【正文】 = 通過心墻下游壩體的單寬滲流量為： （33）剖面滲流計算 在(33)剖面的計算中,、故公式可簡化為： = 聯(lián)立求解可得h為:h= 通過心墻的單寬流量為： = 通過心墻下游壩體的單寬滲流量為： 最大（11）剖面滲流計算 計算簡圖見圖51通過心墻與防滲墻的單寬滲流量為： 通過心墻下游壩體和壩基的單寬流量為： 式中： 壩殼材料滲透系數(shù)，m/s ； 瀝青混凝土心墻滲透系數(shù)，m/s ； 透水地基滲透系數(shù)，m/s ； 心墻前水深， m ； 下游水深，m； 心墻后水深，m； 心墻與防滲體的平均厚度，m；下游壩坡平均坡度；相對不透水層埋深， m；滲徑，m。 上游正常蓄水位與下游無水時 最大（11）剖面滲流計算 計算簡圖見圖51通過心墻與防滲墻的單寬滲流量為：通過心墻下游壩體和壩基的單寬流量為： 式中： 壩殼材料滲透系數(shù)，m/s ； 瀝青混凝土心墻滲透系數(shù)，m/s ； 透水地基的滲透系數(shù)，m/s ； 心墻前水深， m ； 下游水深，m； 心墻后水深，m； 心墻與防滲體的平均厚度，m；下游壩坡平均坡度；相對不透水層埋深， m；滲徑，m。在做滲流計算時，應該考慮水庫在運行情況中出現(xiàn)的不利條件，一般需計算下列四種工況：① 上游正常蓄水位和下游相應最低水位，此時壩內(nèi)滲流的坡降最大，易產(chǎn)生滲透變形；② 上游設計洪水位和下游相應最高水位，此工況下壩內(nèi)浸潤線高，滲流量大；③ 上游校核洪水位和下游相應最高水位，此工況下壩內(nèi)浸潤線最高，滲流量最大；④ 在庫水降落的時是對上游壩坡穩(wěn)定最為不利的工況，因此應確定其浸潤線，為穩(wěn)定計算提供依據(jù)。 51大壩地質(zhì)剖面圖左岸22斷面取為2798m。左右岸的典型斷面要求壩軸線處壩高為最大壩高的一半在左右，并且能反映防滲措施。 滲流分析方法本此畢業(yè)設計中采用水力學法，水力學法的基本假設如下：① 壩體土料為均質(zhì)的情況下，壩大壩體內(nèi)任一點的各方向上的滲透系數(shù)K是一樣的，并且為常數(shù)；② 滲流為二元穩(wěn)定層流，滲流運動符合達西定律：V=KJ(V為滲透流速，K為滲透系數(shù)，J為滲透坡降)；③ 滲流是漸變流，任何過斷面上各點的坡降和流速是一樣的。，棱體內(nèi)坡為1：，外坡為1：，在棱體上游壩腳的地方削去銳角，可以使?jié)B流逸出坡降分布得更加均勻。在本此畢業(yè)設計中采用棱體排水。本設計采用混凝土防滲墻，與瀝青混凝土防滲心墻連成整體，連接處宜做成柔性的。本設計采用瀝青混凝土的心墻厚度為80厘米，且厚度不變。并且最小厚度不能低于50cm。在已建工程中，垂直心墻較多，積累了較豐富的工程經(jīng)驗。垂直心墻防滲面積最小，也最經(jīng)濟。有心墻和斜墻兩種形式，本設計采用心墻形式。本設計的防滲體分為壩體防滲部分和壩基防滲部分。根據(jù)工程實踐經(jīng)驗來擬定上下游壩坡尺寸：應該在上游少設變坡，考慮在高程2796m處設一道，坡率從上往下為1：，1:；下游坡每隔約21m變坡一次，坡率自上而下依次為1：、1：：。所以土石壩上下游坡一般做成變坡，從上往下逐級放緩，每隔10到30米變坡一次。因此在土料相同的情況下，上游坡相對于下游坡來說應較緩些。 壩坡壩型、壩高、筑壩材料、荷載、壩基性質(zhì)等是影響土石壩邊坡的大小的幾個關鍵因素。和大壩穩(wěn)定并沒有很直接的聯(lián)系。