龙潭水库混凝土重力坝及泄水建筑设计

2023-08-30 来源：乌哈旅游

毕业设计（论文）

题目龙潭水利枢纽混凝土重力坝

及泄水建筑物设计

专业水利水电工程班级工103 学生王建波指导教师司政

2014 年

摘要

本次毕业设计的内容为龙潭水利枢纽混凝土重力坝及泄水建筑。题目来源于铜川市耀州区境内未建水利枢纽。设计的目的及意义主要在于巩固和加深所学水利水电理论知识；理论联系实际，提高解决实际问题的能力；进一步提高学生设计、计算、绘图和编写设计文件等方面的能力；提升学生对办公软件、CAD制图软件的熟练程度；提高专业外文文献的阅读和翻译能力；培养学生树立正确的设计思想。设计的主要内容有：坝型选择和枢纽布置，调洪演算，混凝土重力坝设计，泄水建筑物设计，构造设计，地基处理等。具体设计详见设计说明书，除设计说明书外，本次设计成果还包括CAD设计图纸，以及开题报告和外文翻译报告各一份。

关键字：混凝土重力坝，非溢流坝，坝体稳定，细部构造

ABSTRACT

The content of this graduation design is the Longtan concrete gravity dam and sluice construction. The title comes from the territory of Tongchuan Yaozhou not built water conservancy. The purpose and significance of the design lies mainly in water conservancy and hydropower to consolidate and deepen the theoretical knowledge learned; Theory with practice, improve the ability to solve practical problems; Further enhance the students' ability of design, calculation, drawing and writing design documents; Enhance students' office software, CAD drawing software proficiency; Improve the professional foreign literature reading and translation capabilities; Train students to establish the correct design idea. Designs of the main contents are the selection of dam type, flood routing, design of concrete gravity dam, discharge structure design, structure design, foundation treatment etc. Specific design sees more design specification. In addition to the design specifications, this design results also include CAD design drawings, as well as opening report and the reports of a foreign language translation.

KEY WORDS：concrete gravity dam, spillway dam, the stability of

dam, detailed structure

前言

本次毕业设计是根据教学要求，对水利水电专业本科毕业生进行的最后一项教学环节。本毕业设计内容为龙潭水利枢纽混凝土重力坝及泄水筑建，它基本包括了一般水利枢纽所需进行的坝工初步设计的全过程。

龙潭效益为主，兼有生态旅游等效益的中型综合利用水利工程，坝址以上控制集水面积161km2。龙潭水库枢纽建成后，年向城市及工业供水547水库枢纽位于铜川市耀州区，是一项以城乡生活、工业供水及防洪万m3，以弥补铜川市新区供水缺口，从而促进铜川新区工农业生产稳健快速发展及人民生活水平的提高。龙潭水利枢纽属于Ⅲ等中型工程。设计洪水为100年一遇，校核洪水为1000年一遇。调节库容为474万m3,死水位706m，正常蓄水位713.321m，设计洪水位715.63，校核洪水位717.24。大坝为混凝土实体重力坝，坝顶高程为717.24m，最大坝高55.99m。泄水建筑物初设为溢流坝和底孔，其中溢流坝采用无闸门的开敞式溢流表孔，位于河床中部，沿坝轴线长30m，底孔位于左岸挡水坝段采用4×3m（宽×高）,底孔底板高程698m。

设计的基本内容包括调洪演算、稳定分析、主要建筑物的设计与计算，细部构造设计及地基处理等。根据设计总要求，设计内容偏重于调洪演算与主要建筑物的设计，本书在阐述过程中，尽可能的配置了许多的插图、附表和附录，以供参阅。

本次设计期间要特别感谢老师司政老师的悉心指导。由于时间仓促，限于本人的水平以及缺乏工程实践经验，特别是对本设计的工程所在地也未进行过实地考察，因此，书中如有不当和错误之处，恳望各位老师和读者谅解予以指正。

1工程概述 .................................................. 1

1.1工程概况 ............................................ 1

1.2工程建设必要性 ................................... 2 1.2.1区域工程性缺水的需要 .......................... 2 1.2.2区域经济发展的需要 ............................ 3 1.2.3工业带发展的需要 .............................. 3 2 基本资料 .......................................... 5 2.1水文气象 ............................................ 5

2.1.1径流 .......................................... 5 2.1.2坝址设计洪水 .................................. 6 2.1.3泥沙 ......................................... 10 2.1.4气象 ......................................... 11 2.1.5下泄流量与下游水位关系曲线 ................... 11 2.2工程地质 ........................................... 12

2.2.1地形地貌 ..................................... 12 2.2.2地层岩性 ..................................... 12 2.2.3地质构造 ..................................... 12 2.2.4水文地质条件 ................................. 12 2.2.5浸没与淤积 ................................... 13 2.2.6坝基（肩）工程地质条件 ....................... 13 2.2.7坝轴线分段工程地质 ........................... 13

3兴利调节和调洪计算 ....................................... 15

3.1径流调节 ....................................... 15 3.2洪水过程线的确定 ................................ 16 3.3洪水调节基本原则 ................................... 17 3.4调洪演算 ........................................... 18

3.4.1调洪演算目的 ................................. 18

3.4.2调洪演算的基本原理和方法 ..................... 18 3.4.5调洪演算方案 ................................. 20 3.4.6调洪演算过程 ..................................... 20 3.5调洪计算结果 ....................................... 29 4枢纽布置 ................................................. 30

4.1坝址选择 ........................................... 30 4.2坝轴线选择 ......................................... 30 4.3坝型选择 ........................................... 31 4.4枢纽布置 ........................................... 31 5 非溢流坝段设计 ........................................... 32

5.1 坝体剖面设计 ....................................... 32

5.1.1坝顶高程确定 ................................. 32 5.1.2坝顶宽度设计 ................................. 34 5.1.3坝体断面设计 ................................. 35 5.2抗滑稳定与应力计算 ................................. 35

5.2.1荷载计算(单宽) ............................... 35 5.2.2坝基面稳定计算 ............................... 42 5.2.3折坡面荷载计算（单宽） ....................... 49 5.2.4折坡面稳定计算 ............................... 51

6 泄水建筑物设计（专题部分） ............................... 57

6.1溢流坝段设计 ....................................... 57

6.1.1顶部曲线 ..................................... 57 6.1.2反弧段确定 ................................... 59 6.1.3挑流消能水力要素计算 ......................... 60 6.1.4水面线计算 ................................... 60 6.2底孔设计 ........................................... 65 7细部构造设计 ............................................. 67

7.1坝顶构造 ........................................... 67 7.2廊道系统 ........................................... 67

7.2.1坝基灌浆廊道 ................................. 67

7.2.2检查和坝体排水廊道 ........................... 68 7.3排水系统 ........................................... 69 7.4坝体分缝 ........................................... 70

7.4.1横缝 ......................................... 70 7.4.2纵缝 ......................................... 70 7.4.3水平施工缝 ................................... 70 7.5坝体止水 ........................................... 70 7.6基础处理 ........................................... 71

7.6.1坝基开挖 ..................................... 71 7.6.2固结灌浆 ..................................... 72 7.6.3帷幕灌浆 ..................................... 73

致谢 ....................................................... 74

1工程概述

1.1工程概况

铜川市位于陕西省中部，地处渭河以北黄土高原南缘，总面积3882km2，交通便利，是通往人文初祖黄帝陵及革命圣地延安的必经之地，西安至黄陵高速公路穿境而过，铁路交通有梅七线、西延线等铁路支线以及铜王线、乔新线、铜洞线等十几条专用线。全市下辖宜君县、王益区、印台区、耀州区和新区（省级经济技术开发区）。该市是我省乃至西北地区重要的能源及原材料工业基地，是关中制造业基地和陕北能源化工基地之间的重要纽带。

铜川市龙潭水库枢纽是一项以城乡生活、工业供水及防洪效益为主，兼有生态旅游等效益的中型综合利用水利工程，坝址以上控制集水面积161km2。龙潭水库枢纽建成后，年向城市及工业供水547万m3，以弥补铜川市新区供水缺口，从而促进铜川新区工农业生产稳健快速发展及人民生活水平的提高。调节库容为474万m3,死水位706m，正常蓄水位713.321m。

表1-1 龙潭水利枢纽工程特性表

工程名称建设地点所在河流 Ⅰ.水文特征设计洪峰流量(100年一遇) 校核洪峰流量(1000年一遇) Ⅱ.水库特征死水位正常蓄水位 706m 713.321m 669m3/s 1210m3/s 龙潭水利枢纽工程陕西省铜川市耀州区赵氏河 Ⅳ.枢纽主要建筑物一.挡水建筑物坝顶高程最大坝高坝轴线全长 717.24m 55.99m 164m 二.泄洪建筑物

续表1-1

设计洪水位（100年一遇）校核洪水位(1000年一遇) 死库容调节库容水库可供水量总库容 715.63m 717.24m 570万m3 474万m3 523万m3 1044万m3 泄水方式 1.溢流表孔溢流坝堰顶高程溢流表孔长表孔形式最大单宽流量 2.底孔进口底板高程 Ⅲ等 3级 Ⅶ度混凝土重力坝孔口尺寸孔数最大泄量底孔工作门溢流表孔结合底孔 713.321m 30m 开敞式无闸门 26.4m3/（s.m） 698m 4×3m 1个 594m 平板闸门，液压启闭泥沙淤积量（30年使用年限） 561.3万m3 Ⅲ.工程规模工程等别主要建筑级别地震基本烈度坝型 1.2工程建设必要性

1.2.1区域工程性缺水的需要

铜川市是一个资源型缺水和工程型缺水并存的地区，水资源时空分布不均。年内、年际变化大，7～9月的降雨量占全年的65%以上，径流连丰连枯，丰短枯长，使得境内水资源只有通过工程设施进行调节，才能得到有效利用。龙潭水库是一个以城市生活和工业供水为主要任务的重点水源工程，十余年先后取得了工程规划同意书、黄委会审核同意意见书、取水许可申请、建设项目选址意见书、建设征地移民安置规划大纲、建设征地移民安置规划、水土保持方案、环境影响报告书等有关前期工作的审查批复，龙潭水库是解决铜川新区和工业带工程性缺水的一个必要的骨干水源

工程，开工建设的时机已经成熟。

1.2.2区域经济发展的需要

根据《铜川市城市商业网点规划》，全市正全面打造“一城双心”和“北市区(老城)—黄堡—董家河—耀州区—新区—坡头‘六点一线’”的城市格局，确定在全市规划建设新区南部装备制造和食品加工、坡头煤电联营、董家河铝业、黄堡水泥陶瓷、耀州区惠塬水泥等八大工业园区，以拉动全市经济持续快速增长。然而随着铜川市城市化和工业化进程的加快，水资源短缺的矛盾已日益突显。作为未来铜川政治、经济、文化、商贸中心的新区，其人口、工业、商贸已进入一个快速发展时期。全市80%以上的工业都集中在铜川新区和工业带所在的石川河流域，缺水矛盾更是显著。因此，为促进铜川新区和工业带的经济可持续发展，开发龙潭水利枢纽工程势在必行。

1.2.3工业带发展的需要

铜川新区作为铜川“5523工程”发展大思路两个重头戏之一，其重要地位越来越凸现出来。截止2009年，新区企业单位有15个，工业增加值26.33亿元。

王益黄堡工业园区依托资源优势重点发展以水泥和陶瓷为主的两大产业集群和配套的三产服务业，盘活国有企业存量资产，大力发展水泥、建筑陶瓷、工业陶瓷、新型陶瓷、商品混凝土、新型墙体材料等产业，再上三条4500t水泥熟料生产线和年总产3000万m2墙地砖生产基地，建成工艺陶瓷生产及旅游观光一条街，最终形成50亿元的生产规模。

耀州区正在着力打造煤电、铝业、水泥、新兴产业集群，建设能源、果业、铝业产业基地。积极推进渭北煤田一体化开发利用，发展煤炭的深加工与转化，充份发挥当地位于优质果业最佳适生区这一优势，煤电铝联营项目全面建成后电解铝产能达55万t，加上配套和深加工，产值将超过100亿元，建成陕西最大的铝工业基地。在已经建成6条日产5000t水泥熟料生产线的基础上，计划再建4条日产5000t水泥熟料生产线和一条日产

2500t特种水泥熟料生产线，水泥产能超过2500万t。

全市水资源总量为2.295亿m³，其中地表水资源量2.288亿m³，地下水资源量0.929亿m³，重复计算量0.922亿m³。截至2009年，市境内已建成各类蓄、引水工程120处（其中中型水库4座，小型水库29座，引水工程87处），抽水站264处，各类农村人饮供水工程2.19万处（其中水窖2.13万眼）。在境内建成的4座中型水库，就有3座水库向铜川境外供水。2009年全市各行业总用水量8315万m³，地表水和地下水基本各半。龙潭水库的修建已列入国家发改委批准的《全国中型水库建设规划》和我省“十二五”规划，是铜川新区和黄堡—耀州工业带发展的迫切需要。

