【正文】 、 土體中滲流流速不大，且處于層流狀態(tài)，滲流服從達西定律平均流速 v 等于滲透系數(shù)Ｋ與滲透比降 i 的乘積， v=K?i； 、 發(fā)生滲流時土體的空隙體積不變，飽和度不變，滲流為連續(xù)的。后兩種方案量 Q/B 的水頭較小，可降低閘門及其啟閉設(shè)備的造價，但△ Z， B 較大，主體工程量較大故而不予 采用，第一方案與其它方案比較雖然超高△ Z 較大，但流量 Q 較小，水頭 H 也較小，故采用第一方案。 E 江 水 利 土 石 壩 樞 紐 工 程 設(shè) 計 33 33 、 防洪限制水位的選擇 防洪限制水位取與正常水位重合 ，這是防洪庫容與興利庫容全不結(jié)合的情況，因為山區(qū)河流特點是暴漲暴 落，整個汛期內(nèi)大洪水隨時都可能出現(xiàn)，任何時刻都須留一定的防洪庫容是必要的。 水庫運用方式：洪水來臨時用閘門控制下泄流量等于來流量，水庫保持汛前限制水位不變，當來水流量繼續(xù)加大，則閘門全開，下泄流量隨水位的升高而加大，流態(tài)為自由泄流。 E 江 水 利 土 石 壩 樞 紐 工 程 設(shè) 計 32 32 設(shè)計 計算 書 第四部分 :調(diào)洪演算 1 調(diào)洪演算與方案選擇 、 泄洪方式及水庫運用方式 本樞紐攔河大壩初定為土石壩，需另設(shè)壩外泄水建筑物。 這樣接觸面長度為 2 +＝ ，防滲墻位置在心墻底面中心中部偏上，岸坡混凝土防滲墻底厚沿岸坡，逐漸變化，大壩的剖面圖如下圖所示： 1 設(shè)計洪水與校核洪水 本河流屬典型山區(qū)河流，洪水暴漲暴落，設(shè)計洪峰流量取 100 年一遇，即 Q 設(shè)＝ 1680m3/S，（ p＝ 1%），校核洪峰流量取 2022 年一遇，即 Q 校＝ 2320m3/s，（ p＝ %）。 E 江 水 利 土 石 壩 樞 紐 工 程 設(shè) 計 31 31 、 壩基防滲體 河床中部采用瀝青混凝土防滲墻，兩岸坡同樣用混凝土防滲墻，厚度取 （由強度和防滲條件定），防滲墻伸入心墻的長度由接觸面允許滲透坡降而定。參考以往工程的經(jīng)驗，斜心墻的頂部寬度取為 5m（滿足大于 3m 機械化施工要求），粘土斜心墻的上游壩坡的坡度為 1： － 1： 之間，根據(jù)第十一屆國際大壩會議上瑞典和南斯拉夫等論文介紹，斜心墻的上游坡度為 1： － 1： 之間較好，最后本設(shè)計取為 1： ，下游坡度取為 1： ，底寬取 ，大于 。 （ 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、降低浸潤線控制滲透坡降的要求，同時還要滿足構(gòu)造、施工、防裂、穩(wěn)定等方面要求。 按規(guī)范棱體頂面高程高出下游最高 水位 1m 為原則，下游校核洪水時下游水位可由壩址流量水位曲線查得為 最后取 參考以往工程，堆石棱體內(nèi)坡取 1： ，外坡取 1： ，頂寬 ，下游水位以上用貼坡排水。 mH —— 壩前水域平均水深， 粗略估計為 50m； K —— 綜合摩阻系數(shù)，其值變化在（ 6~12） 310?? 之間，計算時一般取 10K ??? 。 波浪沿壩坡爬高（ m） 安全超高 A（ m） 壩頂高程（ m） 壩頂高程加 %沉陷 2825 E 江 水 利 土 石 壩 樞 紐 工 程 設(shè) 計 29 29 （ m） Y R e A= + + , 20 cos2 mKV DebgH? 式中： R—— 波浪在壩坡上的最大爬高， m； e —— 最大風壅水面高度，即風壅水面超出原庫水位高度的最大值， m； 221 .0 1 0 1 0 1 02 9 .8 5 0e ?? ? ?? ??=。 坡頂高程計算成果表 計算項目 計算情況 設(shè)計情況 校核情況 上游靜水位（ m） 河地變程（ m） 2750 壩前水深 H（ m） 吹程 D（ km） 12 風向與壩軸線夾角θ176。 結(jié)果取兩者之大者，并預(yù)留一定的沉降值。