土石壩設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、目錄摘要1Abstract2前言3第1章設(shè)計(jì)的基本資料41.1概況41.2基本資料41.2.1地震烈度41.2.2水文氣象條件41.2.3壩址地形、地質(zhì)與河床覆蓋條件51.2.4建筑材料概況61.2.5其他資料7第2章 工程等級(jí)及建筑物級(jí)別8第3章壩型選擇及樞紐布置93.1 壩址選擇及壩型選擇93.1.1 壩址選擇93.1.2 壩型選擇93.2 樞紐組成建筑物確定93.3 樞紐總體布置9第4章大壩設(shè)計(jì)104.1 土石壩壩型選擇104.2 壩的斷面設(shè)計(jì)104.2.1 壩頂高程確定104.2.2 壩頂寬度確定124.2.3 壩坡及馬道確定134.2.4 防滲體尺寸確定134.2.5 排水設(shè)備的形式

2、及其基本尺寸的確定144.3 土料設(shè)計(jì)144.3.1 粘性土料設(shè)計(jì)154.3.2 石渣壩殼料設(shè)計(jì)（按非粘性土料設(shè)計(jì)）164.4 土石壩的滲透計(jì)算174.4.1 計(jì)算方法及公式174.4.2 計(jì)算斷面及計(jì)算情況的選擇184.4.3 計(jì)算結(jié)果184.4.4 滲透穩(wěn)定計(jì)算194.5 穩(wěn)定分析計(jì)算194.5.1 計(jì)算方法與原理194.5.2 計(jì)算公式204.5.3 穩(wěn)定成果分析204.6 地基處理204.6.1 壩基清理214.6.2 土石壩的防滲處理214.6.3 土石壩與壩基的連接214.6.4 土石壩與岸坡的連接214.7 土壩的細(xì)部結(jié)構(gòu)214.7.1 壩的防滲體、排水設(shè)備214.7.2 反濾層

3、設(shè)計(jì)224.7.3 護(hù)坡及壩坡設(shè)計(jì)224.7.4 壩頂布置23第5章溢洪道設(shè)計(jì)245.1 溢洪道路線選擇和平面位置的確定245.2 溢洪道基本數(shù)據(jù)245.3 工程布置245.3.1 引渠段245.3.2 控制段255.3.3 泄槽265.3.4 出口消能段325.4 襯砌及構(gòu)造設(shè)計(jì)335.5 地基處理及防滲33結(jié)論34感想體會(huì)35致謝36參考文獻(xiàn)37附錄一：計(jì)算書38附錄二：外文翻譯68IV第 頁摘要適當(dāng)修建大壩可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)流域地區(qū)防洪、灌溉的綜合效益。通過對某河地形地質(zhì)、水文資料、氣候特征的分析，結(jié)合當(dāng)?shù)氐慕ㄖ牧?，設(shè)計(jì)適合的樞紐工程來幫助流域地區(qū)實(shí)現(xiàn)很好的經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)防洪要求，對水庫進(jìn)行

4、洪水調(diào)節(jié)計(jì)算，確定壩頂高程及泄洪建筑物尺寸；通過分析，對可能的方案進(jìn)行比較，確定樞紐組成建筑物的形式、輪廓尺寸及水利樞紐布置方案；詳細(xì)作出大壩設(shè)計(jì)，通過比較，確定壩的基本剖面與輪廓尺寸，擬定地基處理方案與壩身構(gòu)造，進(jìn)行水力、靜力計(jì)算；對泄水建筑物進(jìn)行設(shè)計(jì)，選擇建筑物的形式、輪廓尺寸，確定布置方案。水庫配合下游 河道整治等措施，可以很大程度的減輕洪水對下游城鎮(zhèn)、廠礦、農(nóng)村、公路、鐵路以及旅游景點(diǎn)的 威脅；可為發(fā)展養(yǎng)殖創(chuàng)造有利條件。關(guān)鍵詞：壩工設(shè)計(jì),滲流分析,穩(wěn)定分析,溢洪道設(shè)計(jì),基礎(chǔ)處理。 AbstractAppropriate construction of dam can be achiev