2 基本资料

2.1水文气象

赵氏河流域无实测水文资料，其下游玉皇阁水库自1967年11月至今一直有水位观测记录。本次设计时，玉皇阁水库的观测资料由于人员的更替，资料多已不全，只有近几年的资料，90年以前资料已散失。1977年在玉皇阁水库坝址附近设有坡头雨量站,在邻近流域清峪河设有小丘雨量站。

1953年5月沮水流域在耀州区(阿姑社)设立水文站,该站曾先后迁到耀州城区、苏家店及柳林等地。流域内设有庙湾、瑶曲、柳林、青草坪雨量站。

漆水河于1956年2月设立硙子河水文站，该站于1959年5月迁至耀州城区。

2.1.1径流

龙潭水库坝址处无实测水文资料,故采用多种方法间接推求，最后选用水文比拟法推求径流量作为采用值。

选用桃曲坡水库坝址处1960～1999年的40年径流系列作为推求龙潭水库坝址处的计算依据，桃曲坡水库坝址处集水面积830km2,多年平均径流量为6450万m3。采用水文比拟法计算龙潭水库坝址处多年平均径流量。

即W设=W参×F设/F参×H设/H参

式中:W设、W参—设计断面和参证站多年平均径流量； F设、F参—设计断面和参证站集水面积； H设、H参—设计断面和参证站多年平均面雨量。

沮水流域面雨量采用庙湾、瑶曲、柳林和耀州区等站计算；龙潭水库面雨量计算采用坡头、小丘站代替。

经计算，龙潭水库坝址处多年平均径流量为1266万m3。

2.1.2坝址设计洪水

（1）设计洪峰流量和洪水总量计算

由于龙潭水库坝址无实测洪水资料,故设计洪水采用暴雨推求设计洪水。根据经审定的《陕西省中小流域设计暴雨洪水图集》及《渭南地区暨铜川市实用水文手册》、《咸阳市实用水文手册》，查算暴雨、产流、汇流参数，推算设计洪水。本次汇流计算采用推理公式法，其计算成果见表2—1。

（2）设计洪水过程线推求

由于赵氏河流域无实测洪水过程线,故设计洪水过程线采用五点概化过程线。

根据《陕西省中小流域设计暴雨洪水图集》，查得五点概化过程线形状系数，求得龙潭水库设计洪水过程线见表2-2。

项目 H24 设计暴雨 (mm) H3 H1 H6 H12 时段点雨量面雨量点雨量面雨量点雨量面雨量点雨量面雨量点雨量面雨量表2—1推理公式推求设计洪水成果统计参数频率（%） H 60.0 45.0 25.0 Cv 0.55 0.60 0.60 Cs/Cv 3.5 3.5 3.5 0.1 252.0 231.6 228.8 201.7 207.9 177.2 165.6 138.5 115.5 93.7 104.9 1520 1690 0.2 229.8 211.2 208.4 183.6 189.0 161.1 150.5 125.9 105.0 85.2 92.0 1290 1480 0.5 200.4 184.1 180.6 159.2 162.9 138.8 129.7 108.5 90.5 73.4 74.0 985 1190 1 177.6 163.2 159.9 140.9 144.0 122.7 114.7 95.9 80.0 64.9 61.2 840 937 2 154.8 142.2 138.6 122.2 124.2 105.8 98.9 82.7 69.0 56.0 47.6 703 766 5 126.0 115.8 111.6 98.4 99.0 84.4 78.8 65.9 55.0 44.6 32.6 528 525 10 103.2 94.8 90.6 79.9 79.6 67.9 63.4 53.0 44.2 35.9 23.2 409 374 20 80.4 73.8 69.8 61.5 60.7 51.7 48.3 40.4 33.7 27.3 15.3 299 246 50 33.0 30.3 29.8 26.3 27.0 23.0 21.5 17.9 15.0 12.1 2.1 68 34 时段净雨量(mm) 洪峰流量(m3/s) 洪水总量(万m3) 7

表2—2 龙潭水库设计洪水过程线时间 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.5 11 11.5 12 12.5 13 13.5 14 14.5 15 15.5 16 Qp=1% 0 23 46 69 92 341 591 840 669 498 326 155 148 140 133 125 118 111 103 96 89 81 74 66 59 52 44 37 30 22 15 7 0 8

Qp=0.1% 0 42 84 125 167 618 1069 1520 1210 901 591 281 268 254 241 227 214 201 187 174 161 147 134 120 107 94 80 67 54 40 27 13 0

（3）分期设计洪水

分期设计洪水利用参证站洪水频率计算成果，用水文比拟法推算相应频率的龙潭水库分期设计洪水。

根据洪水发生的季节、特征等，将施工期洪水分别按全年、10－6月、11－3月三个时段统计分析，按年最大值法选择，选择时，跨期幅度为5天。参证站分期设计洪水计算成果见表2－3。

用水文比拟法求的龙潭水库坝址分期设计洪水见表2－4。

表2－3桃曲坡水库分期设计洪水计算成果表单位：m3/s 洪水分期全年 10~6月 11~3月统计参数均值 230 47.0 3.5 Cv 1.6 1.5 1.1 Cs/Cv 3.5 3.0 3.0 1 1940 363 19.5 2 1430 279 15.8 频率(%) 5 840 177 11.1 10 480 111 7.8 20 212 57 4.9

表2－4 龙潭水库分期设计洪水计算成果表单位：m3/s 洪水分期全年 10~6月 11～3月频率（％） 1 840 138 7.4 2 589 106.0 6.0 5 341 67.0 4.2 10 189 42.0 3.0 20 84.8 22.0 1.9

从表2—4可知，龙潭水库二十年一遇的施工洪水汛期为341m3/s，枯水期为4.2m3/s，其五年一遇的洪水汛期为84.8m3/s，枯水期为1.9 m3/s。

11月份5年一遇的平均设计流量为1.21 m3/s，分期设计洪水见表2—5。

表2—5 分期设计洪水

时段 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 全年设计洪水 2% 0 16 32 48 64 239 414 589 469 349 228 108 103 98 93 87 82 77 5% 0 9 18 28 37 138 239 341 271 202 132 62 60 56 53 50 47 45 20% 0.0 2.3 4.6 6.9 9.2 34.4 59.6 84.8 67.5 50.2 32.9 15.6 14.9 14.1 13.4 12.6 11.9 11.2 10-6月 20% 0.0 0.6 1.2 1.81 2.41 8.93 15.4 22.0 17.5 13.0 8.54 4.06 3.88 3.67 3.48 3.27 3.09 2.91 时段 9 9.5 10 10.5 11 11.5 12 12.5 13 13.5 14 14.5 15 15.5 16 全年设计洪水 2% 41 38 36 32 30 26 23 21 17 15 12 8 6. 3 0 5% 41 38 36 32 30 26 23 21 17 15 12 8 6. 3 0 20% 10.4 9.6 8.9 8.1 7.4 6.6 5.9 5.2 4.4 3.7 3.0 2.2 1.5 0.7 0.0 6-10月 20% 2.7 2.51 2.33 2.12 1.94 1.73 1.55 1.36 1.15 0.97 0.79 0.58 0.39 0.18 0.0 2.1.3泥沙

根据龙潭水库下游集水面积比较接近的玉皇阁水库2002年１月淤积测量成果，该库多年平均淤积量为17.1万m3，总淤积泥沙干容量采用1.3t/m3计算，则多年平均淤积量为22.2万t，其输沙模数为1247t/km2

泥沙年内分配采用沮水柳林站年内分配比例,见表2—6。

表2—6龙潭水库输沙量年内月分配表

月份输沙量% 0 0 0.02 2.59 3.12 4.66 37.9 0 0 1 2 3 0.004 4 5 6 1.03 7 8.41 8 9.211 41.49 9 1.916 8.63 10 0.342 11 0.007 12 0 全年 22.2 0.57 0.69 1.54 0.03 0 100 从表2-6可以看出，7、8两月输沙量占全年输沙量的79.41％，说明流域内的河流泥沙主要是由暴雨冲刷侵蚀产生，7、8两月多暴雨，因而河流输沙量最大。10-5月8个月的输沙量只占全年输沙量的7.3%。

2.1.4气象

龙潭水库坝址缺乏气象资料，故借用坝址以东16km处耀州区气象站资料加以说明。耀州区气象站高程为海拔710m，多年平均气温12.3℃,极端最高气温39.7℃,极端最低气温-16.0℃，多年平均气压934.8hpa，多年平均日照时数2257.3小时，多年平均相对湿度62%，平均风速2.9m/s，最大风速20.7m/s，多年平均最大风速14.8 m/s。

2.1.5下泄流量与下游水位关系曲线

根据满宁公式，得到龙塘水库坝址下游河道断面的水位流量关系见表2-7。

表2-7 龙塘水库坝址下游水位流量关系曲线表

水位（m）流量（m3/s）水位（m）流量（m3/s） 668 0 672 262 669 42 673 372 670 87 674 512 671 164 675 682 11

2.2工程地质

2.2.1地形地貌

工程区属祁吕贺山字型构造体系前弧东翼（鄂尔多斯台向斜南缘），主要地貌单元有两种类型：北部黄土残塬沟壑区和南部黄土台塬区。黄土残塬沟壑区位于坝址及上游，台塬区位于坝址区下游及东南部。

2.2.2地层岩性

工程区出露二迭系、三迭系及第四系地层。

二迭系（P）下部为石盒子组（P1-2sh）：灰色、灰黑色粉砂岩及泥岩，分布于坝址区下游。

石千峰组（P2s）：下部以灰绿灰白色巨厚层砂岩为主，含杂色粉砂岩，上部为灰绿色砂岩夹紫红色粉砂岩、泥岩，其总厚度约180m。分布于坝址区及上游近坝地段。

三迭系（T）下统刘家沟组（T1L）：褐红色中细砂岩（具交错层理）夹棕红色砂质泥岩，总厚度约100m左右。分布于库区上游。

第四系地层主要有一、二、三级阶地堆积的砂卵石、壤土和中上更新统堆积的黄土、黄土状壤土及古土壤层等。

2.2.3地质构造

该区更新世以来处于间歇性整体上升，属相对稳定区。区内无大断层。据1∶400万《中国地震动参数区划图》GB18306—2001标准，工程区地震动反应谱特征周期0.45S，地震动峰值加速度0.10g，地震基本烈度为Ⅶ度。

2.2.4水文地质条件

本区处于黄土台塬，地下水埋深一般较大，富水性一般较差，主要补

给来源为大气降水，根据储存条件，可分为基岩裂隙水和第四系孔隙潜水。

2.2.5浸没与淤积

水库蓄水范围内，不存在浸没问题。库区植被差，水土流失属轻度，河流属暴涨暴落型，河道年输沙量17.1万m3，水库淤积问题十分突出。

2.2.6坝基（肩）工程地质条件

大坝坝基由岩基和土基两部分组成。岩基主要分布于河床及左右岸基岩斜坡，岩性主要由中厚层灰绿色砂岩、夹灰色泥岩透镜体和下部紫红色泥岩、粉砂岩组成。岩层略倾向于上游，垂直河流向的高倾角裂隙发育，土层地基在左右岸各有一处，岩性为黄土状壤土夹古土壤层，坝轴线处右岸基岩顶面为细砂层、卵石层，上下游连续分布。地下水埋藏较深，具多重性，对砼无侵蚀性。

2.2.7坝轴线分段工程地质

0+000～140.0m上部为黄土及古土壤层，厚约15m；中部为灰绿色中厚层状砂岩；底部为紫红色泥岩，泥质粉砂岩，高程为650～655m。黄土及古土壤层为非自重湿陷Ⅰ级。砂岩为中硬岩，强风化层厚2～5.2m，弱风化层厚为13.3～28m，为Ⅳ级岩体，微风化层为Ⅲ级岩体。泥岩为Ⅴ级岩体。砂岩一般为中等～弱透水层，局部为微～极微透水层和强～极强透水层，泥岩为微～极微透水层。

0+140～302.5m为左右岸基岩斜坡和河床段，左岸斜坡局部为1～5.0m的壤土层，疏松。河床部分为厚约0.8m的砂卵石层，松散。两岸及河床出露灰绿色中厚层状砂岩，厚约23～74m，为中硬岩，强风化岩体厚度2～5.8m，河床无强风化层，弱风化层厚6.7～28m，为Ⅳ级岩体；微风化层为Ⅲ级岩体；下部为泥岩、泥质粉砂岩，厚约15m，泥质粉砂岩为Ⅳ级岩体；泥岩为Ⅴ级岩体，建议摩擦系数f=0.1，凝聚力C=0.02MPa。砂岩中主要发育层

面裂隙和近垂直河流向的高倾角裂隙，左岸无卸荷带。右岸卸荷带宽度约10m，发育顺河向裂隙，存在不稳定岩体砂岩，砂岩一般为中等～弱透水层，局部为强～极强透水层，呈层状分布，泥岩泥质粉砂岩，为微～极微透水层。

