【正文】 v ——上游斷面流速（ m/s）； i —— 縱坡； J ——平均水力坡度； R ——水力半徑，m； C ——謝才系數(shù)， 12/ms。 水力計(jì)算 溢流堰 溢流堰泄流能力應(yīng)滿足水庫(kù)在校核洪水位是的最大下泄流量 8850m3/s，參考《水力學(xué)》教材順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)度按水力學(xué)要求 ， δ10H， H 為溢流水深 。底坡為 。取 10m。溢洪道除了具備足夠的泄流能力外，還要保證其在工作期間的自身安全和下泄水流與原河道水流獲得妥善的銜接。 圖 93 壩頂布置圖 長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 護(hù)坡 上游壩面設(shè)干砌石護(hù)坡，參考教材 P267，厚度為 ，下面設(shè) 的碎石墊層，下游也采用干砌石護(hù)坡，厚約 ，下面也設(shè) 的 碎石 墊層 如圖（ 94）所示 。反濾層一般也布置于土質(zhì)防滲體與壩殼或壩基透水層之間及滲流進(jìn)入排水設(shè)備處。 長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 防滲墻布置于心墻之下，從防滲角度來看偏上游為好，但從防裂角度看偏下游一側(cè)好，綜合考慮布置于心墻底面中心 ，見壩體縱剖面圖。 由于防滲墻兩側(cè)沖積層易沉陷，引起防滲墻頂部粘土心墻與兩側(cè)粘土心墻的不均勻沉陷而導(dǎo)致裂縫 。在透水層較淺（ 10~15m 以下）時(shí)，可采用回填粘土截水槽方案，由 于壩址處河床沖積層 覆蓋層深度 最大達(dá) 74m，施工比較困難而不予采用 。＞ 滿足要求。＞ ，滿足要求。 當(dāng)土條底面為無(wú)粘性土?xí)r， 0?ic 。 hhhhw i ???? ???? （ 75） 式中： 2? ——壩體土料的飽和容重， 3/mkN 。 ? 如不考慮地震慣性力，則該土條上荷載對(duì)圓心的力矩代數(shù)和為： iisss Rb wMMM ?s in39。 iN 通過圓心，對(duì)圓心不產(chǎn)生力矩，故該土條自重對(duì)圓心的力矩： iiIS RBwRTM ?s in39。 （ 2）分別計(jì)算哥土條上的作用力（不包括底面反力）對(duì)圓心的力距 Ms 以土條 i 為例說明計(jì)算方法如下： 1）土條自重 Gi對(duì)圓心的力矩 39。為了便于計(jì)算滑動(dòng)土體上各力對(duì)圓心 O的力矩，采用“條分法”。假設(shè)不同的圓心和半徑畫出一系列圓 弧，對(duì)每一圓弧上的土體進(jìn)行力的分析，分別求出各力對(duì)圓心的力矩。 本次設(shè)計(jì)采用瑞典圓弧法。因此該斷面滿足設(shè)計(jì)要求。 經(jīng)演算校核情況下 滲透逸出點(diǎn)的實(shí)際滲透坡降 為 ?? 小于其允許坡降 J 允許 =， 故而認(rèn)為滲透坡降滿足要求。s） 107 107 壩頂長(zhǎng) （ m） 總滲流量 Q（ m3/天 ） 總滲流量 Q（ m3/年 ） 滲透穩(wěn)定演算 心墻之后的壩殼，由于水頭大部分在防滲體損耗了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，而在防滲墻與粘土 心 墻的接觸 面按允許坡降設(shè)計(jì)估計(jì)問題也不大。 ??? （ 62） 浸潤(rùn)線方程： xshy 22 ? （ 63） 式中： H ——上游水深， m； 1k ——壩殼的滲透系數(shù)，取 sm/105 6?? ； 2k ——心墻的滲透系數(shù)，取 sm/102 6?? ； 3k ——壩基的滲透系數(shù)，取 sm/103 6?? ； ? ——心墻的平均厚度， 2/)( 21 ??? ?? ， 1? 