【正文】 本章為二、三、四章設(shè)計成果的總結(jié)，實為設(shè)計說明書，要求設(shè)計者在本章內(nèi)將前面幾章設(shè)計的最終結(jié)果概括性的交待清楚，包括選擇的方案、型式，相關(guān)結(jié)構(gòu)的尺寸、布置等。113 .5 74. 3 39. 274. 3 62. 5 11. 8q m s mHmtm? ? ? ?? ? ?? ? ? 代入公式求得： ? 則 / 7 5 / 5 . 0 4 1 5 . 2 4 2 . 5 ~ 5 . 0kLt ? ? ?滿足要求。邊墻超高取 則由槽面到墻頂?shù)拇怪本嚯x為： +=。 基本計算公式 流段距離：222 2 1 12112c o s c o s22vvhhggl iJ?????? ? ? ?? ? ?? ? ? ?? ? ? ???? ，224 / 3nvJR? 式中： 堰下收縮斷面處起始計算水深 1 012 ( c o s )qh g H h??? ?， qv h? ， 00 2LhR ?? ? 。 泄槽采用直線式，不設(shè)置收縮段、擴散段和彎曲段，橫斷面為矩形，對稱布置，這樣可以使水流平順、結(jié)構(gòu)簡單、施工方便。 1/ dPH=； 查表取值： m= ②溢流孔的設(shè)置 為了調(diào)節(jié)水位和流量，在溢流堰頂上設(shè)溢流孔，兩孔之間設(shè)置閘墩，在與岸邊連接處設(shè)置邊墩，以便安設(shè)閘門。 (L0 的計算見后 ) 堰型選擇 根據(jù)以往工程，選用實用 溢流堰，它具有堰面不發(fā)生真空，又有較大的泄流能力的優(yōu)點。 堰頂處來自水重和底板的重量較大，泄槽段高速水流的沖擊作用也較大，再加上此處的巖芯獲得率較小，故需進行地基處理，初步擬定采用局部水泥灌漿，挑流消能的鼻坎由連接面板（即泄槽襯砌 之延續(xù)）和齒墻兩部分組成，起到防滑兼防滲的作用。 計算情況 1v h sinq cosq 1h 2h 21 sin cosv qq 1cosv q 221 sinv q 122 ( )gh h+ L 設(shè)計洪水 校核洪水 22 包括襯砌、排水、止水和分縫。 表 水舌挑射距離計算結(jié)果 3）沖刷坑深度的計算（由河床表面至坑底） q Ha= ， 0 .5 0 .2 5 2kt q H H????， 式中： kt —— 水墊厚度，自水面算至坑底， m； kt? —— 沖坑深度， m； q—— 單寬流量， 3 /( )m s m? ； H —— 上下游水位差， m； 2H —— 下游水深， m； a —— 沖坑系數(shù)，堅硬完整的基巖 ~ = ，堅硬 但完整性較差的基巖~ = ，軟弱破碎、裂隙發(fā)育的基巖 ~ = 。 細部構(gòu)造圖自行繪制 。 表 摻氣水深計算結(jié)果 計算情況 L（ m） h v x ah 設(shè)計洪水 校核洪水 由計算結(jié)果知摻氣水深均小于溢洪道的邊墻頂部的高程，水流均不會溢出，滿足要求 消能防沖計算 選擇挑流消能進行消能。 水面線曲線自行繪制，類似下圖 。 qv h= ， 22vj CR= ， 12fE iL E h+ = + ， 21112vEhga=+， 22222vEhga=+ 式中： 1E ——11 斷面的比能， m； 2E ——22 斷面的比能， m； 1h 、 2h ——11 及 22 斷面水深， m； fh ——沿程水頭損失， m； 1v 、 2v ——11 及 22 斷面的平均流速， m/s； L ——斷面間的長度， m； iL ——11 及 22 斷面的底部高程差 ， m； n——泄槽糙率，底板是混凝土襯砌石，側(cè)壁為干砌石，取 n=。 引水渠流速計算 其具體計算見溢洪道工程布置中的引水渠，設(shè)計洪水位和校核洪水位時均取 v=3m/s，而實際的引水渠底寬大于計算所需要的寬度，而且因為渠底是逆坡，其高程都比 ，所以引水渠實際的流速均比 3m/s 要小，均能滿足要求。初步擬定泄槽坡率 i=1/4，矩形斷面，寬 b=90m，長 21 4 33. 