水力學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)院：班級：姓名：學(xué)號：第三組同學(xué)：姓名：學(xué)號：姓名：學(xué)號：姓名：學(xué)號：2015.12.251平面靜水總壓力實(shí)驗(yàn)1.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握解析法及壓力圖法，測定矩形平面上的靜水總壓力。2.驗(yàn)證平面靜水壓力理論。1.2實(shí)驗(yàn)原理作用在任意形狀平面上的靜水總壓力P等于該平面形心處的壓強(qiáng)pc與平面面積A的乘積：，方向垂直指向受壓面。對于上、下邊與水面平行的矩形平面上的靜水總壓力及其作用點(diǎn)的位置，可采用壓力圖法：靜水總壓力P的大小等于壓強(qiáng)分布圖的面積和以寬度b所構(gòu)成的壓強(qiáng)分布體的體積。若壓強(qiáng)分布圖為三角形分布、如圖3-2，則式中：e－為三角形壓強(qiáng)分布圖的形心距底部的距離。若壓強(qiáng)分布圖為梯形分布，如圖3-3，則式中：e－為梯形壓強(qiáng)分布圖的形心距梯形底邊的距離。圖1-1靜水壓強(qiáng)分布圖（三角形）圖1-2靜水壓強(qiáng)分布圖（梯形）本實(shí)驗(yàn)設(shè)備原理如圖3-4，由力矩平衡原理。圖1-3靜水總壓力實(shí)驗(yàn)設(shè)備圖其中：求出平面靜水總壓力1.3實(shí)驗(yàn)設(shè)備在自循環(huán)水箱上部安裝一敞開的矩形容器，容器通過進(jìn)水開關(guān)Kl，放水開關(guān)K2與水箱連接。容器上部放置一與扇形體相連的平衡桿，如圖3-5所示。圖1-4靜水總壓力儀1.4實(shí)驗(yàn)步驟1.熟悉儀器，測記有關(guān)常數(shù)。2.用底腳螺絲調(diào)平，使水準(zhǔn)泡居中。3.調(diào)整平衡錘使平衡桿處于水平狀態(tài)。4.打開進(jìn)水閥門K1，待水流上升到一定高度后關(guān)閉。5.在天平盤上放置適量砝碼。若平衡桿仍無法達(dá)到水平狀態(tài)，可通過進(jìn)水開關(guān)進(jìn)水或放水開關(guān)放水來調(diào)節(jié)進(jìn)放水量直至平衡。6.測記砝碼質(zhì)量及水位的刻度數(shù)。7.重復(fù)步驟4～6，水位讀數(shù)在100mm以下做3次，以上做3次。8.打開放水閥門K2，將水排凈，并將砝碼放入盒中，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。1.5實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理1.有關(guān)常數(shù)記錄：天平臂距離L0＝cm，扇形體垂直距離（扇形半徑）L＝cm，扇形體寬b＝cm，矩形端面高a0＝cm，2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄壓強(qiáng)分布形式測次水位讀數(shù)H(cm)水位讀數(shù)(cm)砝碼質(zhì)量m(g)三角形分布1234梯形分布1233.實(shí)驗(yàn)結(jié)果壓強(qiáng)分布形式測次作用點(diǎn)距底部距離（cm)作用力距支點(diǎn)垂直距離(cm)實(shí)測力矩(N·cm）實(shí)測靜水總壓力（N）理論靜水總壓力（N）誤差(％）三角形分布1234梯形分布1231.6注意事項(xiàng)1.在調(diào)整平衡桿時(shí)，進(jìn)水或放水速度要慢。2.測讀數(shù)據(jù)時(shí)，一定要等平衡桿穩(wěn)定后再讀。1.7思考題1.實(shí)驗(yàn)中，扇形體的其他側(cè)面所受到的壓力是否對實(shí)驗(yàn)精度產(chǎn)生影響？為什么？2.注水深度在100mm以上時(shí)，作用在平面上的壓強(qiáng)分布圖是什么形狀？3.影響本實(shí)驗(yàn)精度的原因是什么？2能量方程實(shí)驗(yàn)2.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.觀察恒定流的情況下，與管道斷面發(fā)生改變時(shí)水流的位置勢能、壓強(qiáng)勢能、動能的沿程轉(zhuǎn)化規(guī)律，加深對能量方程的物理意義及幾何意義的理解。2.觀察均勻流、漸變流斷面及其水流特征。3.掌握急變流斷面壓強(qiáng)分布規(guī)律。4.測定管道的測壓管水頭及總水頭值，并繪制管道的測壓管水頭線及總水頭線。2.2實(shí)驗(yàn)原理實(shí)際液體在有壓管道中作恒定流動時(shí)，其能量方程如下它表明：液體在流動的過程中，液體的各種機(jī)械能(單位位能、單位壓能和單位動能)是可以相互轉(zhuǎn)化的。但由于實(shí)際液體存在粘性，液體運(yùn)動時(shí)為克服阻力而要消耗一定的能量，也就是一部分機(jī)械能要轉(zhuǎn)化為熱能而散逸，即水頭損失。因而機(jī)械能應(yīng)沿程減小。對于均勻流和漸變流斷面，壓強(qiáng)分布符合靜水壓強(qiáng)分布規(guī)律：但不同斷面的C值不同。圖2—1急變流斷面動水壓強(qiáng)分布圖對于急變流，由于流線的曲率較大，因此慣性力亦將影響過水?dāng)嗝嫔系膲簭?qiáng)分布規(guī)律；上凸曲面邊界上的急變流斷面如圖3-7（a），離心力與重力方向相反，所以。下凹曲面邊界上的急變流斷面如圖2—1(b)，離心力與重力方向相向，所以。2.3實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)設(shè)備及各部分名稱如圖2—2所示。圖2—2能量方程實(shí)驗(yàn)儀2.4實(shí)驗(yàn)步驟1.分辨測壓管與畢托管并檢查橡皮管接頭是否接緊。2.啟動抽水機(jī)，打開進(jìn)水閥門，使水箱充水并保持溢流，使水位恒定。3.關(guān)閉尾閥K，檢查測壓管與畢托管的液面是否齊平。若不平，則需檢查管路是否存在氣泡并排出。4.打開尾閥K，量測測壓管及畢托管水頭。5.觀察急變流斷面A及B處的壓強(qiáng)分布規(guī)律。6.本實(shí)驗(yàn)共做三次，流量變化由大變小。2.5實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理1.有關(guān)常數(shù)記錄d5＝cm，d1＝cm。（d5即d，d1即D）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與計(jì)算（測壓管高度單位為cm）測次145689A量筒內(nèi)水的質(zhì)量（g）測量時(shí)間（s）流量（m3/s）測壓管液面高總壓管液面高測壓管液面高總壓管液面高測壓管液面高總壓管液面高測壓管液面高總壓管液面高測壓管液面高總壓管液面高測壓管液面高總側(cè)測壓管高外側(cè)測壓管高中間測壓管高內(nèi)側(cè)測壓管高123456789103.實(shí)驗(yàn)結(jié)果(1)繪制測壓管水頭線和總水頭線（任選一組）。(2)計(jì)算斷面5和斷面2的平均流速和畢托管測點(diǎn)流速。2.6注意事項(xiàng)1.尾閥K開啟一定要緩慢，并注意測壓管中水位的變化，不要使測壓管水面下降太多，以免空氣倒吸入管路系統(tǒng)，影響實(shí)驗(yàn)進(jìn)行。2.流速較大時(shí)，測壓管水面有脈動現(xiàn)象，讀數(shù)時(shí)要讀取時(shí)均值。2.7思考題1.實(shí)驗(yàn)中哪個(gè)測壓管水面下降最大？為什么？2.畢托管中的水面高度能否低于測壓管中的水面高度？3.在逐漸擴(kuò)大的管路中，測壓管水頭線是怎樣變化的？3動量方程實(shí)驗(yàn)3.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.測定管嘴噴射水流對平板或曲面板所施加的沖擊力。2.將測出的沖擊力與用動量方程計(jì)算出的沖擊力進(jìn)行比較，加深對動量方程的理解。3.2實(shí)驗(yàn)原理應(yīng)用力矩平衡原理如圖3—1，求射流對平面板和曲面板的作用力。力矩平衡方程：圖3-1動量原理實(shí)驗(yàn)簡圖,圖3-1動量原理實(shí)驗(yàn)簡圖式中：F－射流作用力；L－作用力力臂；G1－砝碼重量；L1－砝碼力臂。恒定總流的動量方程為若令，且只考慮其中水平方向作用力，則可求得射流對平面板和曲面板的作用力公式為式中：Q－管嘴的流量；v－管嘴流速；－射流射向平面或曲面板后的偏轉(zhuǎn)角度。：水流對平面板的沖擊力3.3實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)設(shè)備及各部分名稱見圖3—2，實(shí)驗(yàn)中配有的平面板和及的曲面板，另備大小量筒及秒表各一只。3.4實(shí)驗(yàn)步驟1.測記有關(guān)常數(shù)。2.安裝平面板，調(diào)節(jié)平衡錘位置，使杠桿處于水平狀態(tài)。3.啟動抽水機(jī)，使水箱充水并保持溢流。此時(shí)，水流從管嘴射出，沖擊平板中心，標(biāo)尺傾斜。加法碼并調(diào)節(jié)砝碼位置，使杠桿處于水平狀態(tài)，達(dá)到力矩平衡。記錄砝碼質(zhì)量和力臂Ll。4.用質(zhì)量法測量流量Q用以計(jì)算F理。5.改變溢流板高度，使水頭和流量變化，重復(fù)上述步驟。6.將平面板更換為曲面板(及)，又可實(shí)測和計(jì)算不同流量的作用力。7.