淤地壩設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、精品文檔工已知基本資料1. 流域溝道壩址地形圖一張（1/1000）；2. 壩址以上集水面積5km2;3. 經(jīng)勘測(cè)計(jì)算，求得壩高H與庫(kù)容V、淤地面積A的關(guān)系見(jiàn)圖；4. 流域年侵蝕模數(shù)K=10000t/km2,20年一遇設(shè)計(jì)洪水流量Qo=105r3/s,洪水總量W洪=10萬(wàn)m3,200年一遇設(shè)計(jì)洪水流量Qoo=180mVs,洪水總量Wft=17萬(wàn)m3;5. 溝道無(wú)常流水；6. 壩址附近有充足的筑壩土料，土壤內(nèi)摩擦角0=20°,內(nèi)聚力c=0.8t/m27. 放水洞設(shè)計(jì)流量Q=0.5m3/s:、設(shè)計(jì)任務(wù)、要求1. 掌握中小型淤地壩設(shè)計(jì)方法、步驟；2. 在1/1000地形圖上進(jìn)行樞紐布置；3.

2、 擬定淤地壩斷面形狀及尺寸；4. 進(jìn)行壩坡穩(wěn)定分析計(jì)算（k=1.25）；5. 設(shè)計(jì)溢洪道及放水建筑物（臥管放水孔水深可取臺(tái)階高度）；6. 繪制設(shè)計(jì)圖；7. 編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。三、設(shè)計(jì)步驟1 .淤地壩壩型選擇因?yàn)閴沃犯浇谐渥愕闹瓮亮?，所以選擇土壩；淤地壩對(duì)防滲性的要求小于水庫(kù)的要求，溝道無(wú)常流水，故可采用施工方便的均質(zhì)土壩。壩址附近沒(méi)有充足的水資源，故選用碾壓壩。2 .壩址選擇在流域溝道壩址地形圖中有兩個(gè)軸線位置可以選擇，其中軸線二處溝谷狹窄，上游地形開(kāi)闊平坦，并處于口小肚大的葫蘆口地形處，在軸線二處筑壩工程量小、庫(kù)容大、淤地面積大。因此，選中在軸線二處筑壩。3 .擬定淤地壩斷面形狀及尺寸

3、(1)壩高H=Hn+H滯+/H攔泥庫(kù)容和攔泥壩高的確定KF(1%)TV攔根據(jù)公式rs，代入壩庫(kù)排沙比ns=0,淤積年限T=5,丫s=1.3,流域年平均侵蝕模數(shù)K和流域面積F由已知條件給出，計(jì)算得攔泥庫(kù)容V攔=19.23*104m3查H-V關(guān)系曲線得，攔泥壩高H攔=810.5-797.9=12.6m滯洪庫(kù)容和滯洪壩高的確定采用試算法，擬定多個(gè)H滯，由計(jì)劃淹沒(méi)水深假設(shè)H滯，再由H-V曲線求得V滯，按公式Q泄=。洪（1V滯/W洪），求出Q泄，、一、，.3/2，一.一一一按堰流公式Q«=MBH求溢洪道寬度B,得出多組數(shù)據(jù)壩高計(jì)算H滯/mV滯/m3Q泄/m3/sB/m24900053.5511

4、.831.54500057.7519.652.560000426.642.35500047.258.47經(jīng)過(guò)多次假設(shè)計(jì)算，對(duì)工程作經(jīng)濟(jì)、技術(shù)比較，確定h滯為2.3米時(shí)合適，該h滯所對(duì)應(yīng)的B、Q泄，V滯即為調(diào)洪計(jì)算所求。安全超高土壩安全加高值表壩高h(yuǎn)（m）V1010-20>20安全加高H（城0.5-1.01.0-1.51.5-2.0根據(jù)土壩安全加高值表，確定設(shè)計(jì)安全加高力H為1.5m壩高校核由W00=17萬(wàn)m3,算出Q校核二71.03m3/s，根據(jù)公式Q/uMBH!,求出H校核=3.02m,H滯+/H-H校核=0.72<1,所以2.3+1=3.3即為最3歡迎下載精品文檔終h滯，校核完

