淤地坝设计ppt 课件

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2
v
2 2
2 2 2
C .R
)
——底坡比降.
J ——溢洪道陡坡段相邻两过水断面水力坡度的平均值
h， h ——溢洪道陡坡段相邻两过水断面的水深，m
， ——相邻两过水断面动能修正系数，取1.0
1 2
v， v ——溢洪道陡坡段相邻两过水断面的平均流速，m/s
1 2
b.5 确定陡坡侧墙高度
考虑到陡坡流速较大，参气会使水深增加，故边墙高度H: H=h+hb+△h
由H-V曲线查得相应的h拦=20.7m
1、枢纽组成
2、土坝设计
坝高计算 大坝设计（坝型选择 、坝顶宽度、坝坡、 排水沟、结合槽、坝基和岸坡处理、护坡、 坝体排水、大坝稳定性分析）
3、溢洪道设 计
位置选择 布置形式 水利计算（溢流堰尺寸、陡坡段尺寸、 出口段尺寸、陡坡段和出口段的厚度计算）
要求底板的厚度≥δ
计算得底板厚度δ=0.4m。
d.2 浆砌块石修筑，池底厚0.3m, 池前端设置齿墙，深0.5~1.0m， 厚 0.3~0.5m，底板下设反滤排水孔，侧墙构造同于陡槽，底板厚为可靠起见， 可用下式校核： δ≈KVc h h′－收缩断面处水深，可取跃前水深； Vc－收缩断面处流速； K—系数，Kc=0.03+0.17sinα; α —陡槽未端射流与水平面夹角; 计算得消力池底板厚度δ=0.87m 。
查《规范》，取侧墙顶宽0.3m,底宽0.5m,基础外伸长 0.10m,基础厚0.4m,盖板搭接长度0.15m。 卧管轴线与涵洞轴线夹角为90度,卧管斜长75.23m，沿
坝高计算 采用公式：H= h拦+h滞+h安 式中：H——总坝高，m. h拦——拦泥坝高,m. h滞——滞洪坝高,m. h安——安全超高,m.
关键：如何计算确定每一个高度是确定坝高的基水重现期为20年，校核为200年，库容为
38.46 m3，处于中性淤地坝。据此20年一遇设计洪水流量Q20=105 m3 /s，洪水总量W洪＝10万m3， 确定溢洪道顶坎高程，由于沟道无常流水， 故采用顶坎与淤地面同高，即顶坎高程为820.7m。 （1）按生产防洪标准确定溢洪道尺寸，采用生产防洪设计洪水标准 为20年一遇，相应的库容为40万m3，滞洪库容为7.5万m3 ，溢洪道泄流 量Q泄为： Q泄=Q洪（1-V滞/W洪） Q泄＝MBh滞3/2 由第一步推算的步骤如下： 先假设一个h滞，查坝高－－库容关系曲线，得一V滞,再由MBh滞3/2＝Q 洪（1-V滞/W洪），得到一个B，多次假设 ，得合理B。这样就得到了合理 的（h滞，B)。 h滞＝2.5m时，B=6.57m；h滞＝2.6m时，B=5.73m；h滞＝2.7m时， B=5.41m
7.护坡:在土坝上游淤 面以上及下游坝坡设 置草皮护坡,种植柠条, 防止雨水冲刷。
6.坝基和岸坡处理：坝体填 筑前，必须对坝基和岸坡进 行处理，清基范围应超出坝 的坡脚线0.6m，清基平均深 度为30cm。
位置选择
溢洪道是淤地坝中最主要的建筑物之一，根据对地形
图的分析，沟道的右岸坡度较陡，左岸坡度较缓，地形较 平缓故选择在沟道的左岸，同时溢洪道的进口布设在距坝 端10m以外处，出口布设坝坡坡脚线20-50m以外处。 布置形式
h
k
g
b.2计算临界底坡 其中，W k
W C R ——临界水深时的面积.
K K K
ik
Q2
2 2
C
K
——临界水深时的水力半径. ——临界水深时的水力半径.
R
代入
K
WK=BHK=9.45m2
R
K
K
=
计算得： W C R L=(P2+X2)1/2=(352+20.72)1/2=40.96m
i
k

