平山水利枢纽设计说明书
Ⅰ 枢纽布置
一 工程等别及建筑物级别
1
1 水库枢纽建筑物组成
根据水库枢纽的任务，该枢纽组成建筑物包括：拦河大坝、溢洪道、水电站建筑物、灌溉渠道、水库放空隧洞（拟利用导流洞作放空洞）、筏道。 2 工程规模
根据SDJ12-78《水利水电工程枢纽等级划分及设计标准（山区、丘陵区部分）》以及该工程的一些指标确定工程规模如下：
（1）各效益指标等别：根据枢纽灌溉面积为20万亩，属Ⅲ等工程，工程规模为中型；根据电站装机容量9000千瓦即9MW，小于10MW，属Ⅴ等工程，工程规模为小（2）型；根据总库
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容为2.00亿m，在10～1.0亿m，属Ⅱ等工程，工程规模为大（2）型。
（2）水库枢纽等别：根据规范规定，对具有综合利用效益的水电工程，各效益指标分属不同等别时，整个工程的等别应按其最高的等别确定，故本水库枢纽属于Ⅱ等工程，工程规模为大（2）型。
（3）水工建筑物的级别：根据水工建筑物级别的划分标准，Ⅱ等工程的主要建筑物为2级水工建筑物，所以本枢纽中的拦河大坝、溢洪道、水电站建筑物、灌溉渠道、水库放空隧洞为2级水工建筑物；次要建筑物筏道为3级水工建筑物。
二 各组成建筑物的选择 1 泄水建筑物的选择
土石坝最适合采用岸边溢洪道进行泄洪。在坝轴线下游300m处的两岸河谷呈马鞍型，右岸有垭口，布置正槽式溢洪道。采用正槽式溢洪道可以节省土石方开挖量，若布置在基岩上，可以节省混凝土衬砌工程量，并有利于工程安全。由于正槽式溢洪道全部是开敞的，正向进流，水流平顺，泄洪能力大，结构比较简单，运行安全可靠，便于施工，管理和维修。 2 其它建筑物型式的选择
（1）灌溉引水建筑物
由于主要灌区位于河流右岸，但右岸坝区破碎深达60m的钻孔岩芯获得率仅为20%，岩石裂隙十分发育，可以考虑采用适当的地基处理，将溢洪道布置在右岸。
（2）水电站建筑物
由于土石坝不宜采用坝式和坝后式厂房，而宜采用岸边引水式厂房，采用单元供水式引水发电较为合理。
（3）过坝建筑物
根据枢纽任务，为满足航运及过木要求，需建竹木最大过坝能力为25t的干筏道。起运平
2
台高程为115.00，平台尺寸为30×20m,上游坡不陡于1：4，下游坡不陡于1：3。
（4）施工导流洞及水库放空洞
为便于检修大坝和其他建筑物，拟采用导流隧洞作为放空隧洞。洞底高程为70.00m，洞直径为3.50m. 施工导流洞及水库放空洞,均采用有压。
三 枢纽总体布置方案的确定
挡水建筑物——土石坝按直线布置在河弯地段的1#坝址线上，泄水建筑物——溢洪道布
2
置在大坝右岸的天然垭口处；灌溉引水建筑物——引水隧洞紧靠在溢洪道的右侧布置；水电站建筑物——引水隧洞、电站厂房、开关站等布置在右岸，在副坝和主坝之间，厂房布置在开挖的基岩上，开关站布置在厂房旁边；施工导流洞及水库放空洞布置在左岸的山体内。综合考虑各方面因素，最后确定枢纽布置直接绘制在指导书上。
Ⅱ 土石坝设计
一 坝型选择
影响土石坝坝型选择的因素有：1.坝高；2.筑坝材料；3.坝址区的地形地质条件、施工导流、施工进度与分期、填筑强度、气象条件、施工场地、运输条件、初期度汛等施工条件；5.枢纽布置、坝基处理型式、坝体与泄水引水建筑物等的连接；6.枢纽的开发目标和运行条件；7.土石坝以及枢纽的总工程量、总工期和总造价。
枢纽大坝采用当地材料筑坝，据初步勘察，土料可以采用坝轴线下游1.5～3.5公里的丘陵区与平原地带的土料，且储量很多，一般质量尚佳，可作筑坝之用。砂料可在坝轴线下游1～3公里河滩范围内及平山河出口处两岸河滩开采。石料可以用采石场开采，采石场可用坝轴线下游左岸山沟较合适，其石质为石灰岩、砂岩，质量良好，质地坚硬，岩石出露，覆盖浅，易开采。
（1） 土料：主要有粘土和壤土，储量多，质量尚佳，可作为筑坝材料；