0+302.5～0+525m为右岸三级阶地，上部为厚约61～82m的黄土状壤土和古土壤层，局部为冲积壤土透镜体，含少量粉细砂。中部为厚约0.5～3.5m的砂、卵石层，下部为中厚层状灰绿色砂岩夹泥质粉砂岩透镜体。底部为紫红色泥岩。正常蓄水位以下黄土状壤土为中低压缩性土，渗透系数K垂直=2.87×10-4cm/s，K水平=1.91×10-4cm/s，古土壤为低压缩性土，渗透系数K垂直=2.52×10-4cm/s，K水平=3.62×10-4cm/s。砂、卵石层干密度𝜌𝑑=1.89g/cm3，相对密度Dr=0.63,含泥量18%，渗透系数K=1.1×10-2cm/s，细砂层初判为不液化，卵石层可能产生流土或管涌破坏，临界水力坡降Jcr=0.84，允许水力坡降0.20。砂岩为中硬岩，强风化层厚4.6～5.8m，弱风化层厚16.1～24.8m，为Ⅳ级岩体。微风化层为Ⅲ级岩体，泥岩为Ⅴ级岩体。砂岩一般为中等～弱透水层，局部为强～极强透水层，呈层状分布，泥岩为微～弱透水层。

0+525～0+540m上部为厚约75m的黄土状壤土和古土壤层，下部为中厚层状灰绿砂岩，土层与砂岩直接接触，接触面有零星卵石。分析0+540m为三级阶地后缘。

坝址两岸地下水位低于水库正常蓄水位，为无限透水边界，按两坝肩200m范围内对坝基及绕坝渗漏流量的估算，坝址区总渗漏流量为3733.9m3/d。从绕坝渗漏分段上看：假定渗漏边界两岸各为200m，当防渗带宽度为100m时，可减少总绕坝渗漏量的73%，当防渗带宽度为150m，可减少总绕坝渗漏量的88.6%。左岸防渗长度为140m，剩余渗漏量为125 m3/d。右岸防渗长度为150m时，剩余渗漏量为199.7 m3/d。

3兴利调节和调洪计算

3.1径流调节

（1）调节计算原则：

1）供水顺序为先生活、后工业。 2）设计水平年为2010年。（2）径流调节计算方法

采用1960～1999年的39年水文年径流系列进行计算。蓄水采用早蓄方案：即从空库开始，余水先行充库，库满后，多余水量作为弃水，至来水小于用水，水库水位开始降落，即完成整个蓄水用水周期。其计算方法，依据水量平衡原理，用时历法列表计算，对39个水文年按逐月连续进行计算，直至城镇生活用水多年平均供水保证率达到95％。（3）径流调节成果

经调节计算，按龙潭水库年供新区用水547万m3，供水保证率为95%,相应调节库容为474万m3,正常蓄水位713.321m。

表3-1龙潭水库径流调节成果表

项目调节特征来水量死水位死库容正常蓄水位铜川新区需水量水库可供水量供水保证率水库损失量缺水量水库弃水量调节库容万m3 m 万m3 m 万m3 万m3 ％万m3 万m3 万m3 万m3 单位多年调节 1266 706.0 570 713.321 547 523.4 95.5 267 24.6 467.1 474.0 特征量经采用1960～1998年水文年长系列径流调节计算可知，在龙潭水库坝

址以上天然来水情况下，经水库调节，在95％保证率的情况下，完全可以满足铜川新区年需水547.0万m3的用水需求。相应的调节库容为474万m3，正常蓄水位为713.321m。

3.2洪水过程线的确定

本设计中的枢纽是一项以城乡生活、工业供水及防洪效益为主，兼有生态旅游等效益的中型综合利用水利工程。由资料可知混凝土重力坝按100年一遇（P=1）洪水设计，1000年一遇（P=0.1%）洪水校核。

绘制出设计洪水过程线和校核洪水过程线：

900800700600流量/m³s-1500400300200100005101520时间/h 图3-1设计洪水过程线

160014001200100080060040020000510流量/m³/s时间/t1520 图3-2校核洪水过程线

730720710水位/m7006906806706600500100015002000库容/m³ 图3-3水位库容曲线

3.3洪水调节基本原则

在已确定选择混凝土实体重力坝的情况下，从提高泄流能力，结构简单，便于运用管理，节省工程投资，方便排掉冰凌和其它漂浮物等角度出发，泄洪方式以坝顶泄流最为经济。故按不设闸门坝顶溢流的方式进行洪水调节计算，以确定坝顶高程和最大坝高。调洪演算采用列表试算法。

3.4调洪演算

3.4.1调洪演算目的

水库在规划阶段,往往是根据水库的设计洪水,拟订若个泄洪措施方案,通过调洪计算,分别求出下泄洪水过程、防洪特征库容、特征水位、坝顶高程以及投资、效益等,然后在通过综比较,选择技术上可行且经济合理的水库、泄洪建筑物及下游防洪工程的规模和有关参数。根据水位~库容曲线以及龙潭坝址设计洪水过程线。空口尺寸、孔数以及堰顶高程，利用调洪演算来确定设计洪水位和校核洪水位，为后面坝顶高程的确定奠定基础。

3.4.2调洪演算的基本原理和方法

（1）根据库容曲线Z-V，以及用水力学公式计算Q-Z关系

堰顶泄流： Q=B𝑚𝜀√2𝑔𝐻3/2 式（3.1）

3m式中：Q——过堰流量，单位为/s；

B——过水断面宽度，单位为m； m——堰的流量系数，本设计取0.5；

——局部水头损失系数；，本设计取0.9

H——堰顶全水头，单位为m。

孔口泄流： Q=μA√2𝑔𝐻 式（3.2）

式中：Q——流量，m³/s A——出口处的面积，m2/s

H——自由出流时为孔口中心处的作用水头，淹没泄流时为上

下游水位差，m；

μ——孔口或管道流量系数，取0.6.

1)分析确定调洪开始时的起始条件，起调水位与正常蓄水位齐平713.321m。

2)本次调洪计算采用《水能规划》书中介绍的列表试算法计算，依据

书中所给的水库洪水调节原理，采用水量平衡方程式

VVV11Qq(Q1Q2)(q1q2)2122tt 式（3.3）

3式中：Q1，Q2——分别为计算时段初、末的入库流量（m/s）；

Q——计算时段中的平均入库流量（m3/s），它等于(Q+Q)/2；

q1,q2——分别为计算时段初、末的下泻流量（m3/s）； q——计算时段中的平均下泻流量（m3/s），即q= (q1+q2)/2； V1，V2——分别为计算时段初、末的水库的蓄水量（m3）； V——为V2和V1之差；

t——计算时段，一般取1～6小时，需化为秒数。

（2）列表试算法概念清楚，是一种最基本的、用途较广的洪水调节计算方法。不管溢洪道是否设闸门和计算时段是否固定均可使用，本枢纽洪水调节采用列表是算法。

1）根据已知的洪水容积Z~V和泄洪建筑物尺寸、形式，做出q~V曲线，其中q为

（两条曲线绘制在一张图上）；

2）确定调洪设计你的起始条件，V1、q1、Q1、Q2（由起调水位查Z~V得V1，查q~V,得𝑞1）

3）假设q2，根据水量平衡方程，计算V2，并由q~V曲线查的V2对应得𝑞2是否与假设一致，如不一致，重新假设。

4）如一致，V2、q2变为，V1、q1，Q2、Q3变为Q1、Q2；代入水量平衡方程，继续下一时段计算。最后得出q~t过程线。

5）计算最大下泄量𝑞𝑚.将Q~t和q~t两条线绘在一张图纸上，若计算的𝑞𝑚正好位于两条线交点，说明计算的𝑞𝑚是正确的。否则在附近应该变计算时段Δt重新进行计算，直到计算的𝑞𝑚位于交点为止。 6）由𝑞𝑚查q~V曲线和Z~V曲线，得出𝑉𝑚和𝑍𝑚。𝑉𝑚−的入库洪水标准，得出相应的𝑞𝑚、时，求得𝑞𝑚、

、𝑍𝑚分别对应

、

标准的洪水时，𝑞𝑚、

、𝑍𝑚分别为

。不同

、𝑍𝑚。当入库洪水为设计标准洪水、𝑍𝑚。同理，当入库洪水为校核、

、

。

3.4.5调洪演算方案

根据龙潭水库坝址下游河床的地质可知属于软弱岩石，单宽流量选取q=30~50m³/(m³∙s),本设计采用开敞式无闸溢流坝泄洪。调洪演算方案拟定如下:

表3-2调洪演算方案

方案一方案二堰顶高程（m）堰顶宽度（m）底孔（宽×高）底孔高程（m） 713.321 713.321 25 30 4m×3m 4m×3m 698 698 3.4.6调洪演算过程

取计算时段Δt=0.5h.假定洪水到来时，水位刚好保持在溢流坝顶，即起调水位为713.321m。

根据以上数据应用下泄流量的计算公式表孔泄流： Q=B𝑚𝜀√2𝑔𝐻3/2

计算下泄流量，其中ε=0.9，g=9.8,流量系数取m=0.5，孔口泄流： q=μA√2𝑔𝐻 式中：q——流量，m3/s； A——出口处的面积，m2；

H——自由出流时为孔口中心处的作用水头，淹没泄流时为上下

游水位差，m；

μ——孔口或管道流量系数，取0.6.

方案一：堰顶高程713.321m,溢流坝段长25m,计算下泄流量q见表4-2。

表3-3下泄流量q

水位（m) 713.32 714.00 715.00 716.00 717.00 718.00 719.00 720.00 库容（万m³） 1044.00 1090.00 1180.00 1260.00 1340.00 1440.00 1520.00 1620.00 堰顶水头 H（m) 0.00 0.68 1.68 2.68 3.68 4.68 5.68 6.68 堰顶下泄流量q(m³/s) 0.00 27.87 108.36 218.39 351.46 504.09 674.04 859.70 底孔泄流 (m³/s) 118.50 121.38 125.49 129.48 133.34 137.10 140.76 144.32 下泄流量q(m³/s) 118.50 149.25 233.85 347.87 484.80 641.19 814.80 1004.02

绘制q~V曲线，如图3-4所示:

73072071070069068067066005001000库容/万m³15001000.00900.00800.00700.00600.00500.00400.00300.00200.00100.000.002000流量q/m³l水位/m 图3-4龙潭水库的Z~V曲线和q~V曲线

推求下泄流量过程线q（t）。按如表3-4所示格式逐时段进行试算，对于第一时段，按起始条件𝑉1=1.044×106𝑚3、𝑞1=0和已知𝑄1=0、𝑄2=23𝑚3/s

表3-4调洪计算表（p=1%）

时间 Δt t Q 𝑚3/𝑠 平均来流量时段来水量 (5) 82800 248400 1229400 2322000 1845000 853200 505800 451800 397800 345600 293400 239400 185400 133200 81000 27000 q 平均泄流量时段泄水量 V h (2) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 𝑚3/𝑠 (4) 23 69 341.5 645 512.5 237 140.5 125.5 110.5 96 81.5 66.5 51.5 37 22.5 7.5 𝑚3/𝑠 (6) 0 7 19 91 335 410 340 248 189 152 135 112 96 84 73 63 43 22

𝑚3/𝑠 (7) 3.5 13 55 213 372.5 375 294 218.5 170.5 143.5 123.5 104 90 78.5 68 53 (8) 12600 46800 198000 766800 1341000 1350000 1058400 786600 613800 516600 444600 374400 324000 282600 244800 190800 万m3 (9) 1044 1051.02 1071.18 1174.32 1329.84 1380.24 1330.56 1275.3 1241.82 1220.22 1203.12 1188 1174.5 1160.64 1145.7 1129.32 1112.94 Z m (10) 713.32 713.49 713.74 714.89 715.37 716.12 715.79 715.01 714.89 714.48 714.12 714.03 713.92 713.71 713.42 713.34 713.13 (1) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 (3) 0 46 92 591 699 326 148 133 118 103 89 74 59 44 30 15 0

时间 t Δt h (2) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Q 𝑚3/𝑠 平均来流量表3-5调洪计算表（p=0.1%）时段来水量 q 平均泄流量时段泄水量 V 𝑚3/𝑠 (4) 42 125.5 618 1139.5 900.5 429.5 254.5 227.5 200.5 174 147.5 120.5 93.5 67 40.5 13.5 (5) 151200 451800 2224800 4102200 3241800 1546200 916200 819000 721800 626400 531000 433800 336600 241200 145800 48600 𝑚3/𝑠 (6) 0 12 38 262 738 839 587 422 318 257 215 186 158 130 108 87 60 23

𝑚3/𝑠 (7) 6 25 150 500 788.5 713 504.5 370 287.5 236 200.5 172 144 119 97.5 73.5 (8) 21600 90000 540000 1800000 2838600 2566800 1816200 1332000 1035000 849600 721800 619200 518400 428400 351000 264600 万m3 (9) 1044 1056.96 1093.14 1261.62 1491.84 1532.16 1430.1 1340.1 1288.8 1257.48 1235.16 1216.08 1197.54 1179.36 1160.64 1140.12 1118.52 Z m (10) 713.32 713.62 714.02 715.89 717.42 718.45 717.81 716.94 716.43 715.94 715.47 715.31 715.07 714.98 714.75 714.32 714.19 (1) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 (3) 0 84 167 1069 1210 591 268 241 214 187 161 134 107 80 54 27 0

900800700600设计洪水过程线流量/m3s-1500400300下泄流量过程线20010000-1005101520时间/h 图3-5设计洪水（P=1%）过程线和下泄洪水过程线

