第五章工程布置及建筑物5.1設計依據(jù)5.1.1工程抗震設計標準及級別根據(jù)工程區(qū)的地震特征參數(shù)，查相應規(guī)范及水利工程強制性條文要求，本畢業(yè)設計可不進行抗震設計。5.1.2可行性研究階段批復《縉云縣楊家弄水庫及配套水資源綜合提升工程可行性研究報告》已經(jīng)由縉云縣發(fā)展和改革局“縉發(fā)改投資〔2020〕號”批復：本畢業(yè)設計建設總庫容54萬m3，是以灌溉為主、兼生態(tài)環(huán)境的?。ǘ┬退畮臁Ｋ畮靿沃芬陨霞昝娣e2.1km2，主流長度3.0km。灌溉采用低壓管道，管線的布置以原山塘水庫灌溉系統(tǒng)為基礎，與排水系統(tǒng)、道路、林帶等規(guī)劃相結合，需要鋪設地下低壓管道干管12km。5.1.3工程耐久性及設計使用年限本畢業(yè)設計屬?。?）型水庫，等別為Ⅴ等，其大壩、泄水建筑物、放水系統(tǒng)均為5級建筑物。根據(jù)相關規(guī)定和本項目的工程等別，確定水庫雍水建筑物設計合理使用年限為50年，泄洪建筑物設計合理使用年限為50年，放水設施設計合理使用年限為30年，管理房設計合理使用年限為30年。5.1.4設計基本資料1、主要水文、氣象成果根據(jù)收集的當?shù)貧庀笏馁Y料，壩址處與工程布置及主要建筑物設計形式有關的水文、氣象資料如下表5-1所示。表5-1主要水文、氣象資料參數(shù)數(shù)值非汛期5年一遇流量（m3/s）20年一遇洪峰流量（m3/s）100年一遇洪峰流量（m3/s）壩址多年平均流量（m3/s）多年平均氣溫（℃）年平均最低氣溫（℃）最大風速（m/s）13.549.6066.600.058316.9-10.719.32、主要建筑物特征水位根據(jù)水文章節(jié)中已經(jīng)明確的建筑物特征水位主要有設計淤積高程、正常蓄水位、死水位、20年一遇洪水位及100年一遇洪水位。各特征水位詳見下表5-2所示。表5-2主要建筑物特征水位淤積高程（m）正常蓄水位（m）死水位（m）20年一遇洪水位（m）100年一遇洪水位（m）286.50318.00288.00319.32319.663、地質(zhì)勘察主要參數(shù)據(jù)地質(zhì)勘察報告成果，壩址地基地層簡單，地表覆蓋層為壩肩及河道兩岸灘地分布的坡積土第②層碎石土（Q4dl）；基巖則為侏羅系上統(tǒng)c段第一亞段（J1c-1）火山巖。從各鉆孔巖芯資料、現(xiàn)場調(diào)查等分析，壩址區(qū)巖體風化呈以下特征。（1）凝灰?guī)r的抗風化能力較強，壩段內(nèi)全風化層厚度較小或缺失，全風化厚度0.0～1.6m，強風化地層較穩(wěn)定，局部厚度較大，強風化下限2.7～10.1m；（2）弱風化右岸總體分布較均勻且穩(wěn)定，厚度相差不大，厚度6.0～7.6m；壩軸線弱風化層左岸厚度較均勻且穩(wěn)定6.9～7.7m（左壩肩弱風化厚度僅為2.7m）。（3）強風化巖體節(jié)理裂隙密集，多呈張開狀，充填泥質(zhì)，力學性質(zhì)下降明顯；（4）弱風化巖體淺部近地表節(jié)理裂隙較發(fā)育，夾少量泥質(zhì)薄膜，力學性質(zhì)較差，向深部裂隙逐漸減少，力學性質(zhì)相應變好。表5-3壩址區(qū)各孔巖體風化帶下限深度表鉆孔位置巖性覆蓋層厚度（m）全風化下限（m）強風化下限（m）弱風化下限（m）ZK01左壩肩凝灰?guī)r2.63.86.49.1Z02左岸凝灰?guī)r5.07.610.124.8Z03左岸凝灰?guī)r2.13.25.225.0ZK03壩腳凝灰?guī)r3.0無6.012.0ZK07右壩肩凝灰?guī)r1.8無3.711.3建議壩基置于弱風化基巖中，因弱風化基巖淺部節(jié)理較發(fā)育，應嵌入弱風化基巖1.5～3.0m，建議開挖深度為：左岸段、河床段開挖深度8.0~12.0m，右岸段開挖深度4.0～5.0m。遇斷層（破碎帶）須挖深后回填砼塞處理，地基應進行固結灌漿，深度不少于5m。第⑩4層微風化凝灰?guī)r：承載力特征值：fak=1.2MPa；變形模量：E0=8～10GPa；泊松比：0.22。壩基區(qū)域各土層主要物理力學指標建議值如下：表5-4各土層物理力學指標建議表巖土名稱天然容重（kN/m3）飽和單軸抗壓強度（MPa）砼/巖承載力特值（kPa）抗剪斷強度f′C′（Mpa）強風化凝灰?guī)r22.021～360.7～0.80.3～0.4500弱風化凝灰?guī)r23.524～660.9～1.00.7～0.82000微風化凝灰?guī)r26.267～1411.0～1.21.0～1.540005.1.5主要設計技術標準1、設計中采用并參照執(zhí)行的主要技術規(guī)范如下：（1）《水利水電工程初步設計報告編制規(guī)程》（SL619-2013）；（2）《防洪標準》（GB50201-2014）；（3）《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2017）；（4）《水利工程建設標準強制性條文》（2020版）。（5）《碾壓式土石壩設計規(guī)范》（SL274-2001）；（6）《混凝土面板堆石壩設計規(guī)范》（SL228-2013）；（7）《混凝土面板堆石壩接縫止水技術規(guī)范》（DL/T5115-2000）；（8）《土石壩安全監(jiān)測技術規(guī)范》（SL551-2012）；（9）《溢洪道設計規(guī)范》（SL253-2018）；（10）《碾壓混凝土壩設計規(guī)范》（SL314-2018）；（11）《水利水電工程合理使用年限及耐久性設計規(guī)范》（SL654-2014）；（12）《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2002）；（13）《水工建筑物抗冰凍設計規(guī)范》（SL211-2006）；（14）《水工建筑物荷載設計規(guī)范》（DL5077-1997）；（15）《水工建筑物抗震設計規(guī)范》（DL5073-2000）；（16）《水利水電工程設計工程量計算規(guī)定》（SL328-2005）；（17）《水工建筑物荷載設計規(guī)范》（SL744-2016）；（18）各專業(yè)設計規(guī)程規(guī)范。5.2工程等別及建筑物級別5.2.1工程等別及建筑物級別楊家弄水庫的主要工程任務是灌溉，水庫總庫容在100萬方以下。根據(jù)《防洪標準》（GB50201-2014）和《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2017）規(guī)定，為小（2）型水庫，工程等別Ⅴ等。本畢業(yè)設計永久性水工建筑物為混凝面板堆石壩，設計洪水標準取20年一遇，校核洪水標準取100年一遇。