（2） 砂土：可从坝上下游0.3~3.5公里河滩上开采，储量多，可供筑坝使用； （3） 石料：石质为石灰岩及砂岩，质地坚硬，储量丰富。
从建筑材料上说，均质坝、多种土质分区坝、心墙坝、斜墙坝均可。
1. 均质坝。坝体材料单一，施工工序简单，干扰少；坝体防渗部分厚大，渗透比降比较小，有利于渗流稳定和减少通过坝体的渗流量，此外坝体和坝基、岸坡、及混凝土建筑物的接触渗径比较长，可简化防渗处理。但是，由于土料抗剪强度比用在其他坝型坝壳的石料、砂砾和砂等材料的抗剪强度小，故其上下游坝坡比其他坝型缓，填筑工程量比较大。坝体施工受严寒及降雨影响，有效工日会减少，工期延长，故在寒冷及多雨地区的使用受限制。故不选择均质坝。
2. 多种土质分区坝。该坝型虽然可以因地制宜，充分利用包括石渣在内的当地各种筑坝材料；土料用量较均质坝少，施工受气侯的影响也相对小一些，但是由于多种材料分区填筑，工序复杂，施工干扰大，故也不选用多种土质分区坝。
3. 斜墙坝。由于不透料（土料）位于上游，不便于土料上坝；土质斜墙靠在透水坝壳上，如果坝壳沉降大，将使斜墙开裂；与岸坡及混凝土建筑物连接不如心墙坝方便，斜墙与地基接触应力比心墙小，同地基结合不如心墙坝；断面较大，特别是上游坡较缓，坝脚伸出较远，填筑工程量较心墙大。故也不选用斜墙坝。
4. 心墙坝。用作防渗体的土料位于坝下游1.5～3.5公里的丘陵区与平原地带的土料，且储量很多，一般质量尚佳，可作筑坝之用；用作透水料的砂土可从坝上下游0.3~3.5公里河滩上开采，储量多，可供筑坝使用，这样便于分别从上下游上料，填筑透水坝壳，使施工方便，争取工期。心墙坝的优点还有：心墙位于坝体中间而不依靠在透水坝壳上，其自重通过本身传
3
到基础，不受坝壳沉降影响，依靠心墙填土自重，使得沿心墙与地基接触面产生较大的接触应力，有利于心墙与地基结合，提高接触面的渗透稳定性；当库水位下降时，上游透水坝壳中水分迅速排泄，有利于上游坝坡稳定，使上游坝坡比均质坝或斜墙坝陡；下游坝壳浸润线也比较低，下游坝坡也可以设计得比较陡；在防渗效果相同的情况下，土料用量比斜墙坝少，施工受气候影响相对小些；位于坝轴线上的心墙与岸坡及混凝土建筑物连接比较方便。
通过以上分析认为宜选用心墙坝。
二 坝体各部分尺寸的确定
土石坝的剖面设计指坝坡、坝顶高程、坝顶宽度。 1 坝坡
因最大坝高约115.60-62.50=53.10m,故采用三级变坡。
（1）上游坝坡：从坝顶至坝踵依次为1：2.5；1：2.75；1：3.0。 （2）下游坝坡：从坝顶至坝趾依次为1：2.0；1：2.50；1：2.75。
（3）马道：第一级马道高程为82.50m，第二级马道高程102.50m，马道宽度取2.0m。 2 坝顶宽度
本坝顶无交通要求，对中低坝B取5～10m，这里取B=8.0m。 3 坝顶高程
坝顶高程等于水库静水位与超高d之和，并分别按以下运用情况计算，取最大值：①设计洪水位加正常运用情况的坝顶超高；②校核洪水位加非常运用情况的坝顶超高。最后需预留一定的坝体沉降量，此处取坝高的0.4%。计算公式采用下列两式：
dReA, eKV02Dcos
2gHm表1-1 安全加高A （单位：m）
运用情况 正常 非常
该坝属于2级水工建筑物，安全加高分别取：正常运用情况下1.0m，非常运用情况下0.5m。
由于风壅水面高度e一般不到10cm，可忽略，故坝顶超高计算式可简化为d=R+A。 下面采用我国水利水电科学研究院推荐的计算波浪在坝坡上的爬高R，
坝的级别 1级 1.5 0.7 2级 1.0 0.5 3级 0.7 0.4 4、5级 0.5 0.3 R式中： hl50.45hlm1n10.6
0.0166V04D3m； m=2.5； n=0.025。
4
由于所给的设计资料中只有多年平均风速V010m，故在正常和非常运用情况下，坡高
s均为：hl则 R0.016610493510.614m