5、ed in a basin area of power generation, flood control, irrigation benefit. The river is located in our country southwest, through to its geological, hydrological data, climate analysis, combined with the local building materials, design suitable for the project to help the region to achieve good eco

6、nomic benefit. According to the requirement of flood control, flood regulation computation of reservoir, to determine the crest elevation and release flood waters building size; through the analysis, on the possible options, determine the hub of the building form, dimensions and water conservancy hu

7、b layout plan made in detail; dam design, through the comparison, determining basic profiles and dimensions, make the foundation treatment scheme and the dam body structure, hydraulic, static calculation of outlet structures; design, choice of building form, outline dimensions, to determine the layo

8、ut scheme, make detail structure, hydraulic, static calculation. Reservoir with river regulation measures, can greatly reduce the flood on the downstream towns, factories and mines, rural, highway, railway and the tourist attractions of the threat; create favorable conditions for development of aqua

9、culture.Key words: Dam design, Seepage analysis, stability analysis, spillway design, foundation treatment前言畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)本科教育的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，也是最重要的教學(xué)環(huán)節(jié)之一。既是所學(xué)理論知識(shí)鞏固深化過程，也是理論與實(shí)踐相結(jié)合的過程。畢業(yè)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)基本理論知識(shí)和基本技能，去解決實(shí)際問題和進(jìn)一步提高運(yùn)算、制圖以及使用技術(shù)資料的技巧、完成工程技術(shù)和科學(xué)技術(shù)基本訓(xùn)練的重要環(huán)節(jié)。使學(xué)生從中受到工程師所必需的綜合訓(xùn)練，并相應(yīng)地提高各種能力，如理論分析、設(shè)計(jì)計(jì)算、繪圖、撰寫論文和說明

10、書等等，培養(yǎng)實(shí)事求是、謙虛謹(jǐn)慎、刻苦鉆研、勇于創(chuàng)新的科研態(tài)度和科學(xué)精神。經(jīng)過嚴(yán)格的畢業(yè)設(shè)計(jì)訓(xùn)練，使我們進(jìn)入工作崗位后，可以較快地適應(yīng)工作。 本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是木戛利水利樞紐工程，此工程是以灌溉為主，兼顧供水和防洪的綜合利用的水利樞紐。本樞紐處于大陸腹地，氣候干燥，壩區(qū)流道順直，兩岸為不對稱河谷，岸坡陡峭。因此在組織設(shè)計(jì)過程中應(yīng)充分考慮工程地質(zhì)條件及處理措施，根據(jù)當(dāng)?shù)氐臈l件選擇最優(yōu)的方案，使之既經(jīng)濟(jì)又安全。本工程承擔(dān)灌溉、供水、防洪任務(wù)，因此對水工建筑物的穩(wěn)定、承壓、防滲、抗沖等方面都有特殊要求，如要采取專門的地基處理措施和應(yīng)力條件分析，以確保工程質(zhì)量，優(yōu)質(zhì)完成設(shè)計(jì)任務(wù)。全文包括設(shè)計(jì)擋水建筑物即擋

11、水的壩，泄水建筑物即溢洪道的設(shè)計(jì)以及土壩細(xì)部構(gòu)造與壩基處理等部分，詳細(xì)的介紹了該水利樞紐工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容。第1章設(shè)計(jì)的基本資料1.1概況本設(shè)計(jì)對象為西南某山區(qū)水庫，水庫控制徑流面積31.7km2，總庫容：1237.9萬m3，興利庫容：878.9萬m3。主要開發(fā)目標(biāo)為：灌溉、供水及防洪，對該地區(qū)的生產(chǎn)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)發(fā)展有很大的促進(jìn)作用。1.2基本資料1.2.1地震烈度工程設(shè)計(jì)烈度為七度。1.2.2水文氣象條件 （1） 水庫主要水文數(shù)據(jù)表水庫特征水位，見表1.1。水位、庫容特征值表 表1.1項(xiàng)目庫水位(m)相應(yīng)庫容 (萬m3)最大下泄流量(m3/s)校核洪水 (p=0.1%)2162.491237.91