160014001200校核洪水过程线流量/m3s-11000800600400200005101520下泄流量过程线时间/h 图3-6校核洪水（P=0.1%）过程线和下泄洪水过程线

查图3-5最大下泄流量𝑞𝑚正好发生在t=5h时刻，正好是将Q~t曲线

和q~t曲线相交，即𝑞𝑚=410𝑚3/𝑠所对应的交，即𝑞𝑚=839𝑚3/𝑠所对应的

=718.45m。

表3-6水位下泄流量q

水位（m) 713.32 714.00 715.00 716.00 717.00 718.00 719.00 720.00 730720710=716.12m。查图3-5最大

最大下泄流量𝑞𝑚正好发生在t=5h时刻，正好是将Q~t曲线和q~t曲线相方案二：堰顶高程713.321m,溢流坝段长30m,计算下泄流量q见表3-6。

库容（万m³） 1044.00 1090.00 1180.00 1260.00 1340.00 1440.00 1520.00 1620.00 堰顶水头 H（m) 0.00 0.68 1.68 2.68 3.68 4.68 5.68 6.68 堰顶泄流量 Q1(m³/s) 0.00 33.44 130.03 262.07 421.75 604.91 808.85 1031.64 底孔泄流量 Q2(m³/s) 泄流量 Q(m³/s) 118.50 154.82 255.52 391.55 555.09 742.01 949.61 1175.96 1000900800700118.50 121.38 125.49 129.48 133.34 137.10 140.76 144.32 50069068067066002004006008001000库容/万m³12001400160040030020010001800流量/m³/s水位/m700600 图3-7龙潭水库的Z~V曲线和q~V曲线

表3-7调洪计算表（p=1%）

时间 t Δt h Q 𝑚3/𝑠 平均来流量 𝑚3/𝑠 时段来水量 m 3q 𝑚3/𝑠 平均泄流量 𝑚3/𝑠 时段泄水量 m3 V 万m3 Z m (1) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 (2) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 (3) 0 46 92 591 699 326 148 133 118 103 89 74 59 44 30 15 0 (4) 23 69 341.5 645 512.5 237 140.5 125.5 110.5 96 81.5 66.5 51.5 37 22.5 7.5 (5) 82800 248400 1229400 2322000 1845000 853200 505800 451800 397800 345600 293400 239400 185400 133200 81000 27000 (6) 0 8 20 102 330 405 336 241 195 157 138 (7) 4 14 61 216 370 373 288.5 218 176 147.5 127 107 89 74 63 53.5 (8) 14400 50400 219600 777600 1332000 1342800 1038600 784800 633600 531000 457200 385200 320400 266400 226800 192600 (9) 1044 1050.84 1070.64 1171.62 1326.06 1377.36 1328.4 1275.12 1241.82 1218.24 1199.7 1183.32 1168.74 1155.24 1141.92 1127.34 1110.78 (10) 713.32 713.50 713.81 714.03 714.78 715.63 715.13 714.82 714.56 714.39 714.17 714.11 713.98 713.62 713.52 713.21 713.10 116 98 80 68 58 49 26

表3-8 调洪计算表（p=0.1%）

时间 t Δt h (2) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Q 𝑚3/𝑠 平均来流量时段来水量 (5) 151200 451800 2224800 4102200 3241800 1546200 916200 819000 721800 626400 531000 433800 336600 241200 145800 48600 q 平均泄流量时段泄水量 V 𝑚3/𝑠 (4) 42 125.5 618 1139.5 900.5 429.5 254.5 227.5 200.5 174 147.5 120.5 93.5 67 40.5 13.5 𝑚3/𝑠 (6) 0 12 32 220 675 792 600 431 342 281 232 189 162 133 109 91 68 27

𝑚3/𝑠 (7) 6 22 126 447.5 732.5 696 515.5 386.5 311.5 256.5 210.5 175.5 147.5 121 100 79.5 (8) 21600 79200 453600 1611000 2640600 2505600 1855800 1391400 1121400 923400 757800 631800 531000 435600 360000 286200 万m3 (9) 1044 1056.96 1094.22 1271.34 1520.46 1580.58 1484.64 1390.68 1333.44 1293.48 1263.78 1241.1 1221.3 1201.86 1182.42 1161 1137.24 Z m (10) 713.32 713.63 714.01 715.46 716.56 717.24 716.89 716.49 715.91 714.83 714.78 714.13 714.61 714.24 714.02 713.87 713.46 (1) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 (3) 0 84 167 1069 1210 591 268 241 214 187 161 134 107 80 54 27 0

900800700600流量/m3s-15004003002001000-10005101520时间/h图3-8设计洪水（P=1%）过程线和下泄洪水过程线

160014001200流量/m3s-1100080060040020000510时间/h1520 图3-9校核洪水（P=0.1%）过程线和下泄洪水过程线

查图4-8最大下泄流量𝑞𝑚正好发生在t=5h时刻，正好是将Q~t曲线和q~t曲线相交，即𝑞𝑚=405𝑚3/𝑠所对应的

=715.63m。查图3−5最大

最大下泄流量𝑞𝑚正好发生在t=5h时刻，正好是将Q~t曲线和q~t曲线相

交，即𝑞𝑚=792𝑚3/𝑠所对应的

=717.24m。

3.5调洪计算结果

表3-9调洪计算成果

频率项目方案一方案二最大泄量(m³/s) 水库最高水位(m) 最大泄量(m³/s) 水库最高水位(m) 设计洪水 (1%) 410 716.12 405 715.63 校核洪水 (0.1%) 839 718.45 792 717.24 方案比较：从运用上来看溢流坝段长30m对应的设计洪水位和校核洪水位相对较低，在满足工程效益的前提下可以减少工程量，降低成本。故本设计初选方案二。

4枢纽布置

对枢纽布置首先当然是选择坝址，确定坝轴线。坝址和坝轴线的选择是否适当，将在很大的程度上影响工程设计是否经济合理，甚至决定工程的成败。所以选择时必须审慎进行。决定坝址所考虑的条件，首先应该是地质、地形和枢纽布置上的问题，其次则为施工条件和施工后的运行条件。

4.1坝址选择

通过对拟定坝址的地质勘测，考虑到地形、地质、水能利用、施工、交通等条件。同时，相比于其他坝址的对比，此处坝轴线更适合建重力坝。

4.2坝轴线选择

大坝坝基由岩基和土基两部分组成。岩基主要分布于河床及左右岸基岩斜坡，岩性主要由中厚层灰绿色砂岩、夹灰色泥岩透镜体和下部紫红色泥岩、粉砂岩组成。岩层略倾向于上游，垂直河流向的高倾角裂隙发育，土层地基在左右岸各有一处，岩性为黄土状壤土夹古土壤层，若选择该处坝轴线，则右岸基岩顶面为细砂层、卵石层，上下游连续分布。地下水埋藏较深，具多重性，对砼无侵蚀性。

4.3坝型选择

比较重力坝、拱坝、土石坝三种坝型所要求的地形地质条件和各自的优缺点如下：

重力坝对地形、地质条件适应性强，对地质条件的要求也较拱坝低。重力坝枢纽泄洪问题容易解决，重力坝可以做成坝身溢流，也可以在坝内不同高程设置泄水孔，不需另设溢洪道或泄水隧洞，枢纽布置紧凑。重力坝还具有施工导流方便、坝体应力较低、安全可靠等优点。

拱坝对地形地质条件要求比较高，从本次设计的地质地形条件来看，修建拱坝的难度是很大的，因此不予考虑。

土石坝主要优点是可以就地就近取材，节省大量水泥、木材和钢材，减少工地的外线运输量，能适应各种不同的地形、地质和气候条件。缺点是土石坝为布置泄洪和施工导流所需的工程量大、造价较高，且对于防渗材料的选择，造价也较高。

通过上述比较，我认为选择重力坝比较适合，因此我选择的是混凝土重力坝。

4.4枢纽布置

龙潭水利枢纽主要由挡水建筑物大坝、泄水建筑物溢流坝及底孔组成。本次设计的枢纽布置方案为：溢流坝段位于原河槽部位，两侧为非溢流坝段。大坝为混凝土重力坝，上游面上半部铅直，1/3处起坡，坡率1：0.15，下游面坡率1：0.7，最大坝高55.99m，大坝轴线总长164m，泄流段总长30m，堰顶高程713.321m，表孔采用开敞式无闸门溢流堰，底孔用于泄洪兼顾排沙，其进口高程698m，孔口尺寸4×3.5m。底孔位于大坝左岸，大坝为常态混凝土重力坝，溢流坝段采用鼻坎挑流消能。

5 非溢流坝段设计

5.1 坝体剖面设计

5.1.1坝顶高程确定

1.超高值h的计算

坝顶应高于校核洪水位，坝顶上游防浪墙顶高程应高于波浪顶高程，其与设计洪水位或校核洪水位的高差，可由式（5.1）计算，应选择两者中防浪墙较高者作为选定高程。

式（5.1）

式中h—防浪墙顶与设计洪水位或校核洪水位的高差m； ℎ1%—累计频率为1%的波浪高度m；

ℎ𝑧—波浪中心线至设计洪水位或校和洪水位的高差m； ℎ𝑐——安全超高，按下表5-1

表5-1 安全超高值

安全级别运用情况设计洪水位(m) 校核洪水位(m) Ⅰ （1级） 0.7 0.5 Ⅱ （2级） 0.5 0.4 Ⅲ （3级） 0.4 0.3 对于ℎ1%和ℎ𝑧的计算采用官厅公式计算：

hl0.0166v0D；L10.4(hc)； hz54130.8hl2Lcth2H L（ D——吹程,m;L——波长,m）

在计算h1%和hz时，设计洪水位和校核洪水位采用不同的计算风速值。计算风速在水库正常蓄水位和设计洪水位时，宜采用相应季节50年重现期的最大风速，，校核洪水位时宜采用相应洪水期多年平均最大风速，见下表5-2

表5-2 计算风速

计算情况设计情况校核情况库水位(m) 715.63 717.24 吹程(km) 0.8 0.9 计算风速(m/s) 20.7 14.8 坝顶高程或坝顶上游防浪墙顶高程按下式计算：

坝顶高程=设计洪水位+坝顶高程=校核洪水位+

式中

、

分别为计算的坝顶（或防浪墙顶）距设计洪水位和校核洪

水位的高度。由于设计洪水位和校核洪水在计算坝顶超出静水位Δh时，所采用的风速计算值及安全超高值不一样，所以在决定坝顶高程时，应按设计水位、校核洪水情况（偶然状况）分别求出坝顶高程，但坝顶高程应高于校核水位。

(1)设计洪水位时h计算

风速v=23m/s，吹程D=0.8km。各波浪要素计算如下：

波高

初取为累计频率5%的波高，根据换算累计频率为1%的波高为:

波长

。

由于gD/v2=9.81×800⁄20.72=18.3接近在20至250之间，则

则

(2)校核洪水位时h计算

校核情况采用多年平均最高风速，即：

v=14.8m/s，D=0.9km

各波浪要素计算如下：

波高

900。

由于gD/v2=9.81×14.82=40.3,接近在20至250之间，则为累计频率5%的波高，根据换算累计频率为1%的波高为:

波长

则

2.坝顶高程计算

防浪墙高度取1.2m，根据以上两种水位时h计算结果，得出两种状况下坝顶高程。

（1）设计洪水位时的坝顶高程：

▽坝顶=设计洪水位+h-1.2

=715.63+1.43-1.2=715.82m

（2）校核洪水位时的坝顶高程：

▽坝顶=校核洪水位+h-1.2

=717.24+0.99-1.2=717.03m

由于坝顶高程应高于校核洪水位，为保证大坝的安全运，可取坝顶高程为717.24m，的高程，所以坝基面高程为661.25；坝高为：

717.24−661.25=55.99m

5.1.2坝顶宽度设计

为了适应运用和施工的需要，坝顶必须有一定的宽度。一般地，坝顶宽度取最大坝高的8 %~10%，且不小于3m。综合考虑以上因素，坝顶宽度坝顶宽度取5m。

5.1.3坝体断面设计

上游坝坡做成折坡，折坡点位于坝高1/3处（即高程679.967m 处），在此上坝坡铅直，在此以下，坝坡坡率n取为0.15，下游坝坡坡率m取为0.7，基本三角形顶点高程为校核洪水位717.24m，非溢流坝横断面如图5-1所示。

坝顶717.24注：高程以m计，其它均以mm计。1:0.7679.967661.251:0.15

图5-1 非溢流坝段剖面图

5.2抗滑稳定与应力计算

5.2.1荷载计算(单宽)

1.重力坝承受的荷载和作用主要有：

①自重； ②静水压力； ③扬压力； ④动水压力； ⑤波浪压力；

⑥泥沙压力等。

荷载组合可分为基本组合与特殊组合两类。基本组合属于设计情况或正常情况，由同时出现的基本荷载组成。特殊组合属校核情况或非常情况，由同时出现的基本荷载和一种或几种特殊荷载组成。设计时应从这两类组合中选择几种最不利的、起控制作用的组合情况进行计算，使之满足规范中规定的要求，如图5-2。

