重力坝坝顶超高计算书标准格式.docx
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重力坝坝顶超高计算书标准格式
重力坝坝顶超高计算书标准格式
混凝土重力坝坝顶超高计算书标准格式
工程设计分院坝工室
2006.3.
核定：
审查：
校核：
编写：
——水电站工程（或水库工程、水利枢纽工程）
混凝土重力坝坝顶高程计算书
1计算说明
1.1适用范围（设计阶段）
本计算书仅适用于工程设计阶段的（坝型）坝顶超高/高程计算。
1.2工程概况
工程位于 省 市（县）的 江（河）上。
该工程是以 为主，兼顾 、 、 等综合利用的水利水电枢纽工程。
本工程规划设计阶段（或预可行性研究阶段，可行性研究阶段/初步设计阶段，招标设计阶段）设计报告已于 年 月经 审查通过。
水库总库容 ×108m3，有效库容 ×108m3，死库容 ×108m3；灌溉面积 亩；水电站装机容量 MW，多年平均发电量 ×108kW·h，保证出力 MW。
选定坝址为 ，选定坝型为 。
根据《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》DL5180—2003，工程等别为等型工程，拦河坝为级永久水工建筑物。
（因拦河大坝坝高已超过其规定的高度，拦河坝应提高级，按级建筑物设计。
）
1.3计算目的和要求
通过混凝土重力坝坝顶上游防浪墙顶与正常蓄水位、设计洪水位或校核洪水位高差的计算，以确定防浪墙顶高程和大坝高度，为坝体断面设计及坝体工程量计算提供可靠的依据。
1.4计算原则和方法
1.4.1计算原则
（1）坝顶上游防浪墙顶与正常蓄水位、设计洪水位或校核洪水位的高差，包括最大浪高、波浪中心线至水库静水位的高度和安全超高。
（2）确定的坝顶高程不得低于水库正常蓄水位及设计洪水位。
（3）坝顶高程的确定尚需考虑枢纽中其他建筑物（如船闸坝顶桥下通航净空）对坝顶高程的要求。
1.4.2计算方法
因选定坝型为（混凝土重力坝），防浪墙顶在水库静水位以上的高差按《混凝土重力坝设计规范》DL5108-1999式（11.1.1）计算，即：
∆h=h1%+hz+hc
式中，∆h—防浪墙顶至水库静水位的高差，m；
h1%—浪高，m；
hz−波浪中心线至水库静水位的高度，m；
hc−安全超高，m。
1.5计算工况
（1）正常蓄水位+相应的墙顶高差；
（2）设计洪水位+相应的墙顶高差；
（3）校核洪水位+相应的墙顶高差。
2计算依据
2.1规程规范和相关的技术文件
（1）规程规范
《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》DL5180—2003。
《混凝土重力坝设计规范》DL5108-1999。
《水工建筑物抗震设计规范》DL5073-1997。
《水工建筑物荷载设计规范》DL5077-1997。
（2）设计大纲
《—工程—阶段—设计大纲（工作计划）》（年.月）
（3）任务书
《—工程—阶段—计算任务书》（年.月）
（4）相关的技术文件
《—工程—阶段—（设计报告）》（年.月）。
《—工程—阶段—（设计报告）审查意见》（年.月）。
2.2原始资料和数据
依据—审查意见（或—报告或—接口单），原始资料和数据为：
（1）水库特征水位
正常蓄水位：
m；
汛期限制水位：
m；
死水位：
m；
设计洪水位：
m；
校核洪水位：
m；
防洪最高水位：
m。
（2）风速、风向
年最大风速：
m／s；
重现期为50年的年最大风速：
m／s；
多年平均年最大风速：
m／s；
多年平均年最大风速相对应的风向：
。
（3）坝轴线方位角：
。
（4）上游坝坡：
；大坝建基面高程：
m；坝前库底最低高程：
m（见附图1）。
（5）工程场地地震基本烈度：
度，设计烈度：
度。
2.3重要设计参数和系数
依据《水工建筑物荷载设计规范DL5077-1997》条、G.1.2条的规定及坝前库区工程地形图（附图2），设计风速和风区长度等取值见表2.1。
表2.1设计风速和风区长度
计算工况
设计风速v0（m／s）
风区长度D（km）
坝前水深H（m）
水域平均水深Hm（m）
正常蓄水位
（重现期为50年的年最大风速）
设计洪水位
校核洪水位
（多年平均年最大风速）
2.4引用定理及公式
