淤地坝设计2016讲解.doc

PAGE  PAGE - 10 - 淤地坝设计 已知基本资料 流域沟道坝址地形图一张（1/1000）； 坝址以上集水面积 5km２; 经勘测计算求得坝高H与库容V、淤地面积A的关系总图； 流域年侵蚀模数K=10000t/km2，20年一遇设计洪水量Q20=105m3/s，洪水总量 W洪=10万m3,200年一遇洪水量Q200=180m3/s，洪水总量W洪=17万m3。 沟道无常流水。 坝址附近有充足的筑坝土料，土料内摩擦角?=20o，内聚力c=0.8t/m2。 放水洞设计流量Q=0.5m3/s。 设计内容 坝址选择 坝址选择在很大程度上取决于地形和地质条件，主要考虑以下四个方面的内容： 地形：坝址要选择在沟谷狭窄、地形上游开阔平坦、口小肚大的葫芦状地形处，这样筑坝工程量小、库容大、淤地面积大。此外，还要有宜于开挖溢洪道的地形和地质条件，例如有马鞍形岩石山坳或有红粘土山坡。 地质：应选择土质坚实、地质结构均一、两岸无滑坡和崩塌的地段筑坝，且地基无淤泥、泥沙和地下水出没。 筑坝材料：坝址附近有足够且良好的筑坝土料、砂石料，开采和运输方便。水坠法筑坝须有足够水源和一定高度的土料场。 其他：用碾压法施工的大型淤地坝，要考虑土料运输机械的操作之便，要求坝址处地形较为开阔平坦。 综合上述，再结合坝址地形图看，本设计将坝址选择在坝址地图上标注的“坝轴线2”处。 淤地坝水文计算 拦泥库容V拦和拦泥坝高H拦的计算： V拦=F·K·(1-ns) ·T/ｒS 式中： V拦——拦泥库容，万立方米； F——流域面积，5平方公里； K——流域年平均侵蚀模数，1万t/(km2.a)； ns——坝库排沙比，无溢洪道时取为0，有溢洪道时可稍大，但由安全性方面考虑，本设计取为0； T——设计淤积年限，初设T=5a； ｒS——淤积泥沙的干容重，取1.30t/m3。 则 V拦=5×10000×5÷1.3=19.23万m3 根据H-V关系曲线，查得相应坝高海拔为811m，则可计算出H拦=13.1m；再由H-A关系曲线查得拦泥淤地面积为45亩。 滞洪库容V滞和滞洪坝高H滞： 由于本设计为三大件，即由坝体、溢洪道、放水建筑物组成的枢纽工程，所以滞洪库容要经过调洪演算后方可确定。 调洪演算（试算法）： （1）、初设取H滞为2.0m，由H-V关系曲线查得相应的V滞=6.77万m3，则溢洪道设计泄流量Q泄可按下式计算： Q泄=Q洪（1-V滞/W洪） 式中： Q泄——20年一遇的洪峰流量，105m3/s； V滞——设计滞洪库容，5万m3； W洪——20年一遇的洪水总量，10万m3。 则 Q泄=105×（1-6.77/10）=33.915 m3/s 根据下式可求出溢洪道的堰顶净宽B，即 Q泄=MBH3/2 式中： Q泄——溢洪道设计流量，33.915 m3/s M——流量模数，取1.6 H——滞洪坝高，H滞=2.0m 则 B= Q泄/(MH3/2)= 33.915/(1.6×2.03/2)=7.49m 基于安全考虑，取B=10m。 确定安全加高⊿H： 在设计滞洪坝高时，安全加高取上限值，由表（1）可知，本设计取⊿H=1.5m 表（1） 土坝安全加高值表 坝高H（m）＜1010-20＞20安全加高⊿H（m）0.5-1.01.0-1.51.5-2.0校核滞洪坝高： 根据公式：Q泄=MBH3/2 可计算溢洪道最大泄流量, 上式中： Q泄——溢洪道最大泄流量，m3/s； M——流量模数，取1.6； B——溢洪道堰顶净宽，10m； H——滞洪坝高与安全加高之和，3.5m。 则 Q泄=1.6×10×3.53/2=104.9 m3/s； 200年一遇洪水的校核泄流量： Q泄 ′=Q200(1-V滞/W200) =180×(1-6.77/17) =108.3 m3/s＞Q泄=104.9 m3/s 由上述可知，当H滞=2.0m时，溢洪道最大泄流量小于200年一遇洪水的校核泄流量，故初设H滞=2.0m不符合设计要求。 （2）设H滞=2.5m，由H-V关系曲线查得相应的V滞=7.77万m3。 此时溢洪道设计泄流量Q泄=105×（1-7.77÷10）=23.415 m3/s； 溢洪道堰顶净宽B=3.7m,基于安全考虑，取B=8.0m； 安全加高如（1）中所述，取⊿H=1.5m。 校核滞洪坝高： 溢洪道最大可泄流量Q泄=102.4 m3/s 200年一遇洪水的校核泄流量Q泄′=97.7 m3/s＜Q泄=102.4 m3/s 综合上述可知，当H滞=2.5m时，溢洪道最大泄流量大于200年一遇洪水校核泄流量，故取H滞=2.5m符合设计要求。此时