2.计算工况，在这里分两种工况进行计算：1)基本组合2)特殊组。 3.基本荷载计算。

校核设计PLG3W1G2P1W2PSVW3PSHG1P2UU3U21图5-2 坝体荷载示意图

正常蓄水位情况：

正常水位713.321m 坝高717.24−661.25=56.15m 坝底宽（717.24−661.25）×0.7+18.717×0.15=42.00m 坝顶宽5m 设计水位715.63m

水的容重γ水 =9.81kN/𝑚3混凝土γ混=2400×9.81=23.544kN/𝑚3 1. 坝体自重

G1=G2=G3=

121

×18.717×2.807×1×23.544=618.48kN/𝑚3 2×55.99×39.193×1×23.544=25832.66 kN/𝑚3 ×(0.16+7.303)×5×1×23.544=439.27kN/𝑚3

Σ𝐺=𝐺1+𝐺2+𝐺3=618.48+25832.66+439.27=26890.41kN

2. 水平水压力上游水平水压力：

𝑃1=

12𝛾𝑤𝐻2=

×9.81×52.071×52.071=13299.36𝑘𝑁 2下游水平水压力：

𝑃2=𝛾𝑤𝐻=×9.81×11.99×11.99=705.14𝑘𝑁

221

3. 垂直水压力上游垂直水压力：

𝑊1=9.81×2.8×34.354+

×2.8×18.72×9.81=1200.74𝑘𝑁

下游垂直水压力：

𝑊2=

×8.39×11.99×9.81=493.42𝑘𝑁

4. 扬压力

扬压力包括渗透力和浮托力两部分，渗透力是由上下游水位差产生的渗流在坝内或坝基上形成的水压力，浮托力力是由下游水面淹没设计截面而产生的向上的水压力。拟定排水廊道的高程为668.25m，因上游测距上游坝面的距离一般为该坝面出水深的0.05~0.1倍，本设计取0.09，上游侧距坝面的距离为（713.321−668.25）×0.09=4.06m，基础灌浆排水廊道一般宽度为2.5~3m,高度为3~4m，本设计拟定廊道尺寸为2.5×3.5m,则扬压力点距上游坝面的距离为4.06+1.25=5.31m。排水处扬压力折减系数：0.25 。本设计坝基扬压力分布图5-2。

𝑈1=9.81×42×11.99=4940.12𝑘𝑁

𝑈2=1/2×0.25×9.81×40.081×(42−4.69)=1833.76𝑘𝑁 𝑈3=1/2×9.81×(40.381+0.25×40.381)×4.69=1161.18𝑘𝑁 ΣU=𝑈1+𝑈2+𝑈3=4940.12+1833.76+1161.18=7935.06𝑘𝑁 5. 波浪压力

波长

因为正常蓄水位坝前水深H=52.071m，H>𝐿1/2，故可判断此波为深水波。 𝑃𝑙=

𝛾𝐿14

(ℎ1%+ℎ𝑧)=1/4×9.81×7.64×(0.84+0.19)=19.30kN

6. 泥沙压力

1psbhs2tan2(450s) 22式中： γsb---泥沙浮容重（kN/m3），取10kN/m3

hs---坝前泥沙淤积高度（m），本设计淤沙高程为672m

s---淤沙内摩擦角，取28。

1psbhs2tan2(450s)=0.5×10× 10.752×tan2(45𝑜−14𝑜)

=208.61𝑘𝑁

基本荷载采用同正常蓄水位情况下的荷载。 7. 地震惯性力

计算公式：

水平向地震惯性力：FihGEii/g 其中各系数值为：

14(hi/H)4h0.1g0.25i1.4 nG14Ej(hj/H)4j1GE38

地震惯性力计算剖面如图5-3，计算过程见表5-3

1:0.71:0.15

图5-3地震惯性力计算剖面

表5-3

质点重力G(KN) 质点高度h(m) GEj/GE(hj/H)4 地震惯性力计算

分布系数αi 惯性力Fi(KN)→ 弯矩(KN·m)- 1 2 3 4 5 6 总计 839.34 52.50 3546.90 33.79 7522.63 28.76 617.04 6.24 11499.00 9.36 2886.87 6.24 26911.78 0.023836 0.017274 0.019239 0.000003 0.000330 0.000016 0.060699 4.5702 1.7171 1.4366 1.1272 1.1300 1.1272 95.8988 152.2578 270.1796 17.3879 324.8386 81.3505 941.9131 5034.6871 5144.0304 7770.3639 108.5003 3040.4889 507.6272 21605.6978 8. 地震动水压力

上游面地震动水压力：

F00.65hwH12=0.65×0.1×9.81×0.25×9.81×52.0712=4240.17kN

下游面地震动水压力：

F00.65hwH12=0.65×0.1×9.81×0.25×9.81×11.992=224.82kN

校核蓄水位情况：

校核水位717.24m 坝高717.40−661.25=56.15m 坝底宽（717.24−661.25）×0.7+18.717×0.15=42.00m 坝顶宽5m 设计水位715.63m

水的容重γ水 =9.81kN/𝑚3混凝土γ混=2400×9.81=23.544kN/𝑚3 1. 坝体自重

G1=

×18.717×2.807×1×23.544=618.48kN/𝑚3 2 𝐺2=2×55.99×39.193×1×23.544=25832.66 𝑘𝑁/𝑚3 G3=×(0.16+7.303)×5×1×23.544=439.27kN/𝑚3

Σ𝐺=𝐺1+𝐺2+𝐺3=618.48+25832.66+439.27=26890.41kN

2. 水平水压力上游水平水压力：

𝑃1=𝛾𝑤𝐻=×9.81×55.99×55.99=15376.59𝑘𝑁

221

下游水平水压力：

𝑃2=

12𝛾𝑤𝐻2=

×9.81×14.6×14.6=1045.55𝑘𝑁 23. 垂直水压力上游垂直水压力：

𝑊1=9.81×2.8×37.27+

×2.8×18.72×9.81=1280.83𝑘𝑁

下游垂直水压力：

𝑊2=

×10.22×14.6×9.81=731.88𝑘𝑁

4. 扬压力

𝑈1=9.81×42×14.6=6015.49𝑘𝑁

𝑈2=1/2×0.25×9.81×41.39×(42−4.69)=1893.65𝑘𝑁 𝑈3=1/2×9.81×(41.39+0.25×41.39)×4.69=1190.19𝑘𝑁 ΣU=𝑈1+𝑈2+𝑈3=6015.49+1893.65+1190.19=11182.31𝑘𝑁 5. 波浪压力

0.0166×14.81.25×0.91/3=0.46𝑚

波长

0.4650.8=5.59𝑚

2𝜋ℎ𝑙ℎ𝑧=

水波。

𝐿

𝑐𝑡ℎ

2𝜋𝐻𝐿

3.14×0.462

5.59

cth

2×3.14×55.99

5.59

=0.12

因为校核蓄水位坝前水深H=55.99m，H>𝐿1/2，故可判断此波为深 𝑃𝑙=

𝛾𝐿14

(ℎ1%+ℎ𝑧)=1/4×9.81×5.59×(0.57+0.12)=9.46kN

6. 泥沙压力

1psbhs2tan2(450s) 22式中：γsb---泥沙浮容重（kN/m3），取10kN/m3

hs---坝前泥沙淤积高度（m），本设计淤沙高程为672m

s---淤沙内摩擦角，取28。

1psbhs2tan2(450s)=0.5×10× 10.752×tan2(45𝑜−14𝑜)=208.61𝑘𝑁

7. 动水压力

上游面动水压力：

2 F00.65hwH1=0.65×0.1×9.81×0.25×9.81×55.992=4902.44kN

下游面动水压力：

F00.65hwH12=0.65×0.1×9.81×0.25×9.81×14.62=333.35kN

5.2.2坝基面稳定计算

采用水利行业规范：

坝体建基面抗滑稳定根据SL319—2005《混凝土重力坝设计规范》，按抗剪断强度公式计算，公式为：

Ks'f'Wc'A

PKs'——抗滑稳定安全系数，不小于下表5-4的规定：

表5-4 抗滑稳定安全系数

荷载组合 1 3.0 2.5 2 、 3 3.0 2.3 Ks' 基本组合特殊组合 W——作用于接触面上竖直方向的合力，kN;

P——作用于接触面上水平方向的合力，kN;

f'——抗剪断摩擦系数；本设计取1.0

c'——抗剪断凝聚力，kPa；本设计取0.9Mpa

A——计算截面面积；为42×1 𝑚2

设计时：

垂直方向的合力 WVU28793.7935.18-06=20858.12kN 64水平方向的合力 ∑P=17570.78kN 代入相关数据后得

′

𝐾𝑠

KN=

𝑓′ΣW+𝐶′𝐴

Σ𝑃

=1.0×20858.12+0.9×103×42

17570.78

=3.34>3.0

校核时：

垂直方向的合力 ΣW=ΣV−U=29111.73-11182.31=17929.24kN 水平方向的合力 ∑P=18909.15kN

代入相关数据后得：

′𝐾𝑠

𝑓′ΣW+𝐶′𝐴

Σ𝑃

1.0×17929.24+0.9×103×42

18909.15

=2.95>2.5

故，重力坝在正常和校核洪水位情况下均满足承载能力极限状态下的抗滑稳定。采用电力行业规范：

根据DL5108—1999《混凝土重力坝设计规范》

结构计算基本规定中可知坝体断面结构及坝基岩体进行强度和抗滑稳定计算属于1）承载能力极限状态，在计算时，其作用和材料性能均应以设计值代入。基本组合，以正常蓄水位，偶然组合以正常蓄水位加地震荷载。

而坝体上、下游面混凝土拉应力验算属于2）正常使用极限状态，其各设计状态及各分项系数 = 1.0，即采用标准值输入计算。

荷载组合计算结果见表5-5。

表5-5 非溢流坝段荷载计算表

名称自重自重自重上游水平水压力下游水平水压力上游垂直水压力下游垂直水压力浮托力渗透压力渗透压力浪压力水平淤砂压力地震惯性力符号 G1 G2 G3 P1 P2 W1 W2 U1 U2 U3 PL PSH F ↓ 垂直力(KN) ↑ 4940.12 1833.76 1161.18 水平力(KN) → 13299.36 19.30 208.61 941.91 ← 力臂(m) 19.19 5.07 16.69 17.36 对基础中心力矩(KN*m) 逆时针+ 11868.63 130971.59 7331.42 2806.46 24002.79 顺时针- 分项系数 1.00 1.00 1.00 618.48 25832.66 439.27 1200.74 493.42 230876.89 1.00 7662.81 3667.52 1.00 1.00 1.00 1.00 1.20 705.14 3.98 19.99 15.53 0.00 2.00 19.59 54.32 5.38 22747.52 1.20 1048.38 1122.32 1.20 1.20 21605.69 1.00 44

续表5-5

名称上游面地震动水压力下游面地震动水压力正常使用极限状态∑ 符号 F0 F0 基本组合∑ 基本组合∑ 偶然组合∑ 垂直力(KN) ↓ 28584.57 20649.51 28584.57 20050.53 28584.57 20050.53 ↑ 水平力(KN) → 4240.17 ← 224.82 力臂(m) 17.36 8.94 对基础中心力矩(KN*m) 逆时针+ 2009.89 顺时针- 分项系数 73596.63 1.00 1.00 7935.06 12597.31 705.14 11892.17 176980.88 267125.44 90144.55 8534.04 13572.31 705.14 176980.88 272842.58 95861.70 承载能力极限状态∑ 12867.17 8534.04 18754.94 929.96 178990.77 368044.90 17824.975 189054.13

1. 坝体混凝土与基岩接触面抗滑稳定极限状态

根据《水利水电枢纽工程等级划分标准》，3级建筑物对应《水利水电工程结构可靠度设计统一标准》中的结构安全级别为Ⅱ级，相应结构重要系数为1.0。大坝采用标号C10的混凝土。材料性能分项系数为1.5，轴心抗压强度标准值9800KPa，则设计值

9800KPaRa6533.3KPa

1.5

材料抗剪断摩擦系数f'1.0，凝聚力c'0.9MPa，摩擦系数f'的材料性能分项系数为1.3，则设计值：

f'd1.0/1.30.7692

凝聚力c'的材料性能分项系数为3.0，则设计值：

c'0.9MPa/3.0300kPa

（1）基本组合时，取持久状态对应的设计状况系数ψ=1.0，结构系数

𝛾d1=1.2。基本组合的极限状态设计表达式：

0S(GGk,QQk,k)1d1R(fkm,k)

式中左边: γ0ψS(·)=1.0×1.0×12867.17=12867.17kN 对于抗滑稳定的作用效应函数S(•) = ∑P 式中右边:

1𝑓′𝐶′11.0900×(Σ𝑊+)=×(×20050.53+×42×1) 1.21.331.21.33=23352.90kN

′′

对于抗滑稳定的抗力函数R(·)=𝑓𝑅Σ𝑊𝑅+𝐶𝑅𝐴𝑅

经计算：左边=12867.17kN<右边=23352.90kN （满足规范要求）（2）偶然组合时，取偶然状态对应的设计状况系数ψ=0.85，结构系数 𝛾𝑑2=1.2。偶然组合的极限状态设计表达式：

0S(GGk,QQk,Ak,k)1d2R(fkm,k)