12、08.3設(shè)計(jì)洪水 (p=2%)2160.9071.5攔洪渡汛水位(p=5%)2131.25186.037.2防洪限制水位2158.98正常水位2158.981037.63死水位2129.68158.73枯期洪水(p=10%)2122.072.995.26（2）氣象條件工程所在地屬亞熱帶和溫帶，為半溫，半干燥氣候過度帶，主要?dú)夂蛱卣鳎焊蓾穹置鳌?10月份降水量占年降水量的80，多年平均降水量903.8mm，多年平均蒸發(fā)量2123.2mm，多年平均氣溫16.3，實(shí)測最高35.6,最低-6.0。風(fēng)速與吹程多年平均最大風(fēng)速20m/s（庫面10m高），風(fēng)向垂直壩軸線，吹程1.5km。1.2.3壩址地形、

13、地質(zhì)與河床覆蓋條件（1）地形地貌壩址基本對稱的“U”型谷，左岸地形坡度為35左右的陡坡，地表殘坡積層覆蓋；河床寬約146m，為沖洪積覆蓋，右岸地形坡度為38左右的陡岸，地表為殘坡積覆蓋，其下伏峨嵋山組玄武巖。（2）地質(zhì)巖性大壩工程地質(zhì)條件左岸主要分布二疊統(tǒng)峨嵋山玄武巖，其巖性為：上部為強(qiáng)風(fēng)化玄武巖，厚度為20.4 35m，下部為弱風(fēng)化玄武巖。右岸：巖性與左岸相同，殘坡積層厚3m，強(qiáng)風(fēng)化層厚43m，下部為弱風(fēng)化，該岸19 36m為斷層。河床由上而下分布有：粉質(zhì)粘土、粉土，含少量礫石，厚度0.91.3m，分布河床表層，為高液限粉土礫；由玄武巖和少量石英砂巖礫石組成的砂礫石層，厚度11.715.0m

14、；含礫石粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)土礫，厚度1.42.8m。 不存在砂土液化問題。強(qiáng)風(fēng)化玄武巖。溢洪道工程地質(zhì)條件溢洪道位于樞紐區(qū)右岸，地表主要為殘坡積層及全風(fēng)化玄武巖覆蓋。地基持力層為強(qiáng)風(fēng)化玄武巖，裂隙發(fā)育，下部為弱風(fēng)化玄武巖，溢洪道邊坡為巖土混合邊坡。建議開挖坡比為：1：0.751：1。1.2.4建筑材料概況（1）土料（防滲料）：在水庫區(qū)均有土料分布，各指標(biāo)能滿足防滲土料質(zhì)量要求。物理、力學(xué)指標(biāo)見表1.3。 粘土料物理、力學(xué)性指標(biāo) 表1.3 土料試驗(yàn)成果評(píng)價(jià)及參數(shù)建議值 （2）風(fēng)化石渣料 石渣料場均為玄武巖，質(zhì)地堅(jiān)硬，厚度大且穩(wěn)定，分布面十分廣泛，無用蓋層薄，不夾無用層，受地下水影響小，易開采。石渣料

15、的不均勻系數(shù)C70，曲率系數(shù)C2.96，屬良好級(jí)配的礫。小于5mm的細(xì)粒含量為12.7%。符合細(xì)粒含量小于20的技術(shù)要求，平均最大干密度為2.03g/cm3，平均孔隙率為29.3，符合孔隙率小于30的質(zhì)量要求，比重為2.87。平均滲透系數(shù)7.5810-2cm/s,符合碾壓后大于110-3cm/s的技術(shù)要求。浸水飽和后進(jìn)行直剪試驗(yàn)，測得內(nèi)摩擦角=5057，內(nèi)聚力C=50.75KPa，符合壩殼料大于30度的質(zhì)量要求。 其儲(chǔ)量與質(zhì)量可滿足設(shè)計(jì)要求。石碴料物理力學(xué)指標(biāo)見表4石碴料物理力學(xué)指標(biāo)表 表4野外編號(hào)碴1碴2碴3三組算術(shù)平均比重2.872.872.872.87擊實(shí)試驗(yàn)層數(shù)擊數(shù)2702702702

