【正文】 式中：q—起始計(jì)算斷面單寬流量，m3/（）；—起始計(jì)算斷面渠底以上總水頭，mm；—泄槽底坡坡角，；—起始計(jì)算斷面流速系數(shù)。故只考慮校核情況下的計(jì)算。m）；——臨界坡降；B——泄槽首段寬度，m； g——重力加速度，m/s2；——相應(yīng)臨界水深的水面寬，m； 、——臨界水深時(shí)對(duì)應(yīng)的過水?dāng)嗝娣e（m2）、濕周（m）、水力半徑（m）、謝才系數(shù)。本工程所在地形較平緩，所以采用均一的一次坡，且盡量采用直線、等寬、對(duì)稱布置，以使水流順暢，保證工程安全?？v坡應(yīng)盡量采用均一的一次坡。（1）臨界坡度和臨界水深的確定泄槽落差大、縱坡陡，槽內(nèi)水流為高速流態(tài)，而高速水流對(duì)邊界條件的影響特別敏感，布置泄槽時(shí)必須注意轉(zhuǎn)彎、寬度變化以及縱坡變化等問題，使之適應(yīng)高速水流的特點(diǎn)。冪曲線方程為：，故可得冪曲線方程為：y= 。通過調(diào)洪演算，堰上定型設(shè)計(jì)水頭Hd＝(～)Hmax，堰上最大水頭Hmax＝－303＝，取堰上定型設(shè)計(jì)水頭＝9m。一般認(rèn)為，上游堰高P1≥（Hd為定型設(shè)計(jì)水頭），相對(duì)堰高對(duì)流量系數(shù)不產(chǎn)生影響。根據(jù)不同堰型在不同堰高下流量系數(shù)的比較，以WES冪曲線實(shí)用堰的流量系數(shù)最大，故實(shí)用堰堰頂下游堰面宜優(yōu)先采用WES冪曲線實(shí)用堰。當(dāng)埡口狹窄、沿水流方向的山體或埡口比較單薄、地面高程較低、兩旁山脊較高時(shí)多采用實(shí)用堰，以減少工程量。寬頂堰的結(jié)構(gòu)及施工簡(jiǎn)單，但流量系數(shù)較實(shí)用堰小，在埡口地面高程稍高于正常蓄水位、地面較平緩、泄流量小的工程中使用較廣泛；實(shí)用堰的流量系數(shù)較大，故在相同泄量下，其前緣長(zhǎng)度比寬頂堰短，在實(shí)際工程中采用較多?？刂贫问强刂埔绾榈佬沽康年P(guān)鍵部位，從水力特征來分，控制段分為渠式和堰式兩種。進(jìn)水渠底高程為450m，底板為平底。結(jié)合地形條件，本設(shè)計(jì)的進(jìn)水渠布置成由不同半徑的圓弧曲線組成的近似喇叭口形式，軸線的轉(zhuǎn)彎半徑為約為280m，滿足大于4倍渠底寬度的要求。引水渠的進(jìn)口布置，應(yīng)根據(jù)不同的地形，采用不同的體形，使水流平順入渠，體形宜簡(jiǎn)單。引水渠布置時(shí)，應(yīng)盡量短而直，其軸線方向宜進(jìn)水順暢。從壩區(qū)地形圖可知，右岸壩肩高程約為460~470m之間有一寬約為70m的平緩地段，河流在壩軸線下游約為300m處向右岸拐彎，此處河道幾乎與壩軸線平行。溢洪道有引水渠，控制段，泄槽，出口消能段組成。趾板的錨筋采用砂漿錨桿，先灌漿再插入鋼筋，選取φ25普通螺旋鋼筋，間距1m。連續(xù)趾板的施工縫按冷縫處理，不設(shè)止水，鋼筋通過。趾板示意圖如下圖52圖52 趾板示意圖 趾板分縫及配筋趾板結(jié)構(gòu)早期為分段式，后來發(fā)展為連續(xù)式，現(xiàn)在連續(xù)式趾板已成為一種新的趨勢(shì)。 巖石地基容許水力梯度巖石風(fēng)化程度容許水力梯度巖石風(fēng)化程度容許水力梯度新鮮、微風(fēng)化≥20強(qiáng)風(fēng)化5～10弱風(fēng)化10～20全風(fēng)化3～5經(jīng)過計(jì)算得趾板寬度為5m。本工程選擇平趾板布置方案。 趾板的布置趾板布置方式有三種方案：趾板等高線垂直于趾板基準(zhǔn)線，即平趾板方案；趾板面等高線垂直壩軸線的斜趾板方案；趾板面等高線適應(yīng)開挖以后的巖面的斜趾板方案。