【正文】 。 河道水位流量關(guān)系曲線 根據(jù)該河段的基本情況，該河段縱比降i=43‰，河床糙率n=，由曼寧公式計(jì)算不同水位時的天然流量，繪制的水位流量關(guān)系曲線如圖2。圖2 夕昌水庫壩址天然水位流量關(guān)系曲線（上壩址） 地質(zhì)資料 工程區(qū)的區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性較好，據(jù)歷史記載，該地區(qū)未發(fā)生較大地震，故忽略地震帶來的影響。 庫區(qū)不存在滲漏，浸沒等問題，固體徑流物為洪水期由夕昌溝上游及兩岸沖溝帶來的推移質(zhì)。 經(jīng)取水樣分析，壩區(qū)地下水與河水對普通混凝土不具腐蝕性，作為生活飲用水的河水除細(xì)菌含量，大腸菌群超標(biāo)外，其它指標(biāo)均滿足國家標(biāo)準(zhǔn)。 壩址區(qū)工程地質(zhì)概況 地形地貌 壩區(qū)段河谷呈“V”型，兩岸山體雄厚，地形坡度30186。70186。壩區(qū)河谷狹窄，谷寬4070m，發(fā)育有不對稱的二級階地，階面寬2050m，略傾向于河床，二級階地高于河床810m，向河床傾斜，階面寬1030m。兩岸地形完整，由燕山期花崗巖組成的山體雄厚，在地形上具有較好的建壩條件。 地層巖性 壩址區(qū)第四系松散堆積層，按成因可分為： a、坡積碎石土：分布于坡鹿及山體斜坡，淺黃色，以砂土為主，碎石與角礫含量3040%，結(jié)構(gòu)松散，厚度48m。 b、沖洪積漂礫卵石層：，灰白—青灰色，以卵石為主，礫石含量30%，漂石含量2030%，砂土充填，結(jié)構(gòu)松散，分布于現(xiàn)代河床，河漫灘及一、二級階地。 c、洪積砂礫卵石層：淡黃色，以卵石為主，礫石含量3040%，砂土充填，結(jié)構(gòu)松散，厚度58m，分布于兩岸沖溝之溝口。 d、崩積坡積碎塊石層：灰白色，以塊石為主，碎石含量30%，具架空結(jié)構(gòu)，厚度1020m，分布于河谷左岸。e、侵入巖，壩區(qū)廣泛分布著燕山期花崗巖,中粒結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,主要礦物為石英2030%,長石3040%,角閃石20%,及少量黑云母,以巖株產(chǎn)出。 壩址區(qū)物理地質(zhì)現(xiàn)象與邊坡穩(wěn)定評價 壩區(qū)沖溝不發(fā)育，地形較完整。壩區(qū)物理地質(zhì)現(xiàn)象有泥石流與崩塌。 泥石流見壩址右岸上游沖溝及下壩址左岸下游沖溝，但方量不大，對壩區(qū)無大的影響。 規(guī)劃壩址區(qū)的壩肩由花崗巖邊坡構(gòu)成，坡度35186。70186。，巖體節(jié)理較發(fā)育，其組合關(guān)系對邊坡穩(wěn)定影響不大。自然邊坡仍處于穩(wěn)定狀態(tài)。由崩積體構(gòu)成的邊坡坡度30186。45186。，根據(jù)探坑揭露，崩積體主要由塊石構(gòu)成，碎石含量30%，角礫與砂土充填，具架空結(jié)構(gòu)；一般粒徑2040cm，最大粒徑80cm，成份為花崗巖，具棱角，邊坡穩(wěn)定性較差。 坡積碎石土邊坡30186。45186。，自然邊坡為穩(wěn)定—基本穩(wěn)定。 壩址基巖物理力學(xué)參數(shù) 根據(jù)9組巖石試驗(yàn):，%，%，飽和抗壓強(qiáng)度78143Mpa。上壩址巖體的彈性模量為1075391738Mpa。