5、成。壩高=H防+H滯+/H=12.6+3.3+1.5=17.4m（2）壩斷面結(jié)構(gòu)構(gòu)造及尺寸（含壩坡穩(wěn)定分析計(jì)算（k=1.25）（一）壩頂寬度壩頂寬度根據(jù)壩高及交通要求確定，結(jié)合壩高、頂寬與邊坡比表格與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，確定頂寬為4M上游坡壩坡比為1:2.0;下游坡壩坡比為1:1.5（二）壩坡馬道對(duì)于壩高大于1015m的土壩，考慮到施工行人、交通、堆放材料、機(jī)件方便和壩坡排水，常在壩高中部設(shè)11.5m寬的橫向水平通道，即馬道。本設(shè)計(jì)初設(shè)在壩高8.7m,即海拔806.6m處設(shè)一寬為1.5m的馬道。（三）壩邊坡設(shè)計(jì)馬道后下游坡壩比在馬道下部較緩，上部較陡，設(shè)計(jì)坡壩比馬道以下為1:1.7；馬道以上為1:1.3

6、（四）壩坡保護(hù)（五）土坡穩(wěn)定性分析設(shè)計(jì)中有三個(gè)坡度，取最大坡度進(jìn)行土坡穩(wěn)定性分析，即下游馬道上部土坡，使用泰勒穩(wěn)定數(shù)法計(jì)算。由土壤內(nèi)摩擦角0=20°,坡腳為37.5°,0'=0/K=20/1.25=16°,查泰勒穩(wěn)定數(shù)圖表得：Ns=0.063所以安全系數(shù)K=?3.33>1.2，土坡穩(wěn)定4.溢洪道設(shè)計(jì)(1)位置選擇河道右岸(上游向下游方向)邊坡坡度較陡，左岸邊坡坡度較緩；從地形上看，在左岸建設(shè)溢洪道工程量較小，相比較右岸節(jié)約資金，選擇左岸設(shè)置溢洪道。(2)布置形式設(shè)計(jì)的淤地壩集水面積較大，泄洪量較大，按照工程安全的原則，選擇堰流式溢洪道設(shè)計(jì)。(3)水力

7、計(jì)算溢流堰尺寸計(jì)算設(shè)計(jì)堰頂寬度為8.5m,因?yàn)檠呱纤顬镠滯=3.3m,設(shè)計(jì)堰長(zhǎng)=5*H滯=16.5m陡坡段尺寸計(jì)算計(jì)算臨界水深hk因?yàn)槎钙露螢橥粱?，所以設(shè)計(jì)斷面為梯形<>_口%-根據(jù)公式現(xiàn)'，采用試算法求hk,臨界水深計(jì)算HKQHkQ5歡血下載精品文檔128.28811.448.0527961.132.841051.3947.5089161.237.655571.3846.9675481.342.72732求得hk=1.39m計(jì)算臨界底坡ik-_gXk_L1k>2'F一iza&-SkGkJ冗匕a”Kr計(jì)算得過(guò)水?dāng)嗝婷娣e3k=13.75itf,XK=1

8、2.42mR<=1.11m,Ck=50.88,KK=737.07m3/s,所以ik=0.00411設(shè)計(jì)陡坡段底坡i=1：5>ik=0.00411,所以陡坡水流為急流，可按照陡坡計(jì)算。計(jì)算陡坡長(zhǎng)度L0加=產(chǎn)+（馬士'1根據(jù)公式計(jì)算得Lo=88.7m計(jì)算正常水深H0=AC/R£使用明渠均勻流公式：-C=-RA為過(guò)水?dāng)嗝婷娣e，A=（B+HH,B=8.5m;C為謝才系數(shù)，血，n為粗糙系數(shù)，n=0.02;R為水力半徑，）Xk為濕周，一；i為底坡坡度，i=0.2。代入數(shù)據(jù)使用試算法求H0正常水深計(jì)算H0 Q0.212.945620.440.998520.325.40896HO

