1、水工建筑物宁村水库重力坝计算书班 级： 水利水电工程 12学 生： 戎艳指导教师： 张小飞完成时间： 2016.1.9广西大学土木建筑工程学院目录第一章 工程资料 4一工程概况 4枢纽布置 6一.确定工程等别和建筑物级别 61）坝线选择 62）坝型选择 63）枢纽组成 6第三章 挡水坝的设计 .9一 坝顶高程 Z 顶确定 .9（1 ）基本公式和参数的确定 .92）具体分析和计算 .9二建基面高程确定 Z 基 .11三坝顶宽度 b .11四上下游坝坡的确定 .11五坝体强度及稳定性校核计算 .121）荷载组合： .122）计算参数 133）计算结果： .14溢流坝段的设计 16一拟定堰面曲线 .
2、161）上游直线段 .162） WES 上游剖面堰顶曲线坐标点计算 .163）溢流坝顶部下游面曲线段（见图 4） 164）反弧段设计（见图 4） 175）下游直线段（见图 4） 17二泄流能力校核 .18三消能防冲设计 .19计算挑距和下游冲刷坑深度 .19四导墙设计 20五溢流坝强度和稳定性校核； .201）计算过程及结果 .20第七章 工程量计算 .22- 1 -宁村水库重力坝设计第一章 工程资料一工程概况宁村水库位于南宁盆地北缘，高峰山南麓，南宁市明秀乡宁村和下游，宁村河发源于高峰山脉南部燕尾岭，流经安吉河至心圩河后汇入邕江。水库集雨面积 10.39 平方公里，坝址以上河长 9.4 公里
3、，河道平均坡降为 0.96%，河道平均水深约 2 米。兴建宁村水库的主要目的是保证南宁市的环境用水，并兼灌溉之用。二基本资料（1）地形资料：1、1：500 坝址地形图，另附；2、1：2000 库区地形图（略） （2）地质资料 ：根据地勘队提供的地质报告及地质图摘要如下：1、库区工程地质 宁村水库库区为砂岩、页岩、泥岩组成的碎屑岩系，库盘出露的岩层以泥岩为主，岩石渗透性微弱，岩层产状稍平缓，交错层理发育。其断层均为铁锰质胶接良好，无集中渗漏地段，库周山峦起伏，无主要邻谷，且库外一般谷底高程均高于正常蓄水位，因此不存在库区向库外渗漏的可能性，具备建库的条件。 2、坝址工程地质及水文地质 坝址岩层以
4、砂岩为主，夹泥岩和页岩，砂岩抗压强度较高，但泥岩、页岩抗压强度稍低，其允许承载能力为 0.60.7Mpa，岩层倾向上游，岩石节理、裂隙发育，整体性稍差，并假有薄层，抗滑能力较低，岩石受风化深度为 46m，河床地段强风化深度 35 米，基础开挖和清基工作量较大，坝址河床及两岸岩石的渗透性较大，一般渗透系数 0.10.7m/d，因此存在地基渗漏和绕坝渗漏的可能性，必需进行帷幕灌浆处理，总之坝址地质具备建坝条件，但不是很理想，河谷两岸不对称，风化深，而河床地段岩石较好，因此不宜作轻型坝，可考虑选择其他坝型。3、坝址岩石物理力学性质：在钻取岩芯作物理力学性质实验，将不同深度，不同风化强度的砂岩、泥岩、
5、页岩分五组进坝址行实验，成果如表示： 岩石名称 风化程度 重度（KN/） 比重 吸水率 抗压强度标准值- 2 -（MPa）干重度 饱和重度 （%） 干 饱和（Rb）砂岩 强风化 23.5 24.2 2.63 5.6 30 14砂岩 弱风化 25 25.6 2.68 2.03 51.6 42砂岩 微风化 26.2 26.6 2.7 0.61 58 49.8泥岩 新鲜 23.7 24.5 2.74 7.24 32 12.9页岩 新鲜 25.1 25.9 2.76 3.02 39.4 14.8由于某些原因，未作岩石抗剪断实验，现在将砼和弱风化岩石的抗剪断摩擦系数和抗剪断凝聚力提供如下，供设计参考。岩
