1、水工建筑物寧村水庫重力壩計(jì)算書班級(jí)：水利水電工程12學(xué)生： 戎艷指導(dǎo)教師：張小飛完成時(shí)間：2016.1.9廣西大學(xué)土木建筑工程學(xué)院目錄第一章 工程資料4一工程概況4樞紐布置6一.確定工程等別和建筑物級(jí)別61）壩線選擇62）壩型選擇63）樞紐組成6第三章 擋水壩的設(shè)計(jì)9一 壩頂高程Z頂確定9（1）基本公式和參數(shù)的確定92）具體分析和計(jì)算9二建基面高程確定Z基11三壩頂寬度b11四上下游壩坡的確定11五壩體強(qiáng)度及穩(wěn)定性校核計(jì)算12 1）荷載組合：122）計(jì)算參數(shù)133）計(jì)算結(jié)果：14溢流壩段的設(shè)計(jì)16一擬定堰面曲線16 1）上游直線段162）WES上游剖面堰頂曲線坐標(biāo)點(diǎn)計(jì)算163）溢流壩頂部下游面

2、曲線段（見圖4）164）反弧段設(shè)計(jì)（見圖4）175）下游直線段（見圖4）17二泄流能力校核18三消能防沖設(shè)計(jì)19計(jì)算挑距和下游沖刷坑深度19四導(dǎo)墻設(shè)計(jì)20五溢流壩強(qiáng)度和穩(wěn)定性校核；20 1）計(jì)算過程及結(jié)果20第七章 工程量計(jì)算22寧村水庫重力壩設(shè)計(jì)第一章 工程資料一工程概況寧村水庫位于南寧盆地北緣，高峰山南麓，南寧市明秀鄉(xiāng)寧村和下游，寧村河發(fā)源于高峰山脈南部燕尾嶺，流經(jīng)安吉河至心圩河后匯入邕江。水庫集雨面積10.39平方公里，壩址以上河長9.4公里，河道平均坡降為0.96%，河道平均水深約2米。興建寧村水庫的主要目的是保證南寧市的環(huán)境用水，并兼灌溉之用。二基本資料（1） 地形資料：1、1：50

3、0壩址地形圖，另附；2、1：2000庫區(qū)地形圖（略） （2） 地質(zhì)資料 ：根據(jù)地勘隊(duì)提供的地質(zhì)報(bào)告及地質(zhì)圖摘要如下：1、庫區(qū)工程地質(zhì) 寧村水庫庫區(qū)為砂巖、頁巖、泥巖組成的碎屑巖系，庫盤出露的巖層以泥巖為主，巖石滲透性微弱，巖層產(chǎn)狀稍平緩，交錯(cuò)層理發(fā)育。其斷層均為鐵錳質(zhì)膠接良好，無集中滲漏地段，庫周山巒起伏，無主要鄰谷，且?guī)焱庖话愎鹊赘叱叹哂谡Ｐ钏唬虼瞬淮嬖趲靺^(qū)向庫外滲漏的可能性，具備建庫的條件。 2、壩址工程地質(zhì)及水文地質(zhì) 壩址巖層以砂巖為主，夾泥巖和頁巖，砂巖抗壓強(qiáng)度較高，但泥巖、頁巖抗壓強(qiáng)度稍低，其允許承載能力為0.60.7Mpa，

4、巖層傾向上游，巖石節(jié)理、裂隙發(fā)育，整體性稍差，并假有薄層，抗滑能力較低，巖石受風(fēng)化深度為46m，河床地段強(qiáng)風(fēng)化深度35米，基礎(chǔ)開挖和清基工作量較大，壩址河床及兩岸巖石的滲透性較大，一般滲透系數(shù)0.10.7m/d，因此存在地基滲漏和繞壩滲漏的可能性，必需進(jìn)行帷幕灌漿處理，總之壩址地質(zhì)具備建壩條件，但不是很理想，河谷兩岸不對(duì)稱，風(fēng)化深，而河床地段巖石較好，因此不宜作輕型壩，可考慮選擇其他壩型。3、壩址巖石物理力學(xué)性質(zhì)：在鉆取巖芯作物理力學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，將不同深度，不同風(fēng)化強(qiáng)度的砂巖、泥巖、頁巖分五組進(jìn)壩址行實(shí)驗(yàn)，成果如表示：  巖石名稱風(fēng)化程度重度（KN/）比重吸水率抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（MPa）

