水土保持工程課程淤地壩附滲透計算學習教案

1、會計學1水土保持工程課程水土保持工程課程(kchng)淤地壩附滲淤地壩附滲透計算透計算第一頁，共25頁。 1. 均質土壩 用一種土料筑成的壩。優(yōu)點是就地取材，施工簡單，投資(tu z)也少，對壩基條件要求較低。缺點是由于透水性大，抗?jié)B透破壞的能力弱，需要平緩壩坡，因而工程量較大。 2. 心墻土壩 在壩體中用透水性小的黏性土作防滲心墻，置于壩體中部，構成(guchng)不透水心墻，而心墻兩側的壩體則用透水性較強的土料（礫石）填筑而成。第2頁/共25頁第二頁，共25頁。 第五節(jié) 淤地壩的土壩(t b)設計壩型選擇 3. 斜心墻土壩 對于土石壩，用斜心墻較好，如用直心墻，則作用在心墻的水壓力和土壓力

2、只能由心墻和下游壩殼的抗滑力抵抗(dkng)，當下游壩坡陡、壩基土層摩擦系數(shù)小，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)不夠時，就要改緩下游壩坡，因而增加工程量。如用土質斜墻，則需要平緩的上游壩坡。所以土石壩，采用(ciyng)斜墻壩有利。 4. 多種土質壩 有的壩址儲藏著多種土質，如黏土、輕沙壤土、風化巖等，本著就地取材、因材設計原則，各種土料合理配置在適當部位，形成多種土質壩。第3頁/共25頁第三頁，共25頁。 第五節(jié) 淤地壩的土壩設計(shj)壩型選擇 5. 土石壩 土壩某些部位配置堆石、石渣、風化巖塊，或堆石壩采取黏壤土作斜心墻的都稱為土石壩。土石壩可充分利用壩址附近的土石料，基坑和溢洪道開挖(ki w)的棄

3、渣等，對山谷地址更重要。 6. 水力沖填壩 利用丘陵溝壑區(qū)天然地形，用水將溝基兩岸高處的沖成泥漿，通過較陡的輸泥溝送到兩邊筑有圍埂的壩面沉淀池中，泥漿經(jīng)脫水固結，形成均勻密實的壩體。與碾壓壩比較，該壩省去士料運輸和碾壓工序，可節(jié)省勞力，降低工程造價。但泥漿脫水固結需要一定時間，為避免滑坡，壩體升高速度(sd)受到限制，且由于土料干容重較低，抗剪強度較小，需較平緩壩坡，工程量比碾壓式壩大一些。第4頁/共25頁第四頁，共25頁。 第五節(jié) 淤地壩的土壩設計(shj)壩型選擇壩型選擇，根據(jù)地形、地質、筑壩土砂石料、氣候和施工等條件，首先選擇幾種較為合理的壩型，然后對這幾種壩型作粗略的斷面設計，計算工程

4、量和造價，最后選定(xundn)技術上可靠經(jīng)濟上合理的壩型。首先要考慮到淤地壩是攔泥造田的，而不是蓄水灌溉的小型水庫，小型水庫常采用心墻壩壩型(能夠防止庫水外滲)。但對淤地壩不適合，因為這種壩型沒有給地下水和壩內積水留有出路，容易發(fā)生壩地土壤(trng)次生鹽堿化。所以，淤地壩應選擇能透水的均質土壩等壩型，并設反濾排水設施，防止壩地鹽堿化。第5頁/共25頁第五頁，共25頁。 第五節(jié) 淤地壩的土壩設計斷面尺寸(ch cun)擬定三、土壩(tb)斷面尺寸的擬定擬定土壩斷面尺寸，在土壩設計中是很重要的，它直接影響到土壩工程是否安全可靠，是否經(jīng)濟合理?？筛鶕?jù)各地的筑壩經(jīng)驗(jngyn)確定其斷面尺寸。