9、 Q0.4549.87210.4448.0420.4346.23939一3，所以當(dāng)Q泄=47.25m/s時(shí)，H0=0.44m計(jì)算水面曲線22根據(jù)公式L=(h2.V2)(h山iJ22可(%)2CiRC2R式中：L為溢洪道陡坡段相鄰兩過(guò)水?dāng)嗝娴乃?，單位mi為底坡比降，i=1:5;J為溢洪道陡坡段相鄰兩過(guò)水?dāng)嗝嫠ζ露鹊钠骄?；h1,h2為溢洪道陡坡段相鄰兩過(guò)水?dāng)嗝娴乃?，單位日V1,V2為溢洪道陡坡段相鄰兩過(guò)水?dāng)嗝娴钠骄魉伲瑔挝籱/s；a1、a2為相鄰兩過(guò)水?dāng)嗝鎰?dòng)能修正系數(shù)，取1.0計(jì)算數(shù)據(jù)如下表格水面曲線計(jì)算hAVXJJALL1.3924.172571.95469512.41980.0037

10、14001.2918.971852.49053212.13780.0045010.0041070.1092560.1092561.1914.91853.16720811.85580.0054510.0049760.4877860.5970431.0911.753914.0199411.57380.0065980.0060251.0948331.6918760.999.2788375.09223311.29180.0079830.0072912.0653323.7572080.897.33966.43768111.00980.0096540.0088193.6126317.3698390.795

11、.8174478.1221210.72780.0116690.0106616.07380313.443640.694.62048610.226210.44580.0140980.0128839.98146523.425110.593.677512.848410.16380.0170250.01556116.1783539.603450.492.93320416.108679.88180.0205520.01878826.001765.605160.452.68114517.623079.7690.0221570.02135514.3504279.955570.442.62173318.0224

12、39.74080.0225780.0223674.02831883.983890.432.56369418.430449.71260.0230060.0227924.22137188.20526根據(jù)數(shù)據(jù)繪制水面曲線圖如下從數(shù)據(jù)得0.44m時(shí)的L=83.98<88.70,由此可以說(shuō)明陡坡段末端水深達(dá)到正常水深。陡坡終點(diǎn)水深ha和末端流速Va計(jì)算因?yàn)榍蟪龅乃媲€的長(zhǎng)度L=83.98m<>洪道陡坡段長(zhǎng)度88.7m,所以陡坡段末端水深ha=F常水深h0=o.44mi5Q泄=47.25m3/s,過(guò)水?dāng)嗝婷娣eA=(B+H)H=(8.5+0.44)乂0.44=3.93m2,Va=47.2

13、5/3.93=11.75m/s陡坡邊墻高度H確定H=h+%+!邊墻高度H計(jì)算公式為為了計(jì)算和施工的方便，陡坡側(cè)墻的高度由陡坡起始端側(cè)墻高度H始與陡坡末端側(cè)墻高度H末兩點(diǎn)連線確定，因此，只需要計(jì)算出H始和H末兩個(gè)數(shù)值即可。、，一3一H始計(jì)算：hk=1.39m,V<=3.44m/s，所以H始=h+hB+h=1.39+1.39*3.44/100+1=2.44m,設(shè)計(jì)為2.5m3,H末計(jì)算：A=8.5+0.44）*0.44=3.93m2,Va=12.02m/s,ha=0.44m,所以H末=0.44+12.02*0.44/100+1=1.49m,設(shè)計(jì)為1.5m出口段尺寸計(jì)算確定是否使用消力池設(shè)計(jì)尾