6、石名称 摩擦系数 f 凝聚力 c（KPa）砂岩/砼 1 500泥岩（页岩）/砼 0.85 4004、当地建筑材料 坝址上下游 5Km 范围内，有大量适合建坝的砂岩可供开采，河谷地带有少量中细砂，卵石不多，而离坝址 89Km 范围的邕江两岸有足够数量河沙和河卵石可提供。坝址附近缺乏适宜筑坝的土料。附：宁村水库坝址 1/500 地质剖面图。三水文资料根据水文计算结果，为枢纽建筑物设计提供以下资料：1、下泄洪水流量（经调节）：设计洪水（2%）Q=450/s；校核洪水（0.2%）Q=588/s；可能最大洪水 Q=722/s；2、特征水位 正常蓄水位：126.50m； 死水位：106.00m。 - 3
7、-3、水库水位容积关系曲线（见表 1）表 1：4、下游水位流量关系曲线（见表 2）表 2：宁村水库下游水位流量关系流量（/s）10 100 200 300 400 450 588下游水位（m） 0 92.7 93.6 93.7 93.8 93.9 945、最大引用流量 ：1.0/s6、淤沙高程：92.00m。四 其他资料材料容重： 浆砌石重度：22KN/； 砼重度：24KN/；淤沙特性：淤沙浮重：7KN/； 淤沙内摩擦角：20；浪高计算：水库吹程 D=3km，多年平均最大风速 v=15m/s；下游渠首底部高程 97.00m； 地震烈度 6 度（设计不考虑）枢纽布置一.确定工程等别和建筑物级别由
8、于工程的等别是由六个指标（总库容，防洪，灌溉，发电，供水，治涝）中最大的指标来确定，由于该枢纽的开发目的为供水和灌溉，而其最大引用流量才 1.0/s，所以工程等别最终由总库容 V 总 确定。由于 V 总 =V 校 即校核洪水位（m） 90 100 110 120 125 130 135库容（万） 0 40 110 260 370 520 840- 4 -水位所对应的库容，故需求出校核洪水位 H 校 ，再根据水位库容关系（表一）确定库容。1）坝线选择坝线选择如宁村水位平面布置（附图 1）所示，由地形图资料可知该坝线上游山体陡，坡降大，成库容易，下游坝线地形开阔，平坦，便于施工系统布置，且坝线选址
9、在山脊位置，可以缩短坝线，节省造价；由于该工程为中小型工程，坝高不大，对承载力要求不高，该处岩石满足承载力要求，对于砂岩通过帷幕灌浆进行防渗；该枢纽与周边城镇相邻，交通便利“三通”容易满足，就地取材砂岩可作为粗骨料。综合地形，地质，枢纽布置，施工，建材和经济投资等因素考虑可确定坝线布置合理。2）坝型选择挡水坝有重力坝，土石坝，拱坝等，该库区右岸陡峭左岸右岸平坦，且岩基存在软弱夹层，不完整，不适合修建拱坝；如果修建土石坝，只能采用隧洞导流，而存在破碎带，不利于隧洞的稳定，对土石坝的施工导流不利，坝址岩层以砂岩为，土石坝的筑坝材料得不到满足，故排除土石坝。通过对比分析，重力坝符合地形地质要求，故坝
10、型选择为重力坝合理。重力坝分为浆砌石重力坝，常态混凝土重力坝，碾压砼重力坝。浆砌石重力坝施工质量不能保证而且施工速度慢，对工期影响大，造成经济投资大，不合适；碾压混凝土重力坝常用于大规模的工程，对于前面分析可知该工程为中小型规模，故选用常态混凝土重力坝更合适。3）枢纽组成由开发目的可知该枢纽无需用于发电，故不需要水电站厂房，因为需要供环境用水和灌溉，所以需要取（引）水建筑物，故该枢纽组成：泄水建筑物，挡水建筑物，引（取）水建筑物。其中泄水建筑物和挡水建筑物为主要建筑物，故因进一步确定其尺寸，形式和等级。4）泄水建筑物的形式及孔口尺寸的拟定(1)泄水建筑物形式的选择由前面地形分析知道其坝线不长，
11、故不适合岸边溢洪道；坝址的地质条件限制不能用隧洞泄水（具体理由见坝型选择土石坝部分）；所以只能选择坝身泄水。坝身泄水分表孔泄水，中孔泄水和底孔泄水。由前面分析已经确定该重力坝的坝高不大，故不宜采用底孔泄水方式；中孔泄水一般作降低水位用，本工程可用取水孔兼做水库放空用，故无需设中孔。且表孔具有最好的超泄能力，综合分析比确定采用表孔泄流。- 5 -表孔泄流分为开敞式，带闸门，带胸墙三种，根据工程概况中的要求可知不需要进行防洪，故无需设闸门等，同时，对淹没要求也不大，考虑结构简单，经济投资小，便于管理等因素优选开敞式，最终确定泄流建筑物形式：开敞式表孔泄流。(2）孔口尺寸拟定由于为开敞式表孔泄流，故
