 24 4 8 Q 校 =2320 3m /s 時(shí)段 入Q 入V 泄Q 出V V? 0V iV i? H 4 8 12 16 20 24 4 8 綜上 得 ：設(shè)計(jì) max= Q 泄 max= 3m /s 校 核 max= Q 泄 max= 3m /s 方案二 Q 設(shè) =1680 3m /s ， ?n=2811m， B=7m 時(shí)段 入Q 入V 泄Q 出V V? 0V iV i? H 4 8 12 16 20 24 4 8 Q 校 =2320 3m /s 時(shí)段 入Q 入V 泄Q 出V V? 0V iV i? H 4 8 12 16 20 24 4 8 綜上 得 ：設(shè)計(jì) max= Q 泄 max= 3m /s 校 核 max= Q 泄 max= 3m /s 方案三 Q 設(shè) =1680 3m /s ?n=2812m， B=9m 時(shí)段 入Q 入V 泄Q 出V V? 0V iV i? H 4 8 12 16 20 24 4 Q 校 =2320 3m /s 時(shí)段 入Q 入V 泄Q 出V V? 0V iV i? H 4 8 12 16 20 24 4 綜上 得 : 設(shè)計(jì) max= Q 泄 max= 3m /s 校 核 max= Q 泄 max=621 3m /s 由方案 3的調(diào)洪計(jì)算表可得以下的調(diào)洪計(jì)算結(jié)果表： 方案 堰 頂高程 ?n 孔口 尺寸 B 工況 Q 上游 水位 超高 Z 1 ?n=2810m 設(shè)計(jì) B=8m 校 核 680 2 ?n=2811m 設(shè)計(jì) B=7m 校 核 3 ?n=2812m 設(shè)計(jì) B=9m 校 核 621 注： 發(fā)電引水量 Q= 3m /s,與總泄流量相比較小，調(diào)洪演算未做考慮； 超高表示正常蓄水位以上的超高，需滿(mǎn)足小于 . 方案的選擇 由方案結(jié)果中可以看出三組方案均能滿(mǎn)足下泄流量 (Q900 3m /s)及超高（ ?z）的要求，故需從中選擇最為經(jīng)濟(jì)合理的方案，通常 ?n 越大，大壩就要增高，造價(jià)也會(huì)加大，另外流量不宜過(guò)小否則對(duì)泄洪不利。故最總選定方案 1，即 。 ?n=2810m， B=8m， 對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)水位為 ，校核水位為 ，設(shè)計(jì)泄洪流量為 3m /s,校核流量 為 680 3m /s。 第四章 土石壩剖面設(shè)計(jì) 土石壩壩型選擇 影響土石壩壩型選擇的因素很多，其中最主要的是壩址附近的筑壩材料，其次還有地形地質(zhì)條件、氣候因素、施工條件、壩基處理、抗震要求等。壩型的選擇應(yīng)該具有綜合優(yōu)越性，首先要擬定剖面輪廓尺寸，進(jìn)而比較工程量、工期、造價(jià)，可行性，最后選定技術(shù)上可靠，經(jīng)濟(jì)上合理的壩型。 下面詳細(xì)比較幾種壩型，最終定案。 均質(zhì)壩 均質(zhì)壩，施工簡(jiǎn)單，材料 單一，但是壩坡較緩，剖面大，粘性土料受氣候影響大，壩體孔隙水壓力大，雨季冬季施工較為不便，且無(wú)足夠適宜的土料來(lái)做均質(zhì)壩，通常很少采用這種壩型，因而不宜采用均質(zhì)壩壩型方案。 面板壩 首先面板壩整個(gè)壩體都是受力結(jié)構(gòu)，填筑量是土石壩所有壩型中最小的，設(shè)計(jì)中壩高為 63，屬于中壩，不宜選擇面板壩。面板壩沒(méi)有防滲體的粘性土填方，所以施工受氣候影響較小，施工干擾也較小，可以全年持續(xù)施工。但是面板抗震性能較差，對(duì)基礎(chǔ)沉陷非常敏感。而本設(shè)計(jì)中地質(zhì)條件較差，壩址地區(qū)地震烈 度為 7 度，明顯不宜選用面板壩 方案。 堆石壩 堆石壩壩坡較陡，剖面小，造價(jià)低，施工干擾相對(duì)較小，施工速度較快，抗震性能好，工程量小。壩址附近有堅(jiān)硬玄武巖石料場(chǎng)一處，儲(chǔ)量豐富，開(kāi)采容易，可方便用于堆石壩材料，從材料角度可以考慮選擇堆石壩方案，但由于河床地質(zhì)條件較差，沖積層最大 32m，平均也有 20m，作堆石壩可能導(dǎo)致大量開(kāi)挖，工期長(zhǎng)，此方案也不予考慮。 斜墻壩和心墻壩 塑性心墻壩（以砂礫料作為壩殼，以粘土料作防滲體，在壩剖面的中心部位合做心墻）與斜墻壩相比工程量相對(duì)較小，適應(yīng)不均勻變形，抗震性能較好，但要求心墻粘土料與壩殼砂礫料同時(shí)上升 ，施工干擾大，工期長(zhǎng)，不方便；塑性斜墻壩 (用砂礫料作為壩殼，以粘土料作防滲體設(shè)在壩體上游做斜墻 )的斜墻與壩殼兩者施工干擾相對(duì)較小，工期較短，但對(duì)壩體、壩基的沉降比較敏感，抗震性能較差，易產(chǎn)生裂縫。