《小型拦河坝设计计算书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《小型拦河坝设计计算书.docx（23页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、一、过坝洪水计算1、计算方法项目区及附近没有水文测站，无法采用长系列实测洪水资料推求设计洪水，只能采用暴雨资料推求设计洪水。白沙镇水管所自1994年安装有人工记录雨量站，主要用于暴雨观测，距今21年，资料系列满足统计年限精度要求，但由于记录人员不稳 定，操作欠规范，雨量资料准确性差，作为洪水计算统计资料成果误差大， 不宜采用 因此，本次洪水计算采用广西水文图集及暴雨径流查算图表中的雨量等值线 及Cv值图表计算洪水。拦河坝座落在干沟01下游，为简化计算，对干沟01全长进行洪水计算，然后按 面积比计算坝上洪水量。2、设计洪水标准选择根据广西壮族自治区土地整治工程建设标准，本次拦河坝引水枢纽引水流量
2、 小于2.0m3/s,按10年一遇洪水标准设计。3、洪水计算(1)集雨面积将项目区及与之接壤，并正在安排土地整治项目建设的龙江村、文明村、白沙村 实测1: 1000地形图进行拼接，在图上框出干沟 01集雨面积为6.462Km2。(2)河道底坡计算计算公式：I (H H1)L1 (H1 H2)L2 (Hn4 Hn)-2HL J=J河道底坡；H0河道从下至上第一个断面处的河底高程；Hi、H2河道从下至上第二、第三个断面处的河底高程；Hn-1、Hn河道从下至上最后两个断面处的河底高程；L河道总长,图上量得 3030.28m , 3.03Km。计算得河道底坡：J=0.00184。(3)设计净雨计算1)
3、根据项目所在地点查广西水文图集，得多年平均最大 1、6、24小时H值和CV值，然后查模比系数Kp值，计算不同频率年份设计雨量见表 5-2。表5-2各时段点暴雨量参数及频率计算成果表计算方法时段资料系 列均值(mm)CvCs/Cv频率(%)50.5210广西暴 雨统计参 数等值线 图集(2001 )10min截止2000 年240.33.537.749.442.533.61h截止2000 年650.3102.1133.9115.1916h截止2000 年1150.45216.2320.9258.918424h截止2000 年1600.5318.4489.6387.2265.62)取时段At为0.
4、5小时，计算各时段设计暴雨根据暴雨径流查算图表，计算 P=10%暴雨递减指数np如下:Hi。n1p=1+1.2851g 10=1+1.285 X -0.433 ) =0.444 H 60 pH1p/、n2P=1+1.2851g -=1+1.285 X (-0.306) =0.607H6PH6P,、n2P=1+1.6611g 6=1+1.661 X -0.159 ） =0.736H24P式中H24p、H6p、H1p （H60p）、H10P分别为24小时、6小时、1小时、10分钟 设计暴雨（单位：mm）。各时点暴雨按下式计算：当 6Vt24 小时：Htp=h24p（ ）1-n3p24当 1t6 小
5、时：Htp=h1pt1-n3P或 Htp=h6P（：）1-n2p当 t80cm的排水（砂）孔，孔顶设设置6cm厚钢筋碎人行盖板，孔口上部（迎 水面）设置5cm厚平木板闸槽。为加强坝肩稳定，坝身与两岸接触设置C20埋石碎刺墙伸入两岸，每侧伸入长度 为1.5m,顶部高程为13.5m,底部高程与坝基相同，均为10.82m。刺墙厚80cm。（2）坝身过流能力复核1）下游水位计算下游水位采用比降法计算，河道两岸砌石硬化，底宽 6.0m,糙率取0.022,底坡 0.0036,计算下游水位1.55m。2）闸孔过流能力计算公式： 3/2Q 闸=omB% 2g H0Q闸闸孔过流，m3/s。H0堰顶水头（含流速水
6、头），经试算得H0=1.56m ,其中堰顶实际水深1.44m, 流速水头0.12m。淹没系数。下游水位为13.97m,闸孔堰顶高程为13.50m,则下游水位与 堰顶高差 hs=13.97-13.5=0.47 ,从 hs/ H0=0.47/1.56=0.30 0.80,判断 闸孔出流为自由出流，取6=1.0。B闸孔宽度，本次设置闸孔 4孔，每孔净宽100cm ,故B=4.0m。m流量系数，下游沟宽 B0=8.0m,闸孔宽B=4.0m , B/ B0=0.50 ,查流量系数表，得m=0.34 0g重力加速度，g =9.81m/s 2。计算得:Q 闸=11.73m 3/So3）堰顶过流能力计算公式：