、 2? 為心墻在水庫(kù)水位高 程上和在地基上的厚度， m； T ——透水地基深度， m； h ——心墻浸潤(rùn)線的溢出高度， m； S ——浸潤(rùn)線的水平投影長(zhǎng)度， edS ?? ，其中 he ? ， m。 計(jì)算方法 選擇水力學(xué)解土壩滲流問題。 非粘性土料設(shè)計(jì) 對(duì)于砂礫料，由于含有礫石，如果用一般砂土的干容重控制砂礫料施工，會(huì)使壩殼緊密度降低。見 大壩剖面 簡(jiǎn) 圖 (41)。 （ 1） 壩體的防滲 壩體防滲的結(jié)構(gòu)和尺寸必須滿足減小滲透流量、降低浸潤(rùn)線控制滲透坡降的要求，同時(shí)還要滿足構(gòu)造、施工、防裂、穩(wěn)定等方面的要求 .該壩體采用粘土心墻，其底部最小厚度由粘土的允許坡降而頂， 根據(jù)經(jīng)驗(yàn) 本設(shè)計(jì)允許滲透坡降 取 [J]=4， 參考以往工程的經(jīng)驗(yàn)，心墻的頂部寬度取為 3ｍ， 粘土心 墻壩坡的坡度為 1:， 粘土心墻的頂部高程以設(shè)計(jì)水位加一定的超高（超高 ）并高于校核洪水位為原則，最終取其 心 墻頂高程為 ， 墻頂?shù)纳喜款A(yù)留有 的保護(hù)層，心墻兩側(cè)設(shè) 厚的粗砂層。分區(qū)壩防滲體的主要形式為心墻和斜墻。 按規(guī)范棱體頂面高程高出下游最高水位 1m 為原則，上游校核洪水時(shí)下游為最高水位水位 最后取 ，堆石棱體內(nèi)坡取 1:，外坡取 1:2，頂寬 。當(dāng)下游無(wú)水時(shí)，褥墊排水能有效地降低浸潤(rùn)線，有助于壩基排水，加速軟粘土地基的固結(jié)。排水頂部必須高于浸潤(rùn)線逸出點(diǎn)，對(duì)于 1 級(jí)、 2 級(jí)壩不小于 2m，對(duì)于 3~5 級(jí)壩不小于 。棱體與壩體以及 土質(zhì)之間均應(yīng)設(shè)置反濾層。所以土料相同時(shí)，上游坡應(yīng)比下游坡緩 ； （ 2）從壩型上看，心墻壩其下游坡穩(wěn)定受心墻土料特性影響較大 ，故下游坡一般較斜墻壩緩 ； 長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 （ 3）從受載情況看，為適應(yīng)越向底部荷載逐漸增加的特征，壩坡應(yīng)上陡下緩，且土石壩上下游一般做成變坡的，自上而下逐漸變緩，相鄰坡率差為 ～ 。在寒冷地區(qū)，還應(yīng)使心墻或斜墻至壩面的最小距離大于當(dāng)?shù)貎鐾翆雍穸?，以免防滲體凍融破壞。 表 42 壩頂高程計(jì)算成果表 計(jì)算情況 計(jì)算項(xiàng)目 設(shè)計(jì)情況 校核情況 上游水位（ m） 河地變程（ m） 壩前水深 H(m) 吹程 D(km) 風(fēng)向與壩軸線夾角 β0 0 風(fēng)速 v(m/s) 經(jīng)驗(yàn)系數(shù) Kw 壩坡糙率系數(shù) KΔ 長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 初擬上游壩坡 m 波浪爬高 R（ m） 風(fēng)壅水面高度 e（ m） 安全超高 A （ m） 地震涌浪高度（ m） 防浪墻（ m） 壩頂高程（ m） 壩高 壩頂高程加 1%沉陷 (m) 設(shè)計(jì)情況取壩頂高程為 ，壩高 ， 壩頂寬度 壩頂寬度取決于施工、交通、構(gòu)造、運(yùn)行、抗震與防風(fēng)等要求。查得折減系數(shù) ??K ； lL ——平均波長(zhǎng)， m 。 