5、干重度飽和重度（%）干飽和（Rb）砂巖強(qiáng)風(fēng)化23.524.22.635.63014砂巖弱風(fēng)化2525.62.682.0351.642砂巖微風(fēng)化26.226.62.70.615849.8泥巖新鮮23.724.52.747.243212.9頁巖新鮮25.125.92.763.0239.414.8 由于某些原因，未作巖石抗剪斷實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)在將砼和弱風(fēng)化巖石的抗剪斷摩擦系數(shù)和抗剪斷凝聚力提供如下，供設(shè)計(jì)參考。巖石名稱摩擦系數(shù)f凝聚力c'（KPa）砂巖/砼 1500泥巖（頁巖）/砼 0.854004、當(dāng)?shù)亟ㄖ牧?#160;壩址上下游5Km范圍內(nèi)，有大量適合建壩的砂巖可供開采，河谷地帶有少

6、量中細(xì)砂，卵石不多，而離壩址89Km范圍的邕江兩岸有足夠數(shù)量河沙和河卵石可提供。壩址附近缺乏適宜筑壩的土料。附：寧村水庫壩址1/500地質(zhì)剖面圖。三水文資料根據(jù)水文計(jì)算結(jié)果，為樞紐建筑物設(shè)計(jì)提供以下資料：1、下泄洪水流量（經(jīng)調(diào)節(jié)）：設(shè)計(jì)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、 水庫水位容積關(guān)系曲線（見表1）水位（m）90100110120125130135庫容（萬）040110260370520840表1：4、 下游水位流量關(guān)系曲線（見表2）表2：

7、寧村水庫下游水位流量關(guān)系流量（/s）10100200300400450588下游水位（m）092.793.693.793.893.9945、 最大引用流量 ：1.0/s6、 淤沙高程：92.00m。四 其他資料 材料容重： 漿砌石重度：22KN/； 砼重度：24KN/；淤沙特性：淤沙浮重：7KN/； 淤沙內(nèi)摩擦角：20°；浪高計(jì)算：水庫吹程D=3km，多年平均最大風(fēng)速v=15m/s； 下游渠首底部高程97.00m； 地震烈度6度（設(shè)計(jì)不考慮） 樞紐布置一.確定工程等別和建筑物級(jí)別由于工程的等別是由六個(gè)指標(biāo)（總庫容，防洪，灌溉，發(fā)電，供水，治澇）中最大的指標(biāo)來確定，由于該樞紐的開發(fā)目的

8、為供水和灌溉，而其最大引用流量才1.0/s，所以工程等別最終由總庫容V總確定。由于V總 =V校 即校核洪水位所對(duì)應(yīng)的庫容，故需求出校核洪水位H校 ，再根據(jù)水位庫容關(guān)系（表一）確定庫容。1）壩線選擇壩線選擇如寧村水位平面布置（附圖1）所示，由地形圖資料可知該壩線上游山體陡，坡降大，成庫容易，下游壩線地形開闊，平坦，便于施工系統(tǒng)布置，且壩線選址在山脊位置，可以縮短壩線，節(jié)省造價(jià)；由于該工程為中小型工程，壩高不大，對(duì)承載力要求不高，該處巖石滿足承載力要求，對(duì)于砂巖通過帷幕灌漿進(jìn)行防滲；該樞紐與周邊城鎮(zhèn)相鄰，交通便利“三通”容易滿足，就地取材砂巖可作為粗骨料。綜合地形，地質(zhì)，樞紐布置，施工，建材和經(jīng)濟(jì)