5、(一) 壩頂寬度 壩頂?shù)膶挾扰c壩高有關，壩體愈高則壩頂也應愈寬，可參考下書188表7-9選定。表表7-9 壩頂寬度壩頂寬度壩高壩高(m)30壩頂寬壩頂寬(m)22-33-44-6第6頁/共25頁第六頁，共25頁。 第五節(jié) 淤地壩的土壩設計斷面(dun min)尺寸擬定（二）土壩壩坡土壩壩坡的陡緩是決定壩體穩(wěn)定(wndng)的主要條件之一，可根據(jù)壩高、土料、施工方法和壩前是否經(jīng)常蓄水等條件。對壩高超過l5m的土壩，背水坡應加設馬道，以增加壩身穩(wěn)定(wndng)和減少暴雨對壩坡的沖刷，馬道寬為1.5-2.0m，一般在馬道處變坡，上陡下緩。書189表7-10山西土壩坡的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，供參考。（三）最大鋪

6、底(pd)寬度的計算壩體溝床的最大鋪底(pd)寬度，可按下式計算：第7頁/共25頁第七頁，共25頁。 第五節(jié) 淤地壩的土壩設計(shj)斷面尺寸擬定式中：Bm土壩最大鋪底寬b壩頂寬n上下游(xiyu)壩坡馬道總數(shù)m1上游坡比m2下游(xiyu)坡比H最大壩高b馬道寬第8頁/共25頁第八頁，共25頁。 第五節(jié) 淤地壩的土壩(t b)設計 滲透計算四、土壩(tb)的滲透計算均質土壩由于上下游水位差的作用，上游水通過(tnggu)壩體和壩基向下游滲透過程中受阻力作用，滲透水流不斷損失能量，使水頭不斷降低，在壩的橫斷面上形成一條逐漸下降的拋物曲線，叫作浸潤線；滲透在壩身中形成的自由水面，叫作浸潤面。第

7、9頁/共25頁第九頁，共25頁。 第五節(jié) 淤地壩的土壩(t b)設計滲透計算土壩滲透計算目的：(1)確定壩體浸潤(jnrn)線的位置，為壩坡穩(wěn)定計算提供依據(jù)；(2)計算壩體和壩基的滲透量，以便估算水庫的滲漏損失；(3)求出壩體和壩基的滲透坡降，驗算該處是否會發(fā)生滲透破壞。(一)不透水(tushu)地基且壩下游無排水設備條件下滲透計算(二)不透水(tushu)地基且有堆石排水體的滲透計算(三)有限厚透水(tushu)地基情況下的滲透計算(書P190-196)第10頁/共25頁第十頁，共25頁。將土壩斷面分為三段，即上游三角形ABE，中間段AEOC及下游三角形COD，據(jù)流體力學原理和試驗結果，土壩

8、上游三角形ABE可用高為H1、寬為DL的矩形(jxng)來代替，這一矩形(jxng)和上游三角形滲過同樣的流量q，中間段浸潤線的位置與原壩體相同。O第11頁/共25頁第十一頁，共25頁。如圖所示，C為下游壩坡上的滲透逸出點，從C點作鉛直線，將壩體分成兩段，上游段ABOC及下游段COD，按漸變流假定及達西定律(dngl)，分別列出此兩段的方程式。上段ABOC中，在任一X斷面處單位壩長的滲透量為：O第12頁/共25頁第十二頁，共25頁。第五節(jié) 淤地壩的土壩設計(shj)滲透計算OH1上游水深；H2下游水深；m1上游邊坡系數(shù)；m2下游邊坡系數(shù)；a0 溢出點距下游水面的高度。方程(1)第13頁/共25

9、頁第十三頁，共25頁。第五節(jié) 淤地壩的土壩設計(shj)滲透計算 DL值可用下式計算：下段三角形COD中，滲流以下游水面為準，分為水上部分(bfen)與水下部分(bfen)兩個區(qū)，以水平線代替彎曲流線，則通過本段流量為：方程(2)方程(fngchng)(1)第14頁/共25頁第十四頁，共25頁。求解q及a0 據(jù)水流連續(xù)條件，通過ABOC段和COD段流量應該相等，聯(lián)立解(1)和(2)式，可得q及a0值。也可用試算結合圖解求出，根據(jù)方程(1)和(2)式可知，只有q和a0兩個未知數(shù)，因此，可選用不同(b tn)的a0值，代入(1)式，繪出qa0曲線；再將a0值代入(2)式，繪出另一qa0曲線，兩曲線