0.60.450.6142.510.0251.0108m
两种计算成果见表1-2。
表1-2 坝顶高程计算结果 运用情况 静水位 波浪 风浪引起 安全 计算坝顶 0.4% 爬高 坝前壅高 超高 高 程 沉陷 113.10 1.0108 0 1.0 115.1108 0.46044 0 0.5 115.0108 0.46004 竣工时的 坝顶高程 115.5712 115.4708 设计情况 （正常水位） 校核情况 113.50 1.0108 按此方法计算得坝顶高程最后结果：115.5712m，取115.60m。 验算：坝顶高程115.60m均大于：
设计洪水位+0.50m即113.10+0.50=113.60m； 校核洪水位113.50m。
满足要求。
三 防渗体设计（在此选用粘土心墙） 1 防渗体尺寸
土质防渗体的尺寸应满足控制渗透比降和渗流量要求，还要便于施工。心墙顶部考虑机械化施工的要求，取3.0m，边坡取1：0.3。
上下游最大作用水头差H=113.50-62.50=51.00m（下游无水工况），粘土心墙坝的允许渗透坡降[J]=4，故墙厚T≧H/[J]=51.00/4=12.75m。
心墙底宽为3+（51.00+0.5）×0.3×2=33.90m>12.75m，满足要求 2 防渗体超高
防渗体顶部在静水位以上超高，对于正常运用情况（如正常蓄水位、设计洪水位）心墙为0.3～0.6m，取0.5m，最后防渗体顶部高程取为113.10+0.50=113.60m。 3 防渗体保护层
心墙顶部应设保护层，防止冰冻和干裂。保护层可采用砂、砂砾或碎石，其厚度不小于该地区的洞深或干燥深度，此处取0.80m，上部碎石厚50cm；下部砾石厚30cm，具体见坝顶部构造。
四 坝体排水设计 1 排水设施选择
常用的坝体排水有以下几种型式：贴坡排水、棱体排水、坝内排水、以及综合式排水。 选择棱体排水方式。 2 堆石棱体排水尺寸
顶宽2.0m，内坡1：1.5，外坡1：2.0，顶部高程须高出下游最高水位对1、2级坝不小
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于1.0m。通过设计洪水位113.10m（正常蓄水位）流量时，相应下游最高洪水位74.30m；通过校核洪水位113.50m流量时，相应下游最高洪水位75.00m。超高取1.3m，所以顶部高程为75.00+1.3=76.30m 。
五 反滤层和过滤层 1 设计规范及标准
（1）保护无粘性土料（粉砂、砂、砂砾卵砾石、碎石等）
根据SL274—2001《碾压式土石坝设计规范》规定，当被保护土为粘性土，且不均匀系数
Cu5~8时，对于与被保护土相邻的第一层反滤料，建议按太沙基准则选用
D15d8545，
D15d155，同时要求两者的不均匀系数
d60d10及
D60D10不大于5～8，级配曲线形状
最好相似。
式中：D15——反滤料的特征粒径，小于该粒径的土占总土重的15%；
d15 ——被保护土的控制粒径和特征粒径，小于该粒径的土分别占总重的15%及85%。
上述两式同样适用于选择第二、三层反滤料,当选择第二层反滤料时，以第一层反滤料为被保护土，二选择第三层反滤料时，则以第二层反滤料为被保护土。
按此标准天然砂砾料一般不能满足要求，须对土料进行筛选。 （2）保护粘性土料
粘性土有粘聚力，抗管涌能力一般比无粘性土强，通常不用上述两式设计反滤层，而用以下方法设计。
①满足被保护粘性土的细粒不会流失
根据被保护土的小于0.075mm含量的百分数不同，而采用不同的方法。当被保护土含有大于5mm的颗粒时，则取其小于5mm的级配确定小于0.075mm的颗粒含量百分数及计算粒径d85。如被保护土不含有大于5mm的颗粒时，则按全料确定小于0.0075mm的颗粒含量百分数及d85。
a.对于小于0.075mm的颗粒含量大于85%的粘性土，按式D159d85设计反滤层，当