趾板與面板共同作用，形成壩基以上的防滲體，同時(shí)趾板與經(jīng)過固結(jié)灌漿、帷幕灌漿處理后的穩(wěn)定基巖連成整體，封閉地面以下的滲流通道，從而形成一個(gè)完整的防滲體系。經(jīng)論證，面板局部可采用雙層配筋。面板宜采用單層雙向鋼筋。面板混凝土應(yīng)具有較高的耐久性、抗?jié)B性、抗裂性及施工和易性?？拷鼉砂镀赂浇拇怪笨p，則由于所有面板都向面板中部產(chǎn)生位移而受到拉伸，這種縫被稱為A縫。（2）垂直伸縮縫這種縫從壩頂沿壩坡一直延伸到周邊縫，方向與壩軸線垂直，便之垂直于周邊縫。根據(jù)規(guī)定，50100m高度的壩設(shè)兩道止水才可滿足大壩運(yùn)行的要求。從防滲的角度看，這是面板壩最薄弱環(huán)節(jié)。按照接縫在面板中的位置和作用，可以分為：（1） 周邊縫它是趾板與面板間的接縫，由于面板與趾板分別位于碾壓堆石體和基巖上，即兩種變形模量截然不同的地基上，在水荷載作用下，其變形性質(zhì)不會(huì)相同，并使面板與趾板間產(chǎn)生明顯的相對(duì)位移。這些應(yīng)力有可能導(dǎo)致產(chǎn)生極其有害的裂縫發(fā)生。結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)。在達(dá)到上述要求的前提下，應(yīng)盡量選用較薄的面板，它不僅柔性好，而且還能節(jié)約材料，降低造價(jià)。對(duì)于面板壩，面板是防滲的主體，對(duì)其質(zhì)量有較高的要求，應(yīng)具有良好的防滲性能，足夠的耐久性，足夠的強(qiáng)度和防裂性能。主、次堆石區(qū)分界線：以壩軸線高程462m點(diǎn)為起點(diǎn)，以1：。 （5）次堆石壩區(qū)（3C區(qū)）該區(qū)承受的水荷載很小，其壓縮性對(duì)面板變形影響較小，因此可以采用強(qiáng)度較低的石料如軟巖筑壩。壩料級(jí)配設(shè)計(jì)中，目前多數(shù)是根據(jù)巖性相近的工程資料進(jìn)行類比確定。設(shè)計(jì)要求主堆石體壩料應(yīng)具有低壓縮性、高抗剪強(qiáng)度、透水性和耐久性。，最大顆粒直徑取200mm到300mm之間，采用專門開采的人工加工細(xì)堆石料。該區(qū)材料，應(yīng)是新鮮、堅(jiān)硬、級(jí)配良好的石渣，其粒徑級(jí)配應(yīng)滿足墊層區(qū)與主堆石區(qū)的過渡要求，符合反濾原則，一般不必采用破碎加工，常以主堆石料剔除較大粒徑后直接填筑。為了防止周邊縫張開而導(dǎo)致漏水，在趾板周邊縫的下側(cè)，設(shè)置特殊墊層區(qū)（2B區(qū)），用粒徑小于40mm的細(xì)墊層料填筑，以易于邊角處填筑密實(shí)，減少周邊縫的相對(duì)變形。最大材料顆粒直徑取60到80mm，小于50mm的顆粒含量取30%到50%，小于75mm的顆粒含量去5%到8%。當(dāng)用汽車直接卸料、推土機(jī)平料的機(jī)械化施工時(shí)，墊層區(qū)的水平寬度不宜小于3m。同時(shí)，墊層料應(yīng)為半透水料，滲透系數(shù)應(yīng)控制在103~104cm/s范圍內(nèi)，以期在面板出現(xiàn)裂縫時(shí)，墊層區(qū)能起到第二道防線的作用。(2) 墊層區(qū)（2A區(qū)）設(shè)置墊層區(qū)的目的是為混凝土面板提供一個(gè)均勻穩(wěn)定的、具有低壓縮性的優(yōu)良基礎(chǔ)，并實(shí)現(xiàn)從面板至過渡區(qū)和堆石區(qū)間的均衡過渡，適應(yīng)壩體的變形而不出現(xiàn)裂縫。