2 137lm? ? ? ?。 閘墩尺寸自選繪制簡圖 。溢洪道軸線處巖石破碎，深達 60m的鉆探巖芯獲得率約為 20%，巖石裂隙十分發(fā)育，因?qū)掜斞哐甙奢d小，經(jīng)比較選用無坎寬頂堰，斷面為矩形，頂部高程為 ，堰厚 d 擬取 30m (d 10H)，堰寬由流量方程求得，具體計 算見表 。；引水渠前段 采用 梯形斷面，邊坡采用 1： ； 底坡均為 1： 10 的逆坡。渠底寬度大于堰寬，渠底末端高程與控制堰頂高程相同，取為 。 溢洪道基本數(shù)據(jù) 由于沒有做調(diào)洪演算，初步擬定溢洪道水力計算成果見表 。 從以上分析可知該假想滑動面是穩(wěn)定的。 m) He (m) 正常蓄水位 校核洪水為 總滲流量的計算 從地形地質(zhì)平面圖上可大致量得大壩沿壩軸線長 L=400m，沿整個壩段的總滲流量 Q=m Lq,式中 m 是考慮到壩寬、壩厚、滲流量沿壩軸線的不均勻性而加的折減系數(shù)，取 = ， Q 正 = 400 105= 102m3/s Q 校 = 400 105= 102 m3/s 浸潤線方程 1）正常蓄水位情況下的浸潤線方程 2 22qky x H=+= ????? ?????? )),()2/BD,7 5 .39 9(( )),0(),0(( 2 ，即＋　　　 ，即xx HLxmHx e 2）校核洪水位情況下的浸潤線方程 2 22qky x H=+= ????? ?????? )),()2/BD,75 .3 99(( )),0(),0(( 2 ，即＋　　　 ，即xx HLxmHx e 壩坡穩(wěn)定計算（只作下游坡一個 滑弧面的計算） 心墻壩的下游壩坡采用的是砂土，粘聚力 c=0，為無粘性土，常形成折線形的滑弧面。 已知 Ke＝ 1 106cm/s； K＝ 1 102cm/s。 計算斷面及公式 本設(shè)計僅對河槽處最大斷面進行滲流計算。 3）發(fā)生滲流量時土體孔隙尺寸不變，飽和度 不變，滲流為連續(xù)的。 滲流計算 滲 流計算的基本假定 1）心墻采用粘土料，滲透系數(shù) K＝ 1 106cm/s；壩殼采用砂土料， 滲透系數(shù) K＝ 1 102cm/s，兩者相差 104 倍，可以把粘土心墻看作相對不透水層，因此計算時可以不考慮上游楔行降落水頭的作用。截水槽可挖至基巖以下 深處，內(nèi)填壤土。鋪蓋同時還應(yīng)與粘土心墻相連，向上庫區(qū)及右岸延伸展布，將巖溶封閉。 地基處理及壩體與地基岸坡的連接 地基處理 結(jié)合本壩壩基情況，據(jù)壩軸線剖面圖： 1）河槽處：水流常年沖刷，基巖裸露，抗風(fēng)化能力強，且鉆 1處巖芯獲得率都比較高。 2）排水溝尺寸及材料 ①尺寸擬定：由于缺乏暴雨資料，所以無法用計算的方法確定斷面尺寸，根據(jù)以往已建工 218 程的經(jīng)驗，排水溝寬度及深度一般采用 20～ 40cm，本設(shè)計取 30cm。 縱向排水溝（與壩軸線平行）設(shè)在各級馬道內(nèi)側(cè)。 3）壩頂蓋面 以防止防滲體（粘土心墻）干裂、凍結(jié)和雨水沖蝕，在粘土心墻頂部設(shè)置保護層，厚度為80cm，分為兩層，上層碎石厚度為 50cm，下層砂礫厚度為 30cm。 自行繪制構(gòu)造簡圖 。 自行繪制構(gòu)造簡圖 。 1）防滲體周邊部位 第一層： d50=，厚 20cm ；第二層： d50= ，厚 30cm 。 3）護坡墊層 同樣應(yīng)滿足土粒不流失及足夠的透水性要求，但標準可降低些，建議按下式的簡便方法選擇粒徑。式中， A 為小于 時顆粒含量 1%。如被保護土不含有大于 5mm的顆粒時，則按全料確定小于 85d 。 216 按此標準天然砂礫料一般不能滿足要求，須對土料進行篩選。 反濾層和過渡層 設(shè)計規(guī)范及標準 1）保護無粘性土料（粉砂、砂、砂礫、卵礫石、碎石等） 《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，對于與被保護土相鄰的第一層反濾料，建議按下述準則選用： D15/d85≤ 45 ， D15/d15≥ 5。 