【正文】 時堆石壩下游有一定高的水位，因此不宜采用貼坡排水。褥墊排水伸入壩體內(nèi)部，降低浸潤線效果顯著，但是對地基的不均勻沉陷的適應能力較差，本工程所在壩址處的壩基地質條件不適合使用該方案，因此設計采用棱體排水方案。，因此，參考以往工程經(jīng)驗，堆石棱體內(nèi)坡取1:，外坡取1:。為防止雨水沖刷，風浪，冰層和水流、動物、凍脹干裂等對壩的破壞，下游設置漿砌石護坡，，高度做到排水頂部。國內(nèi)外的面板壩普遍都在其頂部上游側設置不透水的擋墻，其形狀為L狀，既起擋水作用，又起擋土作用，也是防浪墻。擋墻延伸到兩岸與壩頭基巖或結構物相連接，形成完整的防滲體系。因此也是壩體防滲結構的一個組成部分。擋墻與面板間的接縫應按周邊縫處理，止水結構必須可靠。 為減少防洪超高和風浪超高所需的壩體高度，常用高度較大的防浪墻，以減少堆石的填筑量和面板的面積，防浪墻太高墻本身和壩頂細堆石料填筑的費用都將增加，墻高要和減少堆石填筑量節(jié)省的費用比較，以達到經(jīng)濟的墻高。本設計中取高度為5m，防浪墻高出壩頂高度1m。為安全和防止將壩頂下游邊緣石塊蹬掉，壩頂下游側設護欄；頂設置黃泥灌漿碎石路面，壩頂向下游設2%橫坡以便匯集雨水，并設置縱向排水溝，經(jīng)坡面排水排至下游。設置反濾層可以阻止細顆粒流失，防止排水被細顆粒淤塞，但由于面板堆石壩堆石透水性較好，材料粒徑相對較大，小粒徑材料比例較小，設計中可適當降低要求，并在本設計中采用兩層反濾層。設置在排水棱體與壩體及壩基之間。第6章 溢洪道設計在水利樞紐中常用的泄水方案主要有：河岸溢洪道，泄水隧洞以及壩身溢流。由于本設計方案是混凝土面板堆石壩，因此在進行方案選擇時率先排除了壩身溢流，又結合壩址地形，最終確定使用河岸溢洪道泄洪。溢洪道從進口到出口存在平面上和剖面上選線與定位問題。它關系到工程造價和運用可靠性，應根據(jù)溢洪道的用途，綜合考慮地形、地質、水力學、施工、運行、沿線建筑物、樞紐總布置以及對周邊環(huán)境影響等因素。本工程中樞紐布置于河彎地段，從地形上來看，左岸山坡陡于右岸，且地形較為復雜，水流條件不好，所以溢洪道應該布置于右岸；從地質來看該山梁除了表面有一層較深的風化巖外，下部大部分為堅硬玄武巖，強度較高，巖體中夾雜幾條破碎帶，但走向大多數(shù)與隧洞軸線成較大角度。因此將溢洪道以及引水發(fā)電隧洞布置于右岸凸出的山梁中。1． 設計原則≦v≤， =， ，為35m，墻頂高程可與最高洪水位平。 。二．基本公式A=（B+mh)h；v=q/A。由調(diào)洪演算可知堰頂寬度為B1=75m， h=， q=2020m3/s， v=。因此確定引水渠底寬度為b=103m，長度L=150m，邊坡坡度m=。漸變段：斷面為矩形，長80米，底坡1: 50 ?？刂蒲叨蔚男问?，基本尺寸和布置形式是溢洪道泄流能力的決定性因素。本方案中控制堰為實用堰，采用WES剖面。定型設計水頭，按堰頂?shù)淖畲笞饔盟^Hmax的65%～94%計算：Hd=（）Hmax=5m（1）堰頂上游段 采用三段圓弧相連，半徑依次為 （2） 堰頂下游段曲線方程：根據(jù)不同工程條件，沿水流方向泄槽在平面上可能有多種布置方式?？梢允侵本€等寬布置，也可以是收縮式，擴散式，有時也可能要設置彎段。（1） 設計要求：。 。 ，可設置緩和過渡段。 ，宜在彎道及緩和過渡段渠底設置橫向坡。 6～10倍泄槽寬度據(jù)已建工程擬收縮段收縮角θ=11176。，首端底寬與控制堰同寬，b1=75m，末端底寬b2擬為50m，斷面取為矩形，則漸變段長，取整則L1為60m，底坡。