然后于其上再覆蓋任意料，以防防滲土料失穩(wěn)。相鄰區(qū)下游壩料應(yīng)對(duì)其上游區(qū)有反濾保護(hù)作用，防止產(chǎn)生滲透變形和滲透破壞；②依據(jù)對(duì)面板的影響程度，從上游到下游壩料變形模量可遞減，以保證蓄水后壩體變形盡可能小，從而減小面板和止水系統(tǒng)遭到破壞的可能性；③充分合理的利用近壩材料和樞紐的開挖石渣料，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)的目的。一般，將壩體分為墊層區(qū)、過渡區(qū)、主堆石區(qū)及下游堆石區(qū)。上游為鋼筋混凝土面板，無需護(hù)坡，下游采用干砌石護(hù)坡。軟巖堆石料筑壩和軟基上建壩，壩坡由穩(wěn)定計(jì)算確定。壩頂細(xì)部構(gòu)造如圖51。本工程設(shè)計(jì)采用L型防浪墻。防浪墻底部高程以上的壩體，應(yīng)用細(xì)堆石料填筑，并鋪設(shè)路面。壩頂上游側(cè)應(yīng)設(shè)置防浪墻，墻頂高出壩頂1m~。順場(chǎng)灘水庫為中型水庫，參照工程經(jīng)驗(yàn)，壩頂鋪有厚度為30cm的碎石墊層，路面混凝土厚度為30cm。壩頂寬度應(yīng)根據(jù)運(yùn)行需要、壩頂設(shè)施布置和施工要求確定，壩頂寬度一般為5m~8m。 壩頂高程計(jì)算表運(yùn) 用 情 況洪水水位（m）波浪爬高R1%（m）風(fēng)壅水面高度e（m）安全超高A（m）壩頂高程（m）設(shè)計(jì)洪水位加正常運(yùn)用正常蓄水位加正常運(yùn)用校核洪水位加非常運(yùn)用正常蓄水位加非常運(yùn)用壩頂上游側(cè)應(yīng)設(shè)置防浪墻，防浪墻的底部高程宜高于正常蓄水位（）,墻頂高出壩頂1m。根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL2742001），壩頂超高y的計(jì)算公式為 式中：y —壩頂超高，m；R —最大波浪在壩坡上的爬高，m；e —最大風(fēng)壅水面高度，m； A —安全加高，m。壩型選擇要根據(jù)壩址區(qū)地形條件、地質(zhì)條件、筑壩材料、施工條件、氣候條件及工程量等多方面因素綜合進(jìn)行比較，選定技術(shù)上可靠、經(jīng)濟(jì)上合理的壩型。故放棄土心墻堆石壩方案。(6)堆石壩比土石壩施工干擾少。(4 )堆石壩比土石壩的施工導(dǎo)流與度汛方便。(2)堆石壩的防滲板位于堆石體上面，承受水壓力的性能好，壩體透水性比心墻壩好，幾乎不受滲透水壓力的影響。初選重力壩、土石壩、堆石壩三種壩型進(jìn)行比較。 壩 型 選 擇大壩按筑壩材料主要分為：拱壩、重力壩、土石壩以及堆石壩等壩型。本工程是以灌溉為主、兼以發(fā)電的綜合利用水利樞紐。盡可能使樞紐中的部分建筑物早期投產(chǎn)，提前發(fā)揮效益。結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足要求，即技術(shù)上安全可靠。（2）樞紐布置必須使各個(gè)不同功能的建筑物在其位置上各得其所，在運(yùn)行中相互協(xié)調(diào)，充分有效地發(fā)揮所承擔(dān)的任務(wù)。水利樞紐的規(guī)劃和運(yùn)行中，防洪、發(fā)電、灌溉等部門對(duì)水的要求不盡相同，為了協(xié)調(diào)上述各個(gè)部門供需之間的矛盾，需要進(jìn)行合理的樞紐布置，統(tǒng)籌安排，最合理的開發(fā)利用水能資源，做到以最少的投資，最大限度地滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門的需要。