，凝聚力ｃ＇,變形模量E可取15GPa。 372 工程等別及建筑物級別根據(jù)《水工建筑物》[1]確定工程規(guī)模、工程等別、防洪標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，各標(biāo)準(zhǔn)如表表6。表5 水利水電工程分等指標(biāo)工程等別工程規(guī)模水庫總庫容（億m^3)防洪保護(hù)城鎮(zhèn)及工礦企業(yè)重要性保護(hù)農(nóng)田（萬畝）Ⅰ大（1）型≥10特別重要≥500Ⅱ大（2）型重要5001000Ⅲ中型中等10030Ⅳ?。?）型一般305Ⅴ?。?）型5表6 永久性水工建筑物的級別工程等別永久建筑物的級別主要建筑物次要建筑物Ⅰ13Ⅱ23Ⅲ34Ⅳ45Ⅴ55 ，屬于Ⅲ等中型工程。供水對象為整個循化縣的核心部分，可以列為中等，屬于Ⅲ等中型工程。保護(hù)城鎮(zhèn)為清水鄉(xiāng)，屬于一般，保護(hù)農(nóng)田在530萬畝之間，屬于Ⅳ等小（1）型工程。 根據(jù)規(guī)范，按各指標(biāo)中最高等級確定工程等別：綜合取夕昌水庫工程等級為Ⅲ等中型工程。 綜上所述，大壩永久性水工建筑物中的主要建筑物級別為3級，次要建筑物和臨時建筑物為4級。3 非溢流壩壩體設(shè)計(jì) 剖面擬定 剖面設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)斷面要滿足穩(wěn)定和強(qiáng)度要求；力求剖面較?。煌庑屋喞唵?；工程量小，運(yùn)用方便，便于施工。 擬定基本剖面 重力壩的基本剖面是指在自重、靜水壓力（水位與壩頂齊平）和揚(yáng)壓力三項(xiàng)主要荷載作用下，滿足穩(wěn)定和強(qiáng)度要求，并使工程量最小的三角形剖面，如圖3，在已知壩高H、水壓力P、抗剪強(qiáng)度參數(shù)f、c和揚(yáng)壓力U的條件下，根據(jù)抗滑穩(wěn)定和強(qiáng)度要求，可以求得工程量最小的三角形剖面尺寸。 根據(jù)《水工建筑物》[1]規(guī)范，一般情況下，上游壩坡坡率n=0～，常做成鉛直或上部鉛直下部傾向上游；下游壩坡坡率m=～；～。其剖面圖如圖3。 圖3 重力壩基本剖面圖 擬定實(shí)用剖面 確定壩頂高程超高值Δh 的計(jì)算 （1）基本公式 根據(jù)《水工建筑物》[1]規(guī)范，壩頂高程應(yīng)高于校核洪水位，壩頂上游防浪墻頂高程應(yīng)高于波浪頂高程，防浪墻頂至設(shè)計(jì)洪水位或校核洪水位的高差Δh，可由式（31）計(jì)算。 Δh=h1%+hz+hc （31） Δh—防浪墻頂與設(shè)計(jì)洪水位或校核洪水位的高差，m； —累計(jì)頻率為1%時的波浪高度，m； —波浪中心線至設(shè)計(jì)洪水位或校核洪水位的高差，m； —安全加高，按表7采用,對于Ⅲ級工程，設(shè)計(jì)情況hc＝，校核情況hc＝。表7 壩的安全加高運(yùn)用情況壩的級別1235設(shè)計(jì)情況（基本情況）校核情況（基本情況）下面按官廳公式計(jì)算。 （32） （33） （34） 為計(jì)算風(fēng)速，m/s，設(shè)計(jì)洪水位和校核洪水位采用不同的計(jì)算風(fēng)速值。正常蓄水位和設(shè)計(jì)洪水位時，采用重現(xiàn)期為50 年的最大風(fēng)速20m/s；校核洪水位時。 D為吹程，km，按回水長度計(jì)算：。 