淤地坝设计.docx

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淤地坝设计
目录
第一章大要
第一节基本资料
第二节淤地坝的构成和作用
一、淤地坝的构成
二、淤地坝的作用
第二章淤地坝坝体设计
第一节淤地坝整体设计
一、淤地坝构成方案选择
二、淤地坝种类选择
三、坝址选择
第二节土坝坝体设计
一、坝高及库容确立
(一)、拦泥库容及拦泥坝高的确定
(二)、滞洪库容及滞洪坝高的确定
1、先用20年一遇洪水进行设计
2
、按工程安全防洪标正确立溢洪道尺寸进行校核
3
、安全加高△h的确定
二、土坝断面构造构造及尺寸
(一)、坝顶宽度
(二)、坝坡马道
(三)、坝边坡
(四)、坝坡保护
(五)、坝体排水
(六)、坝基和岸坡办理
第三节土坝的稳固计算
第三章土坝溢洪道设计
第一节地址选择和部署形式
一、地址选择
二、部署形式
第二节水力计算
一、溢流堰尺寸计算
二、斜坡段尺寸计算
(一)、计算临界水深hk
(二)、计算临界底坡ik
(三)、计算斜坡长度L0
(四)、计算正常水深h0
(五)、计算水面曲线
(六)、斜坡终点水深ha和尾端流速v
(七)、斜坡边墙高度H确立
三、出口段尺寸计算
(一)、消力池深度S计算
1、求跃后水深h〞
2、求尾渠正常水深ht
3、消力池深度
(二)、消力池长度计算
第四章溢洪道构造设计
第一节进口段设计
一、引沟渠设计
二、渐变段设计
三、溢流堰设计
第二节斜坡段设计
第三节出口段设计
第五章土坝放水建筑物设计
第一节放水工程构成及作用
一、放水工程构成
二、放水工程作用
第二节工程布设
第三节水力计算
一、卧管水力计算
(一)、进水孔尺寸计算
(二)、卧管涵洞断面尺寸计算
二、消力池水力计算
第四节工程构造设计
一、卧管构造设计
二、输水涵洞构造设计
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第一章
大要
第一节基本资料
1.
2
坝址以上集水面积5km;
2.
经勘探计算,求得坝高
H与库容V、淤地面积A的关系见图;
3.
2
,20年一遇设计洪水流量
3
流域年损害模数K=10000t/km
Q=105m/s,洪水
20
3
3
万
总量W洪=10万m,200年一遇设计洪水流量
Q200=180m/s,洪水总量W洪=17
3
m;
沟道无常流水;
5.
坝址周边有充分的筑坝土料,土壤内摩擦角φ=20°,内聚力c=;
6.
放水洞设计流量Q=。
第二节淤地坝的构成和作用
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一、淤地坝的构成
淤地坝工程一般由三大件构成,即大坝、溢洪道,放水洞。
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二、淤地坝的作用
坝体是横拦沟道的挡水建筑物,用以拦蓄洪水,淤积泥沙。溢洪道是排洪建
筑物,当淤地坝内洪水位超出设计高度时,洪水就会由溢洪道排出,以保证坝体的安全和坝堤生产的正常运转。放水建筑物用以排泄沟道长流水、库内积水到坝的下游,平时采纳竖井和卧管的形式。淤地坝的最后目的就是增添农田。
第二章淤地坝坝体设计
第一节淤地坝整体设计
一、淤地坝构成方案选择
淤地坝枢纽工程构成在实践中有三大件方案(大坝、溢洪道和放水建筑物),也有两大件方案(大坝和放水建筑物),还有一大件方案(大坝)。
固然三大件方案中溢洪道工程量大,工程投资和维修花费较高,但考虑到淤地坝控制的流域面积较大,为5km2,从工程建成后运用安全方面及淤地坝上游淹没损失双方面综合考虑,淤地坝设计为三大件方案。
二、淤地坝种类选择
坝地周边有充分的筑坝土料,可以就地取材,考虑到土坝对地基要求低,施工技术较为简单,所以淤地坝设计为均质土坝。
土坝依据施工方法可以分为碾压坝和水坠坝。在坝地周边有充分的土料,但是没有充分的水源,水坠坝没法施工,所以土坝设计为碾压坝。
综上,淤地坝设计为碾压均质土坝。
三、坝址选择
好的坝址是淤地面积大、工程量小、施工方便、运用安全靠谱。在流域沟道
坝址地形图中有两个轴线地址可以选择,此中轴线二处沟谷狭小,上游地形广阔
平坦,并处于口小肚大的葫芦口地形处,在轴线二处筑坝工程量小、库容大、淤
地面积大。所以,选中在轴线二处筑坝。
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第二节

