【正文】 ，天然落差達(dá)2319m，‰。清水河流域水土流失以水力侵蝕為主，土壤侵蝕模數(shù)在。 氣象 清水河流域地處青藏高原與黃土高原過(guò)渡地帶，屬高原半干旱大陸性氣候，有冷曖季和干溫季之分，春季冷曖多變，干旱風(fēng)大，在回曖升溫中常遇劇烈降溫現(xiàn)象；夏季涼爽，降雨較多，雨熱同季；秋季較短暫，氣溫驟降，逐日平均氣溫下降可達(dá)4～7℃；冬季漫長(zhǎng)，干旱寒冷。 徑流與洪水水文分析主要參照清水河水文站、同仁站和隆務(wù)河口站的資料按無(wú)資料地區(qū)進(jìn)行計(jì)算，徑流分析成果和洪水分析成果見(jiàn)表2與表3，夕昌水庫(kù)不同頻率設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線如表4。 河道水位流量關(guān)系曲線 根據(jù)該河段的基本情況，該河段縱比降i=43‰，河床糙率n=，由曼寧公式計(jì)算不同水位時(shí)的天然流量，繪制的水位流量關(guān)系曲線如圖2。 庫(kù)區(qū)不存在滲漏，浸沒(méi)等問(wèn)題，固體徑流物為洪水期由夕昌溝上游及兩岸沖溝帶來(lái)的推移質(zhì)。 壩址區(qū)工程地質(zhì)概況 地形地貌 壩區(qū)段河谷呈“V”型，兩岸山體雄厚，地形坡度30186。壩區(qū)河谷狹窄，谷寬4070m，發(fā)育有不對(duì)稱的二級(jí)階地，階面寬2050m，略傾向于河床，二級(jí)階地高于河床810m，向河床傾斜，階面寬1030m。 地層巖性 壩址區(qū)第四系松散堆積層，按成因可分為： a、坡積碎石土：分布于坡鹿及山體斜坡，淺黃色，以砂土為主，碎石與角礫含量3040%，結(jié)構(gòu)松散，厚度48m。 c、洪積砂礫卵石層：淡黃色，以卵石為主，礫石含量3040%，砂土充填，結(jié)構(gòu)松散，厚度58m，分布于兩岸沖溝之溝口。e、侵入巖，壩區(qū)廣泛分布著燕山期花崗巖,中粒結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,主要礦物為石英2030%,長(zhǎng)石3040%,角閃石20%,及少量黑云母,以巖株產(chǎn)出。壩區(qū)物理地質(zhì)現(xiàn)象有泥石流與崩塌。 規(guī)劃壩址區(qū)的壩肩由花崗巖邊坡構(gòu)成，坡度35186。巖體節(jié)理較發(fā)育，其組合關(guān)系對(duì)邊坡穩(wěn)定影響不大。由崩積體構(gòu)成的邊坡坡度30186。根據(jù)探坑揭露，崩積體主要由塊石構(gòu)成，碎石含量30%，角礫與砂土充填，具架空結(jié)構(gòu)；一般粒徑2040cm，最大粒徑80cm，成份為花崗巖，具棱角，邊坡穩(wěn)定性較差。45186。 壩址基巖物理力學(xué)參數(shù) 根據(jù)9組巖石試驗(yàn):，%，%，飽和抗壓強(qiáng)度78143Mpa。，凝聚力ｃ＇,變形模量E可取15GPa。表5 水利水電工程分等指標(biāo)工程等別工程規(guī)模水庫(kù)總庫(kù)容（億m^3)防洪保護(hù)城鎮(zhèn)及工礦企業(yè)重要性保護(hù)農(nóng)田（萬(wàn)畝）Ⅰ大（1）型≥10特別重要≥500Ⅱ大（2）型重要5001000Ⅲ中型中等10030Ⅳ小（1）型一般305Ⅴ?。?）型5表6 永久性水工建筑物的級(jí)別工程等別永久建筑物的級(jí)別主要建筑物次要建筑物Ⅰ13Ⅱ23Ⅲ34Ⅳ45Ⅴ55 ，屬于Ⅲ等中型工程。保護(hù)城鎮(zhèn)為清水鄉(xiāng)，屬于一般，保護(hù)農(nóng)田在530萬(wàn)畝之間，屬于Ⅳ等?。?）型工程。 綜上所述，大壩永久性水工建筑物中的主要建筑物級(jí)別為3級(jí)，次要建筑物和臨時(shí)建筑物為4級(jí)。 