波高，當(dāng)gD/=20～250時，為累計(jì)頻率5%的波高；當(dāng)gD/=250～1000時，為累計(jì)頻率10%的波高。 《水工建筑物》[1]規(guī)范規(guī)定應(yīng)采用累計(jì)頻率為1%時的波高，對應(yīng)于5%波高，；對應(yīng)于10%波高。 首先計(jì)算波浪高度 和波浪長度L 和波浪中心線超出靜水面的高度。（1）設(shè)計(jì)洪水位時Δh 計(jì)算 風(fēng)速采用50年一遇的風(fēng)速20m/s，吹程D=。波浪三要素計(jì)算如下： 波高 波長 壅高 ； ； （2）校核洪水位時Δh 計(jì)算 風(fēng)速采用多年平均風(fēng)速6m/s，D=。波浪三要素計(jì)算如下： 波高 波長 壅高 ； ； 壩頂高程計(jì)算 壩頂高程按式（35）計(jì)算，并選用其中較大值 壩頂高程=設(shè)計(jì)洪水位+ 壩頂高程=校核洪水位+ （35） 根據(jù)以上兩種水位時Δh 計(jì)算結(jié)果，得出兩種狀況下壩頂高程。（1） 設(shè)計(jì)洪水位時的壩頂高程： （2）校核洪水位時的壩頂高程： 為保證大壩的安全運(yùn)行，應(yīng)該選用其中的較大值，且壩頂高程要高于校核洪水位，所以取壩頂高程為。 壩確定基高程 ，地基開挖時河床上的沖積砂夾石層、沖積粘土夾碎石層必須清除（由地質(zhì)剖面圖上量得大多在10m以上），所以開挖應(yīng)按100m以上壩高標(biāo)準(zhǔn)要求考慮。根據(jù)《水工建筑物》[1]規(guī)范，壩高超過100m時，可建在新鮮、微風(fēng)化至弱風(fēng)化下部基巖上。 ～，微風(fēng)化層厚6～7m，原則上應(yīng)考慮技術(shù)加固處理后，在滿足壩的強(qiáng)度和穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，減少開挖?；A(chǔ)中存在的局部工程地質(zhì)缺陷，例如表層夾泥裂縫、強(qiáng)風(fēng)化區(qū)、斷層破碎帶、節(jié)理密集帶及巖溶充填物等均應(yīng)結(jié)合基礎(chǔ)開挖予以挖除。，通過立式圖上確定的壩基開挖線定出建基面最低開挖高程為▽。 因此，最大壩高為108m，屬于高壩。 擬定壩頂寬度 壩頂寬度應(yīng)根據(jù)設(shè)備布置、運(yùn)行、檢修、施工和交通等需要確定并應(yīng)滿足特大洪水時維護(hù)等要求。 因無特殊要求，根據(jù)《水工建筑物》[1]規(guī)范的規(guī)定，壩頂寬度可采用壩高的8%～10%取值，且不小于2m，并應(yīng)滿足交通和運(yùn)行管理的需要。按壩高的10%計(jì)算，考慮到上游防浪墻、下游側(cè)護(hù)欄、排水溝槽及兩邊人行道等，取壩頂寬為11m，以滿足大壩維修作業(yè)通行需要。 擬定剖面尺寸 根據(jù)《水工建筑物》[1]規(guī)范規(guī)定，非溢流壩段的基本斷面呈三角形，其頂點(diǎn)宜在壩頂附近。基本斷面上部設(shè)壩頂結(jié)構(gòu)。壩體的上游面可為鉛直面、斜面或折面。 實(shí)體重力壩上游壩坡宜采用1∶0～1∶，壩坡采用折面時，折坡點(diǎn)高程應(yīng)結(jié)合電站進(jìn)水口、泄水孔等布置，以及下游壩坡優(yōu)選確定。 下游壩坡可采用一個或幾個坡度，應(yīng)根據(jù)穩(wěn)定和應(yīng)力要求并結(jié)合上游壩坡同時選定。下游壩坡宜采用1∶～1∶；對橫縫設(shè)有鍵槽進(jìn)行灌漿的整體式重力壩，可考慮相鄰壩段聯(lián)合受力的作用選擇壩坡。 