9、投資等因素考慮可確定壩線布置合理。2）壩型選擇擋水壩有重力壩，土石壩，拱壩等，該庫區(qū)右岸陡峭左岸右岸平坦，且?guī)r基存在軟弱夾層，不完整，不適合修建拱壩；如果修建土石壩，只能采用隧洞導(dǎo)流，而存在破碎帶，不利于隧洞的穩(wěn)定，對(duì)土石壩的施工導(dǎo)流不利，壩址巖層以砂巖為，土石壩的筑壩材料得不到滿足，故排除土石壩。通過對(duì)比分析，重力壩符合地形地質(zhì)要求，故壩型選擇為重力壩合理。重力壩分為漿砌石重力壩，常態(tài)混凝土重力壩，碾壓砼重力壩。漿砌石重力壩施工質(zhì)量不能保證而且施工速度慢，對(duì)工期影響大，造成經(jīng)濟(jì)投資大，不合適；碾壓混凝土重力壩常用于大規(guī)模的工程，對(duì)于前面分析可知該工程為中小型規(guī)模，故選用常態(tài)混凝土重力壩更合適

10、。3）樞紐組成 由開發(fā)目的可知該樞紐無需用于發(fā)電，故不需要水電站廠房，因?yàn)樾枰┉h(huán)境用水和灌溉，所以需要?。ㄒ┧ㄖ?，故該樞紐組成：泄水建筑物，擋水建筑物，引（?。┧ㄖ?。其中泄水建筑物和擋水建筑物為主要建筑物，故因進(jìn)一步確定其尺寸，形式和等級(jí)。4）泄水建筑物的形式及孔口尺寸的擬定(1)泄水建筑物形式的選擇由前面地形分析知道其壩線不長，故不適合岸邊溢洪道；壩址的地質(zhì)條件限制不能用隧洞泄水（具體理由見壩型選擇土石壩部分）；所以只能選擇壩身泄水。壩身泄水分表孔泄水，中孔泄水和底孔泄水。由前面分析已經(jīng)確定該重力壩的壩高不大，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

11、水庫放空用，故無需設(shè)中孔。且表孔具有最好的超泄能力，綜合分析比確定采用表孔泄流。表孔泄流分為開敞式，帶閘門，帶胸墻三種，根據(jù)工程概況中的要求可知不需要進(jìn)行防洪，故無需設(shè)閘門等，同時(shí)，對(duì)淹沒要求也不大，考慮結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)投資小，便于管理等因素優(yōu)選開敞式，最終確定泄流建筑物形式：開敞式表孔泄流。(2）孔口尺寸擬定由于為開敞式表孔泄流，故堰頂高程和正常蓄水位高程相等，即Z堰頂=Z正=126.5m。 單寬流量q和溢流前沿寬度L擬定 前面已經(jīng)分析該工程屬于中小型工程，可直接根據(jù)地質(zhì)條件來確定q。根據(jù)規(guī)范： 1、對(duì)于破碎的巖石：q=（2050）/（s·m）2、 對(duì)于中等堅(jiān)硬巖石：q=（5070）

12、/（s·m） 3、對(duì)于堅(jiān)硬巖石：q=（70200）/（s·m） 壩址巖層以砂巖為，主夾泥巖和頁巖，且?guī)r石節(jié)理、裂隙發(fā)育，整體性差，風(fēng)化強(qiáng)，故應(yīng)對(duì)應(yīng)規(guī)范中的破碎巖石：q=（2050）/s，由于河床的風(fēng)化深度達(dá)（35）m，為一般的弱巖，考慮下游河床的消能防沖，根據(jù)q=Q校/B可知，溢流前沿寬度B越大，q越小，則越安全，綜上：取q=28/（s·m）。根據(jù)B=Q校/q=588/28=21m，故B=21m。由于選擇開敞式表孔泄流，故無需設(shè)閘門，即n=1，則孔口尺寸就是溢流前沿寬度B=21m。(3）特征水位計(jì)算堰型選擇WES WES型溢流堰頂部曲線以堰頂為界分上游段和下游段兩