12、堰顶高程和正常蓄水位高程相等，即 Z 堰顶=Z 正=126.5m。单宽流量 q 和溢流前沿宽度 L 拟定前面已经分析该工程属于中小型工程，可直接根据地质条件来确定 q。根据规范：1、对于破碎的岩石：q=（2050）/（sm）2、对于中等坚硬岩石：q=（5070）/（sm） 3、对于坚硬岩石：q=（70200）/（sm） 坝址岩层以砂岩为，主夹泥岩和页岩，且岩石节理、裂隙发育，整体性差，风化强，故应对应规范中的破碎岩石：q=（2050）/s，由于河床的风化深度达（35）m，为一般的弱岩，考虑下游河床的消能防冲，根据 q=Q 校/B 可知，溢流前沿宽度 B 越大，q 越小，则越安全，综上：取 q=
13、28/（sm）。根据 B=Q 校/q=588/28=21m，故 B=21m。由于选择开敞式表孔泄流，故无需设闸门，即 n=1，则孔口尺寸就是溢流前沿宽度 B=21m。(3）特征水位计算堰型选择WESWES 型溢流堰顶部曲线以堰顶为界分上游段和下游段两部分。溢流堰的具体的设计见第三章。根据下游堰面曲线函数关系式：当上游坝面为直立时，取 n=1.85，K=2。Hd：设计定型水头，一般为校核洪水位时堰顶水头的 75%95%，即：Hd=（0.750.95）H 校特征水位确定(1)校核洪水位 Z 校 ：由 Hd=(0.70.95)H 校 ，Hd 越小堰越薄，工程量越小，考虑到气蚀对堰面的影响，最后取：H
14、 d=0.8H 校 ,则 H 校 /Hd=1/0.8=1.25，此时 H 校 就是堰上水头HW，则 H 校 /Hd=Hw/Hd=1.25，由于可根据下表三内插得：m=0.512yKHxndn)1(- 6 -5.12gm表三：当 P11.33H d时，流量系数 m 的值Hw/Hd 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3m 0.436 0.451 0.464 0.476 0.486 0.494 0.501 0.507 0.51 0.513注：P 1： 上游堰高根据公式: Q=mB H3/2g2：侧收缩系数，一般在 0.90.95，本设计取 =0.92：淹没系数，
15、为自由出流 =1m：流量系数，由计算得出 m=0.512B：堰顶宽，由计算得出 B=28mg 取 9.8m2/s得到 H 校 的计算公式：将数据带入上式得：H 校 =Q/(mB )2/3=588/( )g2 9.8210.5.922/3=5.65m；Hd=0.8H 校 =4.52mZ 校 =Z 堰 +H 校 =126.5+5.65=132.15m根据水位库容关系曲线（图一）得总库容 V 总=657.6（万立米）。根据总库容查询规范 SL252-2000 确定该工程等别为等，主要建筑物的级别为 4 级。（2）设计洪水位 Z 设计算方法：试算法。首先假定一个堰上水头 H 设 ，计算 H 设 /Hd
16、值，查附表 3，可得出流量系数m，代入公 式 Q=B ,求出设计洪水 H 设 。与资料给的设计洪水（2%）Q 设 =450m3/s 比较，误差不超过 1%即可。已知：设计洪水（2%）Q=450/s；H d=4.52m；流量公式：Q=mB H3/2g2误差公式：=|Q 设-Q(2%)|/Q(2%)32HgmQ校校- 7 -计算结果如表 4 所示：流量系数方案堰上水头H 设（m）Hd H 设 /Hdm设计洪水 Q设（m 3/s）Q(2%)（m3/s）误差(%)1 5 1.11 0.507 484.8 450 7.73%2 4.9 1.08 0.506 469.4 450 4.31%3 4.8 1.