Q
5.坝址附近有充足的 筑坝土料，土壤内摩擦 角φ＝20°，内聚力 c=0.8t/ m2 ;
拦泥库容计算： V栏= F·K·(1- NS)·T/rS 式中：F——淤地坝控制的流域面积， km2，取 5 km2. K——年平均侵蚀模数K=10000t/ km2. NS——坝库排沙比，此处取为0. rS——淤积泥沙的干容重，t/m3,淤积泥 取1.3t/m3. T——m3设计淤积年限，N=10年. 得出V栏 =38.46万m3
3.流域年侵蚀模数K=10000t/ km2,20 年一遇设计洪水流量Q20=105 m3 /s，洪 水总量W洪＝10万m3,200年一遇设计洪水 流量Q200=180 m3 /s，洪水总量W洪＝17 万 m3；
1.坝址以上集 水面积5km2
4.沟道无常流水； 6.放水洞设计 流量Q=0.5 m3 /s 。
h——未掺气时陡坡中的水深，m
hb——掺气时的水深增加值，可按下式计算： 流速V=22.13m/s,大于20m/s 故
V2 hB 200g
得hb=0.24m
Δh——安全加高，可取0.5m H=h+hB+△h ≈1.18m
根据地形图，土质及水流特点选择底流式消能
对于此淤地坝我们选用经验公式计算消力池的深度和长度 S=1.25(
Ri
经试算得正常水深为h0=0.44m. 根据断面的能量方程计算得正常水深h0=0.44m对应的流速为22.13m/s。 b.4 计算水面曲线
L (h2 2 . v2) (h1 1. v1 )
2 2
L——溢洪道陡坡段相邻两过水断面的水深，m.
i
1 2
iJ
1 v1 J ( 2 C 2.R
放水建筑物由放水卧管和输水涵洞及出口明渠段三部分组成。放水卧管布设在 大坝上游右岸的地基上，涵洞及出口明渠段布设在大坝右侧底部的土地基上。
卧管采用箱式方形结构，底坡为0.48:1，用M7.5水泥 砂浆浆砌块石砌筑成台阶式。卧管台阶高0.5m，盖板采用C20 钢筋混凝土预制板。 a.1放水孔孔径的计算 卧管台阶高为0.5m，每台设放水孔，每台设一孔， 按每次放水同时开启2孔计算，放水孔孔径为
根据此流域的集水面积，及泄流量情况，采用堰流式
溢洪道，用浆砌石建造。根据地形及工程量大小选用陡坡 正堰式溢洪道，由进口段，陡坡段，出口段三部分组成。 水力计算（以计算为主，确定溢洪道不同阶段设计参数）
a.溢流堰尺寸计算 此处采用宽顶堰： 采用Q=MBH03/2计算 由于溢洪道堰顶与淤地面齐平 故Q=Q泄=38.47m3, H=2.6m,B=5.73m, M=1.6
卧管内的水流近似于明渠水流,按明渠均匀流公式进行水力 计算,求出正常水深。为了方便维修拟定卧管底宽b=1.0m 。 Q加 = ωC Ri 采用公式： 式中：Q加—卧管过水流量（m3/s），Q加= 0.6m3/s b—卧管断面底宽（m）,b=1.0m ω—过水断面面积（m2）ω=b×h0=h0 C—谢才系数，C=（1/n）R1/6 R—水力半径，R=ω/X，X湿周，X=1+2h0 n—糙率，n=0.025 i—卧管底坡，i=0.5 将以上有关数值代入公式，经试算得卧管正常水深为： h0=0.11m 。 为保证放水孔水流跌落卧管时水柱的跃高不致淹没进水 孔底缘,使卧管内不形成压力流,对方形卧管,其高度应为卧 管正常水深的3—4倍，则卧管断面高为：H=4×0.11m=0.44m。 卧管断面尺寸确定为（宽×高）1.0×0.44=0.44m
Q Q1 Q2 2g ( H1 H2 )·

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d
2
式中：d——放水孔孔径（m）. H1、 H2——分别为第1、2孔的作用水头（m）， H1=0.5m, H2=1m， Q放——放水流量（m3/s），Q放=0.54m3/s . 考虑在实际运用中，由于水位变化而导致的放水孔调 节，卧管内流量比正常运用时应加大20%—30%，故卧管断面 设计时要按加大流量计算，取Q加=1.2× Q放 =1.2×0.5=0.6m3/s. 计算得d=0.32m
b.1计算临界水深：采用的溢洪道断面为矩形，则临界水深为：
其中，
——临界水深，m.
hk ——流速分布不均匀系数，取1.0. α
q ——单宽流量，m3/(s·m),q= Q泄/B. B ——溢洪道宽，m. Q泄 ——溢洪道设计流量，m3/s.
g
——重力加速度，m/s，取9.81.
单宽流量q= Q泄/B=38.47/5.73=6.71 m3/(s·m). 2 （ q ） =1.65m. 临界水深 = 3
根据经济分析技术比较最终得出h滞＝2.6m，B=5.73m。
（2）按工程安全防洪标准确定溢洪道尺寸进行校核 200年一遇设计洪水流量Q200=180 m3 /s，洪水总量W洪＝17万m3， 设滞洪坝高h滞=2.6m,则由H-V曲线查得相应的V滞=6.24万m3洪道尺寸，此时 溢洪道设计洪水标准为200年一遇时： 溢洪道泄流量： Q泄=Q洪（1-V滞/W洪） Q泄＝MBh滞3/2 由上面两个式子得到MBh滞3/2＝Q洪（1-V滞/W洪） M ——流量系数，取1.6，h滞＝2.6m时，B=5.73m，得出V滞＝13.36 m3 量则坝体体积V= V滞+V拦=3.36+38.46=52.82m3，由H-V曲线查得相应的H绝 =825.8m。 所以坝体高度H= h拦+h滞+h安=25.8m+1.7m=27.5m 由于200年一遇洪水需要的坝体高度27.5m大于20年一遇洪水的坝体高度25m， 故坝体高度H=27.5m 取最大坝高为27.5m,相应坝顶高程为827.5m,沟底高程为800m。
重庆静佳工程设计咨询有限公司 西安分公司
水利设计三部 制作
淤 地 坝 建 设 的 目 的 和 作 用
目的
拦蓄泥沙，防止水土流失， 抬高侵蚀基准点，提高坝系 整体的防洪能力，改善当地 生态环境，拦泥淤地。
作用
该坝建成10年后，拦蓄泥 沙约39万m3，可新增坝地 104亩，促进土地规划。