式中左边：γ0ψS(·) =1.0×0.85×17824.975 = 15151.23kN 对于抗滑稳定的作用效应函数S(·) = ∑P

右边： 1𝑓′𝐶′11.0900×(Σ𝑊+)=×(×20050.53+×42×1) 1.21.331.21.33=23352.90kN

′′

对于抗滑稳定的抗力函数R(·)=𝑓𝑅Σ𝑊𝑅+𝐶𝑅𝐴𝑅

经计算：左边= 15151.23kN ＜右边= 23352.90kN(满足规范要求) 2. 坝址抗压强度极限状态

基本组合时，取持久状态对应的设计状况系数ψ=1.0，结构系数

𝛾d1=1.8。

0W6MS1.01.0()(1m)

BB222=1.0×1.0×(

20050.5342−6×95861.70422)×1.6=242.13kPa

1dR()6533.3/1.8=3629.63kPa

10SdR()(满足规范要求)

3. 上游坝踵不出现拉应力极限状态

上游坝踵不出现拉应力极限状态属正常使用极限状态，故设计状况系

数、作用分项系数和材料性能系数均取1.0。此处，结构功能的极限值c=0。

W6M141029.696411138.10S1.0(2) 1.0()102BB120.112120.112=1.0×(

20649.5142−6×90144.55 422)=185.04kPa>0(满足规范要求)

可知，上游坝踵处未出现拉应力。

由以上计算结果可知，所拟非溢流坝段剖面全部满足设计规定的要求。 4. 坝面其他应力计算（基本状况，截面上有扬压力作用）

上游面垂直正应力:

W6M138684.74497699.520050.5366×95861.70 −=151.33𝑘𝑃𝑎 yu947.64kPa224242TT2120.112120.112

下游面垂直正应力:

W6M138684.74497699.520050.5366×95861.70 +=803.45𝑘𝑃𝑎 yd1360.63kPa224242TT2120.112120.112上游面剪应力:

u(pupuuyu)n(588.6-510.12-151.33)(15×0.15=-10.93kPa 下游面剪应力：

d(yd+pudpd)m（(130.7= 2.41kPa a803.45+117.22-117.22）×上游面水平正应力：

xu(pupuu)(pupuuyu)n2 (1509.871245.84）683.640.2291.38kPa=(588.6-510.12)-(588.6-510.12-151.33)×0.15×0.15=80.12kPa 下游面水平正应力:

xd(pdpud)(yd+pudpd)m2=803.45(190.706190.706)1360.630.8870.80kPa×0.7×0.7=393.69kPa

上游面主应力:

1u(1n2)yu(pupuu)n2 =(1+0.2)947.64(1509.871245.84)0.2=974.98kPa=(1+0.152)×151.33−(588.6-510.12)×0.15=142.96kPa

2upupuu1509.871245.84264.03kPa588.6-510.12=78.48kPa· 下游面主应力:

(1+0.72803.45=1197.14𝑘𝑃𝑎 1d(1m2)yd(pdpud)m2=(1+0.8))×1360.630.802231.43kPa2dpdpud0

故，通过计算可知满足规范要求。其中:

𝑝𝑢——计算截面在上游坝面所承受的水压力（包括淤沙压力）强度 𝑝𝑑——计算截面在下游坝面所承受的水压力（包括淤沙压力）强度 𝑝𝑢𝑢——计算截面在上游坝面处的扬压力强度 𝑝𝑢𝑑——计算截面在下游坝面处的扬压力强度 T——计算截面沿上、下游方向的长度

n——上游坝坡； m——下游坝坡；

ΣW——计算截面上全部垂直力之和，以向下为正；

ΣM——计算截面上全部垂直力及水平力对计算截面形心的力矩之和，以使上游面产生压应力者为正。

5.2.3折坡面荷载计算（单宽）

本设计基本组合为正常蓄水位时的荷载组合，偶然组合为正常蓄水位加地震荷载。选取坝基面和折坡面作为计算截面。折坡面荷载如图5-4。

PLG1注：高程以m计，其它均以mm计。P1G2UU32图5-4 坝体荷载示意

荷载计算如下： (1)自重荷载

𝐺1=9.81×5×37.433=1836.09𝑘𝑁 𝐺2=9.81×37×31.133=11300.34𝑘𝑁

（2）静水压力

上游水平水压力：

112221⁄×9.81×35.35=6129.39𝑘𝑁 PH9.818031392KN11222（3）扬压力

𝑈2=1⁄2×0.25×9.81×33.35×21.2=866.98𝑘𝑁

𝑈3=1⁄2×(33.35+0.25×33.35)×5×9.81=1022.38𝑘𝑁

（4）浪压力 𝑃𝑙=

𝛾𝐿14

(ℎ1%+ℎ𝑧)=1/4×9.81×7.64×(0.84+0.19)=19.30kN

（5）地震惯性力

计算公式：

水平向地震惯性力：FihGEii/g 其中各系数值为：

14(hi/H)4 h0.1g0.25i1.4 nG14Ej(hj/H)4j1GE（6）地震动水压力

上游面地震动水压力：

F00.65hwH12=0.65×0.1×9.81×0.25×9.81×33.352=1739.33kN

表5-6 地震惯性力计算（折坡面以上）

质点重G(KN) 力质点高度h(m) GEj/GE(hj/H) 4分布系数αi 惯性力Fi(KN)→ 弯矩(KN·m)- 1 2 3 839.34 33.78 0.0041 0.0007 0.0003 0.0051 1.72 1.15 1.13 36.0230 101.9620 212.7208 350.7059 1216.86 1536.57 2135.72 4889.14 3546.90 15.07 7522.63 10.04 总计 11908.87 5.2.4折坡面稳定计算

由规范8.结构计算基本规定中可知大坝坝体抗滑稳定和坝基岩体进行强度和抗滑稳定计算属于1）承载能力极限状态，在计算时，其作用和材料性能均应以设计值代入。基本组合，以正常蓄水位对应的上、下游水位代入，偶然组合以正常蓄水位对应的上、下游水位加地震荷载代入。

而坝体上、下游面混凝土拉应力验算属于2）正常使用极限状态，其各设计状态及各分项系数 = 1.0，即采用标准值输入计算。此时结构功能限值C = 0。

荷载组合计算结果见下表5-7。

表5-7 非溢流坝段折坡处荷载计算

名称自重自重上游水压力渗透压力渗透压力浪压力地震惯性力地震水压力正常使用极限状态∑ 符号 G1 G2 P1 U2 U3 PL F F0 基本组合∑ 基本组承载能力极限状态∑ 合∑ 偶然组合∑

垂直力(KN) ↓ ↑ 866.98 1022.38 1889.36 2267.232 2267.232 水平力(KN) → 6129.39 19.30 350.71 1739.33 6148.69 6148.69 6152.55 6152.55 8223.29 8223.29 ← 0 0 0 对基础中心力臂(m) 10.60 8.96 10.71 3.68 6.43 33.34 7.23 120713.60 44659.98 120713.60 42578.41 120713.60 对基础中心力矩(KN*m) 逆时针+ 19462.55 101251.05 顺时针- 65645.77 3190.49 6573.90 643.46 4889.14 12575.36 76053.62 78135.19 95599.69 分项系数 1 1 1 1.2 1.2 1.2 1 1 1836.09 11300.34 13136.43 11247.07 13136.43 10869.198 13136.43 10869.198 25113.91

1. 坝体抗滑稳定极限状态

根据《水利水电枢纽工程等级划分标准》（SDJ12-78）3级建筑物对应《水利水电工程结构可靠度设计统一标准》中的结构安全级别为Ⅱ级，相应结构重要系数为1.0。大坝采用标号C10的混凝土。材料性能分项系数为1.5，轴心抗压强度标准值9800KPa，则设计值：

9800KPaRa6533.3KPa

1.5材料抗剪断摩擦系数f'1.6，凝聚力c'1.2MPa

摩擦系数f'的材料性能分项系数为1.3，则设计值：

f'd1.6/1.31.067；

凝聚力c'的材料性能分项系数为3.0，则设计值：

c'1.2MPa/3.0400kPa （1）基本组合时，取持久状态对应的设计状况系数ψ=1.0，结构系数

γd1=1.2。

基本组合的极限状态设计表达式

0S(GGk,QQk,k)1d1R(fkm,k)

式中左边:

γ0ψS(·) =1.0×1.0×6152.55= 6152.55kN 对于抗滑稳定的作用效应函数S(·) = ∑P 右边: 1𝑓′𝐶′11.61200×(Σ𝑊+′𝐴)=×(×6152.55+×26.09) 1.2𝛾𝑤𝛾𝑤1.21.33=15006.97𝑘𝑁

′′

对于抗滑稳定的抗力函数R(·)=𝑓𝑅Σ𝑊𝑅+𝐶𝑅𝐴𝑅

经计算：左边= 6152.55kN ＜右边=15006.97kN(满足规范要求)

(2) 偶然组合时，取偶然状态对应的设计状况系数ψ=0.85，结构系数 γd2=1.2。

偶然组合的极限状态设计表达式

0S(GGk,QQk,Ak,k)式中左边：

1d2R(fkm,k)

γ0ψS(·) =1.0×0.85×8223.29 =6989.79kN

对于抗滑稳定的作用效应函数S(·) = ∑P 右边： 1𝑓′𝐶′11.61200×(Σ𝑊+′𝐴)=×(×6152.55+×26.09) 1.2𝛾𝑤𝛾𝑤1.21.33=15006.97𝑘𝑁

′′

对于抗滑稳定的抗力函数R(·)=𝑓𝑅Σ𝑊𝑅+𝐶𝑅𝐴𝑅

经计算：左边= 6989.79kN ＜右边= 15006.97kN(满足规范要求) 2. 坝址抗压强度极限状态

(1)基本组合时，取持久状态对应的设计状况系数ψ=1.0，结构系数 γd1=1.8。

0W6MS1.01.0()(1m)

BB22210869.1986×42578.41

=1.0×1.0×(−)×1.64=67.71kPa

26.0926.0921dR()6533.3/1.8=3629.63kPa

0S1dR() (满足规范要求)

(2)偶然组合时，取偶然状态对应的设计状况系数ψ=0.85，结构系数

γd2=1.8。

10869.19866×42578.4169142.39519730)×1.64=57.56kPa0S1.00.85((−)1.642131.54kPa 2226.0926.0973.11273.1121dR()=3629.6kPa

0S1dR() (满足规范要求)

3. 上游坝踵不出现拉应力极限状态

上游坝踵不出现拉应力极限状态属正常使用极限状态，故设计状况系数、

作用分项系数和材料性能系数均取1.0。此处，结构功能的极限值c=0。

0W6M11247.0766×44659.98 71336.4711639S1.0()1.0()0.99MPa01.0×(+)

BB226.0973.1122226.0973.112=824.71kPa

可知，上游坝踵处未出现拉应力,满足规范要求。

由以上计算结果可知，所拟非溢流坝段剖面全部满足设计规定的要求。 4. 坝面其他应力计算（基本状况，截面上有扬压力）

上游面垂直正应力:

6×25113.91W6M13136.4369142.39626914+=724.87kPa yu915.49kPa22226.0926.09TT73.11273.112下游面垂直正应力:

W6M13136.4369142.3966×25113.9126914yd975.92kPa−=280.59kPa 22226.0926.09TT73.11273.112上游面剪应力:

u(pupuuyu)n(7−327.16−724.87）×0.15=（327.16−108.74kPa 下游面剪应力:

d(yd+pudpd)m(97）×0.7=196.41kPa （280.59+0-0

上游面水平正应力:

xu(pupuu)(pupuuyu)n216.31kPa 915.490.2=36.62kPa下游面水平正应力:

280.59×0.7×0.7=137.49kPa xd(pdpud)(yd+pudpd)m2975.920.8624.59kPa上游面主应力:

2915.49=952.11kPa1u(1n2)yu(pupuu)n2=(1+0.2)(1+0.15)×724.87=741.18kPa

2upupuu0

下游面主应力

1d(1m2)yd(pdpud)m2=(1+0.8))×975.921600.51kPa(1+0.72280.59=418.08𝑘𝑃𝑎

2dpdpud0

其中 𝑝𝑢——计算截面在上游坝面所承受的水压力（包括淤沙压力）强度

𝑝𝑑——计算截面在下游坝面所承受的水压力（包括淤沙压力）强度 𝑝𝑢𝑢——计算截面在上游坝面处的扬压力强度 𝑝𝑢𝑑——计算截面在下游坝面处的扬压力强度 T——计算截面沿上、下游方向的长度； n——上游坝坡； m——下游坝坡；

ΣW——计算截面上全部垂直力之和，以向下为正；

ΣM——计算截面上全部垂直力及水平力对计算截面形心的力矩之和，以使上游面产生压应力者为正。

6 泄水建筑物设计（专题部分）

6.1溢流坝段设计

该工程采用无闸门的开敞式溢流坝，溢流坝的基本剖面为截顶三角形，一般其上游面为铅直AB或折线面，溢流面由顶部的曲线BC、中间的直线CD和底部的反弧DE三部分组成。上游直线段AB做成垂直的，与非溢流段的上游面坡度一致，这样可以试两种坝段连接时坝内止水设施和廊道布置简化。下游直线段CD坡度常用1:07到1:0.6，本设计取1:0.7，如图6-1曲线实用堰剖面。其中的𝐻𝑑为定形设计水头，按堰顶最大作用水头𝐻𝑚𝑎𝑥的75％~95％计算，可知𝐻𝑚𝑎𝑥=3.92m。

