【正文】 由于在本次畢業(yè)設(shè)計中地基為不透水層，因此在本此畢業(yè)設(shè)計中設(shè)計中 T 取 0. 根據(jù)水流連續(xù)條件有 12qq? ， ? ? ? ?22110 2H T h TqK ?? ? ?? ? ?22 222 222 0 . 4 4Th H h Hq K K TL m H L T?????? 式中： ?? 2m = T=0m ???H m02?H ? ? ? ? 7 8 62 8 0 8 0 72 8 2 ?????????L ? ? ? ? 2 32 7 6 52 7 7 7 7 52 7 8 62 ???????? m 聯(lián)立求解可得 h 為 : h= 通過心墻與防滲墻的單寬流量： ? ? ? ?22110 2H T h TqK ?? ? ?? 229 ????? ? = 610?? ms?3m 河北工程大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計（論文） 26 通過心墻下游壩體和壩基的單寬滲流量： ? ?22 222 222 0 . 4 4Th H h Hq K K TL m H L T?????? 24 ???? ? sm??? ? 36 （ 22）剖面滲流計算 通過心墻與防滲墻的單寬滲流量： 通過心墻下游壩體和壩基的單寬流量： ? ?22 222 222 0 . 4 4Th H h Hq k k TL m H L T????? ? ? 式中： K ??壩殼材料滲透系數(shù)， m/s ； 0K ??瀝青混凝土心墻滲透系數(shù)， m/s ； TK ??透水地基滲透系數(shù)， m/s ； 1H ??心墻前水深， m ； 2H ??下游水深， m； ? ? ? ?22110 2H T h Tqk ?? ? ??西南地區(qū)某水利工程土石壩初步設(shè)計瀝青混凝土心墻 洪水 5 27 h??心墻后水深， m； ? ??心墻與防滲體的平均厚度， m； 2m ??下游壩坡平均坡度； T ??相對不透水層埋深， m； L ??滲 徑， m。 本設(shè)計只對前三種情況進(jìn)行分析計算 . 滲透系數(shù)的選擇 壩殼砂礫石滲透系數(shù) : ?? 壩體防滲體滲透系數(shù) : 90 1 10 /k m s??? 計算剖面的選擇 根據(jù)壩軸線地形剖面圖的地形、地質(zhì)情況，沿壩軸線選取 3 個特征剖面進(jìn)行滲流計算，各剖面的位置見地形剖面圖。右岸 33 斷面取為 2779m。 11， 22， 33 典型斷面的剖面線詳見下圖 51 所示。 典型計算斷面與計算情況 對斷面 1 斷面 2 斷面 33 進(jìn)行滲流計算。 西南地區(qū)某水利工程土石壩初步設(shè)計瀝青混凝土心墻 洪水 5 23 第五章 土石壩的滲流計算 設(shè)計說明 滲流分析 在 土石壩的剖面尺寸初步擬定 之 后，為確定經(jīng)濟(jì)可靠的壩體剖面 ， 必須進(jìn)行滲流分析 。 棱體頂面高程應(yīng) 該 高 于 下游最高水位，超出高度應(yīng) 該不小于 波浪爬高 ， 查規(guī)范知， 對 二 級土壩不小于 ， 還 應(yīng) 該 保證壩體浸潤線 在 下游壩面凍層以 之 下。 排水設(shè)備 在 土石壩防滲體后仍有一定量的滲水， 因此應(yīng)該在 壩體下游部分設(shè)置排水設(shè)備。 壩基防滲 對砂礫石地基處理主要是 為了達(dá)到 保證地基滲流穩(wěn)定 的目的 。又根據(jù)我國瀝青混凝土防滲工程施工技術(shù)水平，建議中等高度的壩心墻厚度為5080 厘米。 根據(jù) 德國規(guī)程《大壩和蓄能水庫瀝青防滲》中 的相關(guān) 規(guī)定 ， 瀝青混凝土心墻 的 厚度至少為最大壩 頂高程 高的 的百分之一。本設(shè)計壩高小于 70米，故采用垂直心墻。當(dāng)壩體高度小于 70 米時，一般采用垂直心墻。心墻可以是垂直的或向下游傾斜的，也可以設(shè)計成下部垂直、上部傾斜的。 壩體防滲 在 本 此畢業(yè)設(shè)計中 采用人工材料防滲體中的 瀝青混凝土防滲體， 瀝青混凝土防滲墻 是由一定級配的碎石或卵石、砂、石料和瀝青按一定比例配合， 通過熱拌、河北工程大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計（論文） 22 碾壓等程序后形成 的防滲體 。 