13、部分。溢流堰的具體的設(shè)計(jì)見第三章。根據(jù)下游堰面曲線函數(shù)關(guān)系式：當(dāng)上游壩面為直立時(shí)，取n=1.85，K=2。Hd：設(shè)計(jì)定型水頭，一般為校核洪水位時(shí)堰頂水頭的75%95%，即：Hd=（0.750.95）H校特征水位確定(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，考慮到氣蝕對(duì)堰面的影響，最后?。篐d=0.8H校 ,則H校/Hd=1/0.8=1.25，此時(shí)H校 就是堰上水頭HW，則H校/Hd=Hw/Hd=1.25，由于可根據(jù)下表三內(nèi)插得：m=0.512表三：當(dāng)P11.33Hd時(shí)，流量系數(shù)m的值Hw/Hd0.40.50.60.70.80.911.11.21.3m0.

14、4360.4510.4640.4760.4860.4940.5010.5070.510.513 注：P1：上游堰高根據(jù)公式: Q=mBH3/2：側(cè)收縮系數(shù)，一般在0.90.95，本設(shè)計(jì)取=0.92 ：淹沒系數(shù)，為自由出流=1m：流量系數(shù)，由計(jì)算得出m=0.512B：堰頂寬，由計(jì)算得出B=28mg取9.8m2/s得到H校的計(jì)算公式：將數(shù)據(jù)帶入上式得： H校=Q/(mB)2/3=588/()2/3=5.65m； Hd=0.8H校=4.52m Z校=Z堰+H校=126.5+5.65=132.15m根據(jù)水位庫容關(guān)系曲線（圖一）得總庫容V總=657.6（萬立米）。根據(jù)總庫容查詢規(guī)范SL252-

15、2000確定該工程等別為等，主要建筑物的級(jí)別為4級(jí)。（2）設(shè)計(jì)洪水位Z設(shè)計(jì)算方法：試算法。首先假定一個(gè)堰上水頭H設(shè)，計(jì)算H設(shè)/Hd值，查附表3，可得出流量系數(shù)m，代入公式Q=B ,求出設(shè)計(jì)洪水H設(shè)。與資料給的設(shè)計(jì)洪水（2%）Q設(shè)=450m3/s比較，誤差不超過1%即可。已知：設(shè)計(jì)洪水（2%）Q=450/s；Hd=4.52m；流量公式：Q=mBH3/2誤差公式：=|Q設(shè)-Q(2%)|/Q(2%)計(jì)算結(jié)果如表4所示：方案堰上水頭H設(shè)（m）HdH設(shè)/Hd流量系數(shù)設(shè)計(jì)洪水Q設(shè)（m3/s）Q(2%)（m3/s）誤差(%)m154.521.110.507484.84507.73%24.91.080.506

16、469.44504.31%34.81.060.505454.24500.93%44.751.050.504446.34500.08%54.771.060.5054504500根據(jù)表格數(shù)據(jù)，方案3,4，5均滿足要求，考慮誤差最小，最終選擇方案5，即：H設(shè)=4.77m設(shè)計(jì)洪水位Z設(shè)=堰頂高程+設(shè)計(jì)水頭=126.5+4.77=131.27m第三章 擋水壩的設(shè)計(jì) 一 壩頂高程Z頂確定 （1）基本公式和參數(shù)的確定 Z頂=Z設(shè)+h設(shè)；Z校+h校max h=h1%+hz+hc h1%：累計(jì)頻率為1%時(shí)的波浪高度，m；hz：波浪中心線高于靜水位的高度，m；    