關(guān)閉抽水機(jī)，將水箱中水排空，砝碼從杠桿中取下，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。3.5實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄相關(guān)常數(shù)：L＝cm，管徑d＝cm水的質(zhì)量（g）時(shí)間（s）流量（L/s）流速（m/s）砝碼質(zhì)量（g）力臂L1（cm）F理(N)F實(shí)(N)誤差（％）3.6注意事項(xiàng)1.量測流量后，量筒內(nèi)水必須倒進(jìn)接水器，以保證水箱循環(huán)水充足。2.測流量時(shí)，計(jì)時(shí)與量簡接水一定要同步進(jìn)行，以減小流量的量測誤差。3.測流量一般測兩次取平均值，以消除誤差。3.7思考題1.F實(shí)與F理有差異，除實(shí)驗(yàn)誤差外還有什么原因？2.流量很大與很小時(shí)各對實(shí)驗(yàn)精度有什么影響？3.實(shí)驗(yàn)中，平衡錘產(chǎn)生的力矩沒有加以考慮，為什么？4雷諾實(shí)驗(yàn)4.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.觀察層流和紊流的流動特征及其轉(zhuǎn)變情況，以加深對層流、紊流形態(tài)的感性認(rèn)識。2.測定層流與紊流兩種流態(tài)的水頭損失與斷面平均流速之間的關(guān)系。3.繪制水頭損失hf和斷面平均流速的對數(shù)關(guān)系曲線，即曲線，并計(jì)算圖中的斜率m和臨界雷諾數(shù)Rek。4.2實(shí)驗(yàn)原理同一種液體在同一管道中流動，當(dāng)流速不同時(shí)，液體可有兩種不同的流態(tài)。當(dāng)流速較小時(shí)，管中水流的全部質(zhì)點(diǎn)以平行而不互相混雜的方式分層流動，這種形態(tài)的液體流動叫層流。當(dāng)流速較大時(shí)，管中水流各質(zhì)點(diǎn)間發(fā)生互相混雜的運(yùn)動，這種形態(tài)的液體流動叫做紊流。層流與紊流的沿程水頭損失規(guī)律也不同。層流的沿程水頭損失大小與斷面平均流速的1次方成正比，即。紊流的沿程水頭損失與斷面平均流速的1.75～2.0次方成正比，即。視水流情況，可表示為，式中m為指數(shù)，或表示為。每套實(shí)驗(yàn)設(shè)備的管徑d固定，當(dāng)水箱水位保持不變時(shí)，管內(nèi)即產(chǎn)生恒定流動。沿程水頭損失與斷面平均流速v的關(guān)系可由能量方程導(dǎo)出：當(dāng)管徑不變，，取所以值可以由壓差計(jì)讀出。在圓管流動中采用雷諾數(shù)來判別流態(tài)：式中：v－圓管水流的斷面平均流速；d－圓管直徑；－水流的運(yùn)動粘滯系數(shù)。當(dāng)Re<Rek(下臨界雷諾數(shù))時(shí)為層流狀態(tài)，Rek＝2320；Re>Rek’(上臨界雷諾數(shù))時(shí)為紊流狀態(tài)，Rek’在4000~12000之間。4.3實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)設(shè)備及各部分名稱見圖4—1所示。4.4實(shí)驗(yàn)步驟(一)觀察流動形態(tài)將進(jìn)水管打開使水箱充滿水，并保持溢流狀態(tài)；然后用尾部閥門調(diào)節(jié)流量，將閥門微微打開，待水流穩(wěn)定后，注入顏色水。當(dāng)顏色水在試驗(yàn)管中呈現(xiàn)一條穩(wěn)定而明顯的流線時(shí)，管內(nèi)即為層流流態(tài)，如圖1所示。隨后漸漸開大尾部閥門，增大流量，這時(shí)顏色水開始顫動、彎曲，并逐漸擴(kuò)散，當(dāng)擴(kuò)散至全管，水流紊亂到已看不清著色流線時(shí)，這便是紊流流態(tài)。(二)測定的關(guān)系及臨界雷諾數(shù)1.熟悉儀器，測記有關(guān)常數(shù)。2.檢查尾閥全關(guān)時(shí)，壓差計(jì)液面是否齊平、若不平，則需排氣調(diào)平。3.將尾部閥門開至最大，然后逐步關(guān)小閥門，使管內(nèi)流量逐步減少；每改變一次流量、均待水流平穩(wěn)后，測定每次的流量、水溫和試驗(yàn)段的水頭損失(即壓差)。流量Q用質(zhì)量法測量。用天平量測水的質(zhì)量m，根據(jù)水的密度計(jì)算出體積V，用秒表計(jì)時(shí)間T。流量。相應(yīng)的斷面平均流速。4.流量用尾閥調(diào)節(jié)，共做10次。當(dāng)Re<2500時(shí)，為精確起見，每次壓差減小值只能為3~5mm。5.用溫度計(jì)量測當(dāng)日的水溫，由此可查得運(yùn)動粘滯系數(shù)，從而計(jì)算雷諾數(shù)。6.相反，將調(diào)節(jié)閥由小逐步開大，管內(nèi)流速慢慢加大，重復(fù)上述步驟。4.5實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄1.有關(guān)常數(shù)管徑d=cm，水溫T＝°C。2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理測次質(zhì)量m（g）時(shí)間t（s）流量Q（cm3/s）雷諾數(shù)流速(m/s)(cm)12345678910繪制水頭損失hf和斷面平均流速的對數(shù)關(guān)系曲線，即曲線，并計(jì)算圖中的斜率m和臨界雷諾數(shù)Rek。（用方格紙或?qū)?shù)紙）4.6注意事項(xiàng)1.在整個(gè)試驗(yàn)過程中，要特別注意保持水箱內(nèi)的水頭穩(wěn)定。每變動一次閥門開度，均待水頭穩(wěn)定后再量測流量和水頭損失。2.在流動形態(tài)轉(zhuǎn)變點(diǎn)附近，流量變化的間隔要小些，使測點(diǎn)多些以便準(zhǔn)確測定臨界雷諾數(shù)。3.在層流流態(tài)時(shí)，由于流速v較小，所以水頭損失hf值也較小，應(yīng)耐心、細(xì)致地多測幾次。同時(shí)注意不要碰撞設(shè)備并保持實(shí)驗(yàn)環(huán)境的安靜，以減少擾動。4.7思考問題1.要使注入的顏色水能確切反映水流狀態(tài)，應(yīng)注意什么問題？2.如果壓差計(jì)用傾斜管安裝，壓差計(jì)的讀數(shù)差是不是沿程水頭損失hf值？管內(nèi)用什么性質(zhì)的液體比較好？其讀數(shù)怎樣進(jìn)行換算為實(shí)際壓強(qiáng)差值？3.為什么上、下臨界雷諾數(shù)值會有差別？4.為什么不用臨界流速來判別層流和紊流？5管道局部水頭損失實(shí)驗(yàn)5.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握測定管道局部水頭損失系數(shù)的方法。2.將管道局部水頭損失系數(shù)的實(shí)測值與理論值進(jìn)行比較。3.觀察管徑突然擴(kuò)大時(shí)旋渦區(qū)測壓管水頭線的變化情況，以及其他各種邊界突變情況下的測壓管水頭線的變化情況。5.2實(shí)驗(yàn)原理由于邊界形狀的急劇改變，主流就會與邊界分離出現(xiàn)旋渦以及水流流速分布的改組，從而消耗一部分機(jī)械能。單位重量液體的能量損失就是局部水頭損失。邊界形狀的改變有水流斷面的突然擴(kuò)大或突然縮小、彎道及管路上安裝閥門等。局部水頭損失常用流速水頭與一系數(shù)的乘積表示：式中：－局部水頭損失系數(shù)，也叫局部阻力系數(shù)。系數(shù)是流動形態(tài)與邊界形狀的函數(shù)，即。一般水流Re數(shù)足夠大時(shí)，可認(rèn)為系數(shù)不再隨Re數(shù)而變化，而看作一常數(shù)。管道局部水頭損失目前僅有突然擴(kuò)大可采用理論分析。并可得出足夠精確的結(jié)果。其他情況可以用實(shí)驗(yàn)方法測定值，也可以通過查找經(jīng)驗(yàn)公式來確定值。突然擴(kuò)大的局部水頭損失可應(yīng)用動量方程與能量方程及連續(xù)方程聯(lián)合求解得到如下公式：式中：Al和v1分別為突然擴(kuò)大上游管段的斷面面積和平均流速；A2和v2分別為突然擴(kuò)大下游管段的斷面面積和平均流速。5.3實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)設(shè)備及各部分名稱如圖5—1所示。5.4實(shí)驗(yàn)步驟1.熟悉儀器，記錄有關(guān)常數(shù)。2.檢查各測壓管的橡皮管接頭是否接緊。3.啟動抽水機(jī)，打開進(jìn)水閥門，使水箱無水，并保持溢流，使水位恒定。4.檢查尾閥K全關(guān)時(shí)，測壓管的液面是否齊平，若不平，則需排氣調(diào)平。5.慢慢打開尾閥K，使流量在測壓管量程范圍內(nèi)最大，待流動穩(wěn)定后，記錄測壓管液面標(biāo)高，用體積法測量管道流量。6.調(diào)節(jié)尾閥改變流量，重復(fù)測量三次。5.5實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄1.有關(guān)常數(shù)記錄D=cm，d=cm。水溫t=.要求測量90°彎管的曲率半徑R=____cm。