14、水渠為寬度為8.5m,邊坡比為1:1的明渠（B+ H）H9歡迎下載應(yīng)用謝才公式的變形形式一使用試算法得出尾水渠的流量與水深表格數(shù)據(jù)HQH8.0352530.332.91530.712.965250.441.130750.818.793430.550.078660.925.458320.647.318690.87尾水渠Q由表格數(shù)據(jù)得Ht=0.87m根據(jù)公式h = (h' /2) *(1+8q/g*h )1/2-1取h'為正常水深H0=0.44m,計(jì)算得h=3.57m>Ht=0.87m,所以必須修建消力池精品文檔消力池深度計(jì)算使用經(jīng)驗(yàn)公式：S=1.25(h-Ht)其中：h一以

15、陡坡段末端水深ha為躍前水深計(jì)算出的躍后水深，單位mx,Ht一尾水渠正常水深，單位m代入數(shù)據(jù)得S=3.38m所以消力池深度設(shè)計(jì)為3.38m。消力池長(zhǎng)度計(jì)算消力池長(zhǎng)度由以下公式計(jì)算L=-h1)式中：平為折減系數(shù)，取值0.8;h”為躍后水深，h”=3.57m;h'為躍前水深，h'=0.44m計(jì)算得L=0.8*6.9*(3.57-0.44)=17.28m所以消力池長(zhǎng)度為17.28m(4)溢洪道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)口段設(shè)計(jì)引水渠因?yàn)樾藿ǖ攸c(diǎn)為土基，選擇梯形明渠并用混凝土襯砌，邊坡采用1:2漸變段使用扭曲面作為導(dǎo)流墻，用厚度為0.3m的漿砌石襯砌，墻頂超高1m，底板上游端做防滲齒墻，齒墻深入地基約

16、1m，厚0.5m,底板砌厚0.5m溢流堰設(shè)計(jì)的淤地壩地基為土基，所以設(shè)計(jì)為寬頂堰，底板厚0.4m,橫截面為梯形，。堰體底板與漸變段底板相連，連接處做一深13厚0.5m的防滲抗滑齒墻。堰邊墻用漿砌石建造，為擋土墻形式，墻高2mm頂寬0.5m,基礎(chǔ)厚0.4m。陡坡段設(shè)計(jì)陡坡段比降i設(shè)計(jì)為1:5，陡槽斷面為梯形斷面，邊坡為1:1，陡梢側(cè)墻和底板用漿砌石建造，厚0.4m。為了防止不均勻沉降，陡梢沿著縱坡每隔10m留一沉陷縫。每段陡梢的起始端都設(shè)置深1m,厚0.5m的防滲抗滑齒墻。對(duì)底板使用厚度為0.5m的塊石進(jìn)行襯砌，為了防止陡槽底板冰凍發(fā)生裂縫，還需在底板下鋪設(shè)0.2m的砂卵石墊層反濾排水及縱向排水

17、溝。由于陡槽中水的流速較大，動(dòng)水壓力可能使底板產(chǎn)生振動(dòng)，為了穩(wěn)定起見(jiàn)，需按下述公式校核底板厚度d是否滿足要求。d陽(yáng)0.03a'vyh式中：d為底板厚度（mi）;a為地基條件系數(shù)，密實(shí)黏土a=0.8;v為梢中流速；h為梢中水深d始=0.03*0.8*3.44*，1.39=0.097<0.4d末=0.03*0.8*12.02*，0.44=0.191<0.4所以d=0.4符合要求出口段設(shè)計(jì)出口段包括消力池、漸變段和尾水渠三部分。漸變段和尾水渠與進(jìn)口段結(jié)構(gòu)相同，尾水渠即是一般明渠。尾水渠寬度8.5m,邊坡1:1。消力池用漿砌塊石修筑，池底厚1m,池前端設(shè)置齒墻，深0.7m,厚0.3

