南昌工程学院本科毕业设计
hm—— 平均波高，m；
Tm—— 平均波周期，s；
W —— 计算风速, m/s；（根据《土石坝设计规范（SL274—2001）》第5.3.5条规
定P16，计算大坝波浪爬高时，所采用的设计：正常运用条件下，采用多年平均最大风速的1.5倍；非常运用条件下，采用多年平均最大风速；根据气象资料统计，群安水库多年平均最大风速为12.0m/s，最大吹程为2.12km。则其正常运用条件下的风速为12?1.5=18m/s，非常运用条件下的风速为12m/s。）；
D —— 风区长度. m；也称有效吹程。（当从坝闸前算起到对岸的最大直线距离小于5倍的水域宽度时，D可取坝闸前到对岸的最大直线距离；当从坝闸前算起到对岸的最大直线距离大于5倍的水域宽度时，D可取5倍的水域宽度；当沿风向两侧水域较窄或为不规则形状或有岛屿等障碍物时，D可采用有效风区长度。）此处取2120m；
（按照吹程范围内河床地形与水深,剖断面进行加权平Hm——水域平均水深，m；
均，只是水深在波浪计算中的影响很小，我们一般用最大水深代替计算。此处Hm=正常蓄水位—坝底高程。取61.7）
g —— 重力加速度，取9.81m/s2； Lm—— 平均波长，m。
带入数据计算：
ghmW2gD0.45）2gHm0.7W?0.13th[0.（7）]th｛} 2gHm0.7W0.13th[0.（7）]W20.0018（得： 平均坡高hm=0.385m
0.5T?4.438h 平均周期 mm
= 4.438*0.3850.5 =2.754s 平均波长Lm=11.844m 3.2.3 平均波浪爬高Rm
Rm?KW1?m2△KhLmm
(3-5)
（土石坝设计规范SL274—2001 P51）
3 2
第三章 大坝设计
式中：
Rm—— 波浪的平均爬高，m；
K△ —— 斜坡的糙率渗透性系数，根据护面类型由（土石坝设计规范SL274—2001 P52）查得，护面类型选用砌石护坡，根据护面类型查规范得0.75；
表3-2 粗糙渗透性系数K?
护面类型 光滑不透水护面（沥青混凝土） 混凝土或混凝土板 草 皮 砌 石 抛填两层块石（不透水基础） 抛填两层块石（透水基础） K? 1.00 0.90 0.85~0.90 0.75~0.80 0.60~0.65 0.50~0.55
Kw—— 经验系数，由风速W、坝迎水面前水深H、重力加速度g所组成的无维量
W/gH，由（规范SL274
(
—正
2001 常
运
P52用
）情
查况
得)
，，
W/gH?18/9.81*(1994.7?1933)?0.732W/gH?12/9.81*(1994.7?1933)?0.488（非常运用情况），故查得经验系数Kw=1.0；
表3-3 经验系数KW
W/gH ≤1 1.00 1.5 1.02 2 1.08 2.5 1.16 3 1.22 3.5 1.25 4 1.28 ≥5 1.30 Kw m —— 单坡的坡度系数，若坡角为?，即等于cot?，本设计取2.5。（由《水工建筑物》天津大学 中国水利水电出版社 第五版P219查得） 3.2.4 风浪壅高计算 风浪壅高按
式中：
KW2De?cos?（规范SL274—2001P51） （3-6）
2gHm
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e—— 计算处的风壅水面高度，m； D—— 风区长度，m；
K—— 综合摩阻系数，取3.6×10-6；
β—— 计算风向与坝轴线的夹角，( °)；取0°。 W—— 风速，m/s；取18m/s。
由于水库所在地区地震基本烈度为7°，按《水工建筑物抗震设计规范》（SL293—97 P20），水工建筑物抗震计算的上游水位可采用正常最高蓄水位，地震区的地震涌浪高度，可根据设计烈度和坝前水深，一般涌浪高度为0.5m~1.5m，该水库地震涌浪高度取用1.0m；设计烈度为8、9度时安全超高应计入坝和地基在地震作用下的附加沉陷，故不考虑地震作用的附加沉陷计算。 3.2.5 最终坝顶高程确定
根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274—2001）第5.3.3条规定：
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： 正常蓄水位加正常运用条件下的坝顶超高：1994.7+1.29698486=1995.9970m； 设计洪水位加正常运用条件下的坝顶超高：1996.34+1.29697779=1997.6370m； 校核洪水位加非常运用条件下的坝顶超高：1998.34+0.78105855=1999.1211m； 正常蓄水位加非常运用时的坝顶超高再加上地震涌浪高度：1994.7+0.78108009+1.0=1996.4811m。