長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 4 擋水壩段設(shè)計(jì) 大壩剖面輪廓尺寸包括壩頂高程，壩頂寬度、上下游壩坡、防滲體等排水設(shè)備。 樞紐建筑物及其布置 樞紐組成建筑物 （ 1）擋水建筑物：土石壩。堆石壩施工干擾相對(duì)較小。工程量太大，故不采用此方案。 壩 型選擇 壩型選擇要根據(jù)地形條件、地質(zhì)條件、筑壩材料、施工條件、氣候條件及壩基處理等各種因素， 要求宣泄洪水情況，地震情況及樞紐任務(wù)，初步擬定幾種壩型進(jìn)行定性比較， 選定技術(shù)上可靠、經(jīng)濟(jì)上合理的壩型。 溢洪道的設(shè) 計(jì) 確定泄洪道的基本部面及輪廓尺寸，進(jìn)行水利計(jì)算及穩(wěn)定。 表 12 特 征 水 位、流 量 表 名 稱 洪峰流量 m3/s 下泄流量 m3/s 庫(kù)水位 m 下游水位 m 正常蓄水位 可能最大洪水 (大壩校核洪水位 ) 11600 8850 P=%洪水 (大壩設(shè)計(jì)洪水位 ) 9370 6180 P=%洪水 (廠房校核洪水位 ) 8600 6070 P=1%洪水 (廠房設(shè)計(jì)洪水位 ) 6880 5720 防洪限制水位 死水位 2 設(shè)計(jì)任務(wù) 依據(jù)資料進(jìn)行壩型選擇和設(shè)計(jì) 根據(jù)給定的地形、地址、水文及施工運(yùn)行方面的資料對(duì)選定的壩軸線，壩型進(jìn)行論證。 擾動(dòng)后的主要物理力學(xué)指標(biāo)為干容重 。岸坡多為懸崖和陡坡， 高程 350m 以下兩岸峭壁聳立，以上地形陡峻，坡角 30176。其地面高程均在高程 550m 以上，不存在巖溶洼地等的浸沒問題。 地址概況設(shè)計(jì)資料 庫(kù)區(qū)工程地質(zhì) 水庫(kù)區(qū)位于溇水上游河段的深山峽谷中，河段多為 ―U‖型和 ―V‖型峽谷，岸坡陡峻，人煙稀少，水庫(kù)兩岸大部分植被發(fā)育良好；水庫(kù)區(qū)很少發(fā)育漏斗形的地形，除在坡腳因崩塌易形成常見的含碎、塊石堆積體外，一般基巖（灰?guī)r）直接裸露，較難具備形成泥石流的地質(zhì)環(huán)境條件，調(diào)查中水庫(kù)區(qū)未見泥石流的跡象，亦沒有發(fā)生過大的泥石流，除因暴雨形成的山洪沖刷淺表層的覆蓋層以外，無(wú)大的固體逕流來源。 作者：白昱 2020 年 6 月 長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 第一部分 設(shè)計(jì)說明書 1 基本資料 壩址區(qū)自然條件簡(jiǎn)況設(shè)計(jì)資料 壩址位 于峽谷河段內(nèi)，峽谷河道長(zhǎng)約 600m， 總體河流流向?yàn)?S86176。本樞紐處于大陸腹地，氣候干燥，壩區(qū)流道順直，兩岸為不對(duì)稱河谷，岸坡陡峭。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)基本理論知識(shí)和基本技能，去解決實(shí)際問題和進(jìn)一步提高運(yùn)算、制圖以及使用技術(shù)資料的技巧、完成工程技術(shù)和科學(xué)技術(shù)基本訓(xùn)練的重要環(huán)節(jié)。既是所學(xué)理論知識(shí)鞏固深化過程，也是理論與實(shí)踐相結(jié)合的過程 。 本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是亭子口水利樞紐工程，此工程是以發(fā)電為主，兼顧灌溉的綜合利用的水利樞紐。 全文包括 設(shè)計(jì)擋水建筑物即擋水壩的，泄水建筑物即溢流壩的設(shè)計(jì)以及土壩細(xì)部構(gòu)造與壩基處理等部分，詳細(xì)的介紹了亭子口水利樞紐工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容。 