17、60;  hc：安全加高，根據(jù)SL252-2000水利水電工程工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)按表5選取。 永久擋水性建筑物安全加高(m)運(yùn)用情況壩的級(jí)別1234設(shè)計(jì)情況0.70.50.40.3校核情況0.50.40.30.2表5：h的計(jì)算涉及到的官廳公式: hl：累計(jì)頻率為5%時(shí)的波浪高度，m； L:波浪長度，m； D：吹程，D=3km；2）具體分析和計(jì)算由于官廳公式，適用于V0<20m/s及D<20km.波高h(yuǎn)l，當(dāng)gD/V02=20250時(shí)，為累計(jì)頻率為5%時(shí)的波浪高度h5%；且h1%=1.24h5%,。根據(jù)V設(shè)=（1.52）;=15m/s；則取V設(shè)=25

18、m/s;通過計(jì)算得到：gD/Vo2=9.8*3000/252=47.09在（20，250）之間，符合運(yùn)用條件，故為累計(jì)頻率為5%的波高。1.設(shè)計(jì)情況 波高：h5%=0.0166*V05/4D1/3=0.0166*255/4*31/3=1.338m h1%=1.24h5%=1.659m 波長：L=10.4(h1%)0.8=10.4*（1.659）0.8=15.592m 壅高：hz=(h1%2/L)cth(2H)/L=0.554m 查表5得hc=0.3m因此h=h1%+hz+hc=2.513m Z設(shè)=131.27+2.513=133.78m2. 校核情況波高：h5%=0.0166*V05/4D1/

19、3=0.0166*155/4*31/3=0.707m h1%=1.24h5%=0.877波長：L=10.4(h1%)0.8=10.4*（0.877）0.8=9.363m 壅高：hz=(h1%2/L)cth(2H)/L=0.258m 查表5得hc=0.2m 因此h=h1%+hz+h=1.335m H=132.15+1.335=133.49m具體計(jì)算結(jié)果見下表6：表6：項(xiàng)目設(shè)計(jì)洪水位校核洪水位Z上（m）131.27132.15V0m/s2515h5%1.3380.707h1%1.6590.877L(m)15.5929.363hz(m)0.5540.258hc(m)0.30.2h=h1%+hz+hc

20、(m)2.5131.335Z壩(m)133.78133.49 所以取Z壩=133.78m二建基面高程確定Z基根據(jù)混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范：1、 壩高100m，可建在新鮮、弱風(fēng)化、微風(fēng)化下部基巖上；2、 壩高=50100m，可建在微風(fēng)化至弱風(fēng)化上部基巖上；3、 壩高小于50m時(shí)，可建在弱風(fēng)化中部至上部基巖上。、根據(jù)該地的地形地質(zhì)條件，建基面可設(shè)在弱風(fēng)化處，由地形剖面圖可知，高程為85m左右。故擋水壩的壩高可估算為：H壩=Z頂-Z基=133.78-85=48.78m壩高小于50m，可建在弱風(fēng)化中上部，取Z基=86m；故Hmax=47.78m三壩頂寬度b根據(jù)設(shè)備布置運(yùn)行施工檢修和交通等要求，b=（8%1

21、0%）Hmax，且2m，常態(tài)混凝土重力壩壩寬b3m，碾壓混凝土重力壩壩寬b5m。本設(shè)計(jì)為常態(tài)混凝土壩，b3m。b=（0.080.1）*47.78=（3.82244.778）m；取b=4m四上下游壩坡的確定根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，一般情況下，上游坡率n=0.00.3；下游壩坡坡率m=0.60.8；且下游壩坡的壩內(nèi)延長線在上游壩面的交點(diǎn)J位于正常蓄水位附近。初步擬定時(shí)，考慮到應(yīng)力分配合理和防止壩踵出現(xiàn)拉應(yīng)力，初步取壩上游坡率n=0.1，下游壩坡坡率m=0.8.取J點(diǎn)剛好在正常蓄水位處，即ZF=Z正=126.5m。故可初步繪出剖面圖（圖1）已知：AB=4m,AH=47.78m；Z壩=133.78m，ZF=Z正