5.2.2主要技術標準允許值1、主要建筑材料壩體填筑料為流紋質(zhì)玻屑、含角礫玻屑凝灰?guī)r，塊狀堅硬，天然容重γ=25kN/m3～26kN/m3，飽和抗壓強度R=70MPa～100MPa，軟化系數(shù)為0.80；混凝土面板堆石壩各區(qū)壩料填筑標準詳見表5-5。表5-5壩料填筑標準表料物或分區(qū)孔隙率（%）飽和抗壓強度（MPa）墊層料（2A區(qū)）17過渡層細堆石料（3A區(qū)）20主堆石區(qū)堆石料（3B區(qū)）22下游區(qū)堆石料（3C區(qū)）25特殊墊層料（2B區(qū)）16壩頂碾壓區(qū)（3A1區(qū)）24下游護坡（3D區(qū)）＞60混凝土趾板和混凝土面板為C30W10F100鋼筋混凝土，容重為25kN/m3，混凝土軸心抗壓強度設計值fc=14.3MPa，軸心抗拉強度設計值ft=1.43MPa，彈性模量Ec=2.8×104MPa，剪變模量Gc=1.12×104MPa，泊松比νc=0.167。1、抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)本畢業(yè)設計選擇面板壩壩型，面板壩壩坡穩(wěn)定計算抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)如下表5-8所示。表5-6抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)壩型計算部位計算方法荷載組合抗滑安全系數(shù)K’面板壩壩坡非線性抗剪強度指標法正常運用條件≥1.35非常運用條件Ⅰ≥1.25非常運用條件Ⅱ≥1.152、溢洪道控制段抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)：基本荷載組合K=3.0；特殊荷載組合（1）K=2.5；3、巖基上擋土墻抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)：基本組合K=1.08；特殊荷載組合（Ⅰ）K=1.03；抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)Kf=1.50；特殊荷載組合（Ⅰ）Kf=1.30。4、壩頂安全超高設計工況條件：A=0.5m；校核工況條件：A=0.3m。5.3工程選址5.3.1工程選址根據(jù)實際地形、下游供水高程及水庫儲水量要求，有上、下兩個適合的壩址可供比較選擇。壩址位置巖性堅硬，巖體較完整，埋深淺，兩側(cè)山體殘坡積厚度較大，壩基建基面取弱風化巖頂面，各個壩址情況如下：上壩址位于楊家弄自然村下游1.2km，河谷寬約40m左右，河床高279～281m，峽谷呈“V”或“U”字型，兩岸山體不完全對稱，壩址以上集雨面積2.26km2，主流長度2.64km。河床開挖深度約8.0m,右岸開挖深度約5.0m，左岸開挖深度約8.0m。下壩址位于上壩址下游60m處，河谷寬約20m左右，河床高270～274m，峽谷呈“V”或“U”字型，兩岸山體不完全對稱，址以上集雨面積2.29km2，主流長度2.80km。河床開挖深度約9.0m,右岸開挖深度約7.0m，左岸開挖深度約12.0m。本次通過對上、下壩址分別相對應的水文條件，地形地質(zhì)條件，結構和布置情況，水庫淹沒和工程占地情況，主要工程量等各方面進行綜合經(jīng)濟比較來選擇合理壩址。壩址比較成果本次通過對上、下壩址分別相對應的水文條件，地形地質(zhì)條件，結構和布置情況，水庫淹沒和工程占地情況，主要工程量等各方面進行比較。兩個壩址方案綜合比較具體成果詳見表5-7。表5-7壩址方案綜合比較表項目單位上壩址下壩址壩址以上集水面積km22.262.29水庫正常蓄水位m318.00312.70設計洪水位m319.32314.00校核洪水位m319.66314.34正常庫容萬m357.0557.05供水水位m288.00281.00河谷寬度m40.0020.00淹沒占地畝63.0960.37水庫淹沒處理補償可比投資萬元322.14308.25投資建設及施工場地征用補償費萬元866.50740.08工程靜態(tài)可比投資萬元3632.003847.00建安費萬元5331.275561.39壩址優(yōu)點①地質(zhì)條件相對較好；②供水高程高，水壓大；③建安投資相對較小，節(jié)省投資①征地面積相對較小缺點①征地面積相對較大①地質(zhì)條件相對較差②供水高程小，水壓?。虎劢ò餐顿Y相對較大結論上壩址優(yōu)于下壩址，本階段推薦上壩址（1）從地形、地質(zhì)條件看，上壩址相對較好。上壩址覆蓋相對較薄，基巖較好。下壩址位置兩岸山體基巖較差，建壩需在兩岸壩肩各增加一個重力墩彌補兩岸山體地質(zhì)條件不足，增加壩體穩(wěn)定性。（2）上壩址供水高程比下壩址高7.0m，上壩址供水高程明顯優(yōu)于下壩址。（3）征用補償費上壩址比下壩址多13.89萬元。（4）在壩體投資比較中，上壩址投資可比性投資比下壩址少126.42萬元，從經(jīng)濟方面考慮，上壩址優(yōu)于下壩址。綜上所述，從地形、地質(zhì)條件，供水高程、工程占地費用和投資綜合比較，上壩址要優(yōu)于下壩址。所以，本階段推薦上壩址。5.4工程總體布置和主要建筑物本畢業(yè)設計主要建筑物包括擋水建筑物、泄水建筑物、放（輸）水建筑物、供水管道及其他附屬建筑物。壩型采用混凝土面板堆石壩，壩頂高程321.00m，最大壩高53.0m，壩頂長度134.50m，壩頂寬度8m，上下游壩坡均為1：1.5。泄水建筑物為岸坡式溢洪道，位于右岸緊靠大壩，由進水渠、泄洪閘控制段、泄槽、導墻和挑流鼻坎等組成，泄洪閘為2孔正堰，每孔凈寬8.0m，陡槽寬度為18.00m，溢洪道總長度106.50m。根據(jù)前述工程規(guī)模章節(jié)的分析，楊家弄水庫正常蓄水位選定為318.00m，正常庫容為57.05萬m3，經(jīng)調(diào)洪計算后得設計洪水位為319.32m（P=5%），校核洪水位為319.66m（P=1%）。經(jīng)計算，面板壩方案可取壩頂高程為321.0m，壩頂寬度為8m，壩頂上游側(cè)設防浪墻，墻頂高程321.50m。輸水建筑物由進水口、輸水隧洞、調(diào)壓井及壓力管道等組成，水平投影長度輸10+358.71m（算至岔點）。進水口位于攔河壩左岸上游約600m，采用豎井式。輸水隧洞水平投影全長10128.07m，開挖洞徑為3.60m，襯后洞徑為2.80m，襯砌厚度40cm5.5擋水建筑物5.5.1工程布置及結構設計攔河壩為鋼筋混凝土面板堆石壩，按20年一遇洪水設計，100年一遇洪水校核，設計洪水位（P=5%）為319.32m，校核洪水位（P=0.1%）為319.66m，大壩壩頂高程321.00m，防浪墻頂高程321.50m，壩基趾板最低高程268.00m，相應最大壩高53.00m，壩頂寬8m，壩頂長度134.50m。