7、3/2Q 土限=os m By2g H0Q堰堰顶过流能力，m3/soH0堰顶水头（含流速水头），H0二坝上游水位+流速水头-堰顶高程=14.94（=13.5+1.44 ） +0.12-14.30= 0.76m 。其中堰顶实际水深 0.64m,流速水 头 0.12m 。os淹没系数。下游水位为13.97m,闸孔堰顶高程为14.30m,则下游水位与堰顶高差 hs=13.97-14.30=0.-0.33 ,从 hs/ Ho=-0.33/0.76=-0.43 0.76/4=0.97。k边墩形状系数，按折线型边墩选取，Wk =0.8。m/ 流量系数，根据 H0/Hd=0.78 , P/Hd=1.94,查
8、图得 m，=0.41。P 堰高，P=：K顶高程-坝址处河道底部高程=14.3-12.42=1.88m。Hd设计水头，Hd =上游水位-下游水位=14.94-13.97=0.97m。计算得：Q tg= 3.73m 3/So4)坝身过流能力复核Q坝核二Q闸+ Q 土=11.73+3.73=15.46 m 3/s,稍大于过坝设计洪峰流量 Q坝=15.41 m3/s,故坝身过流满足泄洪要求。(3)坝基渗透稳定计算根据水闸设计规范(SL265-2001 )的规定，考虑到本次工程属V等5级小型水坝，为便于计算，采用渗径系数法分正常运行和设计洪水2种工况计算，具体如下：计算简图：见图5-5、5-6。计算公式
9、：C=L/mC渗径系数；L闸基防渗长度，为防渗部分水平段和垂直段的长度总和，按图 5-1和5-2计算，L为1,8/的边界条件总长：L=2.1+0.5+ J0.52 + 0.52 +3.35+0.52 +0.52 +0.5+1.5=9.37 ;阳一一上、下游水头。正常运行状况下，上游水位与坝顶高程一致，下游无水，则小=14.3-12.42=1.88m ;设计洪水状况下，上、下游水头 Hd =上游水位-下游水位=14.94-13.97=0.97m 。计算得：正常水位状况：C=L/小=9.37/1.88=4.98 C =32;设计水位状况：C=L/zH=9.37/0.97=9.66 C =32;结论
10、：从计算结果来看，正常水位及设计水位运行状况下，坝基均满足抗渗破坏 要求。(4)坝身稳定计算1)抗滑稳定计算简图，见图5-7、5-8:计算公式：L-二二二r一三一一3I =- I d根据碎重力坝设计规范(SL319-2005 )的规定，选择抗剪强度公式计算抗滑稳定：f 1W -U) K-PK抗滑稳定安全系数；本次坝基为粘土，参考水闸设计规=0.35 ;f坝体碎与坝基接触面的抗滑摩擦系数，范，瓦窑岭水库除险加固工程的地勘成果，取IW坝基上全部向下铅直荷载，KN ;EU 扬压力，KN;ZP 作用在坝体上的水平荷载。工况1:正常运行水位时(假设坝下游无水)EW=G1+G2+ - +G11=0.5 X
11、 (2.1+1.88 ) X25+0.2 X0.3 X25+0.2 X0.2 X0.5 X25+(0.2+0.3 )义(1.0+1.46+0.82 ) X25+0.5 X0.5 X0.5 X25+0.5 X0.82 0.82 X25+0.82 义(1.0+1.46 ) X25+0.5 X(0.5+0.5+2.54 ) X1.46 25+ (0.5+0.5+2.54 ) X1.0 25+0.5 X0.5 0.5 25+0.5 0.5 X25=49.75+1.5+0.5+41+3.125+8.405+50.43+64.605+88.50+3.125+6.25=350.79KNEJ= U1+U2+
12、- +U10=Y X X5.35+ Y X也 X0.5 X0.5+ Y XH2 X (5.35-0.5 ) + 丫 XH3 X0.5 X0.5+ 丫 XH3 X (5.35-0.5-0.5 ) + T XH4X 2.54+0.82 ) 0.5+ 丫 XHX 0.5+0.5 ) + 丫 XH5X0.50.5+Y XH5X0.5+ y XH6X0.5X0.5=16.05+0.25+4.85+0.25+4.35+11.155+6.72+0.25+0.5+0.25=49.975式中： 水白容重，产10KN/m3;小1、210 扬压力增量值，根据上下游水头差H=(上游水位)-下游水位=14.30-12.