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄測次水的質(zhì)量m（g）時(shí)間t（s）1點(diǎn)測壓管高（cm）3點(diǎn)測壓管高（cm）4上點(diǎn)測壓管高（cm）13側(cè)點(diǎn)測壓管高（cm）14點(diǎn)測壓管高（cm）16點(diǎn)測壓管高（cm）17點(diǎn)測壓管高（cm）18點(diǎn)測壓管高（cm）19點(diǎn)測壓管高（cm）20點(diǎn)測壓管高（cm）21點(diǎn)測壓管高（cm）12345678大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文第1章工程基本資料1.1流域概況及樞紐任務(wù)1.1.1流域概況虞江位于我國西南地區(qū)，流向自東向西北，全長約122公里，流域面積2558平方公里，在壩址以上流域面積為780平方公里。本流域大部分為山嶺地帶，山脈、盆地相互交錯(cuò)于其間，地形變化劇烈，流域內(nèi)支流很多，但多為小的山區(qū)河流，地表大部分為松軟沙巖、頁巖、玄武巖及石灰?guī)r的風(fēng)化層，汛期河流含沙量較大，沖積層較厚，兩岸有崩塌現(xiàn)象。本流域內(nèi)因山脈連綿，交通不便，故居民較少，全區(qū)農(nóng)田面積僅占總面積的20%，林木面積約占全區(qū)的30%，其種類有松、杉等。其余為荒山及草皮覆蓋。1.1.2樞紐任務(wù)本工程同時(shí)兼有防洪、發(fā)電、灌溉、漁業(yè)等綜合利用。1）發(fā)電裝機(jī)24MW，多年平均發(fā)電量為1.05億度。本電站裝3臺8MW機(jī)組。正常蓄水位為270m，汛期限制水位可取與正常蓄水位相等，3臺機(jī)組滿發(fā)時(shí)的流量為44.1m3/s，尾水位為218.7m，河底高程為216m。廠房形式為引水式廠房，廠房平面尺寸為32×13m×m，發(fā)電機(jī)高程為221m，尾水管底高程為219m，廠房頂高程為233m，副廠房平面尺寸為35×6m×10m，開關(guān)站尺寸為30×20m×15m。2）灌溉增加保灌面積10萬畝。3）防洪可減輕洪水對下游城鎮(zhèn)、廠礦和農(nóng)村的威脅。根據(jù)防洪要求，設(shè)計(jì)洪水時(shí)最大下泄流量限制為1500m3/s。4）漁業(yè)正常蓄水位時(shí)，水庫面積為180km2，為發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)創(chuàng)造了有利條件。5）其它引水隧洞進(jìn)口底高程為250m，出口底高程為214m；引水隧洞直徑為4m，壓力鋼管直徑為2.3m，調(diào)壓井直徑為12.0m；放空洞直徑為2.5m，可放空水庫至水位230m。1.2設(shè)計(jì)要求在明確設(shè)計(jì)任務(wù)及對原始資料進(jìn)行綜合分析的基礎(chǔ)上，要求：1）根據(jù)地質(zhì)、地形條件和樞紐建筑物的作用進(jìn)行壩線、壩型的選擇，樞紐布置方案比較通過初步分析確定。繪制樞紐平面布置及下游立視圖。2）進(jìn)行泄水建筑物的剖面設(shè)計(jì)（2個(gè)剖面形式，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較分析確定），內(nèi)容包括：擬定斷面，水力計(jì)算穩(wěn)定應(yīng)力分析等，并繪制設(shè)計(jì)圖紙。3）進(jìn)行擋水建筑物的剖面設(shè)計(jì)（2～3個(gè)剖面形式，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較分析確定），內(nèi)容包括：擬定擋水壩剖面，穩(wěn)定應(yīng)力分析等，并繪制設(shè)計(jì)圖。4）進(jìn)行細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)和地基處理設(shè)計(jì)，包括：混凝土標(biāo)號分區(qū)、分縫、止水、廓道、排水以及開挖、清理、灌漿、斷層處理等，并繪制有關(guān)設(shè)計(jì)圖。1.3樞紐設(shè)計(jì)基本資料1.3.1氣候特性（1）氣溫：年平均氣溫約為12.8℃，最高氣溫為30.5℃，發(fā)生在7月份，最低氣溫-5.3℃，發(fā)生在1月份。各月平均氣溫見表1-1，各平均氣溫天數(shù)見表1-2。表1-1月平均氣溫統(tǒng)計(jì)表（℃）月份123456789101112平均氣溫4.88.311.214.816.318.018.818.316.012.48.65.912.8表1-2平均溫度天數(shù)月份天數(shù)氣溫123456789101112＜0℃61.20.3000000003.10～30℃2526.830.7303130313130313027.9＞30℃000000000000（2）濕度：本區(qū)域氣候特征是冬干夏濕，每年11月至次年四月特別干燥，其相對濕度在51%～73%之間，夏季因降雨日數(shù)較多，相對濕度隨之增大，一般變化范圍為67%～86%。（3）降水量：最大年降水量可達(dá)1213毫米，最小為617毫米，多年平均降水量為905毫米。各月降雨天數(shù)見表1-3。表1-3各月降雨天數(shù)統(tǒng)計(jì)表月份天數(shù)氣溫123456789101112＜5mm2.62.24.34.27.08.611.58.59.69.54.84.35～10mm0.30.20.21.42.02.42.72.72.62.40.80.110～30mm0.10.10.70.52.34.64.93.82.21.30.60.14）風(fēng)力及風(fēng)向：一般1～4月風(fēng)力較大，實(shí)測最大風(fēng)速為18米/秒，風(fēng)向?yàn)槲鞅逼?，水庫吹程?5公里。1.3.2水文特征徑流年內(nèi)分配極不均勻，每年6月～11月為汛期，徑流量占年徑流量的80%以上，12月～翌年5月為枯水期，徑流量不足年徑流量的20%，其中尤以3月～4月份最枯，徑流量不足年徑流量的4%。附近A站最豐水年年平均流量為315m3/s，最枯水年年平均流量為89.2m3/s，豐枯水年徑流比3.53倍;附近B站最豐水年年平均流量507m3/s(1971年6月～1972年5月)，最枯水年年平均流量為180m3/s(1980年6月～1981年5月)，豐枯水年徑流比2.82倍。該壩址設(shè)計(jì)代表年徑流年內(nèi)分配成果見表1-4，設(shè)計(jì)洪水成果見表1-5，分期設(shè)計(jì)洪峰成果見表1-6。表1-4壩址設(shè)計(jì)代表年徑流年內(nèi)分配成果表單位：m3/s頻率設(shè)計(jì)代表年徑流年內(nèi)分配6月7月8月9月10月11月12月1月2月3月4月5月10%27057884269541671526316210178.178.012725%35336898349446233522015011771.552.182.550%27752761851032519816813397.362.057.760.175%37234842335919230716510079.344.457.729.090%15037250130918711510167.274.149.851.452.5表1-5壩址設(shè)計(jì)洪水成果表頻率0.05%1%2%5%10%流量（m3/s）23201680142011801040表1-6分期設(shè)計(jì)洪水洪峰成果表站名（壩址）分期各級頻率P(%）設(shè)計(jì)值（m3/s）5102050虞江壩址3個(gè)月（2月～4月）4873712721654個(gè)月（1月～4月）5184143172065個(gè)月（1月～5月）12109467083666個(gè)月（12月～翌年5月）149012008964407個(gè)月（12月～翌年6月）237017701310843西南某河為多沙性河流，流域內(nèi)植被破壞較嚴(yán)重，水土流失現(xiàn)象較為普遍。泥沙年際、年內(nèi)變化較大，有90%以上的泥沙集中于汛期。壩址處多年平均懸移質(zhì)輸沙量4080萬噸，多年平均含沙量5.35kg／m3，最大年平均懸移質(zhì)含沙量11.8kg／m3（1986年），最小年平均懸移質(zhì)含沙量2.75kg／m3（1980年）。推移質(zhì)輸沙量按懸移質(zhì)輸沙量的7%計(jì)為286萬噸，則該壩址多年平均輸沙總量為4370萬t。泥沙特征值統(tǒng)計(jì)見表1-7。表1-7壩址泥沙特征值統(tǒng)計(jì)表（1973年～2003年系列）集水面積(km2）多年平均流量(m3/s）多年平均年懸移質(zhì)輸沙量(萬t）多年平均年推移質(zhì)輸沙量(萬t）多年平均懸移質(zhì)含沙量(kg/m3）最大年平均懸移質(zhì)含沙量最小年平均懸移質(zhì)含沙量含沙量(kg/m3）年份含沙量(kg/m3）年份28875265(242）4240(4080）63.6(286）5.08(5.35）11.819862.7519801.3.3工程地質(zhì)1）設(shè)計(jì)采用地質(zhì)資料及參數(shù)壩區(qū)N14a(Ⅰ線)巖組泥巖碎屑較多或泥巖碎屑為主，以鈣泥質(zhì)膠結(jié)為主，巖石強(qiáng)度較低：弱風(fēng)化礫巖、砂礫巖單軸濕抗壓強(qiáng)度Rb=18.7～25.0MPa，=21.8MPa，軟化系數(shù)0.62～0.81，平均0.68，屬軟巖。