按其所在地區(qū)的地貌形態(tài)分為：平原地區(qū)水利樞紐和山區(qū)（包括丘陵區(qū)）水利樞紐；按攔河壩的形式還可分為重力壩樞紐、拱壩樞紐、土石壩樞紐及水閘樞紐等。大多數(shù)情況下水利樞紐都是多目標(biāo)的綜合利用樞紐。設(shè)計(jì)情況和校核情況的洪水過程線及下泄流量曲線見圖33和圖34.圖33 設(shè)計(jì)洪水過程線及下泄流量過程線圖34 校核洪水過程線及下泄流量過程線設(shè)計(jì)情況校核情況上游水位（m）下游水位（m）下泄流量（m3/s)上游水位（m）下游水位（m）下泄流量（m3/s)4 樞紐布置及壩型論證 樞 紐 布 置 為了滿足防洪要求，獲得灌溉、發(fā)電、供水等方面的效益，需要在河流的適宜地段修建不同類型的建筑物，用來控制和分配水流，這些建筑物統(tǒng)稱為水工建筑物，而不同類型水工建筑物組成的綜合體稱為水利樞紐。方案二的設(shè)計(jì)洪水位和校核洪水位均只稍高于方案一，但是閘孔凈寬增加了10m，相應(yīng)增寬了施工難度大的溢流壩面長(zhǎng)度。t（h）Q，q（m3/s）1— 設(shè)計(jì)洪水過程線2— 下泄流量過程線圖32設(shè)計(jì)洪水過程線及下泄流量過程線（3）計(jì)算機(jī)調(diào)洪擬定兩個(gè)方案，對(duì)設(shè)計(jì)洪水、校核洪水分別進(jìn)行調(diào)洪演算。以設(shè)計(jì)洪水情況為例，計(jì)算結(jié)果為：溢洪道最大下泄流量qm=1986m3/s，相應(yīng)總庫容Vm=；堰頂高程以下的庫容得V設(shè)=；由Z~V曲線查得Z設(shè)=。顯然，當(dāng)入庫洪水為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的洪水時(shí)，求得的、即為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的最大泄洪量、設(shè)計(jì)防洪庫容和設(shè)計(jì)洪水位。，得到最高洪水位時(shí)的總庫容，從中減去堰頂以下的庫容，得到調(diào)洪庫容。，若計(jì)算的最大下泄流量正好是二線的交點(diǎn)，說明計(jì)算的是正確的。，由起調(diào)水位（即汛前水位）查及關(guān)系曲線得到水量平衡方程中的和；由入庫洪水過程線查得和；然后假設(shè)一個(gè)值，根據(jù)水量平衡方程算得相應(yīng)的，由在qV曲線上查得，若二者相等，即為所求，否則，應(yīng)重設(shè)，重復(fù)上述計(jì)算過程，直到二者相等為止。 （2）列表試算法本設(shè)計(jì)考慮靜庫容進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算。陡漲陡落的，△t取短些。①水庫水量平衡方程：②水庫蓄泄方程或水庫蓄泄曲線：式中：、—時(shí)段△t始、末的入庫流量，m3/s；、—時(shí)段△t始、末的出庫流量，m3/s；、—時(shí)段△t始、末的水庫蓄水量，m3/s；△t—計(jì)算時(shí)段，s。水量平衡用水庫水量平衡方程表示，動(dòng)力平衡可由水庫蓄泄方程（或蓄泄曲線）來表示。本設(shè)計(jì)參考國(guó)內(nèi)外已建工程，初步擬定溢流堰凈寬為40m，單寬為8m。在確定泄洪建筑物孔口尺寸的時(shí)候，需要考慮以下幾方面因素：（1）泄洪要求：為了維持一定的庫水位,在汛期泄洪建筑物要有一定的泄洪能力；（2）閘門和啟閉機(jī)：?jiǎn)㈤]力越大，工作橋的跨度相應(yīng)地也就越大；（3）樞紐布置：孔口高度越大，單寬流量就越大，溢流堰寬度也就越??；孔口寬度越小，孔數(shù)就越多，閘敦?cái)?shù)也越多，溢流堰總長(zhǎng)度也就相應(yīng)增大。