2.4.1波浪要素计算
波浪要素主要包括波浪的平均波高、平均周期和平均波长。
根据拟建水库条件，宜按公式计算：
（1）平原、滨海地区水库，按照莆田试验站公式计算：
或
式中：
hm—平均波高（m）；
Tm—平均波周期（s）；
v0—计算风速（m/s）；
D—风区长度（m）；
Hm—水域平均水深（m）；
g—重力加速度，9.81m/s2。
平均波长按下式计算：
对于深水波，即H＞0.5Lm时，
式中：
Lm—平均波长（m）
（2）丘陵、平原地区水库，宜按鹤地水库公式计算（适用范围：
水库较深、v0＜26.5m/s及D＜7.5km）：
式中h2%—累积频率为2%的波高（m）；
Lm—平均波长（m）。
（3）内陆峡谷水库，可采用官厅水库公式计算（适用范围：
v0＜20m/s及D＜20km）：
式中h—当gD/v02=20~250时，为累积频率5%的波高h5%，m；当gD/v02=250~1000时，为累积频率10%的波高h10%，m。
（4）累积频率p%的波高hp与平均波高hm的比值按表2.2确定：
表2.2累积频率为P%的波高与平均波高比值（
）
P（%）
hm/Hm
0.1
1
2
3
4
5
10
13
20
50
0
2.97
2.42
2.23
2.11
2.02
1.95
1.71
1.61
1.43
0.94
0.1
2.70
2.26
2.09
2.00
1.92
1.87
1.65
1.56
1.41
0.96
0.2
2.46
2.09
1.96
1.88
1.81
1.76
1.59
1.51
1.37
0.98
0.3
2.23
1.93
1.82
1.76
1.70
1.66
1.52
1.45
1.34
1.00
0.4
2.01
1.78
1.68
1.64
1.60
1.56
1.44
1.39
1.30
1.01
0.5
1.80
1.63
1.56
1.52
1.49
1.46
1.37
1.33
1.25
1.01
2.4.2波浪中心线至水库静水位的高度hz（m）
式中：
hz—波浪中心线至水库静水位的高度（m）；
h1%—累积频率为1%的波高（m）；
Lm—平均波长（m）；
H—坝迎水面前水深（m）。
2.4.3安全超高hc
依据《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》DL5180—2003和《混凝土重力坝设计规范》DL5108-1999，安全超高hc按表2.3确定。
表2.3安全超高hc值
运用状况
坝的级别
1
2
3
4、5
正常运用洪水（正常蓄水位和设计洪水位）
0.7
0.5
0.4
0.3
非常运用洪水（校核洪水位）
0.5
0.4
0.3
0.2
注：
当正常运用洪水和非常运用洪水均低于水库正常蓄水位时，坝顶超高以正常蓄水位为基准。
当库区有可能发生大体积塌岸或滑坡并在壅水建筑物形成涌浪时，坝顶超高应进行专门研究后确定。
3计算过程与结果分析
3.1防浪墙顶在水库静水位以上的高差及墙顶高程计算
见Excel计算过程表3.1~3.3。
3.2成果汇总
不同工况的计算成果汇总见表3.4。
表3.4防浪墙顶在水库静水位以上的高差及墙顶高程计算成果表
计算工况
水库静水位（m）
波高h1%（m）
波浪中心线至水库静水位的高度hz（m）
安全超高hc（m）
墙顶高差∆h（m）
墙顶高程（m）
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
（6）
正常蓄水位
（5）=
（2）+（3）+（4）
（6）=
（1）+（5）
设计洪水位
（5）=
（2）+（3）+（4）
（6）=
（1）+（5）
校核洪水位
（5）=
（2）+（3）+（4）
（6）=
（1）+（5）
4计算结论和建议
（1）混凝土重力坝坝顶上游防浪墙顶高程按以上运用条件计算后，取表3.4中的最大值，即为m。
（2）因防浪墙高m，最终确定坝顶高程m，高于水库正常蓄水位及设计洪水位m，满足规范要求，可作为坝体标准剖面设计的依据。
（3）下阶段可根据新的水文、地形和地质条件再复核。
5计算附表及附图
附图1：
坝体计算标准剖面图
附图2：
坝前水库区工程地形图
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