【正文】 法推求設(shè)計(jì)洪水位 市東山街辦南山村老虎坑，壩址座落于章江水系二級(jí)支流老虎坑河， 東經(jīng) 114176。設(shè)計(jì)歷時(shí)為 24小時(shí)， 壩址以上控制集水面積 ，主河長(zhǎng) ，河床平均坡降 43‰ ， 設(shè)計(jì)頻率為 30 年一遇為例。 則 30 年一遇 24 小時(shí)面暴雨量為： mmaPP 9 9 %)(24%)(24 ????? 求設(shè)計(jì)暴雨 24 小時(shí)的時(shí)程分配 ① 設(shè)計(jì)暴雨 24 小時(shí)雨配 查附表 21，得以 60 分鐘為時(shí)段的雨型分配表，如表 11。 則 P3（ %） = =114mm。第 9 欄即為設(shè)計(jì) 24 小時(shí)暴雨過程。將各時(shí)段累積雨量 ∑P 與設(shè)計(jì)前期雨量 Pa（該區(qū)為 70mm），相加填入表 13 第 3 欄。 由表 13 第 5 欄減去第 6 欄即得設(shè)計(jì) 24 小時(shí)凈雨過程，填入表 13 第 7 欄 推求 30 年 一遇設(shè)計(jì)洪水 求設(shè)計(jì)洪峰流量 Qm 及匯流時(shí)間 ? ① 列表計(jì)算 Qt 值 將 表 13 第 7 欄自最大時(shí)段凈雨開始，按前后相鄰時(shí)段大小連續(xù)排列填于表 14 第 1欄。 根據(jù) θ=L/J 3/1 =()1/3=。 表 15 流域 ?? ~Q 計(jì)算表 τ （h ） 0 . 6 0 . 8 1 2 3 4 5 6Qt (m 3 / s ) 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 點(diǎn)繪 t~Qt ， ?? ~Q 相關(guān)線，如 圖 31，得 t~Qt ， ?? ~Q 光滑曲線交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的流量Qm 地面 =,匯流時(shí)間 ? =，即 為所求地面設(shè)計(jì)洪峰流量和匯流時(shí)間。 第一章 水文水利計(jì)算 8 表 17 該 流域地面流量過程線計(jì)算表 座標(biāo) 序號(hào) a 點(diǎn) b 點(diǎn) c 點(diǎn) d 點(diǎn) e 點(diǎn) )/( 3 smQ? 1 0 0 T (h) 2 0 ② 地下徑流回加計(jì)算 由已知表 13 第 6 欄地下徑流深 R 下 =，表 27 地面徑流過程線 底寬 T=。 自 Qm 地下 開 始 ，向 后 每 增加 一 個(gè) 時(shí)段 （ △ t=1h ）， 其 流 量 隨 之減 少 一 個(gè)地下地下 mTt Q/Q ???? =1/ = ， 向前 每 減少一個(gè)時(shí)段（ △ t），其流量減少一個(gè)地下地下 mTt Q/Q ???? △ Q 地下 =△ t/ =圖 12 所示。以下具體介紹設(shè)計(jì)洪水情況的列表式算法的步驟。 表 110 水庫(kù)水位容積關(guān)系表 Z(m) 150 155 160 165 170 175 180 185 A(萬(wàn) m2) 0 V(萬(wàn) m3) 0 124 191 279 計(jì)算并繪制蓄泄曲線 q－ V 在本設(shè)計(jì)中流量系數(shù) m=，則 P1/Hd=。最后得到一個(gè) V 由各時(shí)刻的下泄流量查得各時(shí)刻水位 ， 最大下泄流量 qm=， 相應(yīng)的總庫(kù)容為104m3， 查圖 14 得相應(yīng)的校核 洪水位 Z 設(shè) =。 南山水庫(kù)擋水土壩上游壩坡采用砌石護(hù)面，故 ?K =～ ，取 ?K =。不同累計(jì)頻率的爬高 Rp 與 mR 的比，可根據(jù)爬高統(tǒng)計(jì)分布表 22確定。 表 22 爬高統(tǒng)計(jì)分布 （ Rp/Rm值） 1 2 4 5 10 15 20 30 50 ～ 風(fēng)雍高度 根據(jù)條件取風(fēng)向與壩軸線垂線的夾角為 β=0186。由規(guī)范知 非常運(yùn)行條件下，采用多年平均年最大風(fēng)速 ，故計(jì)算風(fēng)速 :校核時(shí) W=18m/s。 蒲田試驗(yàn)站的波高和波長(zhǎng)計(jì)算： 1） 平均波高 mh 用簡(jiǎn)化公式計(jì)算，代入已知參數(shù)得： mWgDgWhm2 7 1 0 0 0 1 0 0 1 2222??????? ?????????? 