16、70總功能(kgf-cm/cm2)863kJ/m3最大干密度(g/cm3)2.062.002.022.03最優(yōu)含水量(g/cm3)3.02.942.772.90孔隙比e0.3930.4350.4210.416相對密度實(shí)驗(yàn)最小干密度min (g/cm3)1.711.691.701.70最大干密度max (g/cm3)2.192.212.202.20最大孔隙比max0.6780.6980.6880.688最小孔隙比min0.3110.3110.3000.307直接快剪5125503350545057C（kPa）40.2756.7555.2250.75滲透系數(shù)K（cm/s）6.0810-28.411

17、0-28.2610-27.5810-2（3）堆石料、砂料有現(xiàn)成采石場，巖性為二疊系下統(tǒng)陽新組灰?guī)r，巖石質(zhì)地堅(jiān)硬，質(zhì)純，厚度穩(wěn)定，儲(chǔ)量滿足設(shè)計(jì)用量要求，工程區(qū)及附近無天然砂料，采用石料場石料軋制人工砂。1.2.5其他資料1、1：500庫區(qū)地形圖一張；2、1：500溢洪道縱剖面圖一張；第2章 工程等級(jí)及建筑物級(jí)別由于該工程正常蓄水位高程2158.98m，總庫容約為0.13億m3，工程等級(jí)由庫容控制，根據(jù)水利水電樞紐工程等級(jí)劃分設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)SDJ12-1978（山區(qū)，丘陵區(qū)部分）之中作出的規(guī)定，該工程等級(jí)屬于中型，主要建筑物為3級(jí),次要建筑物為4級(jí)。第3章壩型選擇及樞紐布置3.1 壩址選擇及壩型選擇3.

18、1.1 壩址選擇壩址基本對稱的“U”型谷，左岸地形坡度為35左右的陡坡，地表殘坡積層覆蓋；河床寬約146m，為沖洪積覆蓋，右岸地形坡度為38左右的陡岸，地表為殘坡積覆蓋，其下伏峨嵋山組玄武巖。3.1.2 壩型選擇綜合考慮地形地質(zhì)條件,筑壩材料,施工條件,綜合效益等因素,最終選擇土石壩方案。3.2 樞紐組成建筑物確定 1.擋水建筑物：土石壩對地形、地質(zhì)條件要求低，幾乎在所有的條件下都可以修建，且施工技術(shù)簡單，可實(shí)行機(jī)械化施工，由于壩址附近有大量天然的防滲土料、石渣料、筑壩料和開挖料，因此造價(jià)相對較低，所以采用土石壩方案。2.泄水建筑物：土石壩最適合采用岸邊溢洪道進(jìn)行泄洪，采用正槽式溢洪道泄洪，水

19、流平順，泄洪能力大，結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行安全可靠，適用于各種水頭和流量。3.3 樞紐總體布置擋水建筑物土石壩按直線布置在地形圖上所給的壩軸線處（即河道相對較窄處），泄水建筑物溢洪道布置在大壩右岸。綜合考慮各方面因素，樞紐布置見樞紐總平面布置圖。第4章大壩設(shè)計(jì)4.1 土石壩壩型選擇斜墻壩:斜墻壩土質(zhì)防滲體設(shè)在上游或接近上游面，該壩型斜墻與壩體施工干擾小，但其抗震性和適應(yīng)不均勻沉降的性能不如心墻壩。心墻壩:工程量較小，且有利于就地取材，能較好地適應(yīng)不均勻變形，穩(wěn)定性，抗震性好,壩殼對心墻的拱效應(yīng)作用減弱。出于對當(dāng)?shù)夭牧洗蟪浞掷茫梢杂谜惩磷鳛榉罎B體材料。綜合以上分析，最終選擇粘土心墻壩。4.2 壩的斷