； H—— 為壩前的水深（ m）； 波浪的爬高可按下述公式計算： hB＝ （ 2h1） tanθ 式中： h1—— 為波高； K—— 為壩坡的粗糙系數(shù)，塊石取 K＝ － ，混凝土板取 K＝ － ； θ —— 為上游的壩面坡角 ，θ＝ arctan（ 1/）＝ 176。 、 坡頂高程 壩頂高程分別按設(shè)計工況、校核工況及正常加震情況下的三種方案來計算大壩的高程，最后計算出數(shù)據(jù)取量大值，同時并保留一定的沉降值。 根據(jù)規(guī)范規(guī)定與實際結(jié)合，上游上部坡率取 ，下部取 ，下游自上而下分別取 ， ，下游每 25m 變坡一次。一般是參考以建成類似工程的經(jīng)驗擬定壩坡，再通過計算分析，逐步修改確定。最終本設(shè)計的壩頂寬度取為 10m。 E 江 水 利 土 石 壩 樞 紐 工 程 設(shè) 計 26 26 10． 壩頂寬度 壩頂寬度主要取決于交通需要、構(gòu)造要求和施工條件，同時還要考慮防汛搶險、防空、防震等特殊需要。 綜合以 上分析，最終選擇心 墻壩 。 、 心墻壩 心墻位于壩體中間而不依靠在透水壩殼上，其自重通過本身傳到基礎(chǔ)，不受壩殼沉降影響，依靠心墻填土自重，使得沿心墻與地基接觸面產(chǎn) 生較大的接觸應(yīng)力，有利于心墻與地基結(jié)合，提高接觸面的滲透穩(wěn)定性；使其因壩主體的變形而產(chǎn)生裂縫的可能性小，粘土用量少，受氣候影響相對小，粘土心墻冬季施工時暖棚跨度比斜墻小。 .、 多種土質(zhì)壩 該壩型顯然可以因地制宜，充分利用包括石渣在內(nèi)的當?shù)馗鞣N筑壩；土料用量較均質(zhì)壩少，施工氣候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。 從建筑材料上說，均質(zhì)壩、多種土質(zhì)分區(qū)壩、心墻壩、斜墻壩均可。砂料可在壩軸線下游 1~3 公里河灘范圍內(nèi)及平山河出口處兩岸河灘開采。 壩址選擇 經(jīng)過比較先擇地形圖所示河灣地段作為壩址，并選擇Ⅰ－Ⅰ、Ⅱ－Ⅱ兩條較有利的壩軸線，兩軸線河寬基本相近，從而大壩工程量基E 江 水 利 土 石 壩 樞 紐 工 程 設(shè) 計 22 22 本相近，從地質(zhì)剖面圖上可以看出： Ⅰ－Ⅰ剖面，河床覆蓋層厚平均 20m，河床中部最大達 32m，壩肩除 10m左右范圍的風化巖外，還有數(shù)十要的破碎帶，其余為堅硬的玄武巖，地質(zhì)構(gòu)造總體良好（對土石壩而言），Ⅱ －Ⅱ剖面降與Ⅰ－Ⅰ剖面具有大致相同厚度的覆蓋層及風化巖外，底部玄武巖破碎帶縱橫交錯，若將壩建于此，則繞壩滲流可能較大，進行地基處理則工程量太大，綜合考慮以上因素，壩軸線選擇Ⅰ－Ⅰ處。 、 樞紐總體布置方案的確定 擋水建筑物 —— 土石壩（包括副壩在內(nèi)）按直線布置在河彎地段的 1壩址線上，泄水建筑物 —— 溢洪道布置在大壩右岸的天然埡口處；灌溉引水建筑物 —— 引水隧洞緊靠在溢洪道的右側(cè)布置；水電站建筑物 —— 引水隧洞、電站廠房、開關(guān) 站等布置在右岸（凸岸），在副壩和主壩之間，廠房布置在開挖的基巖上，開關(guān)站布置在廠房旁邊；施工導流洞及水庫放空洞布置 在左岸的山體內(nèi)。 施工導流洞及水庫放空洞 施工導流洞及水庫放空洞，均采用有壓式。 過壩建筑物 主要是筏道，采用干筏道。 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。 8 其它建筑型式的選擇 、 灌溉引水建筑物 采用有壓式引水隧洞與灌溉渠首連接。 E 江 水 利 土 石 壩 樞 紐 工 程 設(shè) 計 20 20 土石壩方案 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?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。 拱壩方案 修建拱壩理想的地形條件是左右岸地形對稱，岸坡平順無突變，在平面上向下游收縮的河谷段；而且壩端下游側(cè)要有足夠的巖體支撐，以保證壩體的穩(wěn)定。 