泄槽段上接漸變段下接出口消能段，擬定斷面為矩形，寬50m，長300m，低坡。泄槽襯砌的目的是防止沖刷，保護巖石不受風化，也避免高速水流鉆入基巖裂隙以致掀起巖石。本設計中溢洪道布置在巖基上，一般采用混凝土襯砌。由于是混凝土襯砌，因此需設置橫向和縱向溫度縫，間距為10m，襯砌表面設置溫度鋼筋網(wǎng)，%。襯砌與基巖之間用錨筋連接，在平面上為梅花形布置，間距為2m，鋼筋為直徑25mm的螺紋鋼。為了降低水庫向下游滲流的揚壓力，襯砌下需布置排水溝。溢洪道的常用消能方式是鼻坎調(diào)流效能或消力池底流消能。溢洪道出口段為沖溝，巖石比較堅硬，離大壩較遠，采用挑流消能，水流沖刷不會危及大壩安全。挑流參數(shù)：，+2=；根據(jù)以往經(jīng)驗，挑角取為θ=29176。；因出口為平段，為了水流能平順挑出，采用了較大的反弧半徑R=16m，相應坎高a=2m。尾水渠其作用是將消能后的水流，較平穩(wěn)地泄入原河道。為了防止小流量產(chǎn)生貼流，淘刷鼻坎，鼻坎下游設置長L=10m護坦。水力計算包括引水渠水頭損失計算、溢洪道水面線計算和出口段消能計算等。1． 基本公式； ； ； 。式中：hj——局部水頭損失，m； hf——沿程水頭損失，m； ——局部水頭損失系數(shù)； ——引渠流速，m/s； g——重力加速度（m/s2）； L——引渠長度，m； ——動能系數(shù)，； C——謝齊系數(shù)； R——水力半徑，m； A——過水斷面面積，m2； x——濕周，m； n——引渠糙率； ；。 式中：——淹沒系數(shù)，； m——； b ——堰寬，m； H0——包括行近流速水頭的坎上水頭，m； Q——流量，m3/s。 ——側收縮系數(shù)取為1；（1） 求堰前水深和堰前引水渠道流速采用式算法，聯(lián)立公式可求得，具體計算見表61。表61 流速計算表 計算情況泄量QH。h假設v試算v設計水位1427校核水位2020由計算表61流速可知，均小于3m3/s，滿足要求。2． 求引水渠總水頭損失。， ， ；式中=（渠道勻緩進口，）。具體計算成果見表62表62 總水頭損失3． 作出庫水位與流量關系。庫水位=堰頂高程+堰上水頭+水頭損失，具體計算見表63.表63 庫水位與流量關系Q(m3/s)H。（m）hw堰頂高程（m）庫水位（m）1427270180027020202701． 基本公式； 式中：hk——臨界水深，m； b——泄槽首端寬度，m； Q——槽內(nèi)泄量，m3/s； g——重力加速度，m/s2； q——單寬流量，m3/； BK——相應臨界水深的水面寬，m； ik——臨界坡降； AK，XK，RK，CK——臨界水深時對應的過水斷面積（m2）、濕周（m）、水力半徑（m2）、謝齊系數(shù)。E1+iL=E2+hf ， ， ；式中：E1——11斷面的比能，m； E2——22斷面的比能，m； h1，h2——11及22斷面水深，m； ——11及22斷面平均流速，m/s； hf——沿程水頭損失，m； iL——11及22斷面的底部高程差，m； L——斷面間長度，m； n——泄槽糙率； ——兩斷面間平均流速，m/s； ——兩斷面間平均水力半徑，m。2． 漸變段水面線計算（1）臨界水深hk及臨界底坡ik漸變段首端寬b1=75m，尾端寬b=50m，斷面為矩形。