(3) 安全加高A， 故 Y=h+s+A=++1=所以正常蓄水位+地震安全加高=+=三種工況的計算對比詳見下表：項目設計+正常運用校核+非正常運用正常+地震上游靜水位河底高程276527652765壩前水深Hm吹程D150001500015000β風速v211414護坡粗糙系數(shù)坡度系數(shù)m333安全超高A1波浪爬高R1%0壩前壅高e0地震超高00超高y0壩頂高程壩頂高程應該取上面三種工況的最大的一種工況，最大值為: 校核洪水位非常運用情況超高=+=，防浪墻頂部高程可以替代壩頂高程，=，取壩頂高程2827..0m,則 壩高=28272765=62m考慮到壓縮沉陷，土石壩竣工時的壩頂高程=設計高程+壩體施工沉降超高。故 =R+e+A=++1=所以 設計洪水位+正常運用情況超高=+=+非常運用情況超高(1) 計算風壅水面超出庫水位的高度e: 式中 D=21km H== (2) 計算波浪爬高R：= ,式中字母意義同前， , 查教材水工建筑物表52得Kw=1計算平均波高： 可得：計算波浪平均周期： ==計算平均波長：采用我國《混凝土重力壩設計規(guī)范》（SDJ2178）中的官廳水庫公式：式中2h和2L以米計，D以千米計v==21，D=15km將數(shù)據(jù)代入公式計算可得： ，判斷為深水波平均波長 ===故 = =對二級土石壩取保證率P=1%的波浪爬高作為設計爬高即R=，查教材《水工建筑物》表53爬高統(tǒng)計分布表可得： 所以校核波浪爬高= =風向與壩軸線的夾角β=，據(jù)斜向波折減系數(shù)表確定R=m(3) 計算安全加高A： 查教材《水工建筑物》, 故 = R+e+A=++=所以 校核洪水位+非常運用情況超高=+=+地震安全加高地震安全加高=地震涌浪加高（h）+地震附加沉陷值（s）+安全加高（A）(1) 本次畢業(yè)設計中擬建水庫地震烈度為七度。+正常運用情況超高(1) 計算風壅水面超出水庫水位的高度e:式中：水庫吹程 D=15000m計算風速 v===21 故 (2)計算波浪爬高R：規(guī)范（SDJ21884）建議采用蒲田試驗站統(tǒng)計分析公式來計算R：當壩坡系數(shù)m=，波浪平均爬高可以按照下式計算：= 式中: 與壩坡的糙率和滲透性有關的系數(shù),本此畢業(yè)設計中采用的是砌石護面,查資料可知=；Kw 是經(jīng)驗系數(shù),是由風速v,壩前水深H及重力加速度g組成的無維量=1,資料水工建筑物表52可知Kw=1；m 壩坡系數(shù), 本設計中上游壩坡，m為3； 、平均波高與波長，m。(2)校核洪水位+非常運用情況超高。正常情況下，Ⅲ，非常情況下，Ⅲ。圖41按照《碾壓式土石壩設計規(guī)范》（SDJ21884）規(guī)定，其值按下式計算：y=R+e+A式中： e風沿水面吹過所形成的水面升高即風壅水面超出庫水位的高度，m； R自風壅水面算起的波浪沿傾斜壩坡爬升的垂直高度，簡稱波浪爬高，m；D水庫吹程，km或m； H沿水庫吹程方向的平均水域深度，初擬時，可近似取壩前水深，m；K綜合摩阻系數(shù)， (D以km計) （D以m計）； v計算風速，,正常運用情況下的二級壩采用v= (為多年平均最大風速)，非常運用條件下的各級土石壩采用v=；風向與壩軸垂線的夾角，（176。 土石壩剖面的基本尺寸 在設計土石壩剖面時時，一般依據(jù)壩高、壩型、壩基筑壩材料等情況，參考已經(jīng)建成的大壩進行初步分析，通過滲流計算和穩(wěn)定分析來進行檢驗，最終達到確定安全經(jīng)濟的剖面的目的。 本設計采用瀝青混凝土心墻壩該壩型工程量小，施工方便，攔洪度汛簡便。