13、42 (取下游无水)=1.88m ,取AH=H/L=1.88/9.37=0.20，从下往上按渗径长度推算各拐点扬压力增量值见表5-3 :表5-3扣拐点扬压力增量值小2小3小4小5小60.30.10.10.6720.10.1EP=P 土+P 水=18.05+79.20=97.25KNP 土上游土压力；P 土 =0.5 丫土 h 土 2tg2(45- /2)=0.5 X18 X2.1 2 乂tg2(45-22/2)=18.05KN ;P 水上游静水压力，P 水=0.5 h 水 2=0.5M0X 01+1.88 ) 2=79.20KN。计算得：K=fI(W-U) = 0.35(350.79-49.9
14、75)二的 长满足稳定要求。P97.25工况2:设计洪水时，上游水位14.94m ,下游水位13.97m。IW=350.79KN (同正常工况)EU= U1+U2+U1o= 丫 XH1X5.35+ 丫 XH2X0.5M.5+丫 XH2X 6.35-0.5) + 丫 xHsX0.5X0.5+ T XH3X(5.35-0.5-0.5 ) + T XH4X 054+0.82 ) X0.5+ 丫 XH4X 0.5+0.5 )+ 丫 XH5 0.5 0.5+ 丫 XH5X0.5+ 丫 XH6M.5X0.5=73.30+0.125+2.425+0.125+2.175+5.58+3.36+0.125+0.2
15、5+0.125=87.59KN式中： 水白容重，产10KN/m3;小1、210 扬压力增量值，根据上下游水头差H=(上游水位)-下游水位=14.94-13.97 (取下游无水)=1.88m ,取AH=H/L=1.88/9.37=0.20，从下往上按渗径长度推算各拐点扬压力增量值见表5-4 :表5-4扣拐点扬压力增量值小1小2不3小4小5小61.370.050.050.3460.050.7EP=P 土+P 水=20.95+79.20=97.25KNP 土,上游土压力；P 土 =0.5 丫土 h 2tg2(45-/2)=0.5 X18 X2.12 X tg2(45-22/2)=18.05KN ;P
16、 水上游静水压力，P 水上=0.5 h 水2=0.5 X10X2.1+1.88+0.97 )2=122.51KN ;P 水下=0.5 计 h 水 2=0.5X10X 13.97-12.42+1.5 ) 2=46.51KN ;P 水=p 水上-p 水下=122.51-46.51=76.00计算得：Kf（35*7987.59）=1.21 K=1.05,满足稳定要求P76.002）坝基应力计算计算公式：、（W-U） 、 M *x 、 （W-U） 6V M 0y=2ABB2工况1:施工期（上、下游均无水，坝基面不存在扬压力）W=350.79 （按前述计算）EU=0B坝基宽度，B=5.35 oZM计算见
17、表5-5 :表5-5EM计算成果表序号荷载名称荷载值（KN）力臂（m）弯矩（KN m）备注一坝体自重汇W1G149.752.6755133.112G21.52.02553.043G30.51.80850.904G4411.925578.95序号荷载名称荷载值（KN）力臂（m）弯矩（KN m）备注5G53.1252.00856.286G68.4051.402511.797G750.431.267863.948G864.605-0.32-20.679G988.50-0.9078-80.3410G103.125-2.0085-6.2811G116.25-2.4255-15.16万M175.56Z (
18、W - U)6 M 350.79-0 6175.56 ” = “c cc产土 2- =65.57 圾.80BB25.355.35计算得：omax=102.37KPa 0,满足地基承载力要求。正常运行期：!W=350.79KN!U=49.975KNB坝基宽度，B=5.35 oZM计算见表5-6 :表5-6EM计算成果表序号荷载名称荷载值（KN力臂（m）弯矩（KN m）备注一坝体自重万W175.561G49.752.6755133.112G1.52.02553.043G0.51.80850.904G411.925578.955G3.1252.00856.286G68.4051.402511.797
19、G50.431.267863.948G864.605-0.32-20.679G88.50-0.9078-80.3410Go3.125-2.0085-6.28序号荷载名称荷载值（KN力臂（m）肖宛（KN m）备注11G16.25-2.4255-15.16一扬压力T U-25.371U116.05002以0.252.34250.593U34.85-0.25-1.214U40.251.84250.465U54.35-0.5-2.186U11.155-0.5555-6.207U76.72-2.1755-14.628U0.25-2.0085-0.509U90.5-2.4255-1.2110U1o0.25