上、下游壩坡均為1：1.5，下游壩坡分別在高程303.00m和286.00m處設置馬道，馬道寬5.00m。上游坡在高程316.00m以上設L形直立擋墻至防浪墻頂，墻高5.5m。下游坡在高程318.00m以上設L形直立擋墻，墻頂高程321.20m，墻高3.20m?；炷撩姘宥咽瘔纹矫娌贾靡约皹藴势拭娴仍斠姳緢蟾娓綀D5.5.1.1壩體分區(qū)和壩料設計壩體堆石根據(jù)對壩料滲透性、壓縮性的不同要求分區(qū)填筑1）墊層區(qū)（2A區(qū)）該區(qū)為鋼筋混凝土面板下的墊層區(qū)，要求填筑級配良好的新鮮、堅硬碎石料；石料最大粒徑8cm，墊層水平寬度1.50m，鋪筑層厚度20cm，壓實標準要求達到內(nèi)部滲透穩(wěn)定性、低壓縮性和高抗剪強度，設計孔隙率不大于17%。2）過渡層區(qū)（3A區(qū)）該區(qū)位于墊層區(qū)和主堆石區(qū)之間，要求填筑級配良好的新鮮、堅硬碎石料；石料最大粒徑30cm，過渡層水平寬度3.50m，鋪筑層厚度20cm。其壓實標準要求達到低壓縮性和高抗剪強度，設計孔隙率不大于20%，須與墊層同步碾壓。3）主堆石區(qū)（3B區(qū)）該區(qū)為區(qū)要求盡可能低壓縮性、高抗剪強度和良好的透水性。石料最大粒徑60cm，鋪筑層厚度80cm，其壓實標準要求設計孔隙率不大于22%。4）下游堆石區(qū)（3C區(qū)）該區(qū)為次要堆石區(qū)，對面板變形、滲透影響小。石料最大粒徑80cm，鋪筑層厚度80cm，其壓實標準要求設計孔隙率不大于25%。5）特殊墊層區(qū)（2B區(qū)）該區(qū)為趾板周邊縫下的特殊墊層區(qū)，要求填筑級配良好的新鮮、堅硬碎石反濾料，石料最大粒徑4cm，鋪筑層厚度20cm，其壓實標準要求達到低壓縮性和半透水性，設計孔隙率不大于16%。6）壩頂靜碾?yún)^(qū)（3A1區(qū)）該區(qū)位于壩頂滑模高程316.00m以上，在滑模施工完成及防浪墻施工完成后采用碾壓設備靜碾，要求填筑級配良好的新鮮、堅硬碎石料。石料最大粒徑30cm，鋪筑層厚度40cm～60cm，設計孔隙率不大于24%。7）下游護坡（3D區(qū)）該區(qū)為大壩下游壩面的護坡，采用干砌條石護坡，厚20cm，條石護坡底部設20cm厚碎石墊層，分別在高程303.00m、286.00m處設二級馬道，寬度為5.00m。該區(qū)要求砌筑能自由排水、抗風化能力強的石料，條石要求飽和抗壓強度大于60MPa，軟化系數(shù)大于0.80，凍融損失率小于1%，干密度大于2.4t/m3。5.5.1.2噴淋系統(tǒng)設計水庫大壩長134.50m，大壩面板頂高程321.00m，大壩面板底高程268.00m，水庫正常蓄水位318.00m，鑒于面板中上部長期暴露大氣中，為確保面板耐久性，需設置噴淋系統(tǒng)，降低夏季溫度應力。在防浪墻上游側(cè)設置上游壩面DN50mm（2’’）噴淋鋼塑復合管一根，管上設噴頭，間距2.0m。噴淋系統(tǒng)用水用電從電纜管道內(nèi)的供水主管接出，供水壓力要求不小于0.3MPa，控制總閥室可布置于溢洪道啟閉機房樓梯間合適位置，噴頭可選用噴散范圍大于2m的定型產(chǎn)品。5.5.1.3反向排水系統(tǒng)設計為保證施工期間壩體穩(wěn)定，在樁號壩0+030.00、壩0+100.00處各設一根外徑D200mm反向排水鍍鋅鋼管。排除基坑集水，在河床反向排水管所在趾板端前，上游圍堰坡腳處開挖集水井。反向排水管封堵在面板表面SR止水材料施工完成后、水庫蓄水前擇機進行。5.5.1.4混凝土趾板和面板設計趾板布置在面板周邊與基礎交界處，基礎座落在弱風化基巖上，最低建基面高程為268.00m，趾板采用C30W10F100鋼筋混凝土結構，其寬度按巖石的容許水力梯度確定，寬度為8.00m～5.00m，厚度0.50m，表面配置單層雙向鋼筋，縱橫含筋率平均為0.4%，趾板間最大分縫間距為12.0m，同時設置基礎錨筋。設計選用等厚面板，面板厚度按下式確定：（5-1）式中：t——面板厚度（m）；H——計算斷面至面板頂部的垂直距離（m）；經(jīng)計算，面板頂部厚度取0.40m，底部厚度取0.56m，最大水力梯度約160。面板總面積約10445m2，采用C30W10F100鋼筋混凝土結構，面板中部配單層雙向鋼筋，縱橫含筋率平均為0.4%，混凝土面板共21塊，河床段面板分縫間距為12.00m和6.00m，岸坡段面板分縫間距為6.00m。5.5.1.5壩頂結構設計壩頂寬8.00m，壩頂高程為321.00m，設有厚20cm的C25F50混凝土路面，其底部設厚15cm的碎石墊層，墊層下部為3A1壩頂靜碾堆石區(qū)。上游側(cè)在高程316.00m以上設C25W6F50鋼筋混凝土L形擋墻（兼防浪墻），墻頂高程為321.50m，墻高5.50m，頂部設護欄，厚度為30cm，分縫間距為6.00m。下游坡在高程318.00m以上設L形直立擋墻，墻頂高程321.20m，墻高3.20m，頂部厚度為20cm，分縫間距為6.00m。5.5.1.6接縫止水設計壩體接縫處均設置止水系統(tǒng)：周邊縫設底部止水銅片和頂部塑性嵌縫填料兩道止水；面板垂直縫根據(jù)其所處位置分為壓性垂直縫和張性垂直縫兩種型式，河床段間距為12.00m、岸坡段間距為6.00m，位于中部面板的壓性垂直縫內(nèi)設一道銅片止水，表面涂刷薄層瀝青乳汁，位于兩岸的張性垂直縫內(nèi)設底部止水銅片和頂部塑性嵌縫填料兩道止水，為避免面板在周邊縫處出現(xiàn)尖角，在接近周邊縫約1.00m處轉(zhuǎn)彎，使與周邊縫呈垂直正交；趾板伸縮縫設底部止水銅片和頂部塑性嵌縫填料兩道止水，分別與周邊縫內(nèi)止水銅片和“SR”塑性嵌縫填料連接；面板頂部與防浪墻底部設水平縫，縫內(nèi)設底部止水銅片和頂部塑性嵌縫填料兩道止水，分別與面板伸縮縫縫內(nèi)的止水銅片和SR塑性嵌縫填料以及防浪墻伸縮縫縫內(nèi)的“SR”塑性嵌縫填料連接；防浪墻設伸縮縫，間距6.00m，縫內(nèi)迎水側(cè)設矩形槽，槽內(nèi)填“SR”塑性填料，縫內(nèi)設一道銅片止水分別與面板頂縫縫內(nèi)SR塑性嵌縫填料和止水銅片相連接形成封閉。5.5.1.7基礎開挖和基礎處理1）基礎開挖趾板下游主堆石區(qū)0.5倍壩高范圍內(nèi)要求清除覆蓋層至基巖，壩基內(nèi)其他部分要求清除表層植被、坡積層，砂礫卵石層要求進行碾壓處理。下游量水堰截水墻基礎須開挖到弱風化基巖。