图6-1 曲线实用堰剖面

6.1.1顶部曲线

根据《混凝土重力坝设计规范》和《水力学》，将堰面曲线设计为“WES”剖面曲线，上游面采用三圆弧连接，下游面采用WES曲线,曲线的具体如图6-2。其中的𝐻𝑑为定形设计水头，按堰顶最大作用水头𝐻𝑚𝑎𝑥的75％-95％计算，可知𝐻𝑚𝑎𝑥=3.92m。

由于上游堰高𝑃1=713.32−661.25=52.07𝑚>1.33𝐻𝑑,故取

𝐻𝑑=0.80𝐻𝑚𝑎𝑥=3.136𝑚

上游面采用三段圆弧链接，其半径分别为：

𝑅1=0.5 𝐻𝑑=1.568𝑚𝑅2=0.2 𝐻𝑑=0.627𝑚𝑅3=0.04 𝐻𝑑=0.125𝑚 0.175𝐻𝑑=0.549𝑚 0.267𝐻𝑑=0.837𝑚0.282𝐻𝑑=0.884𝑚 堰顶下游采用WES曲线,方程为：

x1.85 y0.852Hd其中 𝐻𝑑=3.316m，则方程简化为：y=0.18049 故可得堰面曲线坐标见表6-1。

表6-1 WES曲线坐标计算表

x/m 0.00 0.50 1.00 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500 4.000 4.500 5.00 5.53 y/m 0.00 0.05 0.18 0.382 0.651 0.983 1.378 1.832 2.346 2.917 3.544 4.271 图6-2 WES堰面曲线示意图

坡度mα=0.7的下游直线CD与曲线相切与C点，CD点的坐标(xc,yc)求的堰面曲线一介导数:

𝑦′=0.3339𝑥0.85 式（6.1）

直线CD的坡度为：

dydx联立（6.1）和（6.2）得：

11式（6.2） ma0.7

1 0.7xc=5.530m

yc=0.18049𝑥𝑐1.85=4.271m

0.3339𝑥0.85=

6.1.2反弧段确定

本设计采用挑流消能，由规范查的反弧段半径R=(8~10)h𝑐，h𝑐式中为挑流鼻坎反弧段最低点处的水深。挑流鼻坎高程取677.00m（下游最高水位675.85m）。

反弧段最低点流速：

v2gH0 式中：𝐻0——库水位至坎顶高差，其中库区核洪水位高717.24m。

φ——堰面流速系数，由长江流域规划办公室提供的公式初步确定为：

(10.055/kE0.5)1/3(10.055/0.2778)1/30.93则挑流鼻坎顶处水流平均流速：

v=φ√2𝑔𝐻0=0.93×√2×9.8×（717.24−677）=26.12m/s 因此，鼻坎上水深ℎ𝑐=

𝑄

𝐵𝑣30×26.12

598

=0.763m

式中：Q——校核洪水位时溢流坝下泄的流量，由调洪演算得598𝑚3/𝑠。

B——挑流鼻坎末端水面宽度，30m。

反弧段半径R=(8~10)h𝑐，因流速较大，同时考虑反弧段要与中间直线段相切，所以取R=10h𝑐 =7.63m。

6.1.3挑流消能水力要素计算

本设计采用挑流消能，挑流鼻坎采用连续式鼻坎；挑射角规范要求在20𝑜~35𝑜之间，本设计取挑射角θ=30𝑜；反弧段的圆心角取反弧段的圆心角取30𝑜+55𝑜=85𝑜；鼻坎高程规范要求高于下游最高水位1~2m，鼻坎高程取为667.00m；反弧段的圆心角取30o+55o=85o。挑射距离及冲刷坑深度计算

L12v1sincosv1cosv12sin22g(h1h2)

gtkq0.5H0.25

其中：θ挑射角度，本设计为30°

𝑣1坎顶水面流速，𝑣1=1.1×26.12=28.73m/s ℎ1坎顶平均水深，h在铅直方向的投影， ℎ1=ℎ/𝑐𝑜𝑠𝜃=0.763/cos30o=0.881m

ℎ2坎顶至河床面的高差，ℎ2=677−667.82=9.18𝑚

α冲坑系数，取1.2

q单宽流量，q=538/30=17.93m/s

H上下游水位差，H=717.24-675.85=41.39m 将以上数据代入公式求得

挑距L=87.396m，冲坑tk=13.588m。河床以下冲坑深：

T=tk−(675.85−667.82)=13.588−8.03=5.558m

𝐿/𝑡𝑘=87.396/5.558=15.72>5

故符合要求，不会对坝体安全造成影响。

6.1.4水面线计算

1. 堰顶部分

坝顶头部水面线坐标X/𝐻𝑑和Y/𝐻𝑑可查《水工设计手册第六卷.泄水与

过坝建筑物》P6-181表27-2-5进行插值计算。𝐻𝑑=3.316，H/𝐻𝑑=1.25，具体计算过程如下表6-2所示。

表6-2 坝头部水面线计算表

X/Hd -1.00 -0.80 -0.60 -0.40 -0.20 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.800 H/Hd=1.00 Y/Hd -0.950 -0.940 -0.929 -0.930 -0.925 -0.779 -0.651 -0.545 -0.425 -0.285 -0.121 0.067 0.286 0.521 0.779 H/Hd=1.33 Y/Hd -1.235 -1.221 -1.209 -1.218 -1.244 -1.103 -0.950 -0.821 -0.689 -0.549 -0.389 -0.215 -0.011 0.208 0.138 H/Hd=1.25 Y/Hd -1.166 -1.153 -1.141 -1.148 -1.167 -1.024 -0.878 -0.754 -0.625 -0.485 -0.324 -0.147 0.061 0.284 0.293 X（m） -3.316 -2.653 -1.990 -1.326 -0.663 0.000 0.663 1.326 1.990 2.653 3.316 3.979 4.642 5.306 5.969 Y（m） -3.866 -3.823 -3.784 -3.807 -3.870 -3.396 -2.911 -2.500 -2.073 -1.608 -1.074 -0.487 0.202 0.942 0.972

2. 直线部分的不掺气水面线求解

（1）切点坐标（𝑋𝑡，𝑌𝑡）已经确定为（5.530，4.271）。

（2）求曲线长度Lc,t，由《水工设计手册》第六卷泄水与过坝建筑物图27-2-7，按X/𝐻𝑑查算𝑋𝑡/𝐻𝑑=5.53/3.316=1.67，得𝐿𝑐,t/𝐻𝑑=2.47，所以𝐿𝑐,t=8.19m。

（3）求直线段长度𝐿𝑠，从切点到直线上任意一点（𝑋𝑖，𝑌𝑖）的距离计算公式为：

Ls,iYiYtsin

式中:sinα=0.819。

（4）从堰顶曲线起点到点（𝑋𝑖，𝑌𝑖）的距离L=𝐿𝑐,t+𝐿𝑠,𝑖。（5) 计算边界层厚度。公式为：

L0.02()0.1，式中K取0.45mm。LK 列表6-3计算如下所示:

表6-3 堰顶曲线起点到堰面任一点距离计算表

Yi（m） 4.271 5.000 6.500 8.000 9.500 11.000 12.500 14.000 15.500 17.000 18.500 20.000 21.500 23.000 24.500 26.000 27.500 29.000 30.500 32.000 33.500 34.092 Yt（m） sina Ls,i（m） 0.000 0.890 2.722 4.553 6.385 8.216 10.048 11.879 13.711 15.542 17.374 19.205 21.037 22.868 24.700 26.531 28.363 30.194 32.026 33.857 35.689 36.411 62

Lc,t（m） 8.190 8.190 8.190 8.190 8.190 8.190 8.190 8.190 8.190 8.190 8.190 8.190 8.190 8.190 8.190 8.190 8.190 8.190 8.190 8.190 8.190 8.190 L（m） 8.190 9.080 10.912 12.743 14.575 16.406 18.238 20.069 21.901 23.732 25.564 27.395 29.227 31.058 32.890 34.721 36.553 38.384 40.216 42.047 43.879 44.601 δ（m） 0.123 0.134 0.159 0.182 0.206 0.229 0.252 0.275 0.297 0.319 0.341 0.363 0.385 0.407 0.428 0.450 0.471 0.492 0.513 0.534 0.555 0.563 4.271 0.819 4.271 0.819 4.271 0.819 4.271 0.819 4.271 0.819 4.271 0.819 4.271 0.819 4.271 0.819 4.271 0.819 4.271 0.819 4.271 0.819 4.271 0.819 4.271 0.819 4.271 0.819 4.271 0.819 4.271 0.819 4.271 0.819 4.271 0.819 4.271 0.819 4.271 0.819 4.271 0.819 4.271 0.819

(6)单宽流量计算，计算公式为：

q=m√2𝑔𝐻3/2

H——堰上水头，3.316m；

m——水头为H时的流量系数，取0.48； g——重力加速度，取9.8m/𝑠2。

求得：𝑞=0.48×√2×9.8×3.3163/2=12.83𝑚3/𝑠 (7)势流水深hp试算，试算公式为：

q2HYihpcos22ghp

试算过程如下：对于每一个𝑌𝑖，假定一个ℎ𝑝，通过计算得到另一个ℎ𝑝值，再将得到的数值代入，依次进行下去，直到获得两个相等的数值为止。试算结果如下表6-4所示：

表6-4 流势水深ℎ𝑝计算

2Yi（m） hp（m） (H+Yi)/cosa（m） 𝑞2/(2𝑔ℎ𝑝𝑐𝑜𝑠𝛼) hp （m）差值（m） 4.271 1.099 5.000 1.043 6.500 0.952 8.000 0.881 9.500 0.825 11.000 0.778 12.500 0.739 14.000 0.705 15.500 0.675 17.000 0.649 18.500 0.626 20.000 0.605 21.500 0.586 23.000 0.568 24.500 0.553 13.241 14.513 17.131 19.749 22.366 24.984 27.602 30.220 32.838 35.455 38.073 40.691 43.309 45.927 48.545 63

12.135 13.473 16.172 18.884 21.534 24.209 26.860 29.514 32.159 34.809 37.450 40.083 42.726 45.366 47.998 1.106 -0.007 1.040 0.003 0.959 -0.007 0.865 0.016 0.832 -0.007 0.776 0.003 0.742 -0.003 0.705 -0.001 0.678 -0.003 0.647 0.624 0.002 0.002 0.608 -0.003 0.583 0.560 0.547 0.003 0.008 0.006

续表6-4

2Yi（m） hp（m） (H+Yi)/cosa（m） 𝑞2/(2𝑔ℎ𝑝 差值（m） 𝑐𝑜𝑠𝛼) hp （m）26.000 0.538 27.500 0.525 29.000 0.512 30.500 0.501 32.000 0.490 33.500 0.479 34.092 0.476 51.162 53.780 56.398 59.016 61.634 64.251 65.284 50.619 53.258 55.890 58.511 61.145 63.774 64.806 0.543 -0.005 0.522 0.508 0.003 0.004 0.505 -0.005 0.489 0.477 0.001 0.003 0.479 -0.003

（8）正交于坝面的坝面水深h=ℎ𝑝+0.18𝛿，所以将上述计算综合得出正交于坝面的坝面水深h如下表6-5所示：

表6-5 正交于坝面的坝面水深计算

Yi（m） 4.271 5.000 6.500 8.000 9.500 11.000 12.500 14.000 15.500 17.000 18.500 20.000 21.500 23.000 24.500 hp（m） 1.099 1.043 0.952 0.881 0.825 0.778 0.739 0.705 0.675 0.649 0.626 0.605 0.586 0.568 0.553 δ（m） 0.123 0.134 0.159 0.182 0.206 0.229 0.252 0.275 0.297 0.319 0.341 0.363 0.385 0.407 0.428 0.18δ（m） 0.0221 0.0242 0.0286 0.0328 0.0371 0.0412 0.0453 0.0494 0.0535 0.0575 0.0614 0.0654 0.0693 0.0732 0.0771 h（m） 1.121 1.067 0.981 0.914 0.862 0.819 0.784 0.754 0.729 0.706 0.687 0.670 0.655 0.642 0.630 64

续表6-5

Yi（m） 26.000 27.500 29.000 30.500 32.000 33.500 34.092 hp（m） 0.538 0.525 0.512 0.501 0.490 0.479 0.476 δ（m） 0.450 0.471 0.492 0.513 0.534 0.555 0.563 0.18δ（m） 0.0809 0.0848 0.0886 0.0924 0.0962 0.0999 0.1014 h（m） 0.619 0.609 0.601 0.593 0.586 0.579 0.577

（9）溢流坝段边墙高度的确定

水面线安全超高规范要求取0.5~1.5m，非直线段适当增加。本设计堰顶曲线处的边墙高度高出水面线1.5m，直线段的边墙高度高出水面线1m，反弧段的边墙高度高出挑坎水深1.5m。

