拦河坝设计.docx
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拦河坝设计
拦河坝设计
坝型为自由溢流重力坝，采用M7.5浆砌块石，迎水面设0.2mC15砼结构。
设计坝高为1.5m，溢流堰长度分别为4m3.5m、4.5m、5m和4.5m,坝顶宽度为1.00m,坝基础底宽为3m高0.50m，坝身上游面为垂直，下游面坡比为1:
1。
护岸采用M7.5浆砌块石，墙高高出坝顶1m，基础为扩大基础，顶宽0.5m，内侧坡比为1:
0.30，外侧为1:
0.15。
1水文水利计算
拦河坝控制流域面积经从1：
1万地形图量算。
洪峰流量采用地区经验公式计算设计洪峰流量，小流域汇流计算采用经验公式，其解释表达式：
Q=C.Fn
011
Cv=1.17/FCs=3.5Cv
Qp.=（①p.Cv+1）Q
式中：
q――年最大洪峰流量的多年平均值（m/s）
q—设计洪峰流量（m/s）
C---综合系数取值4.2
n——指数取值0.75贝心Q=4.2F0.75
F----流域面积（km）
Cv——变差系数
Cs偏态系数
1p――皮尔逊山型曲线的离均系数
拦河坝10年一遇洪水设计流量计算见表5-1
表5-1拦河坝10年一遇洪水设计流量计算
项目名称
F
Q
Cv
Cv/Cs
Q
备注
单位
kmi
（mi/s）
（mi/s）
小岭1
1.7
7.14
0.85
3.5
15.3
小岭2
0.6
2.52
0.88
3.5
5.4
小岭3
0.4
1.68
0.82
3.5
3.6
坑柄
2.9
12.18
0.78
3.5
26.1
+屮用赤岩坑
0.4
1.68
0.79
3.5
3.6
东岩山头
0.7
2.94
0.77
3.5
6.3
大际坑
0.8
3.36
0.78
3.5
7.2
黄隔
1.1
4.62
0.97
3.5
9.9
岭头水库
3
12.60
0.92
3.5
27
黑垄坑
0.6
2.52
0.97
3.5
5.4
拱桥坑头
0.42
1.76
0.95
3.5
3.78
过岭坑
1.2
5.04
0.93
3.5
10.8
本基湾
0.4
1.68
0.85
3.5
3.6
祖龙坑
0.4
1.68
0.84
3.5
3.6
2坝基工程地质条件
I、基本地质条件
坝址地形较陡，两岸山坡坡度约30-40°,出露岩性为朱罗系（J3C）地层，岩性以砂岩、凝灰岩为主；岩浆岩（丫5"®c）,岩性以花岗岩、黑云母花岗岩为主，岩体呈弱风化状，强度较高。
河床为冲洪积砂砾卵石、漂石覆盖。
地质构造较简单，仅发育几组节理裂隙，未发现不利于岩体稳定的结构面或结构体。
据《中国地震动参数区划图》
（GB18306-2001及福建省建设厅文件《闽建设（2003）10号》，清流县地震设防烈度为6度。
H、坝基开挖原则
1、河床部位，冲洪积不宜作为坝基，应予以清除。
开挖深度0.5-1.0m。
2、岸坡坝基应清除表部松动岩体、崩积物及残坡积土，开挖深度1.0-2.5m。
3、建议边坡开挖坡度：
坡残积土厚度小，易清除，强风化带岩
体1:
0.75，弱风化带岩体1:
0.3〜0.5。
皿、坝基稳定分析
由于弱风化基岩埋深较深，坝基可座落于强－弱风化基岩上，岩体内无不良构造线穿过，不存在坝基深层滑动的边界条件，坝基稳定性好。
据工程类比，该弱风化岩体天然容重为27.0KN/m3,抗剪断强度中，内摩擦角为24.5°，粘聚力为6.5Mpa,岩石饱和极限抗压强度为50.0Mpa，完全满足拦河坝对地基承载力的要求。
W、坝基渗漏
根据坝基岩体节理裂隙发育程度及结构类型，坝基及坝肩岩体强－弱风化岩层，以弱透水〜微透水或微〜极微透水为主，透水率为q=5〜0.5（Lu）或q=0.5〜0.05（Lu）;在坝肩为强—弱风化的局部地段存在渗漏及渗透问题，应予以处理。
V、边坡稳定问题
边坡以强—弱风化岩质边坡为主，且开挖高度有限，边坡稳定。
3大坝设计计算
（1）坝型选择
