淤地坝设计说明书

一、已知基本资料

1.流域沟道坝址地形图一（1/1000）；

2.坝址以上集水面积5km2;

3.经勘测计算，求得坝高H与库容V、淤地面积A的关系见图；

4.流域年侵蚀模数K=10000t/km2,20年一遇设计洪水流量Q20=105m3/s，洪水总量W洪＝10万m3，200年一遇设计洪水流量Q200=180m3/s，洪水总量W洪＝17万m3；

5.沟道无常流水；

6.坝址附近有充足的筑坝土料，土壤摩擦角φ＝20°，聚力c=0.8t/m2

7.放水洞设计流量Q=0.5m3/s

二、设计任务、要求

1.掌握中小型淤地坝设计方法、步骤；

2.在1/1000地形图上进行枢纽布置；

3.拟定淤地坝断面形状及尺寸；

4.进行坝坡稳定分析计算(k=1.25)；

5.设计溢洪道及放水建筑物(卧管放水孔水深可取台阶高度)；

6.绘制设计图；

7.编写设计计算说明书。

三、设计步骤

1.淤地坝坝型选择

因为坝址附近有充足的筑坝土料，所以选择土坝；淤地坝对防渗性的要求小于水库的要求，沟道无常流水，故可采用施工方便的均质土坝。坝址附近没有充足的水资源，故选用碾压坝。

2.坝址选择

在流域沟道坝址地形图中有两个轴线位置可以选择，其中轴线二处沟谷狭窄，上游地形开阔平坦，并处于口小肚大的葫芦口地形处，在轴线二处筑坝工程量小、库容大、淤地面积大。因此，选中在轴线二处筑坝。

3.拟定淤地坝断面形状及尺寸

（1）坝高

H=H拦+H滞+⊿H

拦泥库容和拦泥坝高的确定

根据公式s s

r

T n

KF V

) 1(-

=

拦

，代入坝库排沙比n s=0，淤积年限T=5，γs=1.3，流域年平均侵蚀模数K和流域面积F 由已知条件给出，计算得拦泥库容V拦=19.23*104m³

查H—V关系曲线得，拦泥坝高H拦=810.5-797.9=12.6m

滞洪库容和滞洪坝高的确定

采用试算法，拟定多个H滞，由计划淹没水深假设H滞，再由H-V曲线求得V滞，按公式Q泄=Q洪（1－V滞/W洪），求出Q泄，按堰流公式Q泄=MBH3/2求溢洪道宽度B，得出多组数据

经过多次假设计算，对工程作经济、技术比较，确定h滞为2.3米时合适，该h滞所对应的B、Q泄，V滞即为调洪计算所求。

安全超高

土坝安全加高值表

根据土坝安全加高值表，确定设计安全加高⊿H为1.5m

坝高校核

由W200=17万m³，算出Q校核=71.03m³/s，根据公式Q泄

=MBH3/2，求出H校核=3.02m，H滞+⊿H-H校核=0.72<1，所以2.3+1=3.3即为最终h滞，校核完成。

坝高=H淤+H滞+⊿H=12.6+3.3+1.5=17.4m

（2）坝断面结构构造及尺寸（含坝坡稳定分析计算(k=1.25)) （一）坝顶宽度

坝顶宽度根据坝高及交通要求确定，结合坝高、顶宽与边坡比表格与设计数据，确定顶宽为4M，上游坡坝坡比为1:2.0；下游坡坝坡比为1:1.5

（二）坝坡马道

对于坝高大于10~15m的土坝，考虑到施工行人、交通、堆放材料、机件方便和坝坡排水，常在坝高中部设1~1.5m宽的横向水平通道，即马道。本设计初设在坝高8.7m，即海拔806.6m处设一宽为1.5m的马道。

（三）坝边坡

设计马道后下游坡坝比在马道下部较缓，上部较陡，设计坡坝比马道以下为1:1.7；马道以上为1:1.3

（四）坝坡保护

（五）土坡稳定性分析

设计中有三个坡度，取最大坡度进行土坡稳定性分析，即下游马道上部土坡，使用泰勒稳定数法计算。

由土壤摩擦角φ＝20°，坡脚为37.5°，φ′=φ/K=20/1.25=16°，查泰勒稳定数图表得：Ns=0.063

所以安全系数K==3.33>1.2，土坡稳定

4.溢洪道设计

（1）位置选择

河道右岸（上游向下游方向）边坡坡度较陡，左岸边坡坡度较缓；从地形上看，在左岸建设溢洪道工程量较小，相比较右岸节约资金，选择左岸设置溢洪道。

（2）布置形式

设计的淤地坝集水面积较大，泄洪量较大，按照工程安全的原则，选择堰流式溢洪道设计。

（3）水力计算

溢流堰尺寸计算

设计堰顶宽度为8.5m，因为堰上水深为H滞=3.3m，设计堰长=5*H滞=16.5m

陡坡段尺寸计算

计算临界水深h k

因为陡坡段为土基，所以设计断面为梯形

根据公式，采用试算法求h k,

临界水深计算

HK Q Hk Q

1 28.2881 1.4 48.052796

1.1 3

2.84105 1.39 47.508916

1.2 37.65557 1.38 46.967548

1.3 4

2.72732

求得h k=1.39m

计算临界底坡i k

计算得过水断面面积ωk=13.75㎡,X K=12.42㎡，R K=1.11m，C k=50.88，K K=737.07m3/s，所以i k=0.00411

设计陡坡段底坡i=1:5>i k=0.00411，所以陡坡水流为急流，可按照陡坡计算。

计算陡坡长度L0

根据公式计算得L0=88.7m

计算正常水深H0

使用明渠均匀流公式：

A 为过水断面面积，A=（B+H ）H ，B=8.5m ；C 为才系数，，n 为粗糙系数，n=0.02；R 为水力半径，，Xk 为湿周，

；

i 为底坡坡度，i=0.2。

代入数据使用试算法求H 0

正常水深计算

H0 Q HO Q 0.2 12.94562 0.45 49.8721 0.4 40.99852 0.44 48.042 0.3 25.40896 0.43 46.23939

所以当Q 泄=47.25m 3

/s 时，H 0=0.44m

计算水面曲线 根据公式L ∆=

J

i v h v -+-+)

.().(2

1112

222h αα

J =2

1(

R

C v

R

C v

2

22

22

1

21

21

..+

)

式中：L ∆为溢洪道陡坡段相邻两过水断面的水深，单位m ；i 为底坡

比降，i=1:5；J 为溢洪道陡坡段相邻两过水断面水力坡度的平均值；h1,h2为溢洪道陡坡段相邻两过水断面的水深，单位m ；

v 1

,v 2

为溢洪道陡坡段相邻两过水断面的平均流速，单位m/s ；

a1、a2为相邻两过水断面动能修正系数，取1.0。 计算数据如下表格

水面曲线计算

h

A

V

X

J

J

ΔL

L