汛期（ 7～ 9 月）最大風(fēng)速的多年平均值為 /s，水庫(kù)吹程約 900m，壩址區(qū)場(chǎng)地地震基本烈度為 6 度，鑒于本工程壩高超過 200m，其壅水建筑物的抗震設(shè)防應(yīng)按甲類抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行抗震設(shè)防，應(yīng)在地震基本烈度基礎(chǔ)上提高 1 度，即為 7 度。 庫(kù)區(qū)以巖溶峽谷為主，地下水排泄條件較好，耕地極少，主要巖溶洼地（槽谷）有：關(guān)莊坪～楊柳埡～鶴峰巖溶洼地（槽谷），高程為 580m～ 1000m；石龍洞～涼水井巖溶洼地（槽谷），高程為 700m～ 1000m；楊柳坪巖溶洼地（槽谷），高程為 700m～ 900m；九洞坪～七男坪巖溶洼地（槽谷），高程為 760m～ 800m；梅坪巖溶洼地（槽谷），高程為 725m～ 750m；紅魚坪巖溶洼地（槽谷），高程為 640m～ 720m；曲溪巖溶洼地（槽谷），高程為 600m～ 650m；柘坪巖溶洼地（槽谷），高程為 550m。 除沖溝覆蓋層局部較深外，余者基巖裸露， 但由于巖層的差異風(fēng)化作用，在懸崖和陡坡下形成有兩級(jí)相對(duì)較緩的條帶狀臺(tái)地。 粘土的物理力學(xué)指標(biāo) 在天然狀態(tài)下：粘粒含量 30%～ 40%；天然含水量 23%～ 24%；塑性指數(shù) 15～ 17；不均勻系數(shù) 50；有機(jī)質(zhì)含量 %；水溶鹽含量 2%；塑限 17%～ 19%；比重 ～ 。 表 11 筑壩材料物理力學(xué)參數(shù)表 料場(chǎng) 巖石野外定名 風(fēng)化程度 顆 粒 密 度 (g/cm3) 飽和密度 (g/cm3) 干密度 (g/cm3) 飽 和 吸水率 (%) 孔隙率 (%) 飽和抗壓 強(qiáng) 度 (M Pa) 干燥抗壓強(qiáng) 度 (M Pa) 軟化 系數(shù) 栗 山 坡 含礫冰 磧砂巖 微 ~新鮮 冰磧砂巖 (灰 ~偏灰綠色 ) 微風(fēng)化 104 133 長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 冰磧砂巖 (灰色 ) 微風(fēng)化 冰磧砂巖 (灰綠色 ) 微風(fēng)化 白 巖 尖 白云質(zhì)灰?guī)r 弱風(fēng)化 灰?guī)r (深灰色 ) 微風(fēng)化 灰?guī)r (淺灰色 ) 弱風(fēng)化 瘤狀灰?guī)r 弱風(fēng)化 水庫(kù)特征表 特征水位與流量見表（ 12）。繪出最大處擋水壩橫剖面圖。 水工建筑物級(jí)別 擋水建筑物、泄洪建筑物等主要永久建筑物為 1 級(jí)建筑物， 輸水發(fā)電系統(tǒng)中 發(fā)電進(jìn)水口、主廠房、副廠房、開關(guān)站出線場(chǎng)等主要永久建筑物，按電站裝機(jī)容量相當(dāng)于二等大 (2)型工程，按2 級(jí)建筑物設(shè)計(jì)，其余次要建筑物為 3 級(jí)建筑物。一般適用于中、低壩。在具有大型振動(dòng)碾等條件下，有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力壩型。 因此最終選用心墻壩方案。 （ 2） 泄水建筑物 —溢洪道 泄水建筑物采用溢洪道，溢洪道布置在壩體的左側(cè)。 表 41 土壩壩頂?shù)陌踩? 單位： m 查《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》波浪的爬高 R 可按用蒲田實(shí)驗(yàn)站公式計(jì)算：