9d850.2mm，取D15等于0.2mm 。
b.对于小于0.075mm的颗粒含量为40%～85%的粘性土按式D15c.对于小于0.075mm的颗粒含量为15%～39%的粘性土按式
0.7mm设计反滤层。
D150.7125(40A)(4d850.7mm)设计反滤层。式中，A为小于0.075mm时颗粒含量
6
1%。若4d8507mm，应取0.7mm。
②满足排水要求
以上三种土还应符合式D154d15，以满足排水要求。式中d15应为被保护粘性土全料的
d15，若4d150.1mm时D15不小于0.1mm 。
（3）护坡垫层
同样应满足土粒不流失及足够的透水性要求，但标准可降低些，建议按下式的简便方法选择粒径。
D15(块石)D15(垫层)10， 5。
d85（垫层）d85（垫层下被保护的土）2 设计结果
由于设计原始资料中没有提供各土、砂、石料的颗粒级配情况，这里无法用计算的方法进行反滤层的设计，只能参考相关规范和已建工程进行初步设计。初步拟定结果分述如下。
（1）棱体排水部位尺寸如图1和 图2。
2000棱体排水图1
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2000200020002000土石坝剖面图
图2
（2）心墙上下游反滤层如图3。
1:2.75碎石厚30cm粗砂厚30cm200076.5075.0074.30浆砌石厚50cm碎砂厚40cm粗砂厚30cm中砂厚30cm1:1.51:2.0碎砂厚40cm粗砂厚30cm堆石中砂厚30cm62.5013800200020700棱体排水细部图图3
（3）护坡垫层见下面的护坡设计如图4。
六 护坡设计 1 上游护坡
采用目前最常用的浆砌石护坡。护坡范围从坝顶一直到坝脚，厚度为40cm，下部设厚度均为30cm的碎石和粗砂垫层，如图4所示。
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2000 1:2.751:3.0浆砌石40cm碎石厚30cm粗砂石厚30cm上游护坡图4
2下游护坡
下游设厚度为40cm的碎石护坡，护坡下面设厚度为40cm的粗砂垫层。见图5。
20001:2.5600800600碎石厚40cm粗砂厚40cm1:2.75碎石厚40cm粗砂厚40cm下游护坡图5
七 顶部构造 1 坝顶宽度
对中低坝可取5～10m，此处取B=8.0m。
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2 防浪墙
采用C20水泥浆砌块石防浪墙，墙身每隔15m布置一道设有止水的沉陷缝，墙顶设有高2.8m的灯柱。 3 坝顶盖面
以防止防渗体——粘土心墙干裂、冻结和雨水冲蚀，在粘土心墙顶部设置保护层，厚度为80cm，分为两层，上层碎石厚度为50cm，下层砂砾厚度为30cm。
八 马道和坝顶、坝面排水设计 1 马道
第一级马道高程为82.50m，第二级马道高程为102.50m，马道宽为2.0m。 2 坝顶排水
坝顶设有防浪墙，为了便于排水，坝顶做成自上游倾向下游的坡，坡度为2%，将坝顶雨水排向下游坝面排水沟。 3 坝面排水
（1） 布置
在下游坝坡设纵横向排水沟。纵向排水沟（与坝轴线平行）设在各级马道内侧。沿坝轴线每隔200m设置1条横向排水沟（顺坡布置，垂直于坝轴线），横向排水沟自坝顶直至棱体排水处的排水沟，再排至坝趾排水沟。纵横向排水沟互相连通，横向排水沟之间的纵向排水沟应从中间向两端倾斜，坡度取0.2%，以便将雨水排向横向排水沟。
坝体与岸坡连接处应设置排水沟，以排除岸坡上游下来的雨水。 （2） 排水沟尺寸及材料
①尺寸拟定：由于缺乏暴雨资料，所以无法用计算的方法确定断面尺寸，根据以往已建工程的经验，排水沟宽度及深度一般采用20～40cm。具体的尺寸见图6。