N14b(Ⅲ線)以灰?guī)r碎屑為主，以鈣質(zhì)膠結(jié)為主，巖石強(qiáng)度較高：弱風(fēng)化上部（180m高程以上）單軸濕抗壓強(qiáng)度Rb=25.7～39.1MPa，=31.5MPa，軟化系數(shù)0.44～0.60，平均0.52，屬偏軟的中硬巖；（180m高程以下）弱風(fēng)化下部～微風(fēng)化帶巖石單軸濕抗壓強(qiáng)度Rb=37.8～80.9MPa，=56.7MPa，軟化系數(shù)0.54～0.92，平均0.72，屬偏硬的中硬巖。N15灰?guī)r角礫巖弱風(fēng)化帶巖石Rb=49.6MPa，軟化系數(shù)0.50～0.93，平均0.71，為中硬巖，微風(fēng)化帶巖石Rb=62.4MPa，軟化系數(shù)0.74，為堅(jiān)硬巖。1.3.4交通條件對外交通以公路運(yùn)輸為主。目前壩址左岸有公路通過，為2級公路，該公路高程約239m，為混凝土路面，路寬約5～5.5m；壩址右岸有公路與外界聯(lián)系。施工前期，利用右岸公路與外界聯(lián)系，后期計(jì)劃圍堰作為跨河通道，主要利用左岸原有公路與外界聯(lián)系。對外交通計(jì)劃需新修公路2km，擴(kuò)建公路4km，加固橋梁一座。1.3.5水庫水位與庫容關(guān)系曲線及水位流量關(guān)系水庫水位關(guān)系見表1-8，水位流量關(guān)系見表1-91。表1-8水庫水位庫容曲線高程（m）211215220225230235240245250255260265270275面積（萬m2）01.16491141972723484555486487498519581065庫容（萬m3）02.32128536131524884038604685541154415035190332355528612表1-9洪峰流量和時(shí)間表時(shí)間（t）洪峰流量（m3/s）時(shí)間（t）洪峰流量（m3/s）048.6391250354421000663.4545750976.95485001297.25135015137.75430018234.9572502145960216241147.563175.5272592661353019506994.53316507256.73614501.3.6效益及淹沒損失通過現(xiàn)場調(diào)查，落實(shí)淹沒實(shí)物指標(biāo)為：庫區(qū)淹沒影響4個(gè)村，居民170戶762人；淹沒影響居民房屋共計(jì)31649.56m2；淹沒土地總面積為12721.72畝,其中農(nóng)用地5559.76畝(耕地1089.97畝,園地1278.08畝,草地1350.09畝,林地1841.25畝；魚塘0.37畝),建設(shè)用地126.35畝，未利用土地7035.61畝(包括河流水面3661.07畝)；淹沒的專項(xiàng)設(shè)施有：四級公路2.84km，吊橋一座，10kV輸電線路7.02km,光纜線路2.97km，供水管線0.28km，庫區(qū)內(nèi)有12個(gè)鉛鋅礦平洞和8個(gè)鐵礦平洞被淹。

第2章調(diào)洪計(jì)算2.1調(diào)洪演算2.1.1水庫資料洪水過程線圖2-1設(shè)計(jì)洪水過程線圖2-2校核洪水過程線2.水庫容積特性曲線圖2-3水庫容積特性曲線2.1.2基本原理1．利用單輔助線法進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算。根據(jù)庫容曲線Z-V，擬訂的泄洪建筑物形式、尺寸，用水力學(xué)公式確定算Q-Z關(guān)系為。本設(shè)計(jì)擬訂五組方案進(jìn)行比較，其計(jì)算方法如下所示。計(jì)算公式：（2-1）式中：──計(jì)算時(shí)段中的平均入庫流量（m3/s），它等于；──計(jì)算時(shí)段初的下泄流量（m3/s）；──計(jì)算時(shí)段末的下泄流量（m3/s）；──計(jì)算時(shí)段初水庫的蓄水量（m3）；──計(jì)算時(shí)段末水庫的蓄水量（m3）；──計(jì)算時(shí)段，一般取2-6小時(shí)，需化為秒數(shù),本設(shè)計(jì)取1小時(shí)。式中q、（v/△t+q/2）均可與水庫水位建立函數(shù)關(guān)系。因此，可根據(jù)選定的計(jì)算時(shí)段Δt值、已知的水庫水位容積關(guān)系曲線，以及根據(jù)水力學(xué)公式算出的水位與下泄流量關(guān)系曲線，然后計(jì)算并繪制曲線：q-f（v/△t+q/2）和q-z關(guān)系曲線即是水位下泄流量關(guān)系曲線。具體的計(jì)算方法參考《水利水能規(guī)劃》書。2．將入庫洪水Q-t和計(jì)算的q-t點(diǎn)繪在一張圖紙上，二者的交點(diǎn)即為所求的下泄洪水流量最大值qm。3．根據(jù)公式即可求得此時(shí)對應(yīng)的水頭H和上游水位Z。4．計(jì)算工況： 計(jì)算工況分為校核和設(shè)計(jì)兩種。5．水位流量關(guān)系曲線的確定：本工程泄洪方式采用WES堰流曲線。水位流量關(guān)系曲線由下式確定：（2-2）式中：H為堰頂以上水頭；流量系數(shù)：M1；溢流孔寬：B待擬定。2.1.3演算方案方案：正常蓄水位270；溢洪道寬度B=75m。表2-1水庫單輔助線計(jì)算表庫水位Z（m）總庫容V總（萬m3）堰頂以上庫容V（萬m3）V/△t(m3/s)q(m3/s)q/2(m3/s)V/△t+q/2(m3/s)27019033.000.0044.1022.0522.0527119947.4914.4846.67164.1082.05928.7227220848.81815.81681.30383.51191.761873.0527321816.22783.22577.04667.64333.822910.8627422465.63432.63178.331004.10502.053680.3827523555.04522.04187.041385.74692.874879.9127624586.45553.45142.041807.73903.876045.9027725537.86504.86022.962266.531133.277156.2327826569.27536.26977.962759.391379.708357.6627927630.68597.67960.743284.101642.059602.7928028612.09579.08869.443838.831919.4210788.86依據(jù)上表畫出單輔助線所用曲線，即：q-f（v/t+q/2）關(guān)系曲線和q-z關(guān)系曲線見圖2-4和圖2-5。圖2-4q-f（v/t+q/2）關(guān)系曲線圖2-5q-z關(guān)系曲線表2-2設(shè)計(jì)洪水情況下，水庫半圖解法調(diào)洪計(jì)算表調(diào)洪計(jì)算表(P=1%)時(shí)間t（h）入庫流量Q(m3/s)平均入庫流量(m3/s)V/△t+q/2(m3/s)q(m3/s)庫水位Z（m）089.91109.77368.1789.91270.483129.63190.27388.0391.04270.486250.90275.47487.2699.80270.529300.04328.79662.93123.73270.6012357.54375.31867.98174.31270.7915393.08421.311068.98224.87270.9818449.53471.491265.41275.22271.1621493.44547.801461.68326.45271.3424602.17764.731683.03385.34271.5527927.291007.272062.42489.01271.91301087.241238.832580.68636.20272.42331390.421474.053183.31815.46273.01361557.691599.503841.901021.34273.66391641.321660.664420.061210.66274.23421680.001545.664870.071363.56274.67451411.331291.105052.171426.82274.85481170.881071.044916.461379.60274.7251971.20892.274607.901273.89274.4154813.34725.534226.281146.31274.0457637.71600.073805.501009.69273.6260562.44524.283395.88880.78273.2263486.12457.373039.39771.86272.8666428.62400.402724.90678.31272.5669372.172446.99597.61272.29表2-3校核洪水情況下，水庫半圖解法調(diào)洪計(jì)算表調(diào)洪計(jì)算表(P=1%)時(shí)間t（h）入庫流量Q(m3/s)平均入庫流量(m3/s)V/△t+q/2(m3/s)q(m3/s)庫水位Z（m）0124.16151.59626.95124.16270.613179.02262.75654.38121.65270.606346.48380.41795.49156.31270.739414.34454.041019.58212.36270.9312493.74518.281261.26274.15271.1615542.83581.801505.40337.99271.3818620.78651.101749.21403.17271.6221681.42742.051997.14470.92271.8524802.691041.622268.27546.70272.11271280