7 各組成建筑物的選擇 . 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。 、 水庫樞紐等別：根據(jù)規(guī)范規(guī)定，對具有綜合利用效益的水電工程，各效益指標分屬不同等別時，整個工程的等別應(yīng)按其 最高的等別確定，故本水庫樞紐為Ⅱ等工程。 5 樞紐布置 工程等別及建筑物級別 . 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（擬利用導流洞作放空E 江 水 利 土 石 壩 樞 紐 工 程 設(shè) 計 18 18 洞）、筏道。 1 102? 附表 3 石料特性表 干容重 ? c （ KN/m179。 （ KN/m179。（干） （濕） 1 103? 附表 2 砂土特性表 土壤類別 干容重 ? c（ KN/m179。 12 1 105? 坡土 22 176。 37 1 106? E 江 水 利 土 石 壩 樞 紐 工 程 設(shè) 計 17 17 壤土 23176。） 最優(yōu)含 水率 （ %） 空隙率 n （ %） 內(nèi)摩擦角 Φ 粘著力 （ Kpa ） 滲透系數(shù) K （ cm/s） 粘土 25 40 18176。起性能見附表 1； 砂土：從壩下游 ～ 公里河灘上開采，儲量多，可供筑壩使用，其性能見附表 2； 石料：可在壩址下游附近開采，石質(zhì)為石灰?guī)r及砂巖，質(zhì)地堅硬，儲量豐富， 便于開采，其性能見附表 3。石料可利用采石場開采，采石場可利用壩 22 下游左岸山溝較合適，其石質(zhì)為石灰?guī)r、砂巖，質(zhì)量較好，質(zhì)地堅硬，巖石出露，覆蓋淺，易開采。 E 江 水 利 土 石 壩 樞 紐 工 程 設(shè) 計 16 16 筑壩材料 ： 樞紐大壩采用當?shù)夭牧现?，根?jù)初步勘察，土料可才用壩軸線下游 ～ 公里的丘陵區(qū)與平原地帶的土料，且儲量很多，一般土質(zhì)尚佳，可做筑壩之 用 。 樞紐組成建筑物 大壩：布置在 1＃壩軸線上； 溢洪道：堰頂高程為 ； 水電站：裝機容量為 24MW，三臺機組，廠房尺寸為 30 9平方米； 灌溉：主要灌溉區(qū)位于河流右岸，渠首底 高程 102m，灌溉最大引用流量 m179。 該水庫正常蓄水位為 ，汛前限制水位取與正常蓄水位相等，死水位為 ，設(shè)計洪水位為 ，校洪水位為。 E 江 水 利 土 石 壩 樞 紐 工 程 設(shè) 計 15 15 、其他建筑 主要建筑物：擋水壩，溢洪道，電 站廠房。本河流屬典型山區(qū)河流，洪水暴漲暴落，設(shè)計洪峰流量取 100 年一遇，即 Q 設(shè)＝ 1680m3/S，（ p＝ 1%），校核洪峰流量取 2022 年一遇，即 Q 校＝ 2320m3/s，（ p＝ %）。 根據(jù) SDJ1278《水利水電工程樞紐等級劃分及設(shè)計標準》綜合考慮水庫總庫容防洪效益、灌溉面積、電站裝機容量，工程規(guī)模由庫容（正常蓄水位時 億 m179。因此交通尚稱方便。 、 經(jīng)濟資料 、 庫區(qū)經(jīng)濟 流域都為農(nóng)業(yè)人口，多種植稻米、玉米等。由于和谷內(nèi)地地形平坦，采用尚方便。／s） 2320 1680 1420 1180 1040 表 5 不同平率的洪峰流量見 E 江 水 利 土 石 壩 樞 紐 工 程 設(shè) 計 12 12 月份 頻率 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1% 46 19 12 19 600 1240 1550 1210 670 390 28 37 2% 36 17 11 15 530 1120 1360 1090 600 310 23 33 5% 23 14 9 11 420 850 1100 830 480 250 16 28 10% 19 11 7 9 370 760 980 720 410