②材料：排水沟通常采用浆砌石或混凝土预制块。综合考虑选用浆砌石块石。
九 地基处理及坝体与地基岸坡的连接
结合本坝坝基情况，从坝轴线剖面图可知，地基处理如下： 1 地基处理
（1） 河槽处：水流常年冲刷，基岩裸露，抗风化能力强，吸水量也较低，故只需清除覆盖层即可，挖至基岩即可。
（2）右岸河滩：覆盖层和坡积物相对较厚，上层岩芯获得率只有20%，岩层裂隙较为发育，拟采用局部帷幕灌浆。
（3）平山咀大溶洞：经勘探后分析对大坝及库区均无影响，为安全起见，可修筑土铺盖，用水泥砂浆填缝。铺盖同时还应与粘土心墙相连，向上库区及右岸延伸展布，将岩溶封闭。 2 坝体与地基的连接
（1） 河槽部位：吸水量能达到要求，采用在心墙底端局部加厚的方式与地基相连。 （2）右岸河滩：上部岩层裂隙较发育，岩芯获得率只有20%。而覆盖层也较左岸厚，采用截水槽的方式与基岩相连。截水槽可挖至基岩以下0.5m深处，内填壤土。截水槽横断面拟
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定：边坡采用1：2.0；底宽，渗径不小于（1/3～1/5）H，其中H为最大作用水头（下游无水时为51.00m），底宽取1/3.4×51.00=15.0m。 3 坝体与岸坡的连接
左坝肩到左滩地，坡积风化层5～10m，需彻底清除，左岸坡上修建混凝土齿墙，岸坡较陡，开挖时基本与基岩大致平行。右坝肩到右滩地坡积风化层处理与左岸相同，基岩开挖角不宜太大。
十 渗流计算
1 渗流计算的基本假定
（1）心墙采用粘土料，可以把粘土心墙看作相对不透水层，因此计算时可以不考虑上游楔行降落水头的作用。下游设有棱体排水，可近似的假设浸润线的逸出点为下游水位与堆石棱体内坡的交点。下游坝壳的浸润线也较平缓，接近水平，水头主要在心墙部位损失。
（2） 土体中渗流流速不大且处于层流状态，渗流服从达西定律，即平均流速v等于渗透系数K与渗透比降i的乘积，v=K×J。
（3） 发生渗流量时土体孔隙尺寸不变，饱和度不变，渗流为连续的。 2 渗流计算条件
根据相关资料，按如下工况进行渗流计算：
设计洪水位（取正常蓄水位）113.10m，相应下游水位74.30m。 校核洪水位113.50m，相应下游水位75.00m。 3 渗流分析的方法
采用水力学法进行土石坝渗流计算，将坝内渗流分为若干段，应用达西定律和杜平假设，建立各段的运动方程式，然后根据水流的连续性求解渗透流速、渗透流量和浸润线线等。 4 计算断面及公式
本设计仅对河槽处最大断面进行渗流计算。假设地基为不透水地基。
y2qxkH2 ， q2khe2H22
2L5 单宽流量
将心墙看作等厚的矩形，则其平均宽度为：
12(12)12(333.90)18.45m
坝轴线到下游坝趾处的宽度：
D=3.5+（115.6-102.5）×2.0+2.0+（102.5-82.5）×2.5+
+2.0+（82.5-76.3）×2.75+2.0+（76.3-62.5）×2.0 =130.35m 还从图中知：L=D-2-[（76.3-62.5）×2.0+2.0+（76.3- Z下）×1.5]
=-22.525+1.5 Z下
11
已知 ke1106cms， k1102cms。
通过心墙段的单宽流量为q1ke(H12He2)；
2k(He2H22)。
2L通过心墙下游坝壳段的单宽流量为q2具体计算结果见表1-3。
表1-3 心墙及其下游坝壳单宽流量计算结果 计算Z上 情况 （m） 正常蓄水位 校核洪水位 Z下 H1 H2D （m） （m） （m） （m） （m） L (m) q He -7 (×10(m) 3m/(s·m)) 6.558 11.848 113.10 74.30 50.60 11.80 18.45 130.35 88.925 113.50 75.00 51.00 12.50 18.45 130.35 89.975 6.616 12.546 6 总渗流量的计算