经计算可以看出该大坝坝顶高程由校核情况控制为1999.1211m，取1999.2m。 结果见下表：
表3-4 各种工况下的坝顶高程
计算情况计算项目 数据 正常蓄水位 上游静水位（m） 河底高程（m） 坝前水深（m） 吹程 （km） 风向与坝轴线夹角 （?） 风浪引起坝前雍高 （m） 0.00204268 0.00198979 61.7 63.34 2.12 0 0.00090786 0.00085728 1994.7 设计洪水位 1996.34 1935 61.7 65.34 正常蓄水位 1994.7 校核洪水位 1998.34 正常运用情况 非常运用情况
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第三章 大坝设计
风速V（m/s） 波高hm (m) 护坡粗糙系数 上游坝面坡脚 平均波浪沿坝面爬高Rm（m） 安全超高（m） 地震安全加高（m） 坝顶高程（m） 1995.9970 0.59494219 0.38516839 18 0.38519805 0.24612531 0.75 arcot1/2.5 0.59498801 0.7 0 1997.6370 1 1996.4811 0.38017223 12 0.24614410 0.38020127 0.4 0 1999.1211
3.3 坝顶构造
3.3.1 坝顶宽度计算
根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274—2001）第5.4.1条规定：
土石坝坝顶宽度应根据构造、施工、运行和抗震等因素确定。如无特殊要求，高坝的顶部宽度可选用10~15m，中、低坝可选用5~10m。 坝顶的最小宽度也可按经验公式
R=H (3-7) 式中：
H——为坝高，m，H=66.2m； R——为所求坝顶宽度。 本次设计取其宽为8.5m。 3.3.2 坝顶的铺设
坝顶为了防止雨水冲蚀，采用单层砌石路面，无交通要求。
坝顶上游侧设1.2m的防浪墙，为保证其坚固而不透水，采用浆砌石筑成，墙底和坝体中的防渗体紧密连接，结构尺寸根据强度稳定计算确定，并设置伸缩缝，做好止水；下游设1.2m高的栏杆。为了排除雨水，形成2%的坡度将坝顶雨水排向下游坝面排水沟。
工程运行要求坝顶设照明设施时，应按照有关规定执行。
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3.4 坝坡及相关设计
3.4.1 坝坡坡度及马道的设计
土石坝坝坡的选择取决于坝型、坝高、坝的等级、坝体及坝基材料材料的性质、承受的荷载、施工和运行等主要因素。一般可参考已建坝的实践经验或用近似的计算方法初步拟定坝坡，然后进行稳定等计算确定合理的坝坡。在满足稳定要求的前提下，应尽可能使坝坡陡些，以减小坝体工程量。碾压式土石坝坝坡坡度的选择一般遵循以下规律：
1. 上游坝坡长期浸水处于饱和状态，库水位还可能骤降，为了保持坝坡稳定，上、下游坝壳用同种材料填筑时，上游坝坡要比下游缓，粘性土的均质坝或粘性土坝壳的坝坡要比非粘性土坝壳的坝坡为缓。
2. 土质斜墙坝上游坝坡的稳定受斜墙土料特性的控制，所以斜墙坝的上游坝坡比心墙坝的上游坝坡缓。在下游填筑材料性质相同的条件下，斜墙坝的下游坝坡一般比心墙坝的下游坝坡陡。
3. 粘性土料的稳定坝坡应为上部坡陡，下部坡缓，所以用粘性土料做成的坝坡，常沿高度分成数段，每段10—30m，从上而下逐渐放缓，相邻坡率差值取0.25或0.5。
4. 由粉土、砂、轻壤土修建的均质坝，透水性较大，为了保持渗流稳定，一般要求适当放缓下游坡度。
根据规范规定与实际结合，上游坝坡取取2.5，不变坡，下游坝坡自上而下均取为2.2期间变道一次。在坝坡改变处，尤其在下游坡，通常设置1.5~2.0m宽的马道（戗道）以使汇集坝面的雨水，防止冲刷坝坡，并同时兼作交通、观测、检修之用，综合上述等方面因素其宽度取为1.5m。 3.4.2 坝面排水
根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274—2001）第5.9坝面排水规定
除了干砌石或堆石护坡外，均必须设坝面排水。应包括坝顶、坝坡、坝头、及坝下游等部位的集水、截水和排水措施。 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，再排至坝址排水沟。纵横排水沟互相连通，横向排水沟之间的纵向排水沟应从中间向两侧倾斜，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计排水沟，以排除岸坡上游下来的雨水。
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