22、=126.5m，Z基=86m，m=0.8，n=0.1。求解： 1. AJ=Z壩-Z正=7.28m； 即可定出J點(diǎn)由幾何關(guān)系得：tan=1/m=1/0.8，EH=0.8HJ=0.8*40.5=32.4m連接EJ與AF交于F,則定出了下游起坡點(diǎn)。 2. 上游起坡點(diǎn)一般為離建基面的距離為壩高的三分之一左右，即距建基面為：47.78/3=15.92m.取CH=16m。DH=0.1CH=1.6m則可大致定出剖面圖。五壩體強(qiáng)度及穩(wěn)定性校核計(jì)算 1）荷載組合： 根據(jù)SL319-2005混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范中所規(guī)定的幾種組合情況，如下表7所示：考慮本設(shè)計(jì)的實(shí)際狀況，根據(jù)上表荷載組合，考慮基本組合的第（1）（2

23、）項(xiàng)，特殊組合的第（1）項(xiàng)和施工竣工情況。由于設(shè)計(jì)洪水情況滿足則正常蓄水位情況必然滿足，則基本組合只需計(jì)算第（2）項(xiàng)。擋水壩的應(yīng)力和穩(wěn)定性分析，選擇根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況選擇單一安全系數(shù)法中抗剪斷公式計(jì)算。作用荷載：壩體自重；相應(yīng)于各種工況下的水位的靜水壓力； 相應(yīng)于各種工況下的水位的揚(yáng)壓力； 淤沙壓力； 相應(yīng)于各種工況下的水位的浪壓力。計(jì)算簡(jiǎn)圖如下： 圖2 各水位下的計(jì)算簡(jiǎn)圖和荷載分布圖2）計(jì)算參數(shù) 由于該擋水壩為4級(jí)，故按照規(guī)范規(guī)定其結(jié)構(gòu)安全級(jí)別為級(jí)，其對(duì)應(yīng)的各參數(shù)指標(biāo)具體見下表8：表8項(xiàng)目名稱參數(shù)指標(biāo)作用荷載壩體自重砼重度：24KN/靜水壓力水容重：9.8KN/波浪壓力吹程D=3km，設(shè)計(jì)風(fēng)速

24、v=25m/s淤沙壓力浮重度7KN/； 內(nèi)摩擦角：20°性能混凝土抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值13.4Mpa基巖抗壓強(qiáng)度42Mpa建基面摩擦系數(shù)砂巖/混凝土摩擦系數(shù)f=1.0建基面凝聚力c=0.5Mpa工況設(shè)計(jì)洪水位m上游：130.44；下游：93.9校核洪水位m上游：131.16；下游94施工竣工上下游均無水其他資料設(shè)排水管和帷幕折減系數(shù)=0.2；排水管距壩踵d=6m3）計(jì)算結(jié)果： 浪壓力力臂公式： 抗剪斷公式：邊緣處應(yīng)力公式：計(jì)算沿壩軸線取單位長度1m計(jì)算，壩基面面積A=34.8m2具體計(jì)算成果和過程見下附表：附頁 第四章 溢流壩段的設(shè)計(jì)一擬定堰面曲線 初步擬定時(shí)，選擇WES剖面，由于WES剖

25、面是曲線方程表示，便于控制，且堰剖面較瘦，可以節(jié)省工程量。WES溢流堰斷面設(shè)計(jì)包括上游直線段，堰頂曲線段、下游曲線段、下游直線段以及反弧段5個(gè)部分組成。設(shè)計(jì)要求：有較高的流量系數(shù)，泄流能力大； 水流平順，不產(chǎn)生不利的負(fù)壓和空蝕破壞； 體形簡(jiǎn)單、造價(jià)低，便于施工。 消能方式選擇：通過水力條件水頭為中高水頭，地形地質(zhì)條件下游平坦和經(jīng)濟(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便等比較，選擇挑流消能最合適。 1）上游直線段在該設(shè)計(jì)中，由于擋水壩已經(jīng)確定，故為了不使擋水壩產(chǎn)生側(cè)向水壓力，則溢流壩的上游直線段設(shè)計(jì)與擋水壩保持一致。2）WES上游剖面堰頂曲線坐標(biāo)點(diǎn)計(jì)算堰頂Z堰頂=Z正=126.5，Hd=4.52m。以堰頂O1點(diǎn)為