引水坝是在冲毁坝址上重建，结合实地察看和地形地质情况，拦河坝采用溢流重力坝。
（2）洪水成因及特性：
本流域洪水由暴雨形成，形成本流域暴雨的主要大气系统是切变、涡切变，低槽和低涡等。
三、四月由于小槽涡频频活动于西风带而出现小暴雨，五、六月间受地面低压锋系和盛行的西南气流影响，冷暖气团在本流域上空交绥对峙，极锋在北地带活动频繁，常产生大范围、持续性的暴雨天气。
历年最大洪水及历史特大洪水多系锋面所致，台风对本流域影响不显著。
（3）设计基本资料
①设计依据:
本设计依据的法律法规、规范标准和参照的有关资
料如下：
《浆砌石坝设计规范》（SL25-91）、《水利水电工程等级划分及设计标准》（SL252-2000）、《水工混凝土结构设计规划》
（SL/T191-96）
2水文气象：
多年平均气温18.2C,日最高温度38.8°C,最低温度-8.9°C,常年平均降雨量1801.3mm,多年平均径流深959mrp年平均风速1.5m/s，瞬时最大风速20m/s。
3防洪标准：
10%,相应洪峰流量：
见拦河坝10年一遇洪水设计流量计算见表5-1。
4材料容重：
混凝土24KN/m、浆砌块石21KN/m、回填砂石
19KN/m、回填土16KN/m、天然砂砾石覆盖层19KN/m。
5地震烈度：
地震设防烈度为6度。
6地基特性及设计参数：
工程所处位置地层相对较厚，约1.5-2.5米。
力学参数取值如下：
堆积层允许承截力fk=20~25kg/cm2,基础抗剪摩擦系数f=0.45。
（4）坝断面设计
本工程坝型均为溢流重力坝，采用M7.5浆砌块石。
设计坝顶宽度为1.0米，上游面垂直，下游面坡比为1:
1.00。
坝后设防冲消能设施。
（详见拦河坝工程特性表、设计断面图）
表5-2拦河坝工程特性表
项目名称
属性
集雨
面积
总库容
高度
顶宽
底宽
迎水
坡比
背水坡比
堰顶
长度
单位
（km2）
（万m）
（m）
（m）
（m）
（m）
小岭1
1.7
1.5
0
2.0
6.0
1.0
1:
0.1
1:
1
5.00
小岭2
0.6
1.2
0
1.0
4.0
0.5
1:
0.1
1:
1
5.00
小岭3
0.4
1.85
0
1.0
3.0
0.5
1:
0.1
1:
1
10.00
坑柄
2.9
9.2
0
1.5
5.0
1.0
1:
0.1
1:
1
16.00
+屮用赤岩坑
0.4
6.71
0
1.5
4.0
1.0
1:
0.1
1:
1
6.00
东岩山头
0.7
10.2
0
1.5
3.0
1.0
1:
0.1
1:
1
25.00
大际坑
0.8
8.3
0
1.0
3.0
0.5
1:
0.1
1:
1
18.00
黄隔
1.1
0.48
0
1.5
4.0
1.0
1:
0.1
1:
1
4.00
岭头水库
3
1.05
0
1.5
6.0
1.0
1:
0.1
1:
1
10.00
黑垄坑
0.6
0.75
0
1.0
5.0
0.5
1:
0.1
1:
1
4.00
拱桥坑头
0.42
0.45
0
1.0
4.0
0.5
1:
0.1
1:
1
3.50
过岭坑
1.2
0.6
0
1.5
5.0
1.0
1:
0.1
1:
1
4.50
本基湾
0.4
0.7
0
1.0
3.0
0.5
1:
0.1
1:
1
5.00
祖龙坑
0.4
1.5
0
2.0
6.0
1.0
1:
0.1
1:
1
4.00
（5）坝抗滑稳定及应力计算
A.荷载组合
本工程为小型引水工程。
在抗滑稳定及应力计算中，溢流坝抗滑稳定及基础应力的计算长度取单位坝段。
作用在溢流坝的荷载有：
坝自重、水压力、扬压力、泥沙压力、动力压力及浪压力，根据规范要求荷载组合分基本组合和特殊组合分别进行计算，组合如下：
1基本组合：
设计洪水位水压力+下游水压力+扬压力+自重+泥沙压力+浪压力
2特殊荷载组合：
校核洪水位水压力+下游水压力+扬压力+自重+泥沙压力+动水压力+浪压力
B.