2）基礎處理混凝土趾板須開挖至弱風化基巖，趾板基礎以及兩岸壩頭均進行固結和帷幕灌漿處理，固結灌漿孔為兩排，水平孔距為3.00m（遇斷層或節(jié)理巖石較破碎地帶孔距加密至1.50m），建基面以下孔深至少5.00m；防滲帷幕孔設一排，水平孔距2.0m（遇斷層或節(jié)理巖石較破碎地帶孔距加密），孔深要求深入相對隔水層（q≤3Lu）以下5.00m，大壩左岸設帷幕灌漿平洞，平洞斷面2.50m×3.50m（寬×高），長50.0m，帷幕延伸到正常蓄水位與相對隔水層線相交處，右岸與溢洪道帷幕相接。下游量水堰截水墻進行帷幕灌漿處理，防滲帷幕孔設一排，水平孔距2.0m，孔深要求深入相對隔水層（q≤3Lu）以下5.00m。5.5.2設計計算5.5.2.1壩頂高程計算按《碾壓式土石壩設計規(guī)范》（SL274-2001）規(guī)定，壩頂高程分別按以下運用情況計算，并取大值。（1）設計洪水位+正常運用條件下的壩頂超高；（2）正常蓄水位+正常運用條件下的壩頂超高；（3）校核洪水位+非常運用條件下的壩頂超高；壩頂在靜水位以上的超高按下式計算：（5-2）式中：y——壩頂超高（m）；R——最大波浪在壩坡上的爬高（m）；e——最大風雍水面高度（m）；A——安全加高（m）。①根據(jù)碾壓式土石壩設計規(guī)范有：（5-3）式中：K1——斜坡的糙率滲透系數(shù)K2——經(jīng)驗系數(shù)m——坡度系數(shù)，由確定hm、Lm——平均波高和波長，m其中根據(jù)要求查表可得K1=0.9，K2=1.03；由于上下游坡比相同，所以m=1.5平均波高hm用下式計算：(5-4)式中：v0——計算風速，m/sD——風區(qū)長度，mHm——水域平均水深，m再用公式(5-5)求出平均波周期Tm平均波長Lm用下式計算：(5-6)之后，根據(jù)hm/Hm的值以及累積頻率查表得出比值，計算出最終的R②風雍水面高度用下式進行計算：(5-7)式中：e——計算處的風壅水面高度，mD——風區(qū)長度，mK——綜合摩阻系數(shù)3.6×10-6β——計算風向與壩軸線法線的夾角W——計算風速,m/s.——壩前平均水深，m；③安全超高A根據(jù)壩的級別以及設計校核情況的不同，查表得設計時取0.5，校核時取0.3根據(jù)前述中的公式，壩頂超高計算成果見下表表5-8。

表5-8壩頂超高計算表項目單位正常運用正常運用非常運用正常蓄水位設計洪水位（P=5%）校核洪水位（P=1%）水位m318.00319.32319.66水域平均水深Hmm32.033.333.7計算風速v0m/s28.9528.9519.3風區(qū)長度Dm330330364平均波高hmm0.28110.27770.1887平均波周期Tms2.3482.3401.928平均波長Lmm8.6008.54195.7988平均波浪爬高Rmm0.79790.79230.5222累計頻率為P=5%波浪爬高R5%m1.46811.45780.9608風雍水面高度em0.0001590.00085340.00041安全加高Am0.50.50.3壩頂高程計算成果見表5-9。表5-9壩頂高程計算表工況上游水位（m）波浪爬高R5%（m）風雍水面高度e（m）安全加高A（m）壩頂超高y（m）防浪墻頂高程（m）正常蓄水位3181.46810.00020.501.9683319.9683設計洪水位（P=5%）319.321.45780.00080.501.9586321.2786校核洪水位（P=1%）319.660.96080.00040.301.2612320.9212從表5.6-23中可以看出，壩頂高程受校核洪水位工況控制。防浪墻頂高程取321.28m，防浪墻高取0.50m，則相應的壩頂高程為320.78m。根據(jù)規(guī)范要求，在非常運用條件下，壩頂高程應不低于靜水位，因此取壩頂高程為321.00m，防浪墻頂高程321.5m。5.5.2.2壩坡穩(wěn)定分析根據(jù)《混凝土面板堆石壩設計規(guī)范》（SL288-2013）規(guī)定，本畢業(yè)設計壩基有5m～10m的河床砂礫卵石層，故對壩坡進行穩(wěn)定計算，參照規(guī)定，采用不計條塊間作用力的瑞典圓弧法計算。1）計算工況本畢業(yè)設計建筑物最高級別為5級，設計烈度采用基本烈度為6度，可不進行抗震計算。根據(jù)《碾壓式土石壩設計規(guī)范》（SL274-2001）和本畢業(yè)設計的實際情況，壩坡穩(wěn)定計算主要考慮了以下工況。正常運用條件一：水庫水位處于正常蓄水位下的穩(wěn)定滲流期下游壩坡穩(wěn)定；正常運用條件二：上游為設計洪水位，下游相應水位時下游壩坡的穩(wěn)定；正常運用條件三：水庫水位從正常蓄水位降落至表孔堰頂高程相應水位時上游壩坡穩(wěn)定；非常運用條件一：完建期上游壩坡穩(wěn)定；非常運用條件二：上游為校核洪水位，下游相應水位時下游壩坡的穩(wěn)定；非常運用條件三：水庫水位由校核洪水位降落至正常蓄水位時上游壩坡的穩(wěn)定；非常運用條件四：水庫水位由正常蓄水位降落至死水位時上游壩坡的穩(wěn)定。計算方法采用不計條塊間作用力的瑞典圓弧法計算，各材料的計算參數(shù)指標見表5.10。表5-10壩坡穩(wěn)定計算參數(shù)表材料容重γ（kN/m3）凝聚力C（MPa）摩擦角φ（°）堆石料19.60.1538.6墊層料20.20.1039.8壩基砂礫石20.0030.0壩基基巖22.50.548.0混凝土面板、趾板24.00.348.02）計算方法和計算參數(shù)按照《碾壓式土石壩設計規(guī)范》（SL274-2001），本壩為混凝土面板堆石壩，采用：①總應力法（5-8）式中：K——整個滑體剩余下滑力計算的安全系數(shù)；l——單個土條的滑動面長度(m），l=bsecθ；W——條塊重力（kN），浸潤線以上取重度，以下取飽和重度；θ——條塊的重力線與通過此條塊底面中點半徑中間的夾角（度）；C、φ——土的抗剪強度指標，采用總應力法時，取總應力指標，采用有效應力法時，取有效應力指標。②有效應力法（5-9）式中：K——整個滑體剩余下滑力計算的安全系數(shù)；l——單個土條的滑動面長度(m），l=bsecθ；W——條塊重力（kN），浸潤線以上取重度，以下取飽和重度；U——條塊所受到的浮力（kN）；D——條塊所受的滲透力（kN），據(jù)孔隙水壓力梯度場積分得出；θ——條塊的重力線與通過此條塊底面中點半徑中間的夾角（度）；α——條塊的滲透力與水平線的夾角（度）；C、ψ——土的抗剪強度指標，采用總應力法時，取總應力指標，采用有效應力法時，取有效應力指標。3）計算成果面板壩壩坡穩(wěn)定計算成果見表5-11。表5-11壩坡穩(wěn)定計算成果表部位工況最小安全系數(shù)K規(guī)范允許值【K】下游壩坡正常運用條件一2.1981.24正常運用條件二2.0991.24非常運用條件二2.0311.15上游壩坡正常運用條件三4.5371.24非常運用條件一2.4571.15非常運用條件三5.1691.15非常運用條件四2.4131.15由表5.6-27可知，各種工況組合情況下混凝土面板堆石壩壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求。