从地形地质平面图上可大致量得大坝沿坝轴线长L=400m，沿整个坝段的总渗流量Q=式中
是考虑到坝宽、坝厚、渗流量沿坝轴线的不均匀性而加的折减系数，取
Q正=0.8×400×6.558×10=2.099×10m/s
-7-43
Q校=0.8×400×6.616×10=2.117×10 m/s
7 浸润线方程
（1）正常蓄水位情况下的浸润线方程
-7
-43
Lq,
0.8，
y2qkxH22= 1.366x32.491366xH232.49 H237.82 11.80m
（2）校核洪水位情况下的浸润线方程 y2qkxH2= 21.39x37.82139x12.25m
将x取不同的值代入以上两式得如图所示浸润线
12
图6
十一 坝坡稳定计算（只作下游坡一个滑弧面的计算）
心墙坝的下游坝坡采用的是砂土，粘聚力c=0，为无粘性土，常形成折线形的滑弧面。见图7所示：
CEc 1l1 W1θR1Pφ2δDβPBW2c2 l 2βφ1φ3R2A
图7
图中所示各物理量之间满足以下方程：
W1ctg(W212)ctg(1)(1W1)tg(W23)0
tgtg1(1kc)，
12tgtg1(232kc)，
3tgtg1(3kc)。
查设计资料砂土抗剪强度指标
30 ，由于设计原始资料中无相关数据，
13
在此也无法提供实验数据，故假设入上述方程得
，，，
12313，代
kc2.5kcmin1.35（2级水工建筑物正常运用情况下），
W1W21。 3.91从以上分析可知该假想滑动面是稳定的。
Ⅲ. 溢洪道设计
一 溢洪道基本数据
拟定溢洪道水力计算成果见表1-4。
表 1- 4 溢洪道水力计算成果 计算情况 设计 校核 上游水位（m） 113.10 113.50 下泄最大流量(m3/s) 1340 1680 相应的下游水位(m) 74.30 75.00 其中：设计洪水位取与正常蓄水位相同。 二 溢洪道路线选择和平面位置的确定
根据本工程地形地质条件，选择正槽式溢洪道，引水渠末端设置圆形渐变段，泄槽不设收缩、弯曲段和扩散段，尾水渠设护袒。成直线布置在右岸的天然垭口，如地形地质平面图所示。 三 工程布置 1 引水渠
引水渠的作用是将水流平顺的引至溢流堰前。为提高泄洪能力，渠内流速v4.0m。
s渠底宽度大于堰宽，渠底末端高程与控制堰顶高程相同，取为107.50m。引水渠断面尺寸的拟定，具体计算结果和过程见表1-5。
表 1-5 引水渠断面尺寸计算成果（ 设计流速v计算情况 设计 校核 上游水位（m） 113.10 113.50 下泄最大流量 Q (m3/s) 1340 1680 水深 H （m） 5.60 6.00 3.0m）
s底宽B (m) 71.36 84.33 边坡坡率m 1.5 1.5 由计算可以拟定引水渠底宽B=90m，引水渠与控制堰之间设渐变段，采用圆弧连接，圆弧半径R=10m，圆弧的圆心角为90°；引水渠前段采用梯形断面，边坡采用1：1.5；底坡均为1：10的逆坡。最后引水渠总长L=65m。 2 控制段
其作用是控制泄洪能力。本工程是以灌溉发电为主的中型工程，采用平面钢闸门控制。溢洪道轴线处岩石破碎，深达60m的钻探岩芯获得率约为20%，岩石裂隙十分发育，因为宽
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顶堰堰矮荷载小，经比较选用无坎宽顶堰，断面为矩形，顶部高程为107.50m，堰厚拟取30m (2.5H<<10H)，堰宽由流量方程求得，具体计算见表1-6。
表 1-6 溢洪道控制段宽顶堰堰宽计算（忽略行进流速水v计算情况 设计 校核 上游水位（m） 113.10 113.50 泄量 Q (m3/s) 1340 1680 22g3229.80.459m）