.551390.992763.19689.57272.59301501.431710.773464.61902.12273.28331920.102035.594273.251161.82274.08362151.092208.845147.021460.08274.94392266.582293.295895.781730.24275.67422320.002134.496458.831942.26276.20451948.971782.956651.062016.39276.38481616.931479.056417.621926.48276.16511341.181232.185970.191757.82275.74541123.191001.925444.551565.82275.2357880.65828.674880.651367.21274.6860776.70724.014342.111184.66274.1563671.31631.613881.451034.04273.7066591.91552.933479.03906.62273.3069513.953125.34797.84272.95經(jīng)以上計(jì)算，將設(shè)計(jì)和校核洪水過程線和下泄流量過程線畫在同一張圖紙上（見圖2-6以及圖2-7），可以發(fā)現(xiàn)兩線交點(diǎn)為q-t曲線的最高點(diǎn)，此最高點(diǎn)就是下泄最大流量，依據(jù)此流量在q-z曲線中查出相應(yīng)的水位即為設(shè)計(jì)或校核水位高程。圖2-6該水庫設(shè)計(jì)洪水過程線于下泄流量過程線圖2-7該水庫校核洪水過程線于下泄流量過程線在圖2-6和2-7上可以查出：設(shè)計(jì)狀況下：最大下泄流量為qm=1250m3/s，對應(yīng)上游水位z=277.4m。校核狀況下：最大下泄流量為qm=1765m3/s，對應(yīng)上游水位z=279.4m。2.2方案選取表2-4對擬定方案進(jìn)行比較方案溢流壩寬度B工況Q（m3/s）上游水位高Z（m）超高△z（m）一38設(shè)計(jì)1250277.47.4校核1750279.49.4二50設(shè)計(jì)1310276.46.4校核1851278.28.2三60設(shè)計(jì)1370275.95.9校核1950277.47.4四75設(shè)計(jì)1427274.94.9校核2020276.46.4以上四個(gè)方案都符合要求，由于該方案采用河岸溢洪道泄洪，因此要綜合考慮溢洪道泄洪時(shí)的水流條件、溢洪道開挖量、經(jīng)濟(jì)因素及泄洪時(shí)對下游的影響。綜合考量之后，我決定選擇方案四。

第3章壩址選擇及樞紐布置3.1壩址及壩型選擇3.1.1壩址選擇混凝土面板堆石壩的壩軸線選擇，既要考慮壩址的地形地質(zhì)條件，又要考慮面板堆石壩的特點(diǎn)，且有利于其他建筑物的布置。重點(diǎn)是選擇較理想的趾版線位置，使趾版地基盡量置于堅(jiān)硬、非沖蝕性和可灌的巖基上，盡量避開斷裂發(fā)育、強(qiáng)烈風(fēng)華、夾泥、巖溶等不利地址因素，使趾板開挖量和趾板地基處理工作量減少。另一方面要選擇有利的地形，使壩軸線采用直線形式，并盡可能與直線正交，以節(jié)省壩體工作量和方便施工。3.1.2壩型選擇壩型選擇應(yīng)綜合考慮下列因素，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定：1．壩址區(qū)河勢地形、壩址基巖、覆蓋層特征及地震烈度等地形地質(zhì)條件；2．筑壩材料的種類、性質(zhì)、數(shù)量、位置和運(yùn)輸條件；3．施工導(dǎo)流、施工進(jìn)度與分期、填筑強(qiáng)度、氣象條件、施工場地、運(yùn)輸條件和初期度汛等施工條件；4．壩高：高壩多采用土質(zhì)防滲體分區(qū)壩，低壩多采用均質(zhì)壩，條件合適時(shí)宜采用混凝土面板堆石壩；5．樞紐布置、壩基處理以及壩體與泄水、引水建筑物等的連接；6．運(yùn)行條件：如對滲漏量要求高低，上、下游水位變動情況，分期建設(shè)等；7．壩及樞紐的總工程量、總工期和總造價(jià)。所選壩軸線處河床沖積層較深，兩岸風(fēng)化巖透水性深，基巖強(qiáng)度低，且不完整。從地質(zhì)條件看不宜修建拱壩。支墩壩本身應(yīng)力較高，對地基的要求也很高，在這種地質(zhì)條件下修建支墩壩也是不可行的。較高的混凝土重力壩也要求建在巖石地基上。通過對各種不同的壩型進(jìn)行定性分析，綜合考慮地形、地質(zhì)條件、建筑材料、施工條件、綜合效益等因素，最終選擇土石壩方案。3.2樞紐總體布置3.2.1樞紐建筑物組成本設(shè)計(jì)根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡匦?、地址以及水文等多方面的因素，最終選定樞紐的建筑物組成為：1．擋水建筑物：面板堆石壩2．泄水建筑物：河岸溢洪道3．水電站建筑物：包括引水隧洞、調(diào)壓井、壓力管道、電站廠房、開關(guān)站等。3.2.2樞紐布置1．擋水建筑物——面板堆石壩擋水建筑物按直線布置，壩布置在河灣地段上。2．泄水建筑物——河岸溢洪道泄洪采用河岸溢洪道方案，溢洪道布置在大壩右岸。3．水電站建筑物引水隧洞、電站廠房布置于凸岸，由于風(fēng)化巖層較深，廠房布置在開挖后的堅(jiān)硬玄武巖上，開關(guān)站布置在廠房旁邊。3.3土石壩壩型選擇影響土石壩壩型選擇的因素很多，最主要的是壩址附近的筑壩材料，還有地形地質(zhì)條件、氣候條件、施工條件、壩基處理、抗震要求等。應(yīng)選擇幾種比較優(yōu)越的壩型，擬定剖面輪廓尺寸，進(jìn)而比較工程量、工期、造價(jià)，最后選定技術(shù)上可靠、經(jīng)濟(jì)上合理的壩型。本設(shè)計(jì)限于資料只作定性分析確定土石壩壩型選擇。均質(zhì)壩材料單一，施工簡單，但壩身粘性較大，冬雨季施工較為不便，且無足夠適宜的土料來作均質(zhì)壩，故均質(zhì)壩方案不可行。塑性斜墻壩（用砂礫料作為壩殼，以粘土料作防滲體設(shè)在壩體的上游做斜墻）的斜墻與壩殼兩者施工干擾相對較小，工期較短，但對壩體、壩基的沉降比較敏感，抗震性能較差，易產(chǎn)生裂縫；塑性心墻壩（用砂礫料作為壩殼，以粘土料作防滲體設(shè)在壩剖面的中部做心墻）與斜墻壩相比工程量相對較小，適應(yīng)不均勻變形，抗震性能較好，但要求心墻粘土料與壩殼砂礫料同時(shí)上升，施工干擾大、工期長。由于本地區(qū)粘性土料自然含水量較高，不宜大量采用粘性土料，故本設(shè)計(jì)中不考慮。鑒于該河流本流域大部分為山嶺地帶，山脈、盆地相互交錯(cuò)于其間，地形變化劇烈，流域內(nèi)支流很多，但多為小的山區(qū)河流，地表大部分為松軟沙巖、頁巖、玄武巖及石灰?guī)r的風(fēng)化層，汛期河流含沙量較大，沖積層較厚，兩岸有崩塌現(xiàn)象。堆石壩壩坡較陡，工程量較小，施工干擾相對較小且對不同壩址氣候條件和地形地質(zhì)條件都具有較強(qiáng)的適應(yīng)性；又為利用當(dāng)?shù)氐奶烊唤ㄖ牧系扔行зY源，減少外來建筑材料的供應(yīng)，故本工程采用面板堆石壩壩型的設(shè)計(jì)。3.4大壩輪廓擬定大壩剖面輪廓尺寸包括壩頂高程、壩頂寬度、上下游壩坡、面板和趾板設(shè)計(jì)等。3.4.1壩體剖面設(shè)計(jì)1.壩頂高程根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274—2001）（以下簡稱“規(guī)范”）規(guī)定，壩頂高程分別按照:①正常蓄水位加正常運(yùn)用條件下的壩頂超高、②設(shè)計(jì)水位加正常運(yùn)用條件下的壩頂超高、③校核水位加非常運(yùn)用下的壩頂超高進(jìn)行計(jì)算，因該地區(qū)地震烈度為7，故還需考慮正常蓄水位加非常運(yùn)用時(shí)的壩頂超高再加上地震涌浪高度，最后取以上四種工況最大值，同時(shí)并保留一定的沉降值。涉及的壩頂高程是針對壩沉降以后的情況而言的，因此，竣工時(shí)的壩頂高程應(yīng)預(yù)留足夠的沉降量。根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)，土石壩預(yù)留沉降量一般為壩高的0.4%。壩頂高程在水庫正常運(yùn)用和非正常運(yùn)用期間的靜水位以上應(yīng)當(dāng)有足夠的超高，以保證水庫不漫頂，其超高值△h由下式而定：（3-1）式中：△h——壩頂在水庫靜水位以上的超高，m；R——最大波浪在壩坡上的爬高，m；e——最大風(fēng)浪引起壩前壅高，m；A——安全超高，m。（1）最大波浪爬高R由官廳水庫公式：（3-2）（3-3）（3-4）式中：——該流域最大風(fēng)速，取18m/s；——該流域最大吹程，取15km；——波浪入射角的折減系數(shù)取0.96；——混凝土護(hù)面取0.9；——查表得取1.1?！谋磉_(dá)式如下：（3-5）（3-6）（3-7）擬取定m=1.4，經(jīng)計(jì)算得=453，則取累積頻率10%的波高。由4-5至4-7計(jì)算得=2.17m，m，由于該壩級別為3級，正常運(yùn)用情況下的安全加高A=0.7m，非常情況下的安全加高A=0.4m。壩頂高程的計(jì)算：1.設(shè)計(jì)洪水位加正常運(yùn)用情況的壩頂超高：=274.9+4.14+0.03+0.7=279.77m2.正常蓄水位加正常運(yùn)用情況的壩頂超高：=270+4.14+0.03+0.7=274.87m3.