擬定基本剖面 重力壩的基本剖面是指在自重、靜水壓力（水位與壩頂齊平）和揚(yáng)壓力三項(xiàng)主要荷載作用下，滿足穩(wěn)定和強(qiáng)度要求，并使工程量最小的三角形剖面，如圖3，在已知壩高H、水壓力P、抗剪強(qiáng)度參數(shù)f、c和揚(yáng)壓力U的條件下，根據(jù)抗滑穩(wěn)定和強(qiáng)度要求，可以求得工程量最小的三角形剖面尺寸。其剖面圖如圖3。 Δh=h1%+hz+hc （31） Δh—防浪墻頂與設(shè)計(jì)洪水位或校核洪水位的高差，m； —累計(jì)頻率為1%時(shí)的波浪高度，m； —波浪中心線至設(shè)計(jì)洪水位或校核洪水位的高差，m； —安全加高，按表7采用,對(duì)于Ⅲ級(jí)工程，設(shè)計(jì)情況hc＝，校核情況hc＝。 （32） （33） （34） 為計(jì)算風(fēng)速，m/s，設(shè)計(jì)洪水位和校核洪水位采用不同的計(jì)算風(fēng)速值。 D為吹程，km，按回水長(zhǎng)度計(jì)算：。 《水工建筑物》[1]規(guī)范規(guī)定應(yīng)采用累計(jì)頻率為1%時(shí)的波高，對(duì)應(yīng)于5%波高，；對(duì)應(yīng)于10%波高。（1）設(shè)計(jì)洪水位時(shí)Δh 計(jì)算 風(fēng)速采用50年一遇的風(fēng)速20m/s，吹程D=。波浪三要素計(jì)算如下： 波高 波長(zhǎng) 壅高 ； ； 壩頂高程計(jì)算 壩頂高程按式（35）計(jì)算，并選用其中較大值 壩頂高程=設(shè)計(jì)洪水位+ 壩頂高程=校核洪水位+ （35） 根據(jù)以上兩種水位時(shí)Δh 計(jì)算結(jié)果，得出兩種狀況下壩頂高程。 壩確定基高程 ，地基開(kāi)挖時(shí)河床上的沖積砂夾石層、沖積粘土夾碎石層必須清除（由地質(zhì)剖面圖上量得大多在10m以上），所以開(kāi)挖應(yīng)按100m以上壩高標(biāo)準(zhǔn)要求考慮。 ～，微風(fēng)化層厚6～7m，原則上應(yīng)考慮技術(shù)加固處理后，在滿足壩的強(qiáng)度和穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，減少開(kāi)挖。通過(guò)立式圖上確定的壩基開(kāi)挖線定出建基面最低開(kāi)挖高程為▽。 擬定壩頂寬度 壩頂寬度應(yīng)根據(jù)設(shè)備布置、運(yùn)行、檢修、施工和交通等需要確定并應(yīng)滿足特大洪水時(shí)維護(hù)等要求。按壩高的10%計(jì)算，考慮到上游防浪墻、下游側(cè)護(hù)欄、排水溝槽及兩邊人行道等，取壩頂寬為11m，以滿足大壩維修作業(yè)通行需要?；緮嗝嫔喜吭O(shè)壩頂結(jié)構(gòu)。 實(shí)體重力壩上游壩坡宜采用1∶0～1∶，壩坡采用折面時(shí)，折坡點(diǎn)高程應(yīng)結(jié)合電站進(jìn)水口、泄水孔等布置，以及下游壩坡優(yōu)選確定。下游壩坡宜采用1∶～1∶；對(duì)橫縫設(shè)有鍵槽進(jìn)行灌漿的整體式重力壩，可考慮相鄰壩段聯(lián)合受力的作用選擇壩坡。壩的下游面為均一斜面，斜面的延長(zhǎng)線與上游壩面相交于最高庫(kù)水位處，為了便于布置進(jìn)口控制設(shè)備，又可利用一部分水重幫助壩體維持穩(wěn)定，本次設(shè)計(jì)采用上游壩面上部鉛直，下部?jī)A斜的形式。 上游設(shè)置成折面可利用淤沙以及水重來(lái)增加壩體自重，折點(diǎn)設(shè)置在淤沙水位以上，由資料可知，由于死水位為2900m，折點(diǎn)取在高程為2901m的位置。 壩底寬度擬定 ～，本工程的壩高為108m，通過(guò)已經(jīng)確定的上下游壩坡坡率，最終確定壩底寬度B=87m。 