18、m,底板下設(shè)反濾排水孔和反濾層，側(cè)墻構(gòu)造同于陡梢。底板池底厚度d使用如下公式校核：d*K,V4式中：d為底板厚度；hc為收縮斷面處水深，可取躍前水深；Vc為收縮斷面處流速；K為系數(shù)，K=0.03+0.175sina,a為陡梢末端射流與水平面夾角。tana=0.2,Vc=Va=11.75m/s,hc=0.44m/s,K=0.03+0.175sina=0.03+0.175*0.196=0.0643dK-VSh則'=0.0643x11.75x0.44八0.5=0.5m因?yàn)閐=0.5<1,所以消力池底板厚度設(shè)計(jì)為1m滿足要求。5. 放水建筑物（ 1）組成形式放水工程由進(jìn)口取水工程、輸水工

19、程和出口消能工程組成。取水工程常見(jiàn)者為臥管、豎井和放水塔；輸水工程常見(jiàn)者為壩下涵洞、管道和隧洞；出口消能工程常見(jiàn)者為底流消能，有時(shí)也為挑流消能。（ 2）放水工程的作用對(duì)已經(jīng)淤成的壩庫(kù)，防水工程的作用主要是排除壩內(nèi)積水，保證壩地生產(chǎn)安全，降低鹽堿化；對(duì)未淤成的壩庫(kù)，主要是排水騰空庫(kù)容，攔蓄徑流泥沙，調(diào)節(jié)洪水徑流。（ 3）工程布設(shè)左岸已經(jīng)有溢洪道工程，在河道右岸設(shè)計(jì)放水建筑物；考慮到需要分期加高淤地壩，進(jìn)口位于最終加高壩的上游壩坡處；涵洞出口消能工程布設(shè)在土壩下游壩坡坡腳以外，臥管縱向坡度設(shè)置為1:2.5，輸水涵洞埋于壩基，設(shè)置縱向坡度為1:100。（ 4）水力計(jì)算臥管水力計(jì)算臥管上端高出壩庫(kù)最高

20、水位2m。為防臥管放水時(shí)發(fā)生真空，臥管上端頂部設(shè)置通氣孔。臥管涵洞水流應(yīng)保持無(wú)壓自由留，為此,臥管涵洞高度應(yīng)比正常水深大34倍。進(jìn)水孔尺寸計(jì)算臥管進(jìn)水孔設(shè)計(jì)為單孔，則其直徑可按下式計(jì)算Q支*(o*v/2gH式中:W流量系數(shù)，與進(jìn)口形狀有關(guān)，對(duì)于圓孔一般取0.622進(jìn)水孔斷面面積，對(duì)圓形孔=0.25兀d3Q放水洞設(shè)計(jì)流量，由條件知=0.5m/s;H單孔中心距水面高，一般為一級(jí)臺(tái)階高，設(shè)計(jì)為0.6m。代入數(shù)據(jù)算出d=0.54m>0.4mi不符合要求，所以同一臺(tái)階設(shè)兩個(gè)孔代入數(shù)據(jù)算出d=0.27m<0.4m,符合要求臥管涵洞斷面尺寸計(jì)算臥管涵洞斷面尺寸按照加大流量計(jì)算，Q加=1.25Q設(shè)

21、=1.25X0.5=0.625m3/s,設(shè)計(jì)斷面為矩形，設(shè)計(jì)斷面寬度B=1m門(mén)(麻木0=皿屈Q=應(yīng)用謝才公式的變形形式<211+3>求斷面高度，使用試算法得出數(shù)據(jù)13 歡迎下。精品文檔斷面高度計(jì)算QHQH2.40374910.610170.350.9921260.50.6345340.360.7337620.40.6590830.370.4913890.3所以H=0.36mi臥管涵洞高度是正常水深的3倍，則H臥=0.36*4=1.44m>1.2m;寬度B=1m>0.6rp都符合要求消力池水力計(jì)算應(yīng)用Q設(shè)=0.5m3/s,根據(jù)公式求出bc=1+0.4=1.4m,根據(jù)謝才q二Q和水深的關(guān)系數(shù)公式的變形形式<2h+B)3使用試算法得出消力池正常水深計(jì)算QH3.874338