對(duì)于本工程，從壩區(qū)地形圖可知，右岸壩肩高程約為460~470m之間有一寬約為70m的平緩地段，河流在壩軸線下游約為300m處向右岸拐彎，此處河道幾乎與壩軸線平行。因此水庫只能延滯和調(diào)節(jié)洪水而不能控制洪水與興利庫容結(jié)合。表面式溢洪道分為有閘溢洪道和無閘溢洪道。 圖31 洪水過程線 水利計(jì)算泄水建筑物是水利水電樞紐工程中的重要組成部分，其型式的選擇與具體布置，需結(jié)合具體的水文、地形、地質(zhì)、施工等條件及運(yùn)用要求，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，從各種可行方案中，本著既安全又經(jīng)濟(jì)的原則選定。 因此最大倍比為K設(shè)=2341/1600=，K校=3234/1600=。順場(chǎng)灘工程永久性主要建筑物等級(jí)是3級(jí)，正常運(yùn)用（設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)）下的洪水重現(xiàn)期為100年（P＝1％），非常運(yùn)用（校核標(biāo)準(zhǔn)）下的洪水重現(xiàn)期為2000年（P＝％）。二是“以量控制”，其放大倍比為：式中：Wtp—設(shè)計(jì)頻率的設(shè)計(jì)時(shí)段洪量，設(shè)計(jì)時(shí)段長(zhǎng)短一般是根據(jù)工程情況決定； Wt—典型洪水過程線的設(shè)計(jì)時(shí)段洪量。因此，方法的關(guān)鍵在于確定以誰為主的放大倍比值。 同倍比放大法即按峰或量同倍比控制的方法，其優(yōu)點(diǎn)是可以較好地保持典型洪水過程線的特點(diǎn)，對(duì)多峰洪水過程的流域或分析洪水地區(qū)組成時(shí)均可適用，缺點(diǎn)是常使設(shè)計(jì)洪峰或設(shè)計(jì)洪量的放大結(jié)果有偏大或偏小的現(xiàn)象。設(shè)計(jì)洪水過程線和校核洪水過程線可由典型洪水過程線放大得到，其方法主要有兩種：同頻率放大法和同倍比放大法。綜合考慮后本設(shè)計(jì)取永久性水工建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)為：設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇（p=1%），校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為2000年一遇（p=%）。結(jié)合本工程基本資料，順場(chǎng)灘水利樞紐為山區(qū)、丘陵區(qū)水利水電工程。在本設(shè)計(jì)中工程等別為Ⅲ等，可以得知該工程永久性水工建筑物中主要建筑物級(jí)別為3級(jí)，次要建筑物為4級(jí)；對(duì)于臨時(shí)性水工建筑物。水利水電工程中的永久性和臨時(shí)性水工建筑物，根據(jù)其所屬的工程等別及其在工程中的作用和重要性，根據(jù)中華人民共和國(guó)行業(yè)規(guī)范《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252—2000），分別劃分為5級(jí)和3級(jí)。 水利是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，工作失常會(huì)導(dǎo)致社會(huì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)受到阻滯和破壞，甚至造成社會(huì)問題。由《水利水電工程等級(jí)劃分及洪