各工況下壩體畫面信息計算成果如下圖：[土條詳細表]表中符號意義:i——土條編號x——起始x(m)l——土條底長(m)α——土條底部傾角(度)c——土條底部粘聚力(kPa)φ——土條底部內(nèi)摩擦角(度)W——土條重(kN)N——土條底部法向力(kN)T——土條底部切向力(kN)Er——土條右側(cè)法向力(kN)Xr——土條右側(cè)切向力(kN)Px——水平超載(kN)Py——豎向超載(kN)Sx——水平靜水壓力(kN)Sy——豎向靜水壓力(kN)U——孔隙壓力(kN)Q——自重產(chǎn)生的水平地震力(kN)J——筋帶力(kN)ti——超載在滑弧切線方向上產(chǎn)生的水平地震力(kN)Qv——自重產(chǎn)生的豎向地震力(kN)正常運用條件一滑動安全系數(shù):2.198********************滑面信息*******************土條總數(shù):24圓心半徑(m):(26.503,93.600)R=93.600ixlαcφWNTErXrPxPySxSyUQJtiQv14.094.69-12.42145.035.6180.03473.57309.64404.240.000.000.000.000.00473.570.000.000.000.0028.674.65-9.56145.035.6573.20639.40347.42853.050.000.000.000.000.00514.230.000.000.000.00313.254.61-6.73145.035.6943.981003.95454.221421.730.000.000.000.000.00544.310.000.000.000.00417.834.59-3.91145.035.61304.561345.29552.202064.330.000.000.000.000.00580.600.000.000.000.00522.424.58-1.10145.035.61616.891629.16624.452719.910.000.000.000.000.00640.680.000.000.000.00627.005.001.84145.035.61924.551903.01703.223361.810.000.000.000.000.00757.590.000.000.000.00732.005.124.93145.035.62114.022058.03740.723922.790.000.000.000.000.00821.110.000.000.000.00837.105.158.08145.035.62408.322317.33813.994403.090.000.000.000.000.00861.970.000.000.000.00942.205.2011.25145.035.62671.152549.66879.764768.720.000.000.000.000.00902.300.000.000.000.001047.305.2714.45145.035.62903.262757.65943.014993.780.000.000.000.000.00929.630.000.000.000.001152.405.3517.70145.035.63101.292939.761004.275056.680.000.000.000.000.00941.310.000.000.000.001257.505.3620.98145.035.63035.012878.32991.804952.230.000.000.000.000.00918.450.000.000.000.001362.505.1024.18145.035.62780.822644.45925.554713.450.000.000.000.000.00836.200.000.000.000.001467.155.2427.34145.035.62862.952740.86966.694313.210.000.000.000.000.00834.230.000.000.000.001571.805.4130.60145.035.62936.152856.24986.933708.720.000.000.000.000.00921.410.000.000.000.001676.465.6133.97145.035.62972.612951.951005.802893.310.000.000.000.000.001000.710.000.000.000.001781.115.8637.48145.035.62963.733017.361025.301870.720.000.000.000.000.001057.500.000.000.000.001885.760.9139.56145.035.6479.92495.45169.241685.680.000.000.000.000.00159.800.000.000.000.001986.460.2639.91145.035.6135.79140.5548.141632.430.000.000.000.000.0045.590.000.000.000.002086.668.7142.66145.035.63885.644105.311446.30-85.850.000.000.000.000.001428.750.000.000.000.002193.060.5745.50145.035.6221.16238.9387.30-195.080.000.000.000.000.0086.530.000.000.000.002293.468.7248.34145.035.62833.633080.671228.58-1680.050.000.000.000.000.001074.940.000.000.000.002399.259.8754.03160.336.92007.912010.041181.08-2613.090.000.000.000.000.00661.400.000.000.000.0024105.0511.8360.67296.445.9763.35156.511596.16-1967.700.000.000.000.000.00156.510.000.000.000.00正常運用情況二滑動安全系數(shù):2.099********************滑面信息*******************土條總數(shù):24圓心半徑(m):(24.903,95.300)R=95.300ixlαcφWNTErXrPxPySxSyUQJtiQv13.614.77-11.47145.035.6183.91496.72329.67421.890.000.000.000.000.