20、面設(shè)計(jì)大壩剖面輪廓尺寸包括壩頂高程、壩頂寬度、上下游壩坡、防滲體及排水設(shè)施等。4.2.1 壩頂高程確定因土石壩不允許漫頂溢流,要求壩頂距上游靜水位必需有一定的超高,超高值由下式確定:Y=R+e+A 式中:R最大波浪在壩坡上的爬高；e最大風(fēng)壅水面高度；k綜合摩住阻系數(shù),k=3.610-6；H壩前水深；風(fēng)向與壩軸線的夾角，因e很小，風(fēng)向難定，為安全與方便起見，取=0；V、D計(jì)算風(fēng)速（在正常運(yùn)用條件下，3級(jí)壩設(shè)計(jì)風(fēng)速取多年平均年最大風(fēng)速的1.5倍；在非常運(yùn)用條件下，取多年平均年最大風(fēng)速）和吹程；A安全加高，(對于本設(shè)計(jì):查規(guī)范碾壓土石壩規(guī)范表5.3.1得:正常運(yùn)行取A=0.70；非常運(yùn)行取A=0.4

21、0)。（一）：計(jì)算超高YY=R+e+A1：計(jì)算波浪爬高R波浪爬高按下式計(jì)算：式中：Rm平均波浪在壩坡上的爬高；m單坡的坡度系數(shù)，初步擬定為1.9；斜坡的糙率滲透性系數(shù),根據(jù)樞紐的基本情況,確定水庫采用砌石護(hù)面,查碾壓土石壩規(guī)范表A.1.12-1得與壩坡粗糙率有關(guān)的系數(shù)=0.750.8,采用0.8；Kw經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，查規(guī)范碾壓土石壩規(guī)范表A.1.12-2得kw=1.00；hm,Lm分別為平均波高和波長（m）。對于丘陵水庫，當(dāng)風(fēng)速v26.5m/s,吹程D，滿足厚度要求。（2）壩基防滲壩基防滲采用粘土截水槽，上部厚與心墻底等厚，下部厚度取4m，截水槽開挖坡度為1:1，兩側(cè)有0.2m的粗砂過濾層。（3）排

22、水設(shè)備的形式及其基本尺寸的確定根據(jù)工程實(shí)際，壩址處石料豐富，可采用溢洪道開挖的石料，故采用堆石體棱體排水設(shè)備。根據(jù)水工建筑物堆石體頂面應(yīng)高出下游最高水位2109.7m并且三級(jí)壩不得小于1.0m，故取高程為2110.7m，頂寬不小于1.0m取2m。其內(nèi)坡根據(jù)施工條件取1:1.5，外坡取1:2。由外向內(nèi)分別鋪設(shè)粗砂0.2m，卵石0.3m，最后用石料堆砌。具體構(gòu)造見圖。4.7.2 反濾層設(shè)計(jì)（1）碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范 (SL274-2001)進(jìn)行反濾層設(shè)計(jì)。對于被保護(hù)的第一層反濾料，考慮安全系數(shù)1.52.0，按太沙基準(zhǔn)則確定，即式中：為反濾料粒徑，小于該粒徑土占總土重的15%；為被保護(hù)的土粒徑，小于

23、該粒徑土占總土重的85%；為被保護(hù)的土粒徑，小于該粒徑土占總土重的15%。第二、三層反濾料的選擇也按上述辦法進(jìn)行。按此標(biāo)準(zhǔn)天然沙礫料不能滿足要求，須對土料進(jìn)行篩選。（2）設(shè)計(jì)結(jié)果：粘土部位：第一層d=0.45mm天然砂，厚20cm 第二層d=2.0mm卵石料，厚30cm4.7.3 護(hù)坡及壩坡設(shè)計(jì)（1）上游護(hù)坡上游護(hù)坡坡面，從就地取材及材料經(jīng)濟(jì)考慮，設(shè)干砌石護(hù)坡，厚0.3 m，下面鋪厚0.2m碎石墊層，護(hù)坡范圍上至壩頂,下至上游壩址。 （2）下游護(hù)坡下游護(hù)坡坡面采用草皮護(hù)坡，護(hù)坡范圍上至壩頂，下至排水棱體。下游坡面上設(shè)有排水溝，以匯集坡面流水，避雨水漫流壩面造成壩坡沖刷。據(jù)水工建筑物可知：垂直壩