17、06 0.505 454.2 450 0.93%4 4.75 1.05 0.504 446.3 450 0.08%5 4.774.521.06 0.505 450 450 0根据表格数据，方案 3,4，5 均满足要求，考虑误差最小，最终选择方案5，即：H 设 =4.77m设计洪水位 Z 设 =堰顶高程+设计水头=126.5+4.77=131.27m第三章 挡水坝的设计一 坝顶高程 Z 顶确定（1）基本公式和参数的确定Z 顶 =Z 设 +h 设 ；Z 校 +h 校 max h=h 1%+hz+hc h1%：累计频率为 1%时的波浪高度，m；hz：波浪中心线高于静水位的高度，m； hc：安全加高，
18、根据 SL252-2000水利水电工程工程等级划分及洪水标准按表 5 选取。 - 8 -表 5：h 的计算涉及到的官厅公式:hl：累计频率为 5%时的波浪高度，m；L:波浪长度，m；D：吹程，D=3km；2）具体分析和计算由于官厅公式，适用于 V020m/s 及 D20km.波高 hl，当 gD/V02=20250 时，为累计频率为 5%时的波浪高度 h5%；且 h1%=1.24h5%,。根据 V 设 =（1.52） max; =15m/s；则取 V 设 =25m/s;通过计算得到：gD/Vo2=9.8*3000/252=47.09 在（20，250）之间，符合运用条件，故为累计频率为 5%的
19、波高。1.设计情况波高：h 5%=0.0166*V05/4D1/3=0.0166*255/4*31/3=1.338mh1%=1.24h5%=1.659m波长：L=10.4(h 1%)0.8=10.4*（1.659） 0.8=15.592m壅高：h z=(h 1%2/L)cth(2H)/L=0.554m永久挡水性建筑物安全加高(m)坝的级别运用情况1 2 3 4设计情况 0.7 0.5 0.4 0.3校核情况 0.5 0.4 0.3 0.23/1450l6.hDVLHctlz28.l- 9 -查表 5 得 hc=0.3m因此h=h 1%+hz+hc=2.513mZ 设 =131.27+2.513
20、=133.78m2. 校核情况波高：h 5%=0.0166*V05/4D1/3=0.0166*155/4*31/3=0.707mh1%=1.24h5%=0.877波长：L=10.4(h 1%)0.8=10.4*（0.877） 0.8=9.363m壅高：h z=(h 1%2/L)cth(2H)/L=0.258m查表 5 得 hc=0.2m 因此h=h 1%+hz+h=1.335mH=132.15+1.335=133.49m具体计算结果见下表 6：表 6：项目 设计洪水位 校核洪水位Z 上 （m） 131.27 132.15V0m/s 25 15h5% 1.338 0.707h1% 1.659 0
21、.877L(m) 15.592 9.363hz(m) 0.554 0.258hc(m) 0.3 0.2h=h 1%+hz+hc(m) 2.513 1.335Z 坝 (m) 133.78 133.49- 10 -所以取 Z 坝 =133.78m二建基面高程确定 Z 基根据混凝土重力坝设计规范：1、坝高100m，可建在新鲜、弱风化、微风化下部基岩上；2、坝高=50100m，可建在微风化至弱风化上部基岩上；3、坝高小于 50m 时，可建在弱风化中部至上部基岩上。、根据该地的地形地质条件，建基面可设在弱风化处，由地形剖面图可知，高程为 85m 左右。故挡水坝的坝高可估算为：H 坝 =Z 顶 -Z 基
22、=133.78-85=48.78m坝高小于 50m，可建在弱风化中上部，取 Z 基 =86m；故 Hmax=47.78m三坝顶宽度 b根据设备布置运行施工检修和交通等要求，b=（8%10%）Hmax，且2m，常态混凝土重力坝坝宽 b3m，碾压混凝土重力坝坝宽 b5m。本设计为常态混凝土坝，b3m。b=（0.080.1）*47.78=（3.82244.778）m；取 b=4m四上下游坝坡的确定根据工程经验，一般情况下，上游坡率 n=0.00.3；下游坝坡坡率m=0.60.8；且下游坝坡的坝内延长线在上游坝面的交点 J 位于正常蓄水位附近。初步拟定时，考虑到应力分配合理和防止坝踵出现拉应力，初步取