校核洪水位加非正常運(yùn)用情況的壩頂超高：=276.4+4.14+0.03+0.4=280.97m由以上可得壩頂高程為280.97m。由平面布置圖可知壩址處河床高程為216m,向下開挖6m清除砂卵石覆蓋層，則壩高為280.97-216+6=70.97m考慮到要預(yù)留0.4%的沉降，則壩高為70.97（1+0.4%）=71.25m，取最大壩高為71.3m，壩頂高程為281.3m，壩高為281.3-216+6=71.3m。2.壩頂寬度壩頂寬度主要取決于交通、運(yùn)行、施工、構(gòu)造、抗震、防汛及其他特殊要求。當(dāng)無特殊要求時(shí)，對高壩壩頂最小寬度可選用8m，對中低壩可選用8m。當(dāng)壩頂有交通要求時(shí)，其寬度應(yīng)按照道路等級要求遵照交通部門的有關(guān)規(guī)定來確定。又壩高大于70米，屬于中高壩。綜合考慮各因素，本設(shè)計(jì)方案壩頂寬度采用8m。3.上下游邊坡與馬道土石壩壩坡的陡緩直接影響著工程的安全性與經(jīng)濟(jì)性，因而在選擇時(shí)應(yīng)特別重視。壩坡的確定，常需綜合考慮壩型、壩高、壩的等級、壩體及壩基材料的性質(zhì)、所承受的荷載、施工和運(yùn)用條件等因素。一般參照已建成類似工程經(jīng)驗(yàn)擬定壩坡，再經(jīng)過計(jì)算分析逐步修改確定。在滿足穩(wěn)定要求的前提下，應(yīng)盡可能使壩坡陡些，以減少壩體工程量。土石壩上游壩坡長期浸泡于水中，土的抗剪強(qiáng)度下降，會降低壩體的穩(wěn)定性。所以當(dāng)材料相同時(shí)，上游坡常比下游坡緩，對于同一側(cè)的壩坡，水下部分常比水上部分緩，鋼筋混凝土面板堆石壩比土壩陡。本設(shè)計(jì)中，上游坡率取1.4；下游坡率為1.3,下游每隔30m設(shè)置馬道。設(shè)置馬道有利于壩坡穩(wěn)定，防止壩面沖刷，便于觀測和檢修、設(shè)置排水設(shè)備，也可作為交通之用，考慮這些因素其寬度取為2.0m。3.4.2壩體分區(qū)設(shè)計(jì)混凝土面板堆石壩以堆石體為支承結(jié)構(gòu)，采用混凝土面板作為壩的防滲體，并將其設(shè)置在堆石體上游面，它由防滲系統(tǒng)、墊層、過渡層、主堆石體、次堆石體等組成。一、壩體材料分區(qū)原則壩體中應(yīng)有暢通的排水通道且壩料之間應(yīng)滿足水力過渡的要求，各區(qū)壩料的透水性宜按水力過渡要求從上游向下游增加，下游堆石區(qū)下游水位以上的壩料不受此限制；壩軸線上游側(cè)壩料應(yīng)具有較大的變形模量且從上游到下游壩料變形模量可遞減，以保證蓄水后壩體變形協(xié)調(diào)，盡可能減小對面板變形的影響，從而減小面板和止水系統(tǒng)遭到破壞的可能性；充分合理利用樞紐的開挖料，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)的目的。二、壩體分區(qū)設(shè)計(jì)根據(jù)分區(qū)原則，壩體從上游向下游依次分為：混凝土面板（F）、墊層區(qū)（2A）、過渡區(qū)（3A）、主堆石區(qū)（3BⅠ、3BⅡ）、下游次堆石區(qū)（3C）及下游護(hù)坡（3D）。三、壩體填料設(shè)計(jì)1.上游鋪蓋區(qū)（1A）（細(xì)粉砂鋪蓋區(qū)）面板堆石壩設(shè)計(jì)規(guī)范要求100m以上的高混凝土面板堆石壩，在面板下部的上游側(cè)設(shè)置上游鋪蓋區(qū)，而本設(shè)計(jì)壩體高度為73m屬于中壩，因此不需設(shè)專門的上游鋪蓋區(qū)。2.墊層區(qū)（2A）墊層區(qū)位于混凝土面板的底部，主要為混凝土面板提供一個(gè)均勻的、穩(wěn)定的、具有低壓縮性的優(yōu)良基礎(chǔ)，將作用于面板上的庫水壓力較均勻的傳遞給下游的過渡區(qū)和堆石區(qū)，同時(shí)又緩和下游堆石體變形對面板的影響，改善面板應(yīng)力狀態(tài)，因此，墊層應(yīng)為高密實(shí)度而又具有一定塑性的堆石層。同時(shí)，墊層與面板直接接觸，墊層本身在水壓力作用下產(chǎn)生的變形對面板影響更大，故還應(yīng)具有盡可能大的變形模量；為使墊層具有一定程度的臨時(shí)面板作用，以擋汛期洪水，還需有低透水性。有時(shí)也作為壩體防滲的第二道防線，是最為重要的一個(gè)區(qū)。墊層料由壩址上游約200m處正開采的新鮮灰?guī)r巖料和碎石加工而成。設(shè)計(jì)要求最大粒徑為80mm，小于5mm的顆粒含量為40%-50%，小于0.075mm的顆粒含量為＜10%，級配連續(xù)。設(shè)計(jì)干密度2.21g／cm3，孔隙率15-20%，滲透系數(shù)K=1×10-4cm／s，允許滲透坡降J＞70。上下游水平寬度均為3m，墊層施工的每層鋪筑厚度40.0cm，用10t振動碾壓4遍以上。為了改善壩體與岸坡的連接，在壩基部位墊層向下游延伸0.3H（H為該處作用水頭）。3.特殊墊層區(qū)（2B）周邊縫下游側(cè)的特殊墊層區(qū)，宜采用最大粒徑小于40mm且內(nèi)部穩(wěn)定的細(xì)反濾料，薄層碾壓密實(shí)，以盡量減少周邊縫的位移。同時(shí)對縫頂粉細(xì)砂、粉煤灰等能起到反濾作用。4.過渡區(qū)（3A）過渡區(qū)（3A）位于墊層區(qū)（2A）和主堆石區(qū)（3B）之間，起過渡作用，材料的粒徑級配和密實(shí)度要求位于兩者之間，對低透水的墊層料起滲流保護(hù)和排水作用。要求過渡區(qū)材料具有較高的密實(shí)度和較大的變形模量，同時(shí)還應(yīng)具有防止墊層內(nèi)細(xì)顆粒流失的反濾作用，并保持自身抗?jié)B穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)中采用新鮮的灰?guī)r及砂礫巖夾礫配合而成的材料填筑，最大粒徑為300mm，小于5mm的顆粒含量為11.5%～25.5%，且級配連續(xù)，壓實(shí)后應(yīng)具有低壓縮性和高抗剪強(qiáng)度，孔隙率為18%-20%，水平寬度3m，等寬布置。5.主堆石區(qū)（3B）位于壩軸線上游部位，對于主堆石區(qū)，堆石級配最大粒徑不得超過壓實(shí)層厚度和小于5mm顆粒含量不宜大于20%。主堆石區(qū)為大壩主要支撐體的一部分，兼作壩體排水體。為新鮮灰?guī)r料。最大粒徑600mm，小于5mm的顆粒含量小于15%，小于0.075mm的顆粒含量小于5%。設(shè)計(jì)干密度1.88g／cm3，孔隙率20%，鋪料厚度80.0cm。6.次堆石區(qū)（3C）次堆石料位于壩體下游干燥部位，采用砂礫料及其他建筑開采的棄料。級配連續(xù)，最大粒徑800mm，小于5mm的顆粒含量小于35%，小于0.075mm的顆粒含量小于5%。設(shè)計(jì)干密度1.70g／cm3，孔隙率21.6%，次堆石區(qū)離壩軸線6m，頂高程為276m，底高程為216m，分區(qū)面坡度0.6。7.下游護(hù)坡（3D）下游護(hù)坡保護(hù)壩體下游坡面，增強(qiáng)壩體的抗滑穩(wěn)定性。下游護(hù)坡采用新鮮平整的超徑大石，填筑厚度為1m。3.5混凝土面板、趾板設(shè)計(jì)3.5.1面板設(shè)計(jì)面板是堆石壩防滲系統(tǒng)的重要組成部分，長期在高水力梯度作用下工作，因此混凝土面板應(yīng)具有較高的防滲性能，抗?jié)B標(biāo)號一般不低于W6。為使面板適應(yīng)這種變形防止產(chǎn)生較大的彎曲應(yīng)力，混凝土應(yīng)有一定的強(qiáng)度。一般可采用28天強(qiáng)度為20MPa的混凝土。1.面板厚度：面板計(jì)算公式：（3-8）式中：a——壩頂處面板厚度，一般a=0.3m；b——系數(shù)，一般取b=0.001-0.0037。最終取t=0.3+0.003H。由于本方案壩高為72.3m,屬于中低壩，因此采用0.3m等厚的面板。2.面板分縫單塊面板寬度通常為12m，本設(shè)計(jì)中單塊面板寬度采用12m。在需要布置垂直縫部位的面板采用相對較窄寬度的面板，采用面板寬度6m，以利于滑模施工。3.面板配筋面板宜采用單層雙向鋼筋，鋼筋宜置于面板截面中部，每向配筋率為0.3％～0.4％，水平向配筋率可少于豎向配筋率。4.面板混凝土面板混凝土應(yīng)具有優(yōu)良的和易性、抗裂性、抗?jié)B性和耐久性。所以本大壩面板混凝土強(qiáng)度等級為C25；面板混凝土的抗?jié)B等級應(yīng)為W10。面板混凝土宜采用#525硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，宜摻用粉煤灰或其他優(yōu)質(zhì)摻合料同時(shí)粉煤灰的質(zhì)量等級不宜低于Ⅱ級，粉煤灰摻量宜為15％～30％，面板混凝土應(yīng)摻用引氣劑，并同時(shí)摻用高效減水利或普通減水劑。面板混凝土應(yīng)采用二級配骨料，石料最大粒徑應(yīng)不大于40mm。面板混凝土的水灰比，溫和地區(qū)應(yīng)小于0.50。面板混凝土防裂措施面板建基面應(yīng)平整，不應(yīng)存在過大起伏差、局部深坑或尖角，側(cè)模應(yīng)平直。（2）面板混凝土配合比中應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)外加劑和摻合料，降低水泥用量和用水量，減少水化熱溫升和收縮變形。（3）面板混凝土宜在低溫季節(jié)澆筑，混凝土人倉溫度應(yīng)加以控制，并加強(qiáng)混凝土面板表面的保濕和保溫養(yǎng)護(hù)，直到蓄水為止，或至少90d。