沒有防滲體的粘性土填方，所以施工受氣候影響較小，施工干擾也較小，可以全年持續(xù)施工。 面板壩面板壩整個壩體都是受力結構。 堆石壩堆石壩壩坡較陡，剖面小，造價低，施工干擾相對較小，施工速度快，抗震性能好，工程量小。設計若采用均質(zhì)壩，則壩體剖面尺寸較大，使得土料的抗剪強度降低，且工程量較大。圖31 土石壩樞紐布置圖第四章 大壩設計概述 土石壩壩型選擇土石壩壩型選擇應該根據(jù)整個地形的工程量、投資的工期、筑壩材料、地形地質(zhì)條件、氣候條件、施工條件、壩基處理方案、抗震要求等各種因素綜合起來來進行研究比較，最后選定技術上可靠、經(jīng)濟上合理的壩型。 擋水建筑物部分 擋水建筑物是土石壩。本工程壩址四周河谷地形平坦，原材料的取材和運輸都比較方便，綜合多種因素考慮，最終選擇土石壩方案。（4）土石壩土石壩的壩型優(yōu)點：（1）土石壩可就地取材，施工靈活，技術方便。（3）重力壩的剖面尺寸往往因為穩(wěn)定和壩體拉應力強度條件控而做得較大。（2）重力壩結構作用明確。重力壩的壩型特點有：（1）重力壩對地質(zhì)、地形條件適應性強。（4）拱壩具有輕韌、彈性和整體性好的特點，能借助巖基對地震動能的吸收，還具有較強的抗震能力。（2）拱和相同高重力壩相比一般可節(jié)省工程量的1/3～2/3，節(jié)省材料，減小造價，增加工程效益。本設計可供選擇的有拱壩、重力壩、土石壩。第三章 壩型選擇及樞紐布置概述 壩型選擇影響壩型選擇的因素有以下幾點：壩址附近的建筑材料、地形、地質(zhì)條件、氣候條件、施工條件、壩基處理、抗震要求等?！?2810m，每個溢流孔凈寬b=8m。因此，采用第一種方案。 方案的選擇從調(diào)洪演算的結果可以得出，假設的三組方案均能滿足下泄流量Q900 m3/s及上游水位超高?Z?！?2812mB=9m設計校核617702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?！?2810mB=8m設計校核6637572209。∩=2812m， B=9m設計洪峰流量 = 1780m3/s（P=1%）481216169120244校核洪峰流量Q校 = 2420m3/s（P=%）481216229920244 調(diào)洪演算結果與方案確定 調(diào)洪演算的結果本設計中擬定三組方案進行比較，成果見表21?！?2810m， B=8m設計洪峰流量 = 1780m3/s（P=1%）481216169120244校核洪峰流量Q校 = 2420m3/s（P=%）481216229920244方案二： 209?！?2811m， B=9m； 方案三： 209。 初步方案擬定 依據(jù)已建好的項目的工作經(jīng)驗，假設三組孔口尺寸與堰頂高程如下（采用單孔泄洪）：方案一： 209。假如堰頂高程209?！蛇^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?！傻姆桨福?jīng)過分析比較，針對指標，近而選出最優(yōu)方案。 綜上，樞紐工程采用正槽溢洪道。其優(yōu)點是，泄水隧洞如能與施工導流洞合用，可使造價大大降低。這種溢洪道水流條件復雜，必須經(jīng)水工模型試驗驗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：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用堰為溢流控制的河岸溢洪道。 泄洪方式與水庫運用方案的確定先假設土石壩為