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.000.000.001153.476.1132.81146.336.42588.262175.26946.300.000.000.000.000.000.00231.520.000.000.000.001258.606.5037.74150.038.62551.372017.711052.120.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.001363.747.0343.02150.038.62457.031796.491012.640.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.001468.887.8048.80150.038.62259.381488.09959.730.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.001574.010.4952.04150.038.6151.7393.3360.090.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.001674.3112.5457.13150.038.62639.981432.891231.250.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.001781.111.9762.79150.038.6242.28110.77156.160.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.001882.018.2866.79150.038.6321.32126.61546.720.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00非常運用情況二滑動安全系數(shù):2.031********************滑面信息*******************土條總數(shù):24圓心半徑(m):(23.703,94.100)R=94.099ixlαcφWNTErXrPxPySxSyUQJtiQv13.344.82-11.03145.035.6186.47541.01344.16441.290.000.000.000.000.00541.010.000.000.000.0028.084.78-8.10145.035.6593.01650.92366.71896.100.000.000.000.000.00578.600.000.000.000.00312.814.75-5.20145.035.6975.281023.57486.841473.760.000.000.000.000.00604.730.000.000.000.00417.544.74-2.32145.035.61343.211368.49598.262126.810.000.000.000.000.00630.390.000.000.000.00522.274.730.57145.035.61675.321668.67679.322789.570.000.000.000.000.00699.870.000.000.000.00627.005.013.53145.035.61923.821882.12735.223407.410.000.000.000.000.00811.070.000.000.000.00732.005.136.62145.035.62106.922032.29766.863934.800.000.000.000.000.00896.760.000.000.000.00837.105.189.76145.035.62396.762290.60826.914361.400.000.000.000.000.00992.950.000.000.000.00942.205.2312.93145.035.62658.562527.40882.494656.000.000.000.000.000.001083.780.000.000.000.001047.305.3116.14145.035.62887.032739.45936.074793.670.000.000.000.000.001159.340.000.000.000.001152.405.4119.40145.035.63080.782927.32988.264753.350.000.000.000.000.001218.960.000.000.000.001257.505.4222.70145.035.63009.912874.57964.294533.680.000.000.000.000.001236.790.000.000.000.001362.505.1725.92145.035.62752.052649.86889.934175.580.000.000.000.000.001172.970.000.000.000.001467.155.3329.12145.035.62818.482741.23930.873654.760.000.000.000.000.001179.110.000.000.000.001571.805.5132.42145.035.62852.262810.55971.142967.740.000.000.000.000.001171.840.000.000.000.001676.465.7435.85145.035.62840.842848.511003.982113.460.000.000.000.000.001162.850.000.000.000.001781.116.0239.43145.035.62788.932857.171034.861098.240.000.000.000.000.001141.350.000.000.000.001885.760.9441.55145.035.6430.19446.47164.77925.450.000.000.000.000.00168.460.000.000.000.001986.460.2741.91145.035.6127.42132.4748.99873.410.000.000.000.000.0047.940.000.000.000.002086.669.0144.74145.035.63581