土坝坝体设计
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一、坝高及库容确立
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淤地坝坝高H一般由拦泥坝高

h拦,滞洪坝高

h滞和安全超高

h三部分构成,
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即坝高:H=h拦+h滞+h
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(一)、拦泥库容及拦泥坝高的确定
2
2
式中:F—淤地坝控制的流域面积,单位km,取F=5km
K—年均匀损害模数,K=10000t/(km2?年)
n=0
n—坝库排沙比,从安全角度考虑,以为土坝不排沙,即
s
s
T—设计淤历年限,N=10年
rS—淤积泥沙的干容重,rS=
得:
=
依据H-V曲线,查出相应的拦泥坝高h拦=24m,高程为822米。
(二)、滞洪库容及滞洪坝高的确定
对于三大件方案,滞洪库容需经过调洪计算确立。
溢洪道最大泄流量Q泄为:
Q
泄=Q洪(1-V滞/W洪)
溢流堰堰流公式为:Q泄=MBh滞3/2
两公示联立得:MBh滞3/2=Q洪(1-V滞/W洪)
此中,M—流量系数,取值为
M=;H—溢洪道堰上水头;B—溢洪道堰顶净
宽;W洪—溢洪道最大泄洪量;V滞—滞洪容积;Q洪—来水洪峰流量。
1、先用20年一遇洪水进行设计
3
3
已知20年一遇设计洪水流量
Q20=105m/s,洪水总量W洪=10
万m。
求解采纳试算法,步骤为:
1)先假设一个h滞,再由H~V曲线求得V滞;
2)按公式Q
泄
=Q(1-V
滞
/W
洪
)求Q
;
洪
泄
3)按堰流公式Q泄=MBh滞3/2
求溢洪道宽度B;
4)经过多次假设计算,最后对工程作经济、技术比较,取一个适合的
B,该B
所对应的h滞,Q泄,V滞即为调洪计算所求。
依据经济解析技术比较最后得出h滞=2m,B=。此时Q泄=Q洪(1-V滞/W
3
洪)=42m/s
2、按工程安全防洪标正确立溢洪道尺寸进行校核
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200年一遇设计洪水流量

3Q200=180m/s,洪水总量

3
W洪=17万m,
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校核步骤:
1)先假设一个h滞,再由
2)按公式Q泄=Q洪(1-V

H~V曲线求得V滞;
滞/W洪)求Q泄;
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3)按堰流公式Q泄=MBh滞3/2,此中M=,B=,可求得h滞;
4)将假设的h滞的值与求得的h滞的值比较,假如两个数值凑近或相等,则为所求的h滞。
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h滞=3m时,所求的两个数值比较的凑近,所以校核h滞等于3m。
3、安全加高△h的确定
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年一遇的洪水计算H20=h拦+h滞+h安=24m++=28m
年一遇的洪水计算H200=h拦+h滞+h安=24m++=29m
因为200年一遇洪水需要的坝体高度29m大于20年一遇洪水的坝体高度28m,故坝体高度H=29m
取最大坝高为29m,相应坝顶高程为827m,沟底高程为798m。二、土坝断面构造构造及尺寸
(一)、坝顶宽度
坝顶设置单行道车道,由表3-8中可以看出,对于高度在29m的土坝坝顶宽
度B=5m。
(二)、坝坡马道
因坝高于15m,考虑到施工行人、交通、堆放资料、机件方便和坝坡排水,在坝的中部即15m的高度(高程813m)。马道上部坝坡陡,下部坝坡缓。
(三)、坝边坡
上游马道以上坡比为1:,马道以下坡比为1:;下游马道以上坡比为
1:,马道以下坡比为1:。
(四)、坝坡保护
为防雨水等冲洗,淤积面以上的上游坝面和下游坝面,须设置保护措施。①、植物措施:保护措施可为种植牧草、种植灌木、也可以砌石。
②、排沟渠:下游坝面还需要设置纵向排沟渠,特别是坝端与沟坡相接处,一定做好排水措施,以防暴雨径流冲洗。所以,在坝体与岸坡结合处设纵向排沟渠,
将坝面流水送出坝脚之外。排沟渠为矩形断面,尺寸为30×30cm(深×宽),边
墙、底板厚均为20cm.
③、结合槽:为增添坝体稳固性,防范土坝与沟底结合面上透水,沿坝轴线方向
从沟底到岸坡开挖一道梯形断面结合槽。,深1m,边坡比1:1,结合槽用黄土人工回填夯实。
(五)、坝体排水
坝库蓄水以后,因为上游水压力的作用,水流会经过坝体浸透到下游坝面坡脚处,对于下游坝坡产生冲洗,出现管涌和流土现象。为了保证坝体安全,需要
在坝的下游坡脚处设置排水体。排水体的作用一是降低浸润线的地址,防范浸透
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破坏(流土,管涌);二是增添坝坡稳固,减小坝的断面尺寸。
棱式反滤排水体适用于中大型土坝,所以该土坝排水体设计为棱式反滤排水
体。,高度为4m,,,内部坡比为1:1,外面坡比为1:。
棱式反滤排水体断面构造表示图见附图。
(六)、坝基和岸坡办理
坝体填筑前,一定对坝基和岸坡进行办理,,清基均匀深度为30cm,凡在清基范围内的地面表土、乱石、草皮、树木、腐殖
质等均要除去干净,不得留在坝内做回填土用。与坝体连接的岸坡应开挖成平顺的正坡,土质岸坡不陡于1:。
第三节土坝稳固性计算
土坝稳固解析计算方法:泰勒解析法
泰勒提出在土坡稳固解析中共有5个计算参数,即土的重度γ、土坡高度H、坡角β以及土的抗剪强度指标c、?,若知道此中4个参数时就可以求出第五个参数Ns,称为稳固因数,
即:
泰勒经过大批计算获取Ns与?及β间的关系曲线。以下列图:
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图1:泰勒的稳固因数Ns与坡角β的关系
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图2:泰勒的稳固因数Ns与坡角β的关系
土坝设计中总合涉及到4个大的坡度,进行边坡稳固解析时只需要对坡度最
大的边坡进行解析即可。所解析的边坡高度为H=15m,坡比m=1:,即坡角
2
a=°,已知土壤内摩擦角?=20°,内聚力c=,土的重度γ=
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(一般坝体压实后的干容重要于