2） 平均周期 Tm 按以下公式計(jì)算： ???? mm hT 3） 有經(jīng)驗(yàn)得知本設(shè)計(jì)計(jì)算平均 mL 按以下公式計(jì)算： mTgTLmmm222????? ? 所以平均爬高 mR 為： mLhmKKRmmwm122??????? ? 計(jì)算設(shè)計(jì)爬高值 R。 84 =。 壩頂高程 壩頂高程等于水庫(kù)靜水位與超高之和，應(yīng)分別按設(shè)計(jì)洪水位加正常運(yùn)用情況的壩頂超高；校核洪水位加非常運(yùn)用情況的壩頂超高，然后取其中最大值為壩頂高程。 本設(shè)計(jì)采用了 %的沉降計(jì)算。） 0 風(fēng)速 W m/s 27 18 風(fēng)浪引起雍高 e m 波高 hm 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 (2)由于砂礫料滲透系數(shù)較大，防滲體又損耗了大部分水頭，逸出點(diǎn)位置高程與下游水位高差不是太大，認(rèn)為不會(huì)形成逸出高度。現(xiàn)僅以 工況 3 和 工況 5 為例 ， 工況 工況 2 只在數(shù)值方面區(qū)別于 工況 3， 工況 4 也只在數(shù)值方面區(qū)別于 工況 5，而它們的 計(jì)算方法和步驟完全一樣。如果按后者計(jì)算出的浸潤(rùn)線進(jìn)行穩(wěn)定分析得出的壩坡是穩(wěn)定的，那么前者也并將是穩(wěn)定的。 心墻底部厚度： )13 2( ????? 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 心墻面積： )(21 mS ????? 心墻的平均厚度： mhS 9 2 8 0 ???? 壩頂邊緣至棱體頂部的水平距離： ???????? mL 0 82 1 8 ?????? 圖 32 滲流計(jì)算簡(jiǎn)圖 3) 計(jì)算步驟 將現(xiàn)已知的參數(shù)代入公 式（ 31）、（ 32）中，假設(shè) h 在算出對(duì)應(yīng)的 q1 和 q2，直到出現(xiàn) q1=q2，這時(shí)的 h 就是要求的逸出點(diǎn)水深。 圖 32 校核洪水位下游壩殼內(nèi)的浸潤(rùn)線代表坐標(biāo) y(m) 0 2 4 6 8 10 x(m) 將 q= 105m2/s， H1=+= K0=6 108m/s 代入式 xKqHy 221 ??得心墻內(nèi)浸潤(rùn)線方程： ),0(, 2 ??? xxy 。（注：坐標(biāo)原點(diǎn)的南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 選取和校核情況的一致） 表 34 工況 1 h 和 q 試算表 h(m) q1(105m2/s) q2（ 105m2/s) 所以心墻后水深 h=，通過壩基和壩身的總單寬流量 q= 105m2/s。上游水位 H1=48+=，下游水位 H2=17+=，取滲透系數(shù)K= 106m/s， L=，將其帶入式 x yHkq 2 221 ）（ ?? 得單寬流量 q。 3. 成果分析與結(jié)論 第三章 土石壩滲流計(jì)算 26 心墻之后的壩殼，由于水頭大部分在防滲體內(nèi)損耗了，因此壩殼滲透坡降及滲透速度甚小，發(fā)生滲透破壞的可能性不大。 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 第四章 土石壩壩坡穩(wěn)定計(jì)算 穩(wěn)定計(jì)算方法 本設(shè)計(jì)采用瑞典圓弧法計(jì)算壩坡穩(wěn)定。 上游校核洪水位 +下游相應(yīng)的水位 計(jì)算內(nèi)容： 確定下游壩坡的最小 抗滑穩(wěn)定系數(shù)，判斷初擬的剖面是否滿足穩(wěn)定要求。由于本設(shè)計(jì)中下游浸潤(rùn)線與下游水位基本持平，壩體自重只分兩種情況考慮。本壩坡為折線，應(yīng)從壩頂至壩底作直線作為平均壩坡線，量取其平均坡度為 24186。該法認(rèn)為最危險(xiǎn)的滑弧的圓心在圖 41 所示直線 MM1 的延長(zhǎng)線附近 ,并且在扇形面積 bcdf內(nèi)。 （ 4） 根據(jù)本例具體情況，分為三區(qū)，即下游壩殼區(qū)、棱體排水區(qū)和地基區(qū)。