基礎(chǔ)灌漿廊道的斷面尺寸，應(yīng)根據(jù)澆灌機(jī)具尺寸即工作要求確定，～3m，高為3～4m，為了保證完成其功能且可以自由通行，形狀采用城門洞型。初步擬定壩體形狀剖面如圖4所示。 荷載組合可分為基本組合與特殊組合兩類。特殊組合屬校核情況或非常情況，由同時(shí)出現(xiàn)的基本荷載和一種或幾種特殊荷載組成。本次設(shè)計(jì)考慮的基本荷載組合為正常蓄水位和設(shè)計(jì)洪水位；特殊組合為校核洪水位，它們分別考慮的荷載如表8所示。 。 ，如考慮運(yùn)用時(shí)排水設(shè)備，易于堵塞，須經(jīng)常維修時(shí)，應(yīng)考慮排水失效的情況，作為特殊組合。 “+”表示應(yīng)考慮的荷載。② 力矩G均是取各作用力對(duì)壩址處的力矩，逆時(shí)針為正。 自重W5 重力壩自重計(jì)算簡(jiǎn)圖壩體自重的計(jì)算公式： （kN） （36）式中V—壩體體積，；由于取1ｍ壩長(zhǎng)，可以用斷面面積代替，通常把它分成如圖5所示的若干個(gè)簡(jiǎn)單的幾何圖形分別計(jì)算重力； —壩體混凝土的重度（本設(shè)計(jì)中混凝土的重度為）。計(jì)算各種情況下的上下游水深：根據(jù)《水力學(xué)》[2]公式： （37）式中：根據(jù)《水力學(xué)》[2]規(guī)范，；，； 由資料可知溢流壩寬度為10m，則有B=10m； 為堰上水頭，堰頂高程與正常蓄水位齊平。①正常蓄水位：，Q=0，查得Z=上游水深：，下游水深，②設(shè)計(jì)洪水位：，Q=110m3/s，查得Z=上游水深：,下游水深，③校核洪水位：,Q=255m3/s，查得Z=上游水深：,下游水深，所得結(jié)果如表9所示：表9 不同情況下上下游水深特征水位上游水深（m）下游水深（m）上下游水位差 H（m）正常蓄水位設(shè)計(jì)洪水位校核洪水位 計(jì)算各種情況下靜水壓力：水平水壓力計(jì)算公式為： （38）式中：Ｈ—計(jì)算點(diǎn)處的作用水頭，ｍ； —水的重度， ； 垂直水壓力按水重計(jì)算。將揚(yáng)壓力分成四部分，、。 其中H為上下游水位差，為上游壩前水深，下游壩后水深，γ為水的容重，取，壩體揚(yáng)壓力計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖7所示。）。淤沙以粉砂和砂粒為主時(shí)，在26176。之間。 ，按30年，全部淤積計(jì)算，30=，由Z～。 故泥沙壓力： 綜上： 浪壓力 基本數(shù)據(jù) 基本數(shù)據(jù)如表10所示：表10 浪壓力計(jì)算基本數(shù)據(jù)表正常蓄水位設(shè)計(jì)洪水位校核洪水位計(jì)算風(fēng)速（m/s）2020有效吹程D（m）289029703030重力加速度g（）水位高程（m）壩基高程（m）安全超高h(yuǎn)c（m）迎水面深度H（m） 波浪要素計(jì)算及波態(tài)判別 根據(jù)《水工建筑物》[1]規(guī)范，波浪要素按官?gòu)d水庫(kù)公式計(jì)算（適用于20 及D20km）： （310） （311） （312） 當(dāng)=20～250時(shí)，為累積頻率5%的波高； 當(dāng)=250～1000時(shí)，為累積頻率10%的波高 平均波長(zhǎng)（m）；規(guī)范規(guī)定應(yīng)采用累計(jì)頻率為1%時(shí)的波高，對(duì)應(yīng)于5%波高，；對(duì)應(yīng)于10%波高。 圖8 深水波浪壓力 正常蓄水位時(shí)： 波高 波長(zhǎng) 壅高 因，屬于深水波。 校核洪水位時(shí)： 波高 波長(zhǎng) 壅高 因H=，屬于深水波。