.493794.981467.82-755.110.000.000.000.000.001456.370.000.000.000.002193.060.5947.66145.035.6198.55213.3988.36-853.340.000.000.000.000.0083.010.000.000.000.002293.467.7650.21145.035.62168.512322.741062.09-1958.230.000.000.000.000.00880.880.000.000.000.002398.428.7055.22166.137.31523.101412.401031.82-2529.660.000.000.000.000.00560.080.000.000.000.0024103.3910.2460.98295.745.4567.79163.601490.84-1949.610.000.000.000.000.00163.600.000.000.000.00非常運用情況三滑動安全系數(shù):5.169********************滑面信息*******************土條總數(shù):18圓心半徑(m):(24.000,59.000)R=58.995ixlαcφWNTErXrPxPySxSyUQJtiQv14.835.15-16.46154.937.1269.911009.17154.500.000.000.000.001261.921900.541009.170.000.000.000.0029.775.04-11.51145.035.6751.90932.92141.510.000.000.000.001261.921900.54932.920.000.000.000.00314.714.98-6.64145.035.61190.331182.35171.580.000.000.000.001261.921900.54951.450.000.000.000.00419.654.95-1.82145.035.61583.471582.67225.540.000.000.000.001212.891826.70955.950.000.000.000.00524.604.952.98145.035.61930.831928.22274.870.000.000.000.001105.351664.73946.140.000.000.000.00629.544.997.81145.035.62233.682212.97318.730.000.000.000.00997.691502.59922.250.000.000.000.00734.485.0712.69145.035.62490.422429.56356.390.000.000.000.00890.031340.44882.660.000.000.000.00839.425.1917.67145.035.62698.852571.48387.460.000.000.000.00782.371178.30824.830.000.000.000.00944.365.3622.80145.035.62855.392632.36411.890.000.000.000.00674.721016.17744.550.000.000.000.001049.305.6128.12145.035.62954.522605.74430.190.000.000.000.00567.05854.02635.000.000.000.000.001154.255.9433.73145.035.62987.782484.83443.790.000.000.000.00459.40691.88484.590.000.000.000.001259.196.4339.74145.035.62947.772266.75456.150.000.000.000.00351.74529.74275.580.000.000.000.001364.137.1646.34145.035.62795.001929.65468.180.000.000.000.00244.08367.600.000.000.000.000.001469.078.3953.89145.035.62504.351475.84439.850.000.000.000.00136.38205.400.000.000.000.000.001574.010.5758.24150.038.6153.5480.8129.020.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.001674.3117.4767.00150.038.62409.10941.13652.320.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.001781.114.1677.51150.038.6129.8728.09125.120.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.001882.012.0380.52150.038.67.711.2759.150.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00非常運用情況四滑動安全系數(shù):2.413********************滑面信息*******************土條總數(shù):18圓心半徑(m):(21.200,64.800)R=64.780ixlαcφWNTErXrPxPySxSyUQJtiQv13.675.17-13.42155.537.2262.671043.19332.850.000.000.000.00248.54374.321043.190.000.000.000.0028.695.09-8.88145.035.6732.82944.14305.620.000.000.000.00248.54374.32944.140.000.000.000.00313.725.04-4.40145.035.61162.191158.76362.870.000.000.000.00248.54374.32956.430.000.000.000.00418.745.030.05145.035.61548.611548.61478.040.000.000.000.00196.32295.68955.040.000.000.000.00523.775.044.50145.035.61891.561885.72583.600.000.000.000.0085.08128.14939.470.000.000.000.00628.795.098.