26、坐標(biāo)原點(diǎn)（0，0），曲線采用三段復(fù)合圓弧相接。這樣做可使堰頂曲線與堰上游面平滑連接，改善了堰面壓強(qiáng)分布，減小了負(fù)壓。三段復(fù)合圓弧（見圖3）的半徑R：R1=0.5Hd=0.5*4.52=2.26mR2=0.2Hd=0.2*4.52=0.904mR3=0.04Hd=0.04*4.65=0.181m三段復(fù)合圓弧水平坐標(biāo)值X： 0.175Hd=0.175*4.52=0.791m 0.276Hd=0.276*4.52=1.248m0.282Hd=0.282*4.52=1.275m根據(jù)壩頂處第一段圓弧半徑和x值可以依次定出各段圓弧。3）溢流壩頂部下游面曲線段（見圖4）a該剖面堰頂O1點(diǎn)下游的I曲線 由公式

27、：(y/Hd)=k(x/Hd)n，k及指數(shù)n決定于堰上游面的坡度，而前面已經(jīng)定出上游面為直立面，則取k=2.0，n=1.85，代入上述公式得：曲線方程x1.85=2.0Hd0.85y； Hd為設(shè)計(jì)定型水頭，4.52m。表9 WESI曲線的坐標(biāo)點(diǎn)計(jì)算表X（m）0123456Y（m）00.140.51.061.802.723.82 根據(jù)上表數(shù)據(jù)可繪出I曲線段。b切點(diǎn)A的坐標(biāo)由于溢流壩與擋水壩銜接部分有導(dǎo)墻連接，從工程實(shí)用和經(jīng)濟(jì)等方面綜合考慮，初步擬定下游直線段的坡度與擋水壩相同取m2=0.8。銜接點(diǎn)A點(diǎn)為切點(diǎn)故可對(duì)OA曲線段方程求導(dǎo)確定A點(diǎn)坐標(biāo)： y'=1.85*x0.85/2.0Hd0.

28、85=1/m2則x0.85=2.0Hd0.85/(1.85*m2)=2.0*4.520.85/(1.85*0.8)=4.87m求得：xA=6.44m，yA=4.35m，即A(6.44，4.35)。綜上即可具體定出下游面第一條曲線OA。4）反弧段設(shè)計(jì)（見圖4） 溢流壩面反弧段是使溢流面下泄水流平順轉(zhuǎn)向的工程措施，通常采用圓弧曲線，反弧半徑應(yīng)結(jié)合下游消能設(shè)施來確定。根據(jù)DL51081999混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：對(duì)于挑流消能確定：a、 坎頂高程：坎頂高程在滿足挑距要求：高于下游最高水位12m，最高水位為校核洪水下泄流量Q校對(duì)應(yīng)的下游水位Z校（查表2）。Q校=588m3/s，Z坎Z校=94m，初定

29、Z坎=95m。b、挑角：（20°，25°）,取23°。c、反弧半徑：R=(410)h校。h校：校核洪水位閘門全開時(shí)反弧段最低點(diǎn)處的水深，收縮斷面水深，為方便計(jì)算，計(jì)算時(shí)采用坎頂處水深h1代替。根據(jù)水力學(xué)公式計(jì)算反弧半徑R：h1=q校/v校。q校：?jiǎn)螌捔髁浚?8m3/s·m； v校：流速，m/s。上游水位至挑砍高程： S1=132.15-95=37.15m流能比： KE=q校/(S11.5)=28/(*37.151.5)=0.0395KE（0.04 , 0.15），故滿足長江公式：壩面流速系數(shù)： =0.8976鼻砍斷面流速： 反弧段最低點(diǎn)處的水深：h校=

