(整理)土坝坝顶高程计算说明书

土坝坝顶高程计算说明书

1 计算基本资料

达兰河流域属大陆性气候，其特点是光照充足，夏季炎热，冬季寒冷，干燥少雨，蒸发量大，春季多风，库区最大风速18m3/s,多年平均最大风速12.6m3/s,风向多顺河，风向基本上与坝轴线正交，吹程D=5.3km。东田水库属内陆峡谷水库。

东田水库枢纽工程的特征水位如下：

●死水位1400.0m

●正常蓄水位1435.5m

●设计洪水位1437.66m

●校核洪水位1440.25m

本工程地震基本烈度为Ⅵ度，根据中华人民共和国国家经济贸易委员会发布的《水工建筑物抗震设计规范》（DL5073－2000）总则所述：设计烈度为Ⅵ度时，可不进行抗震计算，但对1级水工建筑物仍应按规范采取适当的工程措施。

2 设计计算情况

根据中华人民共和国水利部发布的《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001），第5.3.3条，坝顶高程等于水库静水位与坝顶超高之和，应按以下运用条件计算，取其最大值：

(1)设计洪水位加正常运用条件下的坝顶超高超高；

(2)正常蓄水位加正常运用条件下的坝顶超高；

(3)校核洪水位加正常运用条件下的坝顶超高；

(4)正常蓄水位加非常运用条件下的坝顶超高，再按本规范5.3.2条规定加地震

安全加高。

本工程地震基本烈度为Ⅵ度，故由《水工建筑物抗震设计规范》（DL5073－2000）知不考虑地震加高。

第5.3.4条规定：当坝顶上游侧设有防浪墙时，坝顶超高可改为对防浪墙顶的要求。但此时在正常运用条件下，坝顶应高出静水位0.5m；在非常运用条件下，坝顶应不低于静水位。

第5.3.5规定，设计计算风速的取值应遵循下列规定：

(1)正常运用条件下的1级、2级坝，采用多年平均年最大风速的1.5～2.0倍；

(2) 正常运用条件下的的3级、4级和5级坝，采用多年平均年最大风速的1.5倍；

(3) 非常运用条件下，采用多年平均年最大风速。

本次设计大坝为3级，故正常运用情况下，采用多年平均年最大风速的1.5倍，即：W=12.6×1.5=18.9m/s ；非常运用条件下，采用多年平均年最大风速，即：W=12.6m/s 。

第5.3.6规定坝顶应预留竣工后的沉降超高。 3 坝顶超高计算

混凝土面板堆石坝的设计中坝顶上游常采用高防浪墙，采用高防浪墙可以减少较多的坝体填筑量，节省工程投资。防浪墙高一般为4～6m ，且与混凝土面板相结合。故面板坝的坝顶超高应采用重力坝的坝顶超高计算公式进行计算。 3.1 坝顶超高计算公式

防浪墙顶高程由各种水库静水位加超高△h 所得数值的最大值确定。

(1) 根据中华人民共和国水利部发布的《混凝土重力坝设计规范》（SL319-2005），第8.1.1条，坝顶在水库静水位以上的超高h ∆按下式计算：

c z h h h h ++=∆%1 （附录C-1）

式中：

h ∆——防浪墙顶至特征水位（正常蓄水位、设计洪水位或校核洪水

位）的高差，m ；

%1h ——频率为1%的波高，m ；

z h ——波浪中心线至特征水位（正常蓄水位、设计洪水位或校核洪

水位）的高差，m ；

c h ——安全超高，m ；

由《碾压式土石坝设计规范 》（SL 274-2001）表5.3.1查得3级建筑物设计情况为c h =0.7m ，山区、丘陵区的校核超高c h =0.4m 。

(2)由《碾压式土石坝设计规范 》（SL 274-2001）附录A.1波浪计算知，对于内陆峡谷水库，当设计计算风速W<20 m/s , ，吹程D=5.3km<20km 时，波浪的波高和平均波长可采用官厅水库公式计算：

3

/1212/120076.0⎪

⎭

⎫ ⎝⎛=-W gD W W gh (附录C-2)

75

.3/1215.2/12331.0--⎪⎭

⎫ ⎝⎛=W gD W W gL m (附录C-3)

式中：

h ——当2W gD =20～250时，为累积频率为5%的波高%5h ，m ；当

2W gD =250～1000时，为累积频率为10%的波高%10h ，m 。

g ——重力加速度（m 2/s ），g =9.81m 2/s ；

D ——吹程，km ，D =5.3km ；

W ——设计计算风速，正常运用情况时W =18.9 m/s ，非常运用情况

时W =12.6m/s ；

L m ——平均波长，m 。 (3)

(4)波浪中心线至水库特征水位（正常蓄水位、设计洪水位或校核洪水位）的高差可由下式计算：

m

m

z L H

cth

L h h ππ2%

12=

（附录C-4） 式中：

H ——挡水建筑物迎水面前的水深，m ,设计所选坝址处原河床底部

高程为1384.0m , H 正=51.5m , H 设=53.66m , H 校=56.25m 。

3.2 竣工后坝体预留沉降

附表C-1 超高值h ∆及防浪墙顶高程计算统计表

列表项目

正常运用情况 非常运用情况

设计洪水位+正常超高

正常蓄水位+正常超高

校核洪水位+非常超高 正常蓄水位+非常超高 1=⑴+⑵

防浪墙顶 高程Z(m)

1440.316

1438.156

1442.005

1437.255

⑴特征水位

Z(m)

1437.66 1435.5 1440.25 1435.5 ⑵=①+②+③超高值△h(m) 2.656 2.656 1.755 1.755

水头H(m) 53.66 51.5 56.25 51.5

吹程D（km） 5.3

设计计算

风速V0(m/s)

18.9 12.6

V02357.21 158.76

gD/V02145.553 327.494

平均波长

L m(m)

11.593 11.593 7.724 7.724

波高h(m) 1.139 1.139 0.686 0.686

①

累计频率为

1%的波高h1%

1.414 1.414 0.971 0.971

πh1%2/L m0.542 0.542 0.384 0.384 2πH/L m29.083 27.913 45.760 41.895 cth(2πH/L m) 1 1 1 1

②

波浪中心线

至特征水位

的高差hz(m)

0.542 0.542 0.384 0.384

③安全加高

hc(m)

0.7 0.7 0.4 0.4

4 坝体预留竣工后沉降超高确定

根据规范《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）第5.3.6条知，坝体应预留竣工后沉降超高，各坝段的预留沉降超高应根据相应坝段的坝高而变化，预留沉降超高不应计入坝的计算高度，在坝体中段预留竣工后沉降超高值为0.3～0.5m。同时《混凝土面板堆石坝设计规范》（SL228-98）第5.1.4条也规定：坝顶应预留沉降超高，其值可参考类似工程确定。沉降超高的设置应由坝头处的零值，渐变到坝最高处得最大值，用局部放陡顶部坝坡实现沉降超高。现拟定坝体沉降为1.0m。

5 结论及结果分析

5.1 结论

根据附表C-1计算结果，取最大值为防浪墙顶高程，即校核洪水位加非常运用条件下的坝顶超高值，现取值为1442.01m；墙顶高出坝顶1.2m,坝顶高程为1440.81m。

5.2 结果分析

面板坝坝顶高程计算不同于一般土石坝的坝顶高程计算，面板坝的防浪墙与面板紧密结合且为高放浪墙，波浪多数会沿防浪墙上爬；一般的土石坝防浪墙是和把内部