【正文】 KΔ經(jīng)驗系數(shù) KW計算工況 水庫靜水位（m ）小浪底土石壩41基本情況基本參數(shù)計算工況 水庫靜水位（m ） 計算風速（m / s ） 平均波高hm（m ) 平均坡周期 Tm（s ）說明： 本程序是根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》（SL27 4 20 01 ）按莆田實驗站公式設(shè)計，使用時先選擇壩的級別、地區(qū)類別和護面類型后，在紅色區(qū)域填上基本參數(shù)，確認后按確定按鈕，即可得到壩頂最低高程和相應計算參數(shù)。 根據(jù)軟件 推算 則 ： 土石 壩課程設(shè)計 12 工程名稱 地區(qū)類別壩的級別 1 護面類型邊坡系數(shù) m 多年平均最大風速 15 m/s計算工況水庫靜水位（m ）壩迎水面前水深H（m ）水域平均水深H m（m ）風區(qū)長度( 吹程) D（m ）計算風向與壩軸線法線的夾角 β （176。 1 2 4 5 10 14 20 30 50 ~ 表3 4 爬高統(tǒng)計分布（R p / R m 值）P ( % )h ?? ?? ?? 4) 風 壅水面高度 e = ????02??2??????cosβ 土石 壩課程設(shè)計 11 式 中： Hm—— 壩前水域平均水深， m； K—— 綜合摩擦系數(shù)，其值變化在（ ～ ） 106之間，計算時一般取 K= 106； β —— 風向與水域中線（或壩軸線的法線）的夾角，（176。不同累積頻率的爬高 RP和 Rm的比，可根據(jù)爬高統(tǒng)計分布表 34 確定。當坡度系數(shù) m=～ 時，平均爬高 Rm 計算公式 為 : ???? = ???????√1+ ??2 √??????? 式中 ???—— 斜坡的糙率滲流系數(shù)，可查表 32,； ????—— 經(jīng)驗系數(shù)，由計算風速 v0（ m/s）、水域平 均水深 Hm（ m） 土石 壩課程設(shè)計 10 和重力加速度 g 組成的無維量 ??0√??????按表 33 確定； m—— 單坡的坡度系數(shù)，若單坡坡角為 α，則 m = cotα； ???、 ????平均 坡高和波長， m。 土石 壩課程設(shè)計 9 壩的級別 1 2 3 4 ， 5正常運行 1 . 5 1 0 . 7 0 . 5非常運行條件（ a ） 0 . 7 0 . 5 0 . 4 0 . 3非常運行條件（ b ） 1 0 . 7 0 . 5 0 . 3表 3 1 土石壩的安全加高 2) 波浪的平均波高和平均波周期宜采用莆田試驗站公式： ??? = ???[{????????2 }]???{ {??????2}???[{????????2 }]} ???? = ?? 當 ????????≥ 時，稱為深水波，其波長與周期有關(guān)： ???? = ??T??22?? ≈ ????2 當 ????????﹤ 時，稱為淺水波，其波長與周期有關(guān)： ???? = ??T??22?? th2?????????? 以式中 ： ???平均坡高 ， m； ????壩前水域 平 均 水深， m； ????平均 坡周期， s。 壩頂超高 d 按下式計算，對于特殊重要的工程，可取 d 大與此設(shè)計值。 應按以下 4 種運行條件計算， 取其最大值： ① 設(shè)計洪水位 +正常運用條件的壩頂超高； ② 正常蓄水位 +正常運用條件的壩頂超高； ③ 校核洪水位 +非常運用條件的壩頂超高； ④ 正常蓄水位 +非常運用條件的壩頂超高，再加地震安全加高。 土石 壩課程設(shè)計 7 泄洪洞溢洪道進水塔主廠房閘室尾水洞黃河大 壩公 路消力池主變室馬道壩頂馬道（ 2） 泄水建筑物 — 溢洪道 泄水建筑物采用溢洪道，溢洪道布置在壩體的左側(cè)。 （ 2）泄水建筑物：包括泄洪隧洞和溢洪道結(jié)合。通過各種不同的壩型進行定性的分析比較，綜合考慮地形條件、地質(zhì)條件、建筑材料、施工條件、綜合效益等因素，最終選擇土石壩的方案。而土石壩適應地基變形能力較強，對地基的要求較低。支墩壩本身的應力較高，對地基的要求也很高，在這種地質(zhì)條件下修建支墩壩也是不可能的。 二、 樞紐 布置 壩型選擇 土石 壩課程設(shè)計 6 圖 21 所選壩址縱剖面圖 所選的壩軸線處河床沖積層較深，兩岸風化巖石透水性大，基巖的強度較底，且不完整。 水文、水利計算及調(diào)洪演算成果 經(jīng)洪水調(diào)節(jié)計算，確定的水庫特征水位及庫容成果如下表所示： 表 13 水庫水位與庫容表 序號 項 目 單位 數(shù)值 備 注 土石 壩課程設(shè)計 5 1 死水位 m 2 汛限水位 m 3 正常蓄水位 m 4 設(shè)計洪水位 m P=% 5 校核洪水位 m P=% 6 下游最高水位 m 7 防洪庫容 億 m3 8 有效庫容 億 m3 9 初始庫容 億 m3 10 總庫容 億 m3 11 溢洪道泄流量 m3/s 3700 P=% 根據(jù)水庫防洪要求，遇千年一遇洪水，庫水位 274m，要求總泄流量不得小于 13480m3/s；遇萬年一遇洪水，庫水位 275m，要求總泄流量不得小于 17000 m3/s，并應留有足夠的余地。 工程總庫容 億 m3，按水利部、能源部頒布的水利水電工程的分等分級指標，確定樞紐為 Ⅰ 等工程，主要建筑物為 1 級，次要建筑物為 2 級，臨時建筑物為 3 級。 表 12 不同礫石含量設(shè)計干容重參考值表 土石 壩課程設(shè)計 4 大于 5mm的含礫量 P（ %） 10～ 20 21～ 30 31～ 40 41～ 50 51～ 60 61～ 70 設(shè)計干容重（ kN/m3） 其它資料 工程規(guī)模 小浪底水利樞紐位于三門峽水利樞紐下游 130 公里、河南省洛陽市以北 40 公里的黃河干流上， 下距鄭州花園口 128 公里，工程以防洪（包括防凌）、減淤為主，兼顧供水、灌溉、發(fā)電、蓄清排渾，除害興利，樞紐是由攔河大壩及泄水排沙等建筑物組成。 