堰上水头流量系数m′ H0 （m） 5.60 6.00 0.385 0.385 控制堰宽 nb （m） 59.29 67.03 式中：控制堰宽 nbQ 32m2gH0由计算知控制堰取nb70m为宜，孔口数n=7，闸门尺寸10m×6.5m（宽×高），宽高比为10/6.5=1.54满足（1.5～2.0），中墩宽3.0m，边墩宽1.0m，闸室宽度B=7×10+2×1.0+6×3.0=90m,闸墩尺寸见图8和图9所示。
115.60114.0010x6.5(宽x高)107.50c15混凝土衬砌厚浆砌块石厚闸墩剖面图图8
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800R1500闸墩平面图
图9
3 泄槽
由地形地质平面图上量得堰顶到下游74.30m高程处的水平距离为120m，高差为33.20m，故从堰顶到下游水面连一直线，直线的斜率大约等于0.25。因为堰顶到下游水面的水平距离不大，只有120m左右，考虑到泄槽设计、施工的方便和简单，以及水流的流态等各种因素，泄槽采用等宽，同一坡率，初步拟定为i=1/4，矩形断面，宽b=90m，长
l14233.2137m。
4 出口消能
溢洪道出口段为冲沟，岩石比较坚硬，离大坝较远，可以采用挑流消能，水流冲刷不会危及大坝安全。但如果大坝下游（溢洪道出口）的假想逆断层存在的话，还需对该断层进行处理，以防止溢洪道出口冲坑太深而危及大坝安全。 5 尾水渠
其作用是将消能后的水流较平稳的泄入原河道，同时为了防止小流量产生贴流、淘刷鼻坎，鼻坎下游设置长L=50m的护袒。 四 溢洪道水力计算 1 引水渠流速计算
其具体计算见溢洪道工程布置中的引水渠，设计洪水位和校核洪水位时均取v30003.0m，
s而实际的引水渠底宽大于计算所需要的宽度，而且因为渠底是逆坡，其高程都比107.50m要低，所以引水渠实际的流速均比3.0m要小，均能满足要求。
s2 控制堰最大泄流能力的验算
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计算所需闸门总净宽为67.00m(校核洪水时),实际取为70m（7孔 10m×6.5m），而整个闸室宽90m，从定性分析可知满足最大泄流量的要求。如图10和图11所示。
550001000020008000石灰沙浆块石厚506500030000120000溢洪道剖面图图10
60030004801200108005400060030000溢洪道平面图图11
3 泄槽水面线的计算
（1）基本公式 hk3q2g，qQB，ikgk，RkCk2BkAkk，Akbhk，Ck17
116Rk n960054000168009600
vqjh，
v2，E12CRiLE2hf，E1v122gh1，E2v222gh2；
n——取n=0.030。
（2）临界水深hk和临界坡降ik的计算见表1-7。
表 1-7 临界水深hk和临界坡降ik计算结果 计算情况 设计水位 校核水位 i14Q 1340 1680 Bk qk hk Ak k Rk n Ck ik 90 14.89 2.828 254.53 95.656 2.661 0.030 39.24 0.00676 90 18.44 3.262 293.59 96.524 3.042 0.030 40.12 0.00653 0.25ik，故泄槽段属急流，槽内形成bⅡ型降水曲线，属明渠非均匀流计算。
（3）溢洪道泄槽正常水深计算
计算结果见表1-8
表 1-8 溢洪道泄槽正常水深计算结果 计算情况 假设h0 Q B i A0 0 R0 n C0 K0AC00R0 Q0K0i 设计 1340 90 0.943 84.87 91.886 0.924 0.030 32.895 水1/4 位 校核 1680 90 1.073 96.57 92.146 1.048 0.030 33.595 水1/4 位
4 泄槽水面线计算