24、軸線方向每隔100m設(shè)置縱向排水溝連接橫向排水溝，岸坡排水設(shè)置成矩形，排水溝為0.50.4m。（3）壩坡根據(jù)規(guī)范規(guī)定與實(shí)際結(jié)合，上游坡率取1.9，下游自上而下分別取1.7,1.8,1.9，下游自下而上每20m變坡一次。為了有利于壩坡的穩(wěn)定，和有利于壩體的觀測與檢修，以及設(shè)置排水設(shè)備等，在變坡處設(shè)置馬道，上、下游壩坡均設(shè)置1.5米寬的馬道，并在下游馬道靠壩體處設(shè)有0.5 m0.4 m的截流溝，做壩體排水用。為了保護(hù)大壩壩坡坡面不受波浪，雨水，冰雹及穴居動(dòng)物的破壞，防止波浪的淘刷，冰層和飄浮物的損害，順壩水流的沖刷等對壩的危害，上、下游壩坡面應(yīng)設(shè)置護(hù)坡。護(hù)坡選擇原則：能抵抗各種因素對護(hù)坡的破壞作用

25、，施工維護(hù)方便，造價(jià)便宜及能就地取材。4.7.4 壩頂布置壩頂上面用泥結(jié)石鋪設(shè)路面，厚0.3m。壩頂要向下游傾斜3%的坡度，以利于壩頂排水，上游設(shè)高1.2m，厚0.3m的防浪墻,下游設(shè)寬0.3m，深0.2m的縱向排水溝。第5章溢洪道設(shè)計(jì)5.1 溢洪道路線選擇和平面位置的確定根據(jù)本工程地形地質(zhì)條件，利用樞紐右岸的天然埡口，采用正槽式溢洪道，進(jìn)水渠末端設(shè)置圓形漸變段，泄槽不設(shè)收縮、彎曲段和擴(kuò)散段，布置在地形圖上的溢洪道軸線處。5.2 溢洪道基本數(shù)據(jù)由于沒有做調(diào)洪演算，初步擬定溢洪道水力計(jì)算成果見下表：計(jì)算情況上游水位（m）下泄最大流量（m3/s）相應(yīng)的下游水位（m）校核2162.49108.321

26、09.75.3 工程布置5.3.1 引渠段由于地形、地質(zhì)條件限制，溢流堰往往不能緊靠庫區(qū)，需在溢流堰前開挖進(jìn)水渠，將庫水平順地引向溢流堰。流速應(yīng)大于懸移質(zhì)不淤流速，小于渠道的不沖流速，設(shè)計(jì)流速宜采用35m/s，本設(shè)計(jì)采用設(shè)計(jì)流速v為3m/s。進(jìn)水渠的橫斷面在巖基上接近矩形，邊坡根據(jù)巖層條件確定，新鮮巖石一般為1:0.11:0.3，風(fēng)化巖石為1:0.51:1.0，本設(shè)計(jì)采用邊坡坡率m為1:0.5。從地形圖可知進(jìn)水渠水深3.98m。根據(jù)計(jì)算公式： 可以初步擬定進(jìn)水渠斷面尺寸，具體計(jì)算結(jié)果見下表：計(jì)算情況上游水位（m）下泄最大流量Q（m3/s）水深H（m）邊坡坡率m底寬B（m）校核2162.4910

27、8.33.980.57.08 由計(jì)算可以擬定進(jìn)水渠底寬B為12m（安全設(shè)計(jì)）。在進(jìn)水渠與控制段之間設(shè)漸變段，采用圓弧連接，圓弧半徑R=15m；進(jìn)水渠前段采用梯形斷面，邊坡采用1:0.5，進(jìn)水渠總長L=55.62m。5.3.2 控制段寬頂堰泄流能力按以下公式計(jì)算： 式中：Q-流量，；-淹沒系數(shù)，取為1；B-溢流堰總凈寬，m；-計(jì)入行進(jìn)流速水頭的堰上總水頭,m；c-上游堰坡影響系數(shù)，（當(dāng)上游堰面為鉛直時(shí)，c=1.0）；-閘墩側(cè)收縮系數(shù)；（1）堰頂高程和堰寬的設(shè)計(jì)校核情況下：Q=108.3假定堰寬6m，m=0.36，側(cè)收縮系數(shù)取0.92。經(jīng)試算，堰頂高程取2156.8m。堰上最大水頭Hmax為5.6