23、坝上游坡率n=0.1，下游坝坡坡率 m=0.8.取 J 点刚好在正常蓄水位处，即 ZF=Z 正 =126.5m。故可初步绘出剖面图（图 1）已知：AB=4m,AH=47.78m；Z 坝 =133.78m，Z F=Z 正 =126.5m，Z 基 =86m，m=0.8，n=0.1。求解：- 11 -1. AJ=Z 坝 -Z 正 =7.28m；即可定出 J 点由几何关系得：tan=1/m=1/0.8，EH=0.8HJ=0.8*40.5=32.4m连接 EJ 与 AF 交于 F,则定出了下游起坡点。2. 上游起坡点一般为离建基面的距离为坝高的三分之一左右，即距建基面为：47.78/3=15.92m.取
24、 CH=16m。DH=0.1CH=1.6m 则可大致定出剖面图。五坝体强度及稳定性校核计算1）荷载组合：根据 SL319-2005混凝土重力坝设计规范中所规定的几种组合情况，如下表 7 所示：考虑本设计的实际状况，根据上表荷载组合，考虑基本组合的第（1）（2）项，特殊组合的第（1）项和施工竣工情况。由于设计洪水情况满足则正常蓄水位情况必然满足，则基本组合只需计算第（2）项。挡水坝的应力和稳定性分析，选择根据实际地质情况选择单一安全系数法中抗剪断公式计算。作用荷载：坝体自重；相应于各种工况下的水位的静水压力；- 12 -相应于各种工况下的水位的扬压力；淤沙压力；相应于各种工况下的水位的浪压力。计
25、算简图如下：- 13 -图 2各水位下的计算简图和荷载分布图2）计算参数由于该挡水坝为 4 级，故按照规范规定其结构安全级别为级，其对应的各参数指标具体见下表 8：表 8项目 名称 参数指标坝体自重 砼重度：24KN/静水压力 水容重：9.8KN/波浪压力 吹程 D=3km，设计风速 v=25m/s作用荷载淤沙压力 浮重度 7KN/； 内摩擦角：20混凝土抗压强度 标准值 13.4Mpa基岩抗压强度 42Mpa建基面摩擦系数 砂岩/混凝土摩擦 系数 f=1.0性能建基面凝聚力 c=0.5Mpa设计洪水位 m 上游：130.44；下游：93.9工况校核洪水位 m 上游：131.16；下游 94-
26、 14 -施工竣工 上下游均无水其他资料 设排水管和帷幕折减系数=0.2；排水管距坝踵d=6m3）计算结果：浪压力力臂公式：抗剪断公式：边缘处应力公式：计算沿坝轴线取单位长度 1m 计算，坝基面面积 A=34.8m2具体计算成果和过程见下附表：附页zhLy%1123PAcUWfKs )( 26)(BMU- 15 - 16 -第四章 溢流坝段的设计一拟定堰面曲线初步拟定时，选择 WES 剖面，由于 WES 剖面是曲线方程表示，便于控制，且堰剖面较瘦，可以节省工程量。WES 溢流堰断面设计包括上游直线段，堰顶曲线段、下游曲线段、下游直线段以及反弧段 5 个部分组成。设计要求：有较高的流量系数，泄流
27、能力大；水流平顺，不产生不利的负压和空蚀破坏；体形简单、造价低，便于施工。消能方式选择：通过水力条件水头为中高水头，地形地质条件下游平坦和经济，结构简单，施工方便等比较，选择挑流消能最合适。1）上游直线段在该设计中，由于挡水坝已经确定，故为了不使挡水坝产生侧向水压力，- 17 -则溢流坝的上游直线段设计与挡水坝保持一致。2）WES 上游剖面堰顶曲线坐标点计算堰顶 Z 堰顶 =Z 正 =126.5，Hd=4.52m。以堰顶 O1点为坐标原点（0，0），曲线采用三段复合圆弧相接。这样做可使堰顶曲线与堰上游面平滑连接，改善了堰面压强分布，减小了负压。三段复合圆弧（见图 3）的半径 R：R1=0.5H
28、d=0.5*4.52=2.26mR2=0.2Hd=0.2*4.52=0.904mR3=0.04Hd=0.04*4.65=0.181m三段复合圆弧水平坐标值 X：0.175Hd=0.175*4.52=0.791m0.276Hd=0.276*4.52=1.248m0.282Hd=0.282*4.52=1.275m根据坝顶处第一段圆弧半径和 x 值可以依次定出各段圆弧。3）溢流坝顶部下游面曲线段（见图 4）a 该剖面堰顶 O1点下游的 I 曲线 由公式：(y/H d)=k(x/Hd)n，k 及指数 n 决定于堰上游面的坡度，而前面已经定出上游面为直立面，则取 k=2.0，n=1.85，代入上述公式得