計(jì)算各區(qū)土條分段條塊的重量，計(jì)算重量時(shí)下游壩殼區(qū)浸潤(rùn)線以上南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 用土料濕容重 w? = 噸 /米 2，下游水位以下用土料浮容重 b? = 噸 /米 2，浸潤(rùn)線以下的下游靜水位以上部分，計(jì)算滑動(dòng)力時(shí)用飽和容重 s? = 噸 /米 2，計(jì)算抗滑力時(shí)用浮容重b? = 噸 /米2；棱體排水區(qū)下游水位以下用b? = 噸 /米2；地基土 用浮容重b? = 噸 /米 2。 （ 7） 圖條寬 度 b 除以 i?cos ，得到 il ，乘以對(duì)應(yīng)的粘聚力填入 18 欄中。+ 180。39。 第四章 土石壩壩坡穩(wěn)定計(jì)算 30 圖 41 校核洪水位時(shí)的浸潤(rùn)線和穩(wěn)定計(jì)算圖 圖 42 設(shè)計(jì)洪水位時(shí)的浸潤(rùn)線和穩(wěn)定計(jì)算圖 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 圖 43 正常蓄水位時(shí)的浸潤(rùn)線和穩(wěn)定計(jì)算圖 圖 44 正常蓄水位降至死水位時(shí)的浸潤(rùn)線和穩(wěn)定計(jì)算圖 穩(wěn)定成果分析 現(xiàn)以工況 3 為例，得出下表，其他工況類似。土條寬度（m土條高度Hi工況：校核 圓 心：O3 半 徑：108 .34 m 土 條寬度：11m 滑 坡位置：下游坡土條編號(hào)土條寬度（m土條高度Hi水面線至浸潤(rùn)線高度h（Wncosα n un）tan φn180。土條編號(hào)土條寬度（m ）土條高度Hi水面線至浸潤(rùn)線高度h（Wncosα n un）tan φn180。（Wncosα n un）tan φn180。再用設(shè)計(jì)水頭 Hd= 乘表 52 內(nèi)的橫縱坐標(biāo)值，便得堰頂曲線坐標(biāo)，見表 53。 2. 克 — 奧 Ⅰ 型堰的抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算 圖 51 克 — 奧 Ⅰ 型堰尺寸 克 — 奧 Ⅰ 型堰的尺寸 見圖 51。由 x= 查表 54，得 B 點(diǎn)的切線斜為 1:，即中間斜直線的斜率為 1:?（ 1:， 1:），滿足設(shè)計(jì)要求 54 斜率值 x y? 1: 1: 1: 1: 1: 1: 1: 1: 1: 底部反弧段的確定 反弧的半徑 R 一般取（ ～ ）（ P1+H）， H 為校核洪水位的堰上水頭。ln（K N） 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 37 第五章 溢洪道設(shè)計(jì) 控制堰設(shè)計(jì) 控制堰采用克 — 奧 Ⅰ型 溢流堰 。ln（K N） 第四章 土石壩壩坡穩(wěn)定計(jì)算 36 表 44 水位驟降穩(wěn)定計(jì)算表 心墻 心墻h1h2h3h1W1W2W3W1（1 ） （2 ） （3 ） （4 ） （5 ） （6 ） （7 ） （8 ） （9 ） （1 0） （1 1） （1 2） （1 3） （1 4） （1 5） （1 6） （1 7） （1 8） （1 9） （2 0） （2 1）7 13 0 0 173 0 0 2661 6 13 0 0 0 0 4716 0 0 5 13 0 00 0 5814 0 0 4 13 0 0 0 5035 1328 0 188 3 13 0 0 0 3806 2641 0 2 13 0 0 0 2579 3549 0 1 13 0 0 0 1350 4084 0 0 13 0 0 0 123 4258 0 0 1 13 0 0 00 0 0 2991 0 0 213 00 00 0 0 1216 0 0 Σ 1677 17800 K工況：正常蓄水位降至死水位 圓心：O4 半 徑：128 .97 m 土 條寬度：13m 滑 坡位置：上游坡土條總重Wn土條滑弧長(zhǎng)ln（m）孔隙水壓 un（KN）凝聚力 c ＇（ KPa ）cn180。（ KN)Wnsin α n土條總重Wncn180。各工況下的穩(wěn)定安全系數(shù)均比 規(guī)范大 左右，因此壩坡坡率還有變小的空間。 同理得，其他幾種工況下的最小穩(wěn)定安全系數(shù)，見表 4 43。+ 180。和 Wnsinα n，填入 1 20 欄 。 （ 5） 將圓弧面上摩擦系數(shù) ??tan 填入 16 欄中。在 CAD