28、9m，定型設(shè)計(jì)水頭Hd=(0.75 0.95) Hmax=4.28m5.41m取Hd=4.5m。V=q/A=18.05/(1*5.69)=3.17m/s;P=0.5m 。堰底高程： 2156.8-0.5=2156.3m。堰下收縮斷面的水深計(jì)算公式： 式中：q-起始計(jì)算斷面單寬流量，；-起始計(jì)算斷面渠底以上總水頭，m；-泄槽底坡坡角；-起始計(jì)算斷面流速系數(shù)，取0.95。經(jīng)試算，h1 =1.98m。5.3.3 泄槽正槽式溢洪道在溢流堰后多用泄水陡槽與出口消能段相連接，以便將過堰洪水安全得泄向下游河道。泄槽一般位于挖方地段，設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)地形、地質(zhì)、水流條件及經(jīng)濟(jì)等因素合理確定其形式和尺寸。（1）泄槽

29、的平面布置及縱、橫剖面泄槽在平面上宜盡可能采用直線、等寬布置，不設(shè)置收縮段、擴(kuò)散段和彎曲段，這樣使水流平順、結(jié)構(gòu)簡單、施工方便。泄槽縱剖面設(shè)計(jì)主要決定縱坡。泄槽縱坡必須保證泄流時(shí)，溢流堰下為自由流和槽中不發(fā)生水躍，使水流始終處于急流狀態(tài)。因此泄槽縱坡必須大于臨界坡度，由地形地質(zhì)平面圖上可知，為適應(yīng)地形，本工程的泄槽至少要設(shè)置兩段，泄槽第一段的高差為44.08m，水平距離為102.2m，長111.3m，坡降i為0.43；泄槽第二段的高差為4.2m，水平距離為38.8m，長39.0m，坡降i為0.107。因泄槽縱坡i須大于臨界坡度，須對泄槽的初定縱坡進(jìn)行驗(yàn)算。對于矩形斷面泄槽臨界坡度計(jì)算公式，ik

30、按下式計(jì)算：由推得 臨界水深和謝才系數(shù)按下式計(jì)算 式中：q-泄槽的單寬流量，；-動(dòng)能修正系數(shù)，可近似取1；g-重力加速度，；-相應(yīng)臨界水深的水力半徑，m；n-糙率，噴混凝土護(hù)面，所以取0.021。將已知數(shù)據(jù)代入公式計(jì)算得ik=0.005。 因此應(yīng)地勢而建的縱坡i1=0.43，i2=0.107的泄槽符合要求。（2）泄槽的水力計(jì)算泄槽水面線應(yīng)根據(jù)能量方程，用分段求和法計(jì)算，計(jì)算公式如下： 式中：-分段長度，m；、-分段始末斷面水深，m；、-分段始末斷面平均流速，；、-流速分布不均勻系數(shù)，取1.05；-泄槽底坡角度；-泄槽底坡，；-分段內(nèi)平均摩阻坡降；-泄槽槽身糙率系數(shù)，0.02；-分段平均流速，；

31、-分段平均水力半徑，m。堰下收縮斷面處起始計(jì)算水深 起始斷面流速公式 水力半徑 式中：-起始計(jì)算斷面流速系數(shù)，取0.95；-起始計(jì)算斷面單寬流量，；-泄槽底坡坡角；-起始計(jì)算斷面渠底以上總水頭，m。試算法求的值：，取幾組值代入公式右邊得到的結(jié)果與比較，若不相等，則繼續(xù)取值代入公式進(jìn)行計(jì)算，直到等式兩邊的值相等。經(jīng)試算得 泄槽水面線表如下所示：泄槽一段水面線h()v(/s)(/s)R()()()1.9809.1169.5721.9121.8284.4520.0181.8621.8621.80010.0281.7445.38710.6551.6490.0263.0744.9361.60011.28