29、：曲线方程x 1.85=2.0Hd0.85y； H d为设计定型水头，4.52m。表 9 WESI 曲线的坐标点计算表根据上表 数据可绘X（m） 0 1 2 3 4 5 6Y（m） 0 0.14 0.5 1.06 1.80 2.72 3.82- 18 -出 I 曲线段。b 切点 A 的坐标由于溢流坝与挡水坝衔接部分有导墙连接，从工程实用和经济等方面综合考虑，初步拟定下游直线段的坡度与挡水坝相同取 m2=0.8。衔接点 A 点为切点故可对 OA 曲线段方程求导确定 A 点坐标：y=1.85*x0.85/2.0Hd0.85=1/m2则 x0.85=2.0Hd0.85/(1.85*m2)=2.0*4
30、.520.85/(1.85*0.8)=4.87m求得：x A=6.44m，y A=4.35m，即 A(6.44，4.35)。综上即可具体定出下游面第一条曲线 OA。4）反弧段设计（见图 4）溢流坝面反弧段是使溢流面下泄水流平顺转向的工程措施，通常采用圆弧曲线，反弧半径应结合下游消能设施来确定。根据 DL51081999混凝土重力坝设计规范规定：对于挑流消能确定：a、坎顶高程：坎顶高程在满足挑距要求：高于下游最高水位 12m，最高水位为校核洪水下泄流量 Q 校 对应的下游水位 Z 校 （查表 2）。Q 校 =588m3/s，Z 坎 Z校 =94m，初定 Z 坎 =95m。b、挑角：（20，25）
31、,取 23。c、反弧半径：R=(410)h 校 。h 校 ：校核洪水位闸门全开时反弧段最低点处的水深，收缩断面水深，为方便计算，计算时采用坎顶处水深 h1 代替。根据水力学公式计算反弧半径 R：h1=q 校 /v 校 。q 校 ：单宽流量，28m 3/sm；v 校 ：流速，m/s。上游水位至挑砍高程： S 1=132.15-95=37.15m流能比： K E=q 校 /( S11.5)=28/( *37.151.5)=0.0395g9.8KE（0.04 , 0.15），故满足长江公式： 35.0/.1EK坝面流速系数： =0.89763.35.09/./.EK- 19 -鼻砍断面流速： cos
32、Sg21hV校反弧段最低点处的水深：h 校 = h1=q 校 /v 校试算得： h 校 =1.173m选择反弧半径 R： R=(410)h 校 =4.69211.73m因为反弧段流速愈大，反弧半径 R 越大，=23.87m/s16m/s，所以取 R=9m。cosSg21hV校5）下游直线段（见图 4）由知，下游直线段与坝顶曲线相切，切点 A(6.44，4.35)，坡度与非溢流坝段的下游坡相同 m2=0.8。因为下游直线段与反弧段相切，且坡率为 0.8，由此计算出BO 2C=tan-1(1/0.8)=51.3O2F=RcosBO 2C=9*cos51.3=5.63mO2H=Rcos=9*cos2
33、3=8.28mHD=O2Htan=3.51m则 O2所在高程为 HO2=95+8.28=103.28myO2=126.50-103.28=22.72myB=yO2+O2F=22.72+5.63=28.35mAE=yB-yA=28.35-4.35=24mBE=AE*m2=24*0.8=19.2m则 xB=xA+BE=6.44+19.2=25.64mxO2=xB+BF=25.64+9sin51.3=32.66m各点坐标：B(25.64,28.35)，O 2(32.66,22.72)，C(32.66，31.72),D(36.17,31)。由以上步骤最终可根据：上游直线段，堰顶曲线段、下游曲线段、下游
34、直线段和反弧段确定出溢流坝剖面：- 20 -图 4二泄流能力校核由公式： 可得，H 设 =4.77m，H 校 =5.65m。23qmg而确定坝高时的 H=133.78-126.5=7.28m ，故满足泄流能力要求。三消能防冲设计由溢流坝断面设计部分得知：鼻坎高程为 95m，反弧半径 R=9m，挑角=23。计算挑距和下游冲刷坑深度挑距的计算水舌挑射距离是按水舌外缘计算，其估算公式为 2 21112sincosin()LvvghgL:为水舌挑距，m；- 21 -g 为重力加速度，9.8m/s 2；v1为坎顶水面流速，m/s 约为鼻坎处平均流速的 1.1 倍；:挑射角度，本设计为 23；h:坎顶平均