變坡處設(shè)馬道，寬 。若壩基 相對 軟弱時，最末一級壩坡宜 修建地 更緩些， 更加有 利于壩坡穩(wěn)定。 (2) 按照 受載情況，壩坡應(yīng) 建成 上陡下緩 的形狀來達(dá)到 適應(yīng)愈向底部荷載逐漸增加的特征 的目的。 邊坡的選擇從以下幾方面 來決定 ： (1) 由于 水庫 庫水位下降 的情況下， 滲流力 的方向 指向上游，對上游壩坡穩(wěn)定不利 。 按照 交通、 施工 、構(gòu)造、運(yùn)行、防汛 和抗震 等 基本 要求 ，本設(shè)計中確定壩頂寬度為 10m。對于本設(shè)計，壩高 62 米為中型土石壩 ,壩體施工沉降超高可取為壩高的 %,其值為 62 %= ,則壩體竣工時壩頂高程為 : 2827+62 %= 壩頂寬度 壩頂寬度 應(yīng)該 滿足反濾過渡層 和 心墻防滲體頂部布置的 基本 需要 。 (2) 地震附加沉陷值 s應(yīng) 取壩高 的 %倍，為 。 計算平均波高 h : ???????????????????????????????????????????????????????????????222vgHthvgDthvgHthvhg 可得： mh ? 計算波浪平均周期 T ： T = h = 4 ? 計算平均波長 L ： 采用我國《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》（ SDJ2178）中的 官廳水庫公式： ? ????????3145hLDvh 式中 2h和 2L 以米計， D 以千米計 v=?14=21ms ， D=15km 將數(shù)據(jù)代入公式計算可得： ???LH ，判斷為深水波 平均波長 L = 22 TTg ?? =? = 故 R = 21KKwm?? hL = 6 . 9 5 8 2 ???? 對 二 級土石壩取保證率 P=1%的 波浪爬高 %1R 作為設(shè)計爬高即 R= %1R ，查教材《水工建筑物》表 53爬高統(tǒng)計分布表可得： ??? ?? mL mh %1 ?RR河北工程大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計（論文） 18 所以設(shè)計波浪爬高 1% R R?? = ?= 風(fēng)向與壩軸線的夾角β = ，據(jù)斜向波折減系 數(shù)表確定 ?k R= 2 .8 9 20953 .0 4 3 5Rβ ??k m (3) 計算安全加高 A： 查教材《水工建筑物》表 111 非溢流堤壩頂?shù)陌踩呦孪拗悼芍Ｇ闆r下 二 級土壩超高值為 1m。 (3)正常蓄水位 +地震安全加高。 Y求得后，壩頂高程 應(yīng)取以下三種工況中最大的一個 ： (1)設(shè)計洪水位 +正常運(yùn)用情況超高 Y正 常 。）； A? ?安全加高 。 壩頂高程的確定 為防止庫水漫溢壩頂，壩頂在水庫靜水位以上應(yīng)有足夠的波浪超高，見圖41所示。 瀝青混凝土心墻 的優(yōu)越性表現(xiàn)在嚴(yán)寒地區(qū)、高山地帶 等不便捷地區(qū)也 都可迅速施工，促使工程早日發(fā)揮 相應(yīng)效益 。 由于面板壩 抗震 能力差，在 本 此畢業(yè) 設(shè)計中地壩址地區(qū)地震烈度為 7度， 因此 不 能 選用面板壩 方案。并且面板壩的 填筑量是所有土石壩中最小的 。 然而在 作堆石壩 的時候 可能導(dǎo)致大量開挖， 所以不宜采用堆石壩方案 。由于壩區(qū)缺少防滲土料，且年平均氣溫較低，故不宜采用土質(zhì)防滲體材料壩。 均質(zhì) 壩 均質(zhì)壩 有一下幾個特點(diǎn)： 材料單 一； 施工 便捷； 但是 剖面大， 壩坡 平 緩 ；而且 粘性土料受 天氣 影響大，壩體孔隙水壓力 較 大 ； 雨季冬季施工較為不 太方 便 ；并 且 沒有 足夠 合適 的土料來做均質(zhì)壩 。 樞紐布置圖見下圖 31所示。 樞紐組成建筑物概述 樞紐建筑物由擋水建筑物、泄水建筑物、水電站建筑物組成。 （ 2） 土石壩 對地質(zhì)、地形條件要求低， 任意 不良地基經(jīng) 過妥善 處理后 都可西南地區(qū)某水利工程土石壩初步設(shè)計瀝青混凝土心墻 洪水 5 13 以 筑土石壩。 （ 4） 由于重力壩 壩體體積較大， 致使 施工期混凝土收縮應(yīng)力也較大，為防止發(fā)生溫度裂縫，施工時對混凝土溫度控制的要求 也相對 較高。 因?yàn)?橫縫將重力壩分 成若干壩段，各壩段 可以獨(dú)立工作， 所以重力壩 結(jié)構(gòu)作用明確。 因?yàn)?壩底壓應(yīng)力不高， 所以其 對地質(zhì)條件要求較低。 （ 3）重力壩 重力壩一是利用壩體自重在水平面上產(chǎn)生壓應(yīng)力來抵消由于水壓所引起的拉應(yīng)力；二是依靠把體自重在壩基面上產(chǎn)生摩阻力來抵抗水平水壓力以達(dá)到穩(wěn)定要求以滿足強(qiáng)度要求。 （ 3）拱壩具有較高的超載能力。 （ 1）拱壩 2）對于拱壩，具有以下特點(diǎn) （ 1）具有雙向傳力的性能， 在 拱壩 中 一部分荷載 經(jīng)過 拱的作用 傳遞 給兩岸巖體，另一部分 荷載經(jīng)過 豎直懸臂梁 的作用傳遞 給壩底基巖。 通過綜合分析對比來 選定技術(shù)上可靠、經(jīng)濟(jì)上合理的壩型。該方案設(shè)計洪水位 ，設(shè)計泄洪量 663m3/s；校核洪水位 ，校核 泄洪量 757 m3/s。 因此， 采用第 一 種方案 。 方案的選擇 從調(diào)洪演算的結(jié)果 可以 得出， 假設(shè) 的 三 組方案均能滿足 下泄 流量 Q900 m3/s及上游水位超高 ?Z 的要求。 表 21 調(diào)洪演算成果 方 案 孔口尺寸 （ m） 工 況 Q (m3/s) 上游水位 Z (m) 超高 ?Z (m) 1 ?∩ =2810m B=8m 設(shè)計 校核 663 757 2 ?∩ =2811m B=9m 設(shè)計 校核 680 768 ?∩ =2812m 設(shè)計 校核 617 ??t時間 ?????? sQ/3m入 ?????????? 3610mV入 ?????????? sQ/3m泄 ?????????? 3610mV出 ???????????3610mV ?????????? 36100mV ?????????? 3610imV ???????????3610mi ??mH 4 8 12 16 2299 20 24 4 西南地區(qū)某水利工程土石壩初步設(shè)計瀝青混凝土心墻 洪水 5 11 3 B=9m 702 注 ： 1．發(fā)電引水量 Q= m3/s，與總泄量相比較小，調(diào)洪演算未作考慮，僅做安全儲備， ?Z為正常蓄 水位以上超高。 假如 堰頂高程 ?∩過高，孔口凈寬 B過小， 則 結(jié)果和 上述 結(jié)論 相反。 堰頂高程及孔口尺寸選擇原則 如果 堰頂高程 ?∩過低， 溢流孔口凈寬 B過大，則下泄能力 就 會加大，故而所需水庫防洪庫容可減小，擋水建筑物所在高度也可減小，淹沒損失也減??；但是隧洞本身造價及工程量會加高。 綜上，樞紐工程采用正槽溢洪道 。其優(yōu)點(diǎn)是，泄水隧洞如能與施工導(dǎo) 流洞合用，可使造價大大降低。 這 種溢洪道水流條件復(fù)雜，必須經(jīng)水工模型試驗(yàn)驗(yàn)證后才能確定選不選用該種溢洪道 。正槽 溢洪道 有以下幾個特殊點(diǎn)： 泄流能力大 ； 水流條件平順 。 （ 1）正槽溢洪道 是以寬頂堰或各種實(shí)用堰為溢流控制的河岸溢洪道。 泄洪方式與水庫運(yùn)用方案的確定 先 假設(shè) 土石壩 為 擋水建筑物 ， 還 應(yīng)該設(shè)立 相應(yīng) 泄水建筑物 來減小在泄洪時土石壩 所 遭受洪水流動的影響 。 洪水調(diào)節(jié)計算原理 確定洪水標(biāo)準(zhǔn) 永久建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)可以 依據(jù) 建筑物級別查得：正常運(yùn)用（設(shè)計工況）洪水重現(xiàn)期 100 年；非常運(yùn)用（校核工況）洪水重現(xiàn)期 2020 年。 西南地區(qū)某水利工程土石壩初步設(shè)計瀝青