砂礫石滲透系數(shù) 3103cm/s；內(nèi)摩擦角： φ=25176。擾動后的主要物理力學指標為干容重 。夾層抗剪強度低，給壩體、壩肩均帶來嚴重的穩(wěn)定問題。 河床砂卵石覆蓋層厚度一般為 30m～ 40m，最厚約 80m，河床右側(cè)覆蓋層下有一基巖陡坎，壩軸線處陡坎高 45m，坎的坡度約為 1：，向上游陡坎逐漸變緩直至消失。壩址右岸岸坡較緩，離河岸較遠處基巖出露高程為 380m～ 400m，由青灰色砂巖和紫紅色粘 土巖組成。 壩址區(qū)地質(zhì)條件 小浪底工程壩址河床覆蓋層最深達 74m。黃河泥沙約有 1/4 沉積在下游河床，致使下游河床每年以 10cm 速度抬高。 表 11 不同頻率的洪峰流量表 頻率 1 洪峰流量（ Q/m3） 52300 40000 27500 黃河徑流的泥沙含量居世界首位，多年平均含沙量 ，多年平均輸沙量 億 T。 小浪底樞紐 2021 年水平年設(shè)計多年平均年徑流為 億 m3，設(shè)計年均輸沙量 億 t，年平均含沙量 ，在天然情況下汛期 7 月～ 9 月來沙量占 85%。黃河洪水的洪峰形式，上游為矮胖型，洪水歷時較長，洪峰較低。干流及較大支流汛期徑流量占全年的 60%左右，每年 3 月份 6 月份，徑流 土石 壩課程設(shè)計 2 量只占全年的 10%20%，小浪底水利樞紐控制黃河 90%的水量。大部分徑流來自蘭州以上及龍門到三門峽區(qū)間。混凝土與基巖之間的抗剪摩擦系數(shù) f=。距離地面十米處的風速為 15m/s，吹程為 6km。 壩址區(qū)自然條件 小浪底工程位于黃河中游最后一個峽谷的出口，上距三門峽水庫130km，下游是黃淮海平原。水庫防洪限制水位 275m，總庫容 億 m3，長期有效庫容 51 億 m3為不完全年調(diào)節(jié)水庫。 土石 壩課程設(shè)計 I 水工 建筑物課程設(shè)計 土石壩 課程設(shè)計 專 業(yè)： 水利水電工程 班 級： 水電 XXXX 姓 名 : XXXX 學 號： XX 指導教師： 成 績： 土石 壩課程設(shè)計 II 目錄 一、 基本資料 ...................................... 1 壩址區(qū)自然條件 ............................... 1 壩址區(qū)地質(zhì)條件 ............................... 2 建筑材料物理力學指標 ......................... 3 其它資料 .................................... 4 二、 樞紐布置 ...................................... 5 壩型選擇 .................................... 5 樞紐建筑物及其布置 ........................... 6 三、 剖面設(shè)計 ...................................... 8 壩頂高程 ..................................... 8 壩頂寬度 .................................... 13 壩坡 ........................................ 13 壩底寬度 .................................... 13 四、 土料設(shè)計 ..................................... 14 土料設(shè)計 .................................... 14 填筑標準設(shè)計 ................................ 15 五、 防滲排水設(shè)計 .................................. 16 滲流計算（電算） ............................ 16 滲透破壞驗算 ................................ 24 排水設(shè)施選擇 ................................ 25 六、 土石壩穩(wěn)定計算 ................................ 25 土石 壩課程設(shè)計 III 七、 土石壩的地基處理 .............................. 33 土石壩的壩基清理 ............................ 33 土石壩的防滲處理 ............................ 34 八、 土石壩兩岸連接建筑物設(shè)計 ...................... 34 土石壩與壩基的連接 .......................... 34 土石壩與岸坡的連接 .......................... 35 九、 土石壩細部構(gòu)造設(shè)計 ............................ 35 壩頂 ........................................ 35 防滲體 ...................................... 36 排水設(shè)施 .................................... 37 護坡與貼坡排水 .............................. 37 主要參考文獻 ....................................... 40 土石 壩課程設(shè)計 1 一、 基本資料 小浪底水