32、11.5556.81812.0871.4600.0394.8499.7841.40012.8931.3668.90513.9671.2700.0638.21918.0031.20015.0421.17512.12116.5461.0790.10915.97733.9801.00018.0500.98217.45420.3060.8850.21444.27178.2510.80022.5630.78927.27123.2350.33935.848112.2370.75523.9070.7450.76730.619泄槽二段水面線h()v(/s)(/s)R()()()2.0009.0259.5261

33、.9001.8094.3630.0189.2169.2161.80010.0281.7195.38710.8971.5970.02822.19231.4081.53411.7671.4757.417 兩段泄槽用反弧段連接反弧半徑公式如下： 式中：-佛汝徳數(shù)；-泄槽一段的段末流速，m/s；-泄槽一段的段末水深，m。反弧最低點(diǎn)處的水深h分別為0.755m、1.534m，因此相應(yīng)的R分別為13.12m、5.41m。根據(jù)表中數(shù)據(jù)，繪制水面線見下圖： （3）摻氣減蝕SL253-2000溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：摻氣水深可按下式計(jì)算 式中：-不計(jì)波動(dòng)和摻氣的水深，m；-不計(jì)波動(dòng)和摻氣的計(jì)算斷面平均流速，m/s；

34、-修正系數(shù)，一般為1.01.4，本設(shè)計(jì)取1.0。邊墻的超高一般為，取1。各段摻氣后的水深及邊墻高見下表。泄槽一段邊墻高h(yuǎn)(m)平均v(m/s)h平均ha邊墻1.980 1.800 9.572 1.890 2.071 3.1 1.600 10.655 1.700 1.881 2.9 1.400 12.087 1.500 1.681 2.7 1.200 13.967 1.300 1.482 2.5 1.000 16.546 1.100 1.282 2.3 0.800 20.306 0.900 1.083 2.1 0.75523.235 0.778 0.958 2.0 泄槽二段邊墻高h(yuǎn)(m)平均v(

35、m/s)h平均ha邊墻2.000 1.800 9.526 1.900 2.081 3.1 1.534 10.897 1.667 1.849 2.8 由于泄槽段各分段邊墻相差大，為節(jié)省材料，泄槽采用梯形的形式。（4）泄槽襯砌為保護(hù)槽底不受沖刷和巖石不受風(fēng)化，防止高速水流鉆入巖石縫隙，將巖石掀起，泄槽都需要進(jìn)行襯砌。對泄槽襯砌的要求是：襯砌材料能抵抗水流沖刷；在各種荷載作用下能夠保持穩(wěn)定；表面光滑平整，不致引起不利的負(fù)壓和空蝕；做好底板下排水，以減小作用在底板上的揚(yáng)壓力；做好接縫止水，隔絕高速水流侵入底板底面，避免因脈動(dòng)壓力引起的破壞等。本設(shè)計(jì)泄槽處于巖基上，下泄水流速度大，故采用混凝土襯砌，襯砌

36、厚度為0.5m。為防止產(chǎn)生溫度裂縫，設(shè)置縱橫縫。縱、橫向分縫距離分別取為10m、20m，縫下設(shè)縱、橫向排水溝，并設(shè)有銅片止水裝置，在排水溝頂面鋪瀝青麻片，以防止施工時(shí)水泥漿或運(yùn)用時(shí)泥沙堵塞排水溝，各橫向排水溝的水流應(yīng)通過泄槽兩側(cè)的縱向排水溝排往下游。5.3.4 出口消能段（1）消能工的設(shè)計(jì)原則及形式溢洪道宣泄洪水,一般是單寬流量大、流速高、能量集中。若消能措施考慮不當(dāng)高速水流與下游河道的正常水流不能妥善銜接,下游河床和岸坡就會(huì)遭到?jīng)_刷,甚至危及大壩安全。所以,消能措施的合理選擇和設(shè)計(jì),對工程具有重大的意義。 消能工消能是通過局部水力現(xiàn)象,把水流中的一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化成熱能,隨水流散。實(shí)現(xiàn)這種能量轉(zhuǎn)換的途徑有：水流內(nèi)部的紊動(dòng)、摻混、剪切和漩滾，水股的擴(kuò)散及水股之間的碰撞