具體見表64：表64 臨界水深及底坡計算計算情況Q(m3/s)Bk(m)Qk(m3/s)hk(m)Ak(m2)xk(m)Rk(m)Ckik設計水位142775 校核水位202075 漸變段，故屬陡坡急流， 槽內(nèi)形成bⅡ型降水曲線。屬明渠非均勻流計算。（2） 漸變段水面線計算漸變段計算過程見表65。表65 漸變段水面線計算計算情況Q(m3/s)h1(m)q1(m3/s)A1(m2)x1(m)R1(m)V1(m3)E1i1設h2q2設計水位1427 校核水位2020 A2X2R2v2E2i2R平v平LnhfE1+i1E2+hf 60 60 有計算得漸變段末端水深分別為h設=，h校=。3． 泄槽段水面線設計泄槽段斷面為矩形，寬50m，長300m，i=1:10。（1）臨界水深hk和臨界坡降ik表66 臨界水深及臨界坡降計算，故泄槽屬于急流，按陡槽計算。（2） 泄槽段末端水深——采用式算法。末端水深具體計算見表67表67 末端水深計算經(jīng)試算，設計水位時，h。=；校核洪水位時，h。=。 （3）泄槽段水面線計算采用分段求和法，按水深進行分段，具體計算見表68。表68 泄槽段水面線計算4． 溢洪道水面線成果及護砌高度。計算溢洪道水面線是為確定邊墻高度、邊墻及襯砌底板的結構設計和下游消能計算提供依據(jù)。（1）溢洪道邊墻高度計算公式為：；h——不摻氣時水深，m；——當流速大于7~8m/s時摻氣增加水深，m；△——安全超高，, m；H——邊墻高度，m。（2） 邊墻高度計算表69 引水渠邊墻高計算 參 數(shù)情 況h(m)△(m)H=h+△(m)設計水位校核水位控制堰邊墻高度與引渠等高。設計水位時，邊墻高度H=；校核水位時，邊墻高度H=。表610 收縮段邊墻高計算情況斷面斷面距漸變斷首端距離（m）計算水深h(m)超全超高△（m）邊墻高度H（m）設計水位首端尾端080校核水位首端尾端080表611 泄槽段邊墻高 計算情況斷面距槽首端距離（m）計算水深h（m）流速v（m/s） △（m）H（m）設計水位11 22 33 44 55 66 校核水位11 22 33 44 55 66 5． 出口消能計算溢洪道出口消能計算的任務是：估算下泄水流的挑射距離；選擇挑流鼻坎形式，確定挑流鼻坎方式、反弧半徑、挑射角等尺寸，以保證達到最優(yōu)消能效果，估算下游沖刷坑的深度和范圍。（1） 計算公式：；。式中 L——挑距，m； v1——坎頂水股斷面中心點上水流質點的流速，其值近似取陡槽末端的流速，m/s； θ——鼻坎挑射角度； g——重力加速度，m/s2； h1——坎頂水股斷面的水深，其值近似地采用陡槽末端水深，m； S2——坎頂距下游水面線垂直距離，m； ts——沖坑中最大水深，m； K——巖石沖刷系數(shù)；Z——（堰項高程+堰頂水深+堰頂流速水頭）+下游水位，m；q——單寬流量，m3/；t——下游水深，m，下游無水，t=0； ——入射角，可由坎頂水股斷面和水流水股斷面間能量，方程式求得：即。（2） 挑距計算表612 挑距計算（3） 校核沖刷坑范圍設計情況校核情況因此沖坑不會危及挑坎安全。結 語關于面板堆石壩的設計，沒有多少成熟的理論，更多的是工程實踐經(jīng)驗，因此在設計面板堆石壩的過程中，實在的計算并不多，大多都是根據(jù)規(guī)范和實際工程經(jīng)驗取值。因此，花在計算的時間不是很多，而更多的時間被用在找各種施工規(guī)范上。由于課本對于面板堆石壩的介紹比較少，因此需要查詢各種資料，來對壩體進行設計。在今半學期的設計中，讓我對大學所學專業(yè)知識進行了一次大的綜合運用，讓自己掌握了設計過程中所用到的知識。通過本次設計，