20、-2.5085-0.50二上游水、土压力-117.951P水79.20-1.33-105.342P 土18.05-0.6985-12.61E32.34(W-U)6 M 350.79 -49.975 6 32.34 ” “ s 产士 2 =土厂=56.23 678BB25.355.352计算得：omax=63.01KPa 0,满足地基承载力要求；omin=49.45KPa 0,满足地基承载力要求。设计洪水期：上游水位14.94m ,下游水位13.97m。!W=350.79KNUU=87.595KN坝基宽度，B=5.35IM计算见表5-7 :表5-7EM计算成果表序号荷载名称荷载彳1 （ KN）力
21、臂（m）驾矩(KN-m)备注坝体自重士 W175.561G49.752.6755133.11序号荷载名称荷载彳I （ KN）力臂（m）弯矩（KN-m）备注2G1.52.02553.043G30.51.80850.904G411.925578.955G53.1252.00856.286G68.4051.402511.797G50.431.267863.948G64.605-0.32-20.679G88.50-0.9078-80.34一坝体自重万W175.5610Go3.125-2.0085-6.2811Gn6.25-2.4255-15.16一扬压力汇U-12.761U173.30002U20.1
22、252.34250.293U32.425-0.25-0.614U40.1251.84250.235U52.175-0.5-1.096U65.58-0.5555-3.107U73.36-2.1755-7.318U80.125-2.0085-0.259U90.25-2.4255-0.6110U100.125-2.5085-0.31二上游水、土压力-144.771P水上122.51-1.54-188.672P水下46.511.21556.513P 土18.05-0.6985-12.61E18.03 (W-U)6、M 350.79 -87.595 6 18.0325.355.352=49.20 B78
23、求。计算得:omax=52.98KPa 0 KPa,满足地基承载力要求，也满足坝址处不出现拉应力要3、消力池及海漫设计(1)消力池设计1)水力计算下游水流衔接形式判别：q21.932T0=h c+= hc+2-2g 2hc2 0.952 hcT0消力池底板顶面算起总势能,m ;hc收缩水深，m；q 过坝单宽量，q=15.41/8=2.20m 3/s；小一一流速系数，取4=0.95。经试算，hc =0.23m , T0=5.409m。hc ”=hc(%+吗 _1) = 23( 11+ 8乂2.2 3-1) =2.08m 下游水深ht=1.55m,2 ghc32.9.81 0.233判断发生远离式
24、水跃起，需建消力池。hc水流跃后水深，m；消力池深计算：d= co hc - ht-&00水跃淹没系数，经校正，0- 0=1.05；hc ”水流跃后水深，2.08m；ht出池河床水深，ht =1.55m ;金水流出池落差，m2=0.02金 = q 2g*/2ht/ 消力池出口流速系数，取卜 =0.95经计算，d=0.62m ,取 d =0.60m。池长计算：自由水跃起长：Lj=6.9X (hc ”- hc) =12.74m ;计算消力池长度：Lk=0.75 Lj =0.75 Xl2.74=9.56m ,取=9.5m。消力池底板厚度计算：t=ki q Ht消力池底板计算厚度，m；k1消力池底板计
25、算系数，取 0.20;q消力池进口处的单宽流量，q =2.20m3/s；阳坝上、下游水位差， m； H= =14.94-13.97=0.97m计算得：t=0.29m ,取 t=30cm。2)消力池设计根据计算成果，本次消力池设计池深 0.6m,池宽8m,长9.5m。消力池底板高 程11.82m,采用C20碎现浇结构，厚30cm；底板内设C20无砂碎滤水砖消散扬压 力，排距100cm ,单排内每200cm设置一个，排与排之间错开布置，呈梅花型布置； 底板下设层厚15cm的卵石垫层及15cm厚粗砂垫层。消力池末端设置C20现浇碎消 力坎。(2)海漫设计本次计划在消力池末端设置海漫平顺水流，海漫采用
26、干砌石铺砌，厚度 50cm, 宽8m ,长5m。海漫砌石顶部高程为12.42m。4、两岸翼墙设计(1)上游翼墙设置上游翼墙采用重力式 M7.5浆砌石挡土墙结构，墙高 3.52m,顶宽50cm,直立 墙面迎水，背水面墙体边坡1: 0.4。墙顶采用2cm厚M10水泥砂浆压顶，迎水面及 背水面露天部分采用M10水泥砂浆勾凸缝。基础埋深为河道底部高程以下 50cm,也 即 12.42-0.5=11.92m 高程。(2)过坝段翼墙设置过坝段翼墙采用重力式M7.5浆砌石挡土墙结构，墙高2.143.15m，顶宽50cm , 直立墙面迎水，背水面墙体边坡 1 : 0.4。墙顶采用2cm厚M10水泥砂浆压顶，迎水面及背水面露天部分采用 M10水泥砂浆勾凸缝。基础埋深坝坡面高程以下 50cm。(3)下游翼墙设置下游翼墙采用重力式 M7.5浆砌石挡土墙结构，墙高 3.52m,顶宽50cm,直立 墙面迎水，背水面墙体边坡1: 0.4。墙顶采用2cm厚M10水泥砂浆压顶，迎水面及 背水面露天部分采用M10水泥砂浆勾凸缝。基础埋深为河道底部高程以下 50cm,也 即 12.42-0.5=11.92m 高程。