（4）面板混凝土澆筑至壩頂后，宜至少間隔28d再澆筑防浪墻混凝土。（5）當(dāng)面板裂縫寬度大于0.2mm或判定為貫穿性裂縫時(shí)，應(yīng)采取專門措施進(jìn)行處理。3.5.2址板設(shè)計(jì)址板是大壩防滲系統(tǒng)的一部分，它是壩身防滲體和壩基防滲體的連接結(jié)構(gòu)。1．趾板布置設(shè)計(jì)(1)趾板寬度：巖石地基上的趾板寬度按容許水力梯度確定。趾板的寬度b取決于作用水頭H和基巖性質(zhì)，要求水力坡降J=H/b不超過容許值(弱風(fēng)化巖石地基容許水力梯度為10-20)經(jīng)計(jì)算：趾板寬度為4.0m。(2)趾板厚度：根據(jù)《混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：巖基上趾板厚度可小于其連接的面板厚度，最小設(shè)計(jì)厚度應(yīng)不小于0.3m。所以，趾板厚度取0.4m。(3)趾板上游面垂直于面板底面的高度a：規(guī)范規(guī)定a應(yīng)不小于0.8m，因此，取a=1m。(4)面板與趾板處于同一平面時(shí)，為便于面板的無軌滑模施工，趾板宜提供不小于0.6m的息止長度，所以取息止長度為1.0m。2.趾板混凝土根據(jù)水工設(shè)計(jì)規(guī)范，趾板混凝土可采用與面板混凝土一樣的標(biāo)準(zhǔn)。趾板混凝土應(yīng)具有優(yōu)良的和易性、抗裂性、抗?jié)B性和耐久性。所以本大壩趾板混凝土強(qiáng)度等級為C25；趾板混凝土的抗?jié)B等級應(yīng)為W10。趾板混凝土宜采用#525硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，宜摻用粉煤灰或其他優(yōu)質(zhì)摻合料同時(shí)粉煤灰的質(zhì)量等級不宜低于Ⅱ級，粉煤灰摻量宜為15％～30％，趾板混凝土應(yīng)摻用引氣劑，并同時(shí)摻用高效減水利或普通減水劑。趾板混凝土應(yīng)采用二級配骨料，石料最大粒徑應(yīng)不大于40mm。面板混凝土的水灰比，溫和地區(qū)應(yīng)小于0.50。3.趾板配筋設(shè)計(jì)趾板宜采用單層雙向鋼筋，每向配筋率可采用0.3%～0.4%。巖基上趾板鋼筋的保護(hù)層厚度為10cm～15cm。趾板應(yīng)用錨筋與基巖連接，錨筋參數(shù)可按經(jīng)驗(yàn)確定。趾板建基面附近存在緩傾角結(jié)構(gòu)面時(shí)，錨筋參數(shù)應(yīng)根據(jù)穩(wěn)定性要求或抵抗灌漿壓力確定。4．趾板分縫設(shè)計(jì)目前有些工程沿趾板長度方向在一般地段不設(shè)永久伸縮縫，施工縫間鋼筋穿過，不設(shè)止水，可簡化周邊縫結(jié)構(gòu)，方便施工。但本工程地形復(fù)雜，趾板在地形變化處或轉(zhuǎn)彎處為適應(yīng)趾板基礎(chǔ)的不均勻沉降需設(shè)伸縮縫，間距視其地形變化而定。為加強(qiáng)趾板與基礎(chǔ)的連接，保證趾板在固結(jié)和帷幕灌漿壓力及其它外力作用下的穩(wěn)定，并組成完整封閉的防滲系統(tǒng)，趾板用錨桿錨固在基巖上，錨桿直徑為28mm，深入基巖錨固深度5m，孔、排雙向間距1.5m，呈梅花形布置。5.防滲墻與連接板設(shè)計(jì)壩基覆蓋層防滲采用混凝土防滲墻。參照已建工程經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合施工要求和設(shè)計(jì)規(guī)范，擬定厚度為2.5m，并將插入基巖1m。同時(shí)，防滲墻與趾板之間設(shè)置寬4m的混凝土連接板，保證防滲墻與趾版之間為柔性連接。3.6分縫止水設(shè)計(jì)大壩分周邊縫、面板垂直縫、面板與趾板間水平縫、防浪墻沉降縫和施工縫等。接縫止水設(shè)計(jì)的原則：能適應(yīng)接縫處的位移和滿足防滲要求，有利于施工及保證質(zhì)量，各道止水間應(yīng)形成統(tǒng)一的防滲系統(tǒng)。3.6.1周邊縫周邊縫容易成為滲漏通道，是面板壩最重要的接縫。結(jié)合我國面板壩的經(jīng)驗(yàn)，低壩和50m以下中壩可以只采用一道底部止水；中壩及100m以下高壩宜設(shè)置底、頂部兩道止水；100m以上的高壩宜選用底、頂部兩道止水或底、中、頂部三道止水。本次設(shè)計(jì)中，大壩應(yīng)設(shè)底部銅止水片，并可在縫中部或縫頂部設(shè)一種止水。中部止水是PVC止水帶或橡膠止水帶，縫頂部止水是無黏性或柔性填料。底部銅止水片、中部PVC或橡膠止水帶、縫頂柔性填料應(yīng)自成封閉的止水系統(tǒng)，或?qū)⒅胁恐顾畮Ш晚敳咳嵝蕴盍线B接至垂直縫的銅止水片上，實(shí)現(xiàn)封閉。銅止水片的底部應(yīng)設(shè)置墊片。周邊縫內(nèi)部應(yīng)設(shè)置瀝青浸漬木板或其他有一定強(qiáng)度的填充板。3.6.2面板分縫為使面板易于伸縮以適應(yīng)堆石體變形并減小結(jié)構(gòu)拉力和溫度應(yīng)力，通常將面板分成若干條塊，相鄰條塊間內(nèi)設(shè)止水，即伸縮縫。每一條塊從上到下為一整體結(jié)構(gòu)，便于面板澆筑時(shí)采用滑模施工。面板條塊分縫的水平間距取決于堆石體變形和溫度應(yīng)力大小、壩址河谷橫剖面形狀及施工條件等因素，一般為12-18m，本設(shè)計(jì)中，兩岸岸坡較陡處的條塊縫距為6m，河床部分伸縮縫間距為12m。大壩面板只設(shè)垂直縫，不設(shè)水平縫，在兩壩肩附近的面板內(nèi)設(shè)張性垂直縫，其余部分的面板內(nèi)設(shè)壓性垂直縫，垂直縫內(nèi)不設(shè)填充料，縫面應(yīng)涂刷薄層瀝青乳劑，垂直縫在距周邊縫法線方向約0.6m范圍內(nèi)，應(yīng)垂直于周邊縫布置。本設(shè)計(jì)中，兩岸各8條張性垂直縫，中間10條為壓性垂直縫。壓性垂直縫底部設(shè)銅片止水；張性垂直縫底部設(shè)銅片止水，縫頂設(shè)柔性止水。3．河床段趾板、連接板、防滲墻接縫由于防滲墻和連接板、連接板和趾板之間的接縫位移較大，該類接縫設(shè)置為柔性變形縫，縫底設(shè)銅止水片，縫中部設(shè)PVC止水，縫頂設(shè)柔性止水，縫內(nèi)填12mm厚瀝青木板，頂部覆蓋粉煤灰（或粉細(xì)沙）和粘土料，連接板和趾板下鋪一層50cm厚的2B料作為反濾料，再在上鋪一層400g/m2的土工織物。

第4章壩體計(jì)算4.1滲流分析4.1.1概述一、滲流分析計(jì)算目的土石壩滲流分析的目的有：①確定壩體的浸潤線的位置，為壩體的穩(wěn)定分析和布置觀測設(shè)備提供依據(jù)；②確定壩體與壩基的滲透流量，以估算水庫的滲漏損失；③確定壩體和壩底滲流區(qū)的滲透坡降，檢查產(chǎn)生滲透變形的可能性，以便采取適當(dāng)?shù)目刂拼胧６?、滲流分析方法土石壩的滲流分析通常是把一個(gè)實(shí)際比較復(fù)雜的空間問題轉(zhuǎn)化為平面問題。分析方法主要有流體力學(xué)法、水力學(xué)法、流網(wǎng)法和實(shí)驗(yàn)法。流體力學(xué)法從滲流的基本微分方程（拉普拉斯方程）出發(fā)，引入特定問題的邊界條件，以求解滲流場內(nèi)任意點(diǎn)的滲透要素（滲流速度、滲透坡降和滲透力等）。此法立論嚴(yán)謹(jǐn)，但只在幾種很簡單的邊界條件下才有精確的理論解，在邊界條件比較復(fù)雜的實(shí)際工程中難于應(yīng)用。水力學(xué)法是在一些假定基礎(chǔ)上的近似解法，只能求得某一斷面的平均滲透要素，不能準(zhǔn)確求出任一點(diǎn)的滲透要素。但此法計(jì)算簡單，所確定的浸潤線、平均流速、平均坡降和滲流量等，一般也能滿足工程設(shè)計(jì)要求的精度，所以在實(shí)際工程中應(yīng)用廣泛。流網(wǎng)法是用繪制流網(wǎng)來求解平面滲流問題中的各個(gè)滲流要素，故又稱圖解法，可用于邊界條件復(fù)雜的情況。試驗(yàn)方法很多，最常用的是電模擬法，利用滲流場和電流場在數(shù)學(xué)上和物理上具有相似性，即都滿足拉普拉斯方程，從而用電流模擬滲流，用電壓模擬滲流水頭，便可求解滲流問題。對重要工程或地基條件比較復(fù)雜的情況，往往使用幾種方法進(jìn)行滲流分析，以便相互校對。對中小型工程的土壩通常只用水力學(xué)法進(jìn)行滲流分析。本次設(shè)計(jì)仍采用水力學(xué)法進(jìn)行分析，作如下基本假定：①壩體各部分土料是均質(zhì)的，壩體內(nèi)任一點(diǎn)在各方向的滲透系數(shù)相同；②滲透水流屬層流運(yùn)動，符合達(dá)西定律，即滲透流速v=kJ（k為滲透系數(shù)，J為滲透坡降）；③滲透水流為穩(wěn)定漸變流，任意過水?dāng)嗝嫔细鼽c(diǎn)的流速和水頭可認(rèn)為是常數(shù)。4.1.2滲流計(jì)算一、計(jì)算原理選擇水力學(xué)方法解堆石壩滲流問題。在趾板下部進(jìn)行了混凝土防滲墻的處理，因此滲流分析計(jì)算近似按照有限透水地基上斜墻壩滲流計(jì)算方法。根據(jù)壩內(nèi)各部分滲流狀況的特點(diǎn)，將壩體分為若干段，應(yīng)用達(dá)西定理近似解土壩滲流問題，計(jì)算假定任一鉛直過水?dāng)嗝鎯?nèi)各點(diǎn)滲透坡降均相等。1．