內(nèi)坡： 1： ，外坡 1： 。 3）壩內(nèi)排水：其中褥墊排水對不均勻沉降的適應(yīng)性差，易斷裂，且難以檢修，當(dāng)下游水位高過排水設(shè)施時，降低浸潤線的效果將顯著降低；網(wǎng)狀排水施工麻煩，而且排水效果較褥墊排水差。 自行繪制構(gòu)造簡圖 。 3）心墻底寬 本設(shè)計粘土允許坡降 4][ ?J ， 上下游最大作用水頭差 H==（下游無水工況），故墻厚 T≥ H/[J]=。 本土石壩的防滲體為粘土心墻。 表 壩頂高程計算結(jié)果 運用情況 靜水位 （ m） 波浪爬高 R（ m） 壅高 e (m) 安全超高 A（ m） 計算壩頂 高程 Z 計（ m） %沉陷 （ m） 竣工時的壩頂高程 Z(m） 設(shè)計情況 0 較核情況 0 壩頂高程最終結(jié)果為： 。 214 參考林昭著的《碾壓式土石壩》一書，以往計算壩頂超高公式中多包括風(fēng)壅水面高度 e ，由于該值不大，一般不到 10cm，故可忽略，壩頂超高計算式可簡化為 Y R A=+。計算公式采用下列兩式： Y R e A= + + () 20 cos2 mKV De gH b= () 式中： Y——壩頂超高； R——波浪在壩坡上的最大爬高， m； e——最大風(fēng)壅水面高度，即風(fēng)壅水面超出原庫水位高度的最大值， m； Hm——壩前水域平均水深， m； K——綜合摩阻系數(shù)，其值變化在（ ～ ） 106 之間，計算時一般取 K=106； b——風(fēng)向與水域中線（或壩軸線的法線）的夾角，（ 176。 3）馬道 ：第一級馬道高程為 ，第二級馬道高程 ，馬道寬度取 。 土石壩的剖面設(shè)計指 壩坡、壩頂寬度、壩頂高程。 4）心墻壩 。該壩型雖然可以因地制宜，充分利用包括石渣在內(nèi)的當(dāng)?shù)馗鞣N筑壩材料；土料用量較均質(zhì)壩少，施工受氣侯的影響也相對小一些，但是由于多種材料分區(qū)填筑，工序復(fù)雜，施工干擾大，故也不選用多種土質(zhì)分區(qū)壩。但是，由于土料抗剪強度比用在其他壩型壩殼的石料、砂礫和砂等材料的抗剪強度小，故其上下游壩坡比其他壩型緩，填筑工程量比較大。各種材料的特性見表 － 。 212 3 土石壩設(shè)計 影響土石壩壩型選擇的因素有：壩高；筑壩材料；壩址區(qū)的地形地質(zhì)條件；施工導(dǎo)流、施工進度與分期、填筑強度、氣象條件、施工場地、運輸條件、初期度汛等施工條件；樞紐布置、壩基處理型式、壩體與泄水引水建筑物等的連接；樞紐的開發(fā)目標和運行條件；土石壩以及樞紐的總工程量、總工期和總造價。 灌溉引水建筑物：引水隧洞緊靠在溢洪道的右側(cè)布置。 4）施工導(dǎo)流洞及水庫放空洞 施工導(dǎo)流洞 及水庫放空洞，均采用有壓式。主要灌區(qū)位于河流右岸，渠首底高程 102m，灌溉最大引用流量 ，相應(yīng)渠道最大水深，渠底寬 ，渠道邊坡 1:1。 3）土石壩方案 211 土石壩對地形、地質(zhì)條件要求 低，幾乎在所有的條件下都可以修建，且施工技術(shù)簡單，可實行機械化施工，也能充分利用當(dāng)?shù)亟ㄖ牧?，覆蓋層也不必挖去，因此造價相對較低，所以采用土石壩方案。 擋水建筑物型式的選擇 在巖基上有三種類型：重力壩、拱壩、土石壩。（干） （濕） 1 103 表 砂土特性表 土壤類別 干容重 γd（ KN/m3) 孔隙率 n（％） 內(nèi)摩擦角 Φ 滲透系數(shù) Ｋ（ cm/s) 浮容重γ′（ KN/m3) 砂土 16 300 1 102 表 石料特性表 干容重γ d（ KN/m3) 孔隙率 n（％） 內(nèi)摩擦角 Φ 33 38? 210 2 樞紐布置 樞紐的組成建筑物及等級 水庫樞紐建筑物組成 根據(jù)水庫樞紐的任務(wù)，該樞紐組成建筑物包括：攔河大壩、溢洪道、水電站建筑物、灌溉渠道、水庫放空隧洞（擬利用導(dǎo)流洞作放空洞 ）、筏道。 表 土料特性表 土壤類別 干容重 γd（ KN/m