擬定壩體形狀為基本三角形。壩的下游面為均一斜面，斜面的延長線與上游壩面相交于最高庫水位處，為了便于布置進(jìn)口控制設(shè)備，又可利用一部分水重幫助壩體維持穩(wěn)定，本次設(shè)計(jì)采用上游壩面上部鉛直，下部傾斜的形式。該形式為實(shí)際工程中經(jīng)常采用的一種形式，具有比較豐富的工程經(jīng)驗(yàn)。 上游設(shè)置成折面可利用淤沙以及水重來增加壩體自重，折點(diǎn)設(shè)置在淤沙水位以上，由資料可知，由于死水位為2900m，折點(diǎn)取在高程為2901m的位置。通過最優(yōu)方案的比較，上游壩坡取1：，下游壩坡取1：。 壩底寬度擬定 ～，本工程的壩高為108m，通過已經(jīng)確定的上下游壩坡坡率，最終確定壩底寬度B=87m。 基礎(chǔ)灌漿廊道尺寸擬定 高、中壩內(nèi)必須設(shè)置基礎(chǔ)灌漿廊道，兼作灌漿、排水和檢查之用。 基礎(chǔ)灌漿廊道的斷面尺寸，應(yīng)根據(jù)澆灌機(jī)具尺寸即工作要求確定，～3m，高為3～4m，為了保證完成其功能且可以自由通行，形狀采用城門洞型。 廊道的上游壁離上游側(cè)面的距離應(yīng)滿足防滲要求，～、且不小于4～5m 處設(shè)置，為滿足壓力灌漿，取5m。初步擬定壩體形狀剖面如圖4所示。圖4 重力壩剖面尺寸圖 荷載計(jì)算及其組合 重力壩的主要荷載主要有：自重、靜水壓力、浪壓力、泥沙壓力、揚(yáng)壓力、地震荷載等，常取1ｍ壩長進(jìn)行計(jì)算。 荷載組合可分為基本組合與特殊組合兩類?；窘M合屬于設(shè)計(jì)情況或正常情況，由同時出現(xiàn)的基本荷載組成。特殊組合屬校核情況或非常情況，由同時出現(xiàn)的基本荷載和一種或幾種特殊荷載組成。設(shè)計(jì)時應(yīng)從這兩類組合中選擇幾種最不利的、起控制作用的組合情況進(jìn)行計(jì)算，使之滿足規(guī)范中規(guī)定的要求。本次設(shè)計(jì)考慮的基本荷載組合為正常蓄水位和設(shè)計(jì)洪水位；特殊組合為校核洪水位，它們分別考慮的荷載如表8所示。表8 荷載組合荷載組合主要考慮情況荷載自重靜水壓力揚(yáng)壓力泥沙壓力浪壓力地震荷載動水壓力土壓力基本組合正常蓄水位情況＋＋＋＋＋＋設(shè)計(jì)洪水位情況＋＋＋＋＋＋＋特殊組合校核洪水位情況＋＋＋＋＋＋＋地震情況＋＋＋＋＋＋＋注：，選擇計(jì)算中的最不利的組合。 。，作為特殊組合。 ，如考慮運(yùn)用時排水設(shè)備，易于堵塞，須經(jīng)常維修時，應(yīng)考慮排水失效的情況，作為特殊組合。 、揚(yáng)壓力、浪壓力按正常蓄水位計(jì)算。 “+”表示應(yīng)考慮的荷載。下面就各種情況計(jì)算相應(yīng)荷載,其中：① 各種力的計(jì)算均是取壩體單位長度1m計(jì)算，方向向上為正。② 力矩G均是取各作用力對壩址處的力矩，逆時針為正。③ 力矩M均是取各作用力對截面形心得力矩，逆時針為正。 自重W5 重力壩自重計(jì)算簡圖壩體自重的計(jì)算公式： （kN） （36）式中V—壩體體積，；由于取1ｍ壩長，可以用斷面面積代替，通常把它分成如圖5所示的若干個簡單的幾何圖形分別計(jì)算重力； —壩體混凝土的重度（本設(shè)計(jì)中混凝土的重度為）。重力壩在基本組合及特殊組合下的自重相同，則有： （+） （+） （+） （+） （+） （+）綜上： （+） （+） 靜水壓力P