10、的交點即為兩個方程式的共同解。浸潤線方程：在任一水平(shupng)距x斷面處，水深y(浸潤線高度)可由下式計算：第15頁/共25頁第十五頁，共25頁。 第五節(jié) 淤地壩的土壩設計滲透(shntu)計算（1）當下游無水時： 浸潤線可以近似認為是以排水起點為焦點的拋物線，則排水起點處浸潤線高度h0與排水起點至浸潤線與x軸交點(jiodin)之間的距離Lg的關系為h0 = 2Lg， 2.下游(xiyu)有堆石棱體排水設施的均質壩第16頁/共25頁第十六頁，共25頁。（4）從e點作平行線交Q一t線于c點，由c點作垂線與橫坐標交于i點。i點所對應的時間t即為溢洪道最大泄洪流量(liling)qm和最高滯

11、洪水位出現(xiàn)的時間。 如果溢洪道尺寸未知，為作方案比較，可假設不同的溢洪道水深，采用試算法，分別求出不同的B、qm、 V滯以及(yj)相應的H總，進行技術經(jīng)濟方案比較，初步選定溢洪道寬度B，為詳細的調洪演算提供依據(jù)。第17頁/共25頁第十七頁，共25頁。3.梯形計算法：將集水面積劃分為若干(rugn)梯形，如圖所示，然后求各梯形面積之和。式中：F 集水面積，m2；L流域長度，m；f流域形狀系數(shù)。狹長形0.25，條葉形0.33，橢圓形0.4，扇形0.504. 經(jīng)驗公式法:第18頁/共25頁第十八頁，共25頁。（二）淤地壩壩高與庫容、面積關系曲線繪制法 淤地面積和庫容是淤地壩工程設計與方案選擇的重要

12、依據(jù)，而這兩項又隨著壩高而變化，確定其值時,一般采用(ciyng)繪制壩高與淤地面積和庫容關系曲線。繪制的方法有等高線法和橫斷面法。 1. 等高線法等高距是利用庫區(qū)地形圖，按地形條件選擇，一般為2-5m；量出各層等高線間的面積； 計算各層間庫容及累計庫容；繪出壩高庫容及壩高淤地面積關系(gun x)曲線。相鄰兩等高線間體積為：第19頁/共25頁第十九頁，共25頁。式中：Vn相鄰兩等高線間的體積； Fn、Fn+1相鄰兩等高線對應的面積； Hn兩相鄰等高線的高差。第20頁/共25頁第二十頁，共25頁。 2. 橫斷面法在沒有庫區(qū)地形圖時，可用橫斷面法粗略計算(j sun)壩高淤地面積，壩高庫容。 （

13、1）測出壩軸線處的橫斷面（2）在壩區(qū)內沿溝道(udo)主槽中心線測出溝道(udo)的縱斷面（3）在有代表性的溝槽處測出其橫斷面，如圖中2，3，4，5，6，繪制淤地壩縱橫斷面成果圖，如下圖所示第21頁/共25頁第二十一頁，共25頁。 （4）計算庫容在各橫斷面圖上以不同高程(gochng)為頂線，求出其相應的橫斷面面積，由相鄰的兩橫斷面面積平均值乘以其間距離，便得出此二橫斷面不同高程(gochng)時的容積。最后把部分容積按不同高程(gochng)相加，即為各種不同壩高時的庫容。第22頁/共25頁第二十二頁，共25頁。（5）計算淤地面積量得每個橫斷面在同一壩高上的橫斷面頂部寬度，根據(jù)相鄰兩斷面的頂部距離，則可求得兩個橫斷面之間的水面面積，然后把同一壩高時各個橫斷面之間的水面面積積累加起來,即為該壩高相應的淤地面積。（6）最后(zuhu)根據(jù)不同壩高計算求得的庫容和淤地面積，繪出壩高庫容一淤地面積曲線。四、淤地壩水文計算(j sun) 設計暴雨量、設計洪峰流量、設計洪水總量以及洪水過程線推算等淤地壩水文計算(j sun)內容，參