計(jì)算單寬滲流量通過面板和防滲墻的滲流量q1：（4-1）通過面板后滲流量q2：（4-2）式中：δ——面板平均厚度，δ=0.3m；δ1——防滲墻厚度，δ1=2m；m2——下游邊坡，m2=1.40；H1——上游水深；H2——下游水深；h——面板后滲流水深。由水流連續(xù)條件q1=q2聯(lián)立求解上兩式可求得（4-3）式中：（4-4）（4-5）（4-6）K、K0、KT——分別為壩身、面板和砼防滲墻、地基的滲流系數(shù)，其值見下表：表4-1滲流系數(shù)面板與砼防滲墻K0壩身堆石K基巖KT滲流系數(shù)K（cm/s）1.0×10-92.0×10-25×10-52.計(jì)算總滲流.圖4-1堆石壩滲流總示意圖全壩的總滲流量為：Q=1/2[q1×l1+（q1+q2）×l2+…+(qn-1+qn)×ln+qn×ln+1] （4-7）式中：q1、q2、…qn——斷面1、2….n的單寬滲流量；l1、l2、…ln、ln+1——相鄰兩斷面之間的距離。滲流計(jì)算圖4-2堆石壩滲流計(jì)算剖面1.計(jì)算斷面與計(jì)算情況計(jì)算斷面取為A-A斷面滲流計(jì)算包括以下水位組合情況：a.上游正常蓄水位與相應(yīng)的下游最低水位b.上游設(shè)計(jì)水位與下游相應(yīng)的最低水位c.上游校核水位與下游相應(yīng)的最低水位2.計(jì)算過程（1）正常蓄水位已知：正常蓄水位270m；下游相應(yīng)的最低水位為218.7m；壩前水深：H1=270-216=54m；壩后水深：H2=218.7-216=2.7m；地基厚度T＝10m；L=72.31.3+72.31.4+8=203.21m根據(jù)水流連續(xù)條件有q1=q2，將以上數(shù)據(jù)代入兩個(gè)公式中聯(lián)立可解得:h=2.731m；q1=q2=8.61410-8m3/（s·m）。（2）設(shè)計(jì)洪水位已知：設(shè)計(jì)洪水位274.9m；下游相應(yīng)的最低水位為227.2m；壩前水深：H1=274.9-216=58.9m；壩后水深：H2=227.2-216=11.2m地基厚度T＝10m；L=72.31.3+72.31.4+8=203.21m。根據(jù)水流連續(xù)條件有q1=q2，將以上數(shù)據(jù)代入兩個(gè)公式中聯(lián)立可解得：h=11.208m；q1=q2=9.84610-8m3/（s·m）。（3）校核洪水位已知：校核洪水位276.9m；下游相應(yīng)的最低水位為229.4m；壩前水深：H1=276.9-216=60.9m，壩后水深：H2=230.2-216=14.2m，地基厚度T＝10m；L=72.31.3+72.31.4+8=203.21m，根據(jù)水流連續(xù)條件有q1=q2，將以上數(shù)據(jù)代入兩個(gè)公式中聯(lián)立可解得：h=14.207m；q1=q2=1.03110-7m3/（s·m）。計(jì)算表格表4-2滲流計(jì)算表格參數(shù)正常狀況設(shè)計(jì)狀況校核狀況K0（m/s）1.00E-111.00E-111.00E-11δ0.30.30.3sinα0.580.580.58L203.21203.21203.21H22.711.214.2T101010δ1222KT5.00E-075.00E-075.00E-07K2.00E-042.00E-042.00E-04H15458.960.9m21.41.41.4A11.00292E-061.06655E-061.09099E-06A22.41336E-082.41336E-082.41336E-08A37.61387E-060.0001345260.000220878h2.73111.20814.207q1=q28.61422E-089.84646E-081.0311E-07Q0.7591536250.8677491640.908687732J0.0001572114.38529E-053.62415E-05根據(jù)上表得最終結(jié)果如下表：表4-3各狀況滲流計(jì)算結(jié)果設(shè)計(jì)工況上游水深H1（m）下游水深H2（m）浸潤線高程h(m)單寬流量q（m3/s）總滲流量Q（m3/s）正常狀況542.72.7318.61422E-080.759153625設(shè)計(jì)狀況58.911.211.2089.84646E-080.867749164校核狀況60.914.214.2071.0311E-070.908687732如上表所示，各工況這下計(jì)算所得單寬流量，總滲流量都非常小，符合防滲要求，因此不需要對大壩進(jìn)行滲流處理。浸潤線分析：面板后滲流水深（h）比下游水深（壩后水深H2）深2～3cm，故浸潤線近似一直線如圖4-3。圖4-3浸潤線示意圖滲流穩(wěn)定驗(yàn)算面板之后的壩體，由于水頭大部分在防滲體內(nèi)損耗了，壩殼滲透坡降及滲透速度甚小，發(fā)生滲透破壞的可能性不大。在壩體逸出點(diǎn),滲透坡降較大,予以驗(yàn)算。對于非粘性土，滲透破壞形式可用壩體材料不均勻系數(shù)η來判別：當(dāng)η<10時(shí)易發(fā)生流土；當(dāng)η>20時(shí)易發(fā)生管涌，允許坡降J=0.1；當(dāng)10<η<20時(shí)不定，允許坡降J=0.2。該壩的壩體材料不均勻系數(shù)10<η<20，故其允許坡降應(yīng)小于J=0.2。滲透坡降計(jì)算公式：式中：△H——逸出水深減下游水深；△L——計(jì)算長度，△L=L1=L-m2×H2。表4-4滲流逸出點(diǎn)坡降表斷面A-A計(jì)算情況正常狀況設(shè)計(jì)狀況校核狀況坡降J0.0001572114.38529E-053.62415E-05經(jīng)計(jì)算，各種工況均滿足要求，因此認(rèn)為不會發(fā)生滲透破壞。4.2壩體穩(wěn)定分析4.2.1概述一．穩(wěn)定分析目的保證壩體在自重、孔隙壓力和外荷載作用下，具有足夠的穩(wěn)定性，不致發(fā)生通過壩體或壩體連同地基的剪切破壞。二．破壞形式常見的滑動破壞形式有：圓弧滑動面，折線滑動面和復(fù)合滑動面。三．荷載作用面板堆石壩穩(wěn)定計(jì)算考慮的荷載主要有自重和地震荷載力。四．穩(wěn)定分析方法壩坡穩(wěn)定分析的方法大致可分為強(qiáng)度分析法和剛體極限平衡法兩大類。強(qiáng)度分析法是應(yīng)用土力學(xué)理論通過某種數(shù)值計(jì)算（如有限單元法）求出土壩剖面內(nèi)各點(diǎn)的應(yīng)力分量，然后與土體具有的強(qiáng)度比較，以判定是否坍滑；剛體極限平衡法則根據(jù)壩體結(jié)構(gòu)及壩基情況，假定滑動面形狀，然后計(jì)算滑動面上是否具有足夠抵抗滑動體坍滑能力，目前應(yīng)用最廣的仍是后一種方法。剛體極限平衡法依據(jù)滑動面形狀不同，又可分為圓弧滑動法、折線滑動法和復(fù)式滑動法等。五．控制標(biāo)準(zhǔn)壩坡抗滑穩(wěn)定的安全系數(shù)，應(yīng)不小于下表規(guī)定的數(shù)值。表4-5壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)運(yùn)用條件工程等級1234，5正常運(yùn)用條件1.301.251.201.15非常運(yùn)用條件1.201.151.101.054.2.2計(jì)算方案選擇混凝土面板堆石壩的壩坡一般在1:1.4左右，堆石體重量可達(dá)水平庫水壓力的6-7倍，因而壩體的整體抗滑穩(wěn)定是足夠的，穩(wěn)定分析通常只針對上下游邊坡，保證壩體在正常運(yùn)用時(shí)不發(fā)生局部滑動破壞。由于面板堆石壩的防滲面板設(shè)于壩體上游面，其后堆石體透水性大，因而堆石體內(nèi)侵潤線很低，不存在水的滲透壓力和孔隙水壓力等問題。這對壩坡穩(wěn)定非常有利?；炷撩姘宥咽瘔畏€(wěn)定分析通?？刹捎谜劬€法。圖4-4非粘性土壩穩(wěn)定分析圖如圖4-4所示，假定任意滑動面ADC，D點(diǎn)在上游水位線延長線上。將滑動體分為DEBC和ADE兩塊，各塊重量分別為W1，W2，兩塊土體底面的抗剪強(qiáng)度分別為，。采用折線滑動靜力學(xué)計(jì)算法，假定條塊間的作用力為P1，其方向平行于DC面。則DEBC的平衡式為（4-8）ADE的平衡式為（4-9）以上兩式中安全系數(shù)應(yīng)相等，因此聯(lián)立方程得。取，并令，；；；（4-10）并再將以上兩式聯(lián)解得（4-11）式中：（4-12）（4-13）（4-14）安全系數(shù)：（4-15）為求得壩坡的穩(wěn)定安全系數(shù)，應(yīng)假定不同的、和上游水位，即先求出在某一水位和下不同值時(shí)的最小穩(wěn)定安全系數(shù)，然后在同一水位下再假定不同的值，重復(fù)上述計(jì)算可求出在這種水位下的最小穩(wěn)定安全系數(shù)。一般還必須至少再假設(shè)兩個(gè)水位，才能最后確定壩坡的最小穩(wěn)定安全系數(shù)。注：1）對于壩體自重，在浸潤線以上的土體按濕重度計(jì)算，浸潤線以下、下游水位以上按飽和重度計(jì)算，下游水位以下按浮重度計(jì)算；2）壩體邊坡的抗剪強(qiáng)度1=2=本設(shè)計(jì)中濕重度γ1=18.8（N/m3），飽和重度γ2=20.8（N/m3)，浮重度γ3=10.8（N/m3)。4.2.3工況選擇正常運(yùn)用情況下，包括水庫蓄滿水時(shí)下游壩坡的穩(wěn)定計(jì)算，上游庫水位最不利時(shí)上游壩坡的穩(wěn)定計(jì)算，這種最不利水位大致在壩底以上1/3壩高處。穩(wěn)定計(jì)算中需選取不利工況和不利部位進(jìn)