30、h1=q校/v校 試算得： h校=1.173m選擇反弧半徑R： R=(410)h校=4.69211.73m因?yàn)榉椿《瘟魉儆?，反弧半徑R越大，=23.87m/s16m/s，所以取R=9m。5）下游直線段（見圖4）由知，下游直線段與壩頂曲線相切，切點(diǎn)A(6.44，4.35)，坡度與非溢流壩段的下游坡相同m2=0.8。因?yàn)橄掠沃本€段與反弧段相切，且坡率為0.8，由此計(jì)算出BO2C=tan-1(1/0.8)=51.3°O2F=RcosBO2C=9*cos51.3=5.63mO2H=Rcos=9*cos23=8.28mHD=O2Htan=3.51m則O2所在高程為HO2=95+8.28=10

31、3.28myO2=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則xB=xA+BE=6.44+19.2=25.64mxO2=xB+BF=25.64+9sin51.3=32.66m各點(diǎn)坐標(biāo)：B(25.64,28.35)，O2(32.66,22.72)， C(32.66，31.72),D(36.17,31)。由以上步驟最終可根據(jù)：上游直線段，堰頂曲線段、下游曲線段、下游直線段和反弧段確定出溢流壩剖面：圖4二泄流能力校核由公式：可得，H設(shè)=4.77m，H校=5.6

32、5m。而確定壩高時(shí)的H=133.78-126.5=7.28m ，故滿足泄流能力要求。三消能防沖設(shè)計(jì) 由溢流壩斷面設(shè)計(jì)部分得知：鼻坎高程為95m，反弧半徑R=9m，挑角=23°。計(jì)算挑距和下游沖刷坑深度挑距的計(jì)算水舌挑射距離是按水舌外緣計(jì)算，其估算公式為L:為水舌挑距，m；g為重力加速度，9.8m/s2；v1為坎頂水面流速，m/s約為鼻坎處平均流速的1.1倍；:挑射角度，本設(shè)計(jì)為23°；h:坎頂平均水深h1在鉛直向的投影，h=h1cos，約等于h1；h2:坎頂至河床面的高差，m。v1=v校=23.87m/sh1=h=1.173mh2=95-86=9mL=1/9.823.872

33、sin20cos20+23.87cos20*23.872sin220+2*9.81(1.173+9)1/2=58.85m下游沖刷坑深度的計(jì)算關(guān)于沖刷坑深度，目前還沒有比較精確的公式，可按下式進(jìn)行估算：ts=t k-htt k=KSq0.5Z0.25 t k：水墊厚度，自水面至沖刷坑的距離，m； ht:沖刷坑后的下游水深; q：?jiǎn)螌捔髁浚琺3/(s·m)； Z：上、下游水位差，m； KS：沖坑系數(shù)，對(duì)堅(jiān)硬完整的基巖，取0.91.2，堅(jiān)硬但完整性較差的基巖，取1.21.5， 軟弱破碎、裂隙發(fā)育的基巖，取1.22.0。 q=28m3/(s·m)H=132.15-94.00=38.15m KS=1.2,ht=94-86=8m t s=KSq0.5Z0.25=1.2*280.5*38.150.25-8=7.78m 沖坑后坡： L/ts=7.56m3m 滿足要求四導(dǎo)墻設(shè)計(jì)邊墩或?qū)敻叱虘?yīng)根據(jù)計(jì)算水面線加上=0.5m超高確定。對(duì)非直線段適當(dāng)增加。計(jì)算公式： h墻= 注：hi：不計(jì)入摻氣和波動(dòng)時(shí)的水深； hb：計(jì)算點(diǎn)計(jì)入摻氣和波動(dòng)時(shí)的水深； Vi：不計(jì)入摻氣時(shí)計(jì)算點(diǎn)的平均流速； Hi：校核水位與計(jì)算點(diǎn)高差；具體計(jì)算結(jié)果見表10 表10 導(dǎo)墻計(jì)算表格：Hi（m）iq(m3/s·m)V(m/s)hi(m)iHb(m)h(m)h墻(m)50.960