溫度荷載一般可以采取措施來(lái)消除，穩(wěn)定和應(yīng)力分析時(shí)可以不計(jì)入。 荷載計(jì)算結(jié)果匯總及相關(guān)荷載彎矩值參見(jiàn)附錄2附表（21）、（22）、（23）。抗滑穩(wěn)定分析的目的是核算壩體沿壩基面或沿地基深層軟弱結(jié)構(gòu)面抗滑穩(wěn)定的安全度，抗滑穩(wěn)定計(jì)算時(shí)取單寬作為計(jì)算單元，壩體抗滑穩(wěn)定計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖9所示。圖9 壩體抗滑穩(wěn)定計(jì)算簡(jiǎn)圖 單一安全系數(shù)法： 因壩體混凝土與基巖接觸良好，本次設(shè)計(jì)單一安全系數(shù)法采用抗剪斷強(qiáng)度計(jì)算公式進(jìn)行穩(wěn)定分析，計(jì)算公式如下： （314）根據(jù)（SL314—2004）《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》[3]，式中： — 按抗剪斷強(qiáng)度計(jì)算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)； — 壩體混凝土與壩基接觸面的抗剪斷摩擦系數(shù)，； — 壩體混凝土與壩基接觸面的抗剪斷凝聚力，；A — 壩基接觸面截面積，；— 作用于壩體上全部荷載（包括揚(yáng)壓力）對(duì)滑動(dòng)平面的法向分值，KN；— 作用于壩體上全部荷載對(duì)滑動(dòng)平面的切向分值，KN； 按抗剪斷強(qiáng)度公式（317）計(jì)算的壩基面抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)值應(yīng)不小于表11的規(guī)定。 抗滑穩(wěn)定極限狀態(tài)抗力函數(shù) （317），為壩基面上全部作用的法向作用設(shè)計(jì)值之和，既法向力設(shè)計(jì)值代數(shù)和。 由（SL 3191005）《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》[3]及《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)》[4]查得各分項(xiàng)系數(shù)，具體取值見(jiàn)附錄1。 正常蓄水位(基本組合）：?jiǎn)我话踩禂?shù)法：荷載標(biāo)準(zhǔn)值及相應(yīng)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)附錄2表21。 設(shè)計(jì)洪水位（基本組合）：承載能力極限狀態(tài)法： 荷載設(shè)計(jì)值及相應(yīng)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)附錄2表22，由附錄1查得各分項(xiàng)系數(shù)。 壩基面抗剪斷系數(shù)設(shè)計(jì)值 壩基面抗剪斷黏聚力設(shè)計(jì)值抗滑穩(wěn)定抗力函數(shù)： （3）驗(yàn)算抗滑穩(wěn)定性 持久狀況（基本組合）設(shè)計(jì)狀況系數(shù)；結(jié)構(gòu)重要性參數(shù)；基本組合結(jié)構(gòu)系數(shù)。 校核洪水位（特殊組合）：承載能力極限狀態(tài)法： 荷載設(shè)計(jì)值及相應(yīng)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)附錄2表23，由附錄1查得各分項(xiàng)系數(shù)。 壩基面抗剪斷系數(shù)設(shè)計(jì)值 壩基面抗剪斷黏聚力設(shè)計(jì)值