35、水深 h1在铅直向的投影，h=h 1cos，约等于 h1；h2:坎顶至河床面的高差，m。v1=v 校 =23.87m/sh1=h=1.173mh2=95-86=9mL=1/9.823.872sin20cos20+23.87cos20*23.872sin220+2*9.81(1.173+9)1/2=58.85m下游冲刷坑深度的计算关于冲刷坑深度，目前还没有比较精确的公式，可按下式进行估算：ts=t k-htt k=KSq0.5Z0.25t k：水垫厚度，自水面至冲刷坑的距离，m；ht:冲刷坑后的下游水深;q：单宽流量，m 3/(sm)；Z：上、下游水位差，m；KS：冲坑系数，对坚硬完整的基岩，取
36、 0.91.2，坚硬但完整性较差的基岩，取 1.21.5，软弱破碎、裂隙发育的基岩，取 1.22.0。q=28m3/(sm)H=132.15-94.00=38.15mKS=1.2,ht=94-86=8mt s=KSq0.5Z0.25=1.2*280.5*38.150.25-8=7.78m冲坑后坡： L/t s=7.56m3m 满足要求- 22 -四导墙设计边墩或导墙顶高程应根据计算水面线加上 =0.5m 超高确定。对非直线段h适当增加。计算公式：/iihqVh 墙 = b注：h i：不计入掺气和波动时的水深；hb：计算点计入掺气和波动时的水深；Vi：不计入掺气时计算点的平均流速；Hi：校核水位
37、与计算点高差；具体计算结果见表 10表 10 导墙计算表格：Hi（m） iq(m3/sm) V(m/s)hi(m) iHb(m)h(m)h 墙(m)5 0.960 10.1 2.8 1.2 3.1 4.36 0.946 13.3 2.1 1.2 2.4 4.010 0.934 16.0 1.7 1.3 2.1 3.515 0.923 18.3 1.5 1.3 1.9 3.125 0.9142820.2 1.4 1.3 1.70.52.7123(0.)iHq2iiig10ih- 23 -29 0.905 22.0 1.3 1.4 1.7 2.734 0.897 23.5 1.2 1.4 1.6
38、2.637 0.893 24.4 1.1 1.4 1.5 2.6导墙宽度 b（0.5,1）m,取 b=0.5m五溢流坝强度和稳定性校核；1）计算过程及结果溢流坝作用荷载：静水压力，动水压力，坝体自重，扬压力，淤沙压力。计算过程与前面的挡水坝相同，故这里不再复述，各作用力的计算公式和计算结果见附表 2其中溢流坝取整体计算，故可先根据 CAD 直接求出单位体积和重心位置，具体结果如下：不加导墙的单位体积- 面域 -面积: 884.5656边界框: X: 2798.8081 - 2838.3901质心: X: 2813.7893加上导墙后的单位体积 - 面域 -面积: 1052.4159边界框: X
39、: 2798.8081 - 2838.3901质心: X: 2814.3956故，导墙的单位体积： V 导 =1047.05m3无导墙溢流坝单位体积：V 溢流 =884.57m3V 平均 =（1052.42+884.57*21 ）/22=892.20m 3 重心距离坝踵距离：取 l=2813.7893-2798.8081=14.9812m，取 15m- 24 -溢流坝计算简图- 25 -附页- 26 - 27 -第七章 工程量计算由地质剖面图和各控制坝段剖面图，由 CAD 可以计算得到各坝段所对应的开挖面积和各坝段的面积，由于都沿坝轴线方向，故可近似当做梯形来求解开挖量和混凝土浇筑量。V 总=V1+V2+VnS：各断面的面积，由 CAD 可以求出；计算过程： 1.开挖量的计算（见表 11）：见表 11项目 S h V1 43.7 27.9 1496.8352 63.6 20 13823 74.6 20 18214 107.5 20 50525 397.7 22 6801.36 220.6 20 5025.87 281.98 20 4108.88 128.9 20 1793.39 50.43 20 3419.310 291.5 20 2915合计 33815.3352.混凝土浇筑量的计算（见表 12）：1/2nnSh