假设堰下泄槽起始断面的计算水深取泄槽临界水深，
设计洪水位（正常蓄水位）：h1校核洪水位：h12683.1 1341.55 3321.22 1660.61 hk2.828m，h22.800m
2.500m
hk3.262m，h2采用分段求和法，按水深进行分段。
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5 掺气水深的计算
（1） 自然掺气开始发生点的计算
L按经验公式计算：L(10~15)q3
2设计：L 校核：L取L=84.7m。
（2） 掺气水深计算 计算公式ha13402314()9016602314()9084.7m 97.7m
(1v)h 1001.3。
——修正系数，此处取
计算结果见表1-10
表1-10 掺气水深计算结果
计算情况 设计洪水 校核洪水
由计算结果知掺气水深均小于溢洪道的边墙顶部的高程，水流均不会溢出，满足要求 6 消能防冲计算
选择挑流消能进行消能。
（1）鼻坎型式
选用结构简单、施工方便、鼻坎上水流平顺、挑距较远、应用广泛的连续式鼻坎。鼻坎挑角鼻坎高程高出下游最高水位（设计时74.30m、校核时75.00m）1～2m，取76.00m，23。
反弧半径R=10m。见图12所示。
L（m） 84.7 97.7 h 0.963 1.106 v 15.5 16.7 1.3 1.3 ha 1.157045 1.346113 19
图12
（2）水舌挑射距离计算 L12[v1sincosgv1cosv12sin22g(h1h2)]
计算结果见表1-11。
表 1-11 水舌挑射距离计算结果
计算情况 v1 h sin cos h1 h2 v12sincos v1cos v12sin2 2g(h1h2) L 设计17.38 0.943 0.3907 0.9205 0.8680 13.5 108.6342 15.998 46.1091 281.6134 40.638 洪水 校核18.70 1.086 0.3907 0.9205 0.9997 13.5 125.7623 17.213 53.3790 284.1934 45.105 洪水 （3） 冲刷坑深度的计算（由河床表面至坑底）
tk
q0.5H0.25， tkq0.5H0.25H2，
——冲坑系数，取
1.8。
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冲坑计算结果见表1-12。
表 1-12 冲刷坑深度计算结果 计算情况 Z上（m） Z下（m） H（m) 设计水位 校核水位 L q H2(m) tk tk 5.53 6.76 113.10 74.30 38.80 1.8 14.888889 113.50 75.00 38.50 1.8 18.444444 11.80 17.3345 12.50 19.2562 （4） 安全验算
tk7.35(设计)6.67（校核）2.5~5.0，安全。
五 构造设计
包括衬砌、排水、止水和分缝。
泄槽中的水流流速较大，采用厚50cm的混凝土衬砌，引水渠的流速较低可选用石灰浆砌块石水泥勾缝。衬砌纵向接缝采用平接缝，沿水流向横缝采用搭接型式。纵横向分缝距离分别取为10m、20m，缝下设纵横向排水沟，并设有铜片止水装置，在排水沟顶面铺沥青麻片，以防止施工时水泥浆或运用时泥沙堵塞排水沟，各横向排水沟的水流应通过泄槽两侧的纵向排水沟排往下游，纵向排水管设置两排，以保证排水通畅。 六 地基处理及防渗
堰顶处来自水重和底板的重量较大，泄槽段高速水流的冲击作用也较大，再加上此处的岩芯获得率较小，故需进行地基处理，初步拟定采用局部水泥灌浆，挑流消能的鼻坎由连接面板（即泄槽衬砌之延续）和齿墙两部分组成，起到防滑兼防渗的作用。
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