坝体抗滑稳定及应力分析
坝体的抗滑稳定按抗剪断公式进行计算，计算公式如下:
厂刀W+cA
Ks=
式中：
Ks---抗滑稳定安全系数；
f'---砌体与地基抗剪断摩擦系数，取0.90;
c'---抗剪断凝聚力，取0.70Mpa。
刀W---作用在计算截面以上坝体的全部竖向荷载；t
刀P---作用在计算截面以上坝体的全部水平向荷载；t
[K]---抗滑稳定允许安全系数，基本组合3,特殊组合2.5。
坝基面的坝体应力应满足①小于坝基础的容许压应力；②一般不出现拉应力。
经计算，溢流坝的抗滑稳定安全系数及应力成果详见下
表5-3:
5-3溢流坝稳定安全系数及应力计算成果表
拦河坝
荷载组合
壬刍稳疋安
全系数
坝址处抗压强度不计扬压力（kg/cm2）
坝址处抗压强度计入扬压力（kg/cm2）
小岭1
基本组合
2.78
0.086
0.073
特殊组合
3.1
0.043
0.038
小岭2
基本组合
2.61
0.054
0.044
特殊组合
3.88
0.047
0.036
小岭3
基本组合
2.77
0.054
0.044
特殊组合
3.33
0.047
0.036
坑柄
基本组合
2.55
0.054
0.044
特殊组合
3.73
0.047
0.036
+屮用赤岩坑
基本组合
2.59
0.029
0.024
特殊组合
3.83
0.025
0.018
东岩山头
基本组合
2.54
0.054
0.044
特殊组合
3.13
0.047
0.036
大际坑
基本组合
2.66
0.054
0.044
特殊组合
3.75
0.047
0.036
黄隔
基本组合
2.99
0.029
0.024
特殊组合
3.98
0.025
0.018
岭头水
库
基本组合
2.77
0.029
0.024
特殊组合
3.89
0.025
0.018
黑垄坑
基本组合
2.65
0.054
0.044
特殊组合
3.39
0.047
0.036
拱桥坑头
基本组合
2.48
0.054
0.044
特殊组合
3.41
0.047
0.036
过岭坑
基本组合
2.61
0.029
0.024
特殊组合
3.19
0.025
0.018
本基湾
基本组合
2.50
0.029
0.024
特殊组合
3.42
0.025
0.018
祖龙坑
基本组合
2.50
0.029
0.024
特殊组合
3.42
0.025
0.018
（6）拦河坝翼墙、下游护岸设计
①翼墙高程确定
本工程拦河坝洪水标准采用十年一遇设计，二十年一遇校核。
根据实测河道断面，经计算堰上过为1.00m时，泄流量小于设计洪峰流量。
具体如下表5-4。
泄流量计算采用下式：
3
Q=mx£x^m2gH2B
式中：
Q—泄流量，mVs;m—流量系数；cn—淹没系数；
£—侧收缩系数；B—溢流前缘净宽，mH—堰上水头。
表5-4堰顶过水深计算成果表
项目名称
设计洪峰流量
堰顶宽
堰顶过水深
备注
单位
3
（m/S）
m
m
小岭1
13.5
5
1.32
满足要求
小岭2
11.64
5
1.2
满足要求
小岭3
15.6
10
0.92
满足要求
坑柄
45.3
16
0.99
满足要求
+屮用赤岩坑
36.7
6
1.19
满足要求
东岩山头
48.52
20
1.23
满足要求
大际坑
42.29
16
1.31
满足要求
黄隔
6.32
4
0.93
满足要求
岭头水库
10.65
10
0.712
满足要求
黑垄坑
8.52
4
1.13
满足要求
拱桥坑头
6.06
4
0.9
满足要求
过岭坑
7.34
4
1.02
满足要求
本基湾
8.13
5
0.94
满足要求
祖龙坑
13.52
4
1.54
满足要求
②护岸断面尺寸
护岸米用M7.5浆砌块石，墙咼等于坝咼，基础为扩大基础，清
基0.80米，顶宽0.60米，内侧破比为1:
0.30，外侧为1:
0.00。
高
度满足要求。
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