從筑壩材料來(lái)看，由于壩址上下游內(nèi)有足夠可供筑壩的土料作為防滲體之用，又有足夠的沙礫料作壩殼，心墻壩和斜墻壩都是可行的。本地區(qū)為地震區(qū)，基本烈度為７度，從抗震性能及適應(yīng)不均勻變形來(lái)看宜采用心墻壩；從施工及環(huán)境氣候條件來(lái)看宜采用斜墻壩。但是由于本地區(qū)粘性土料自然含水量較高，不宜大量采用粘性土料，以薄心墻、薄斜墻較有利， 又因壩基條件復(fù)雜，處理工程量大，工期長(zhǎng)，所以采用斜墻為宜。 斜心墻壩 斜心墻壩綜合了心墻壩與斜墻壩的優(yōu)缺點(diǎn)：心墻有足夠的斜度，壩殼對(duì)心墻的拱效應(yīng)作用減弱；斜心墻對(duì)下游支承棱體的沉陷不如斜墻那樣敏感，斜心墻應(yīng)力狀態(tài)較好，工期較短，因而最終選擇斜心墻壩方案。 壩頂高程根據(jù)正常運(yùn)用和非正常運(yùn)用的靜水位相應(yīng)的超高 Υ 予以確定，應(yīng)分別按 以 下三種情況進(jìn)行計(jì)算，然后取其中最大值為壩頂高程。 （ 1） 設(shè)計(jì)洪水位 +正常運(yùn)用情況下的壩頂超高 （ 2） 校核洪水位 +非正常運(yùn)用情況下的壩頂超高 （ 3） 正常蓄水位 +地震安全超高 一、 計(jì) 算公式 壩頂超高： ARY ??? e (41) ?COSgHDkVe 2 2? (42) 式中： e— 風(fēng)雍高渡， m。 D— 水庫(kù)吹程， m，由資料知 D=15km=15000m。 H— 近似取壩前水深， m。 K— 綜合摩阻系數(shù)，值在（ ） 310? 之間，計(jì)算時(shí)，一般取 310? ； V— 計(jì)算風(fēng)速， s/m 。正常運(yùn)用情況下的 Ⅰ、Ⅱ級(jí)壩采用 多）（ VV ?? ，非常運(yùn)用條件下的各級(jí)土石壩采用 多VV? ，故可得正常運(yùn)用條件下多）（ VV ?? = 14=21 s/m ,非正常運(yùn)用情況下 多VV? =14 s/m ； β — 風(fēng)速與壩軸線(xiàn)的夾角 β =176。 ； A— 安全加高，根據(jù)壩的等級(jí)和運(yùn)用情況。查《水工建筑物》表 111 采用，土壩正常運(yùn)用情況下安全超高 ,非正常運(yùn)用情況下安全超高 . R— 自風(fēng)雍水面算起的波浪沿傾斜壩坡爬升的垂直高度，稱(chēng)波浪爬高； m。 確定波浪爬高 （波高和波長(zhǎng)）、壩坡坡度、坡面糙率、壩前水深、風(fēng)速等因素有關(guān)。波浪爬高 R的計(jì)算，有以下計(jì)算公式 : (1) 計(jì)算波浪的平均爬高 R 。當(dāng)壩坡系數(shù) m= 時(shí)，平均爬高 R 為： LKKR W hm1 2?? ? (43) 式中： ?K — 與壩坡的糙率和滲透性有關(guān)的系數(shù)，按《水工建筑物》表 51 得砌石護(hù)面 ?K =； WK — 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，由風(fēng)速、壩前水深及重力加速度組成的無(wú)維量綱HVg,按《水工建筑物》表 52采用； m — 坡度系數(shù) 。 h 、 L — 平均坡高與波長(zhǎng)， m. h 平均波高的計(jì)算公式： ))))222VHVDVHV （（（（））（（ ?? (44) xxxx ee eethx????? (45) 注：式中的水庫(kù)吹程 D 以米計(jì)。 計(jì)算波浪平均周期 T ，公式為： T = h （ 46） 計(jì)算平均波長(zhǎng) L : 當(dāng)LH≥ 時(shí)為深水波 ?? 2 2TgL ≈ T (47) 當(dāng) LH 時(shí)為淺水波 ?? 2 2TgLLHth?2 (47′ ) (2) 計(jì)算波浪設(shè)計(jì)爬高 R。 在工程設(shè)計(jì)中，波浪設(shè)計(jì)爬高 R按建筑物的級(jí)別確定，對(duì)Ⅱ級(jí)壩取保證率 P=1%的波浪爬高 %1RR? ，查《水工建筑物》表 53， Hh ，取 P=%， Hh ∈（ ）取 P=。 當(dāng)風(fēng)向與壩軸線(xiàn)垂線(xiàn)夾角為 β 時(shí)，波浪設(shè)計(jì)爬高 R 應(yīng)乘以折減系數(shù) ?K ,查《水工建筑物》表 54，利用線(xiàn)性插值法（ β=176。）得 ?K =. R=P. ?K .R 地震安全加高 地震安全加高 =地震波浪加高 +地震附加沉陷值