98145.035.62193.702166.80678.410.000.000.000.003.895.86910.410.000.000.000.00733.825.1713.52145.035.62447.042379.26760.310.000.000.000.000.000.00863.170.000.000.000.00838.845.2918.14145.035.62655.882523.85829.710.000.000.000.000.000.00798.080.000.000.000.00943.875.4622.89145.035.62814.682592.97886.380.000.000.000.000.000.00709.980.000.000.000.001048.895.6827.82145.035.62918.442581.14931.400.000.000.000.000.000.00592.410.000.000.000.001153.915.9932.98145.035.62959.802482.80967.560.000.000.000.000.000.00434.760.000.000.000.001258.946.4238.47145.035.62929.862293.851000.980.000.000.000.00-0.000.00219.910.000.000.000.001363.967.0444.42145.035.62804.582003.001017.090.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.001468.998.0051.07145.035.62441.701534.14935.870.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.001574.010.5254.84150.038.6156.1989.9462.130.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.001674.3114.2261.36150.038.62637.951264.341301.810.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.001781.112.4868.75150.038.6217.5778.87180.410.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.001882.016.9772.93150.038.6168.6449.51449.890.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.005.5.2.3壩體沉降計算根據(jù)《混凝土面板堆石壩設計規(guī)范》（SL228-2013）第5.4.1條的規(guī)定，壩高在100m以下的壩，可用經(jīng)驗方法估算壩體變形。根據(jù)規(guī)定，混凝土面板堆石壩壩頂沉降量可按下式進行估算：(5-10)式中：S2——待建壩的壩頂預計沉降值（m）；S1——已建壩的壩頂原型觀測的沉降值（m）；H2——待建壩的壩高（m）；H1——已建壩的壩高（m）；E2——待建壩的變形模量（MPa）；E1——已建壩的變形模量（MPa）；參考松陽黃南水庫的壩身原型，進行比較，比較數(shù)據(jù)如下表5-12表5-12沉降計算S1H1H2E1/E2S2單位mmmm施工期沉降0.44975310.13蓄水期沉降0.20975310.06總沉降0.64975310.19經(jīng)計算，河床部位壩頂最終沉降變形量為0.19m，其中施工期沉降變形量為0.13m，蓄水期沉降變形量為0.06m。5.6泄水建筑物5.6.1泄水建筑物方案選擇本階段就泄水建筑物孔口尺寸擬定了2孔×8m從本畢業(yè)設計確定的水庫調(diào)洪原則和調(diào)洪結果看，此方案水庫均能滿足工程下游防洪保護對象控制斷面的安全泄量要求，各主要水庫特征水位差別不大。從可比工程投資看，由于攔河壩壩頂高程受校核洪水位控制，孔口尺寸越小，攔河壩壩頂高程越高，攔河壩工程投資越大；孔口尺寸越大，溢洪道控制段及泄槽結構斷面越大，溢洪道部分工程投資越大；輸水建筑物及發(fā)電引水系統(tǒng)部分工程投資基本相同；經(jīng)合計，2孔×8m方案可比工程投資最省。從運行的安全和靈活性看，此方案均能靈活運行，遇到超標準洪水時泄流能力最大；綜合以上因素，本階段推薦此方案，即布置2孔每孔凈寬為8.00m的泄洪閘。5.6.2工程布置及結構設計溢洪道位于右岸壩頭，由進水渠、泄洪閘控制段、泄槽、導墻和挑流鼻坎以及預挖沖坑等組成。溢洪道平面布置以及縱橫剖面詳見本報告附圖5.6.2.1泄洪閘控制段泄洪閘控制段位于樁號溢0+000.000～溢0+026.00m，其中上游段28.0m長范圍底部為C25F50混凝土底板，頂面高程305.00m，厚度50cm；閘室下游段13.78m長范圍為溢流堰，設2孔正堰，采用WES冪曲線實用堰型式，堰體內(nèi)部為C15W4混凝土，堰體表面設C30W4F100混凝土溢流面板，堰高4.50m，堰基高程為304.50m，堰頂高程309.00m，每孔凈寬8.00m，總凈寬16.00m，設2扇8.00m×9.80m露頂式弧形鋼閘門，閘室中墩和邊墻采用C25W4F50混凝土結構，中墩厚2.00m，邊墩為半重力式結構型式，頂寬2.00m。閘墩頂部上游側(cè)設啟閉機室，啟閉平臺高程329.00m，建筑面積10.00×22.00m2，內(nèi)布置2臺QHQ2×250kN型弧門啟閉機；閘墩頂部下游側(cè)設8.00m寬交通橋與大壩壩頂相通，橋面高程321.00m，設計荷載等級為公路Ⅱ級?？刂贫斡覀?cè)邊墻與右側(cè)岸坡處設C25W4F50混凝土刺墻，頂高程321.00m，頂寬8.0m。5.6.2.2進水渠閘室上游為進水渠，進水渠底高程305.00m。進水渠樁號溢0-028.00～溢0+000.00m之間采用厚50cm的C25F50混凝土底板進行襯護，頂面高程與護坦相平為305.00m，左側(cè)與壩體相鄰處設C25W4F50混凝土導墻，右側(cè)設貼坡式C25F50混凝土邊墻，并設φ25@200cm錨筋。5.6.2.3泄槽閘室下游為泄槽，位于樁號溢0+026.00～溢0+052.00m，水平投影長度26.00m，縱坡1：1.84，槽斷面為矩形，泄槽寬度18.00m，槽底采用C30F50鋼筋混凝土襯砌，底板厚60cm。泄槽兩側(cè)為C25F50混凝土半重力式邊墻，墻高由校核水位時的水面線并考慮摻氣影響和超高后決定，墻頂高程為302.16m～287.70m。5.6.2.4挑流