3,设计为



3)。
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从图

2中可以看出当

?=20°,a=°时,N=;由公式

可以
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得出

c=NγH=××15=

2;则稳固安全系数

=>,

所
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以该土坡处于稳固状态。
第三章土坝溢洪道设计
第一节地址选择和部署形式
一、地址选择
溢洪道是淤地坝中最主要的建筑物之一,依据对地形图的解析,沟道的右
岸坡度较陡,左岸坡度较缓,地形较缓和应选择在沟道的左岸,同时溢洪道的进口布设在距坝端10m之外处,出口布设坝坡坡脚线20-50m之外处。
二、部署形式
依据此流域的集水面积,及泄流量状况,采纳堰流式溢洪道,用浆砌石建筑。依据地形及工程量大小采纳斜坡正堰式溢洪道,由进口段,斜坡段,出口段三部分构成。
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第二节水力计算
一、溢流堰尺寸计算
溢流堰采纳无坎宽顶堰,堰上水深为H=h滞=2m,—10倍的H,
即L=10m,堰顶宽度为B=。
二、斜坡段尺寸计算
(一)、计算临界水深hk
斜坡段设计为梯形,底宽B=,边坡比为1:1。对于梯形断面陡槽,hk可依据水力学公式试算求得,即
式中:a为不均匀系数,;
k、Bk分别为相应于hk的过水断面面积和水面宽;
Q泄=42m3/s;g为重力加速度,g=
试算法:假设一个水深h,可以求得一个流量
Q,将h和Q的关系进行线性解析,
做出趋向线,依据趋向线公式代入
Q=42m3/s便可以求得h的值。
泄
k
临界水深试算表
hk(m)
3
wk(m)
Bk(m)
Q泄(万m)
1























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水深流量关系图


立
万)
(米

流


水深(m)
经过计算可以求出:
当Q泄=42m3/s时,hk=,VK=Q泄/ωk=42/=
(二)、计算临界底坡ik

Q泄(万m3)
Q泄(万m3)
线性(Q泄
(万m3))
线性(Q泄
(万m3))
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此中Kk为流量模数;
ωk为过水断面面积:ωk=
R为相应的临界水深h时的水力半径,
,X为相应的临界水
k
k
k
深h时的湿周
k
n为粗糙系数,n=
;Ck为谢才系数,
,
将hk=
得:湿周Xk=;
=÷=:
将ωk=,RK=,代入下式,
得:KK=,ik=×10-3
斜坡段底坡设计为i=1:5,因为ik=×10-3<i=,
所以斜坡水流为急
流,可依据斜坡计算。
(三)、计算斜坡长度L
0
P为斜坡段总落差,坝底高程为798m,溢流堰高程为822m,所以P=822-798=24
m;i=1:5=,则
=
(四)、计算正常水深h0
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