6.2底孔设计

底孔主要作为排沙孔，也有宣泄洪水、防空水库的功能。底孔设在非溢流坝段，进口中心线高程699.5m，空口尺寸4×3m。本设计底孔为有压进水孔，包含进口段、空身段和出口段。工作闸门布置在出口，闸门采用平板闸门。事故检修闸门设在进口段之后，检修闸门也采用平板闸门。 1. 进口段

进口段曲线应满足下列要求：①减小局部水头损失，提高泄流能力；②控制负压防止空蚀。进口曲线常采用1/4椭圆，其方程为：

x2y2122A(A)

椭圆长轴（x轴）多与孔轴平行。对于矩形断面的泄水孔的顶面曲线，A为孔高，ɑ采用1/3~1/4；空口两侧壁曲线也用椭圆曲线，A为孔宽，ɑ采用1/4；进口段底部边界线采用圆弧。进口段的中心线，一般布置成水平。根据上述要求，进口段顶面ɑ取1/3，其曲线方程为：

𝑥2

+𝑦2=1 9两边侧壁的曲线方程为：

𝑥2

+𝑦2=1 162. 洞身段

洞身段采用圆形断面，直径为3.8m。 3. 渐变段

本设计有压泄水孔断面为圆形，所以在进口闸门后需设渐变段，以便水流平顺过渡，防止负压和空蚀产生。渐变段可采用在矩形的四个角上加圆弧的办法过渡，本设计工作闸门布置在出口，所以在出口段也需要设置渐变段。

渐变段工作复杂，不宜太长，一般采用洞身直径的1.5~2倍，边壁收缩率在1:5~1:8之间。

在坝身有压泄水孔末端，水流从压力流突然变成无压流，引起出口附近压力降低，容易产生顶部负压，所以在出口常设1:10~1:5的斜坡，面积收缩率为0.85~0.90。

根据上述要求，渐变段长度取洞身长度直径的1.5倍，L=5.7m；边壁收缩率1:8；出口段顶部设1:10的斜坡，面积收缩率为0.85。

7细部构造设计

7.1坝顶构造

对于非溢流坝，坝顶宽5m。坝顶上游设防浪墙，与坝体连成整体，其结构为钢筋混凝土结构，防浪墙在坝体横缝设伸缩缝，墙高为1.2m，厚度为40cm,下游侧设防护栏杆，高1.2m，。坝顶面设倾向上游的横坡，坡率取1%。排水管通向上游并排入水库中。坝顶上两侧设有人行道各宽0.5m,并高出坝顶路面20cm。

坝顶构造718.44防浪墙防护栏杆坡度0.01排水管717.24

图7-1 坝顶布置

7.2廊道系统

7.2.1坝基灌浆廊道

帷幕灌浆需要在坝体浇筑到一定高度后进行呢，以便利用混凝土压重提高灌浆压力，保证灌浆质量。为此，需要在坝踵附近距上游面0.05~0.1

倍作用水头且不小于4~5m设置灌浆廊道，取5.31m。廊道断面采用城门洞形，一般宽度为2.5～3m,高度为3～4m，本设计拟定廊道尺寸为2.5×3.5m。底面距基岩面不宜小于1.5倍廊道宽度，取7m,底部高程为668.25m。灌浆廊道兼有排水作用，在其上游侧设一排水沟、下游侧设坝基排水孔幕及扬压力观测孔，并在靠近廊道的最低处设置集水井。

7.2.2检查和坝体排水廊道

为了检查，观测，巡视和排除渗水，靠近坝体上游面处每隔15~30m高程设置检查廊道兼做排水，底部高程取691.25m。检查和坝体排水廊道也采用城门洞的型式，尺寸选与坝基灌浆廊道相同2.5×3.5m（宽×高），至上游面的距离应不小于0.05~0.07倍的水头。且不小于3m，取5.31m。检查排水廊道分别布置布置于非溢流坝和溢流坝内。排水管与廊道采用直通式连接。

排水管出水口666.25m

图7-2 廊道与排水连接

7.3排水系统

为了减小渗水对坝体的不利影响，靠近坝的上游面沿坝轴线方向设一排竖向排水管幕，管内直径为20cm，间距为10m，上端通至坝顶，下端通至廊道，垂直布置。排水管采用无砂混凝土管。为了进一步降低坝底面的扬压力，在防渗帷幕后设置排水孔幕。排水孔幕与防渗帷幕下游面的距离在坝基处不宜小于2m。排水孔幕略向下游倾斜，与帷幕成10°~15°交角。排水孔幕距离取3m，孔径取20cm，孔深一般为帷幕灌浆深度的0.4~0.6倍，且不宜小于10m。

坝基排水廊道灌浆孔排水孔图7-3 防渗帷幕和排水

7.4坝体分缝

7.4.1横缝

为了减小温度应力，适应坝基不均匀变形和满足施工要求。常用垂直于坝轴线设置的横缝将坝体划分成若干个坝段，横缝间距一般为15～20m，取15m缝宽1～2cm，取1cm，横缝为永久缝，缝面为平面，缝内设止水。

7.4.2纵缝

为了适应混凝土浇注能力和减小施工期温度能力，常用平行于坝轴线方向的纵缝把一个坝段分成几块浇注。本工程设铅直纵缝，取间距15m。

7.4.3水平施工缝

混凝土浇筑块厚度一般为1.5～4m 本工程取4m，在靠近基岩附近用0.75-1.0m 的薄层浇筑以利于散热，减少升温，防止开裂。纵缝两侧相邻坝块的水平缝错开布置，以减小坝体水平截面的抗剪强度。上下层混凝土浇筑间歇为5d，上层混凝土浇筑前必须用风水枪或压力水冲洗施工缝面上的浮渣、灰土和水泥乳膜，使表面成为干净的麻面，均匀铺2cm厚的水泥砂浆，然后浇筑。

7.5坝体止水

在坝体下述部位布置止水设施：坝体横缝内（包括上游坝面、溢流坝面及坝体下游最高尾水位以下部位），陡坡坝段与基础接触面，坝体内廊道和孔洞穿过横缝处的周围。

上游面采用两道止水金属片，中间设一沥青井，第一道止水片具上游坝面为1m，第二道止水片下游设排水孔和检查井，井中设有攀梯。溢流坝下游面用热浸沥青麻绳止水塞。

止水片：第一道止水片采用金属铜片，第二道止水片采用金属铜片或

橡胶。止水铜片采用1.5 厚度。每一侧埋入混凝土内长度为20 。止水铜片作成可伸缩的“Ω”形。

沥青井：内径为20 的圆形，井底埋入岩基内。井内设置加热设备，以便当沥青收缩

开裂或与井壁脱离开时可加热恢复其流动性，提高止水性能。

沥青井止水金属铜片沥青麻绳上游面攀梯（非溢流坝）下游面横缝止水布置（溢流坝）

图7-4 横缝止水布置

7.6基础处理

7.6.1坝基开挖

坝基开挖与清理的目的是使坝体坐落在稳定，坚固的地基上。建筑物基坑开挖的形状，要根据地形、地质条件和结构要求确定。该坝为中坝，建基面不要求为新鲜岩石，故河床坝段以微风化带作建基面，最大开挖深度6~12m 。最低建基面高程661.25m ；两岸坝段以弱风带作为建基面，为提高坝体的侧向稳定性，沿岸坡开挖成台阶状。

基岩开挖后，在浇筑混凝土前，需进行彻底的清理和冲洗，包括：清除一切松动的岩块，打掉凸出的尖角。基坑中原有的勘探钻孔、井、洞等均应回填封堵。

7.6.2固结灌浆

为了提高基岩的整体性和弹性模量，减少基岩受力后的变形，提高基岩的抗压、抗剪强度，降低基岩的渗透性，在坝基作固结灌浆，孔深5~8m，取6m，孔距3m，排距4m，呈梅花形布置，局部断层交汇带、坝踵、坝址附近适当加密、加深固结孔。帷幕孔上游区孔深一般为8~12m，取12m 。具体布置见下图7-5。

坝体8~15m图7-5 固结灌浆孔的布置

5~8m

7.6.3帷幕灌浆

为了减小渗流压力对坝体稳定的影响，防止坝基内产生机械或化学管涌，减少渗流量，即在坝体灌浆廊道下的基础内布置一道连续的幕墙。帷幕灌浆钻孔方向倾斜向上游一般控制在10°以下。防渗帷幕深度根据作用水头和基岩的工程地质、水文地质情况确定。当地基内透水层厚度不大时，帷幕可穿过透水层深入相对隔水层3~5m。设计灌浆孔为三排，孔距一般为1.5~4m，孔深一次为17m、11m和8m 。灌浆材料采用水泥浆，利用高压灌浆填塞基岩内的裂缝和孔隙等渗水通道，帷幕深度以深入相对隔水层3~5m。查DL5018—1999《混凝土重力坝设计规范》坝高在100~50m之间，q=3~5Lu控制。河床部位帷幕一般深18，左岸深度23m ，右岸深度26m ，在断层部位局部加深。为了减低绕坝渗漏和渗流速度，防渗帷幕均向岸坡内延伸一定距离。

致谢

毕业设计是大学四年本科学习的一次全面考核，也是对专业知识实践环节，培养我们综合运用专业知识的能力，为以后工作打下良好的基础。

本文在指导教师司政老师的多次指导下完稿，感激之情，溢于言表。在论文写作过程中，司老师严谨的治学态度、渊博的专业知识、崇高的职业品德使我深受体会。我从老师身上学到了做学问的态度、方法与知识，更重要的是学到了做人的道理和做任何事情都应有的认真、责任心，这将使我受益终生！在这里，我对指导教师表示衷心的敬意与感谢。在此过程中，有众多同学帮我搜集、查阅资料，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本设计的顺利完成。

一个人的成长不是一件孤立的事，没有别人的支持与帮助很难办到。我感谢可以有这样一个空间，让我对所有给予我关心、帮助的人说声“谢谢”！今后，我会继续努力学习，作一个对社会有用的人！

本文参考了大量的文献资料，在此，向各学术界的前辈们致敬！

参考文献

[1]张光斗，王光纶．水工建筑物（上册）[M]．水利电力出版社，1994. [2]林继庸.水工建筑物第五版[M].中国水利水电出版社，2009.

[3]田嘉宁，吴文平，韩愈.泄水建筑物体型设计[M].陕西科学技术出版社，2005(5). [4]华东水利学院主编.水工设计手册第五卷[M].水利电力出版社，1987. [5]华东水利学院主编.水工设计手册第六卷[M].水利电力出版设，1987. [6]水工建筑物荷载设计规范[S]．中国电力出版社．1998.

[7]河海大学，天津大学，清华大学合编.水利水能规划（第二版）．中国水利水电出版社．1997.

[8]徐淑琴，刘小燕.水利计算[M].中国水利水电出版社,2011. [9]司政.水利水电工程专业毕业设计指南[M].中国电力出版社，2013.

[10]沈冰，顾圣平，田富强等.水资源规划及利用[M].中国水利水电出版社，2009. [11]詹道江，徐向阳，陈元芳..工程水文学(第4版)[M].中国水利水电出版社,2010. [12]吴媚玲，姚耀武.重力坝的应力、稳定与可靠性[M].中国科学技术出版社 , 1990. [13]清华大学水利系水工建筑教研组编．毕业设计参考图册（混凝土重力坝枢纽）．清华大学出版社．1983.

[14]李建中.水力学[M].陕西科学技术出版社，2002(9). [15]李亚杰.建筑材料[M].中国水利水电出版社，2001(3). [16]潘家铮.重力坝的设计和计算水利电力出版社，1987. [17]吴持恭主编.水力学上、下册.高等教育出版社，2005. [18]周之豪主编.水利水能规划.中国水利水电出版社，2006. [19]吴媚玲.水工设计图集[M].水利电力出版社，1994.

[20]崔起麟.挑流鼻坎反弧半径的选择[J].水利水电技术，1984(4).

[21]国家电力公司华东勘测设计研究院.混凝土重力坝设计规范[S].中国电力出版社，2000.

[22]王世夏.水工设计的理论和方法[M].北京：中国水利水电出版社，2000. [23]郭子中.消能防冲原理与水力计算[M]．科学出版社，1982. [24]郭振宇.水工建筑物基础[M].中国水利水电出版社，2011(1).

[25]陕西省水利电力勘测设计研究院志[J].中国水利水电出版社 , 2006(12).

[26]Federal Emergency Mangement Agency．Federal-Guidelines for Dam

Safety：Hazard Potential Classification systems for Dams(FEMA333) [S]. 1998.reprinted 2004.

[27]NIU Xinqiang 、WANG Xiaomao 、CHEN Hongli. Design on the general layout of Three Gorges project.JOURNAL OF HYDROELECTRIC ENGINEERING.,2009. [28]Pahael J M.TheOptimun Gravity Dam[M].Roller Compacted Concrete，EditedbyKenneth.D.Hansen and Francis.G..Mclean. San Digeo，California February2-5，1992.

[29]Karki，K S.Supercritical flow over sill.J.Hydr.ASCE，No. Hy10，1976. [30]Willi H Hager. Infinitesimal cross-wave analysis. Journal of Bydraulic Engineering， 110(8)，1984.

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