淤地坝设计毕业设计

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1、水土保持工程学-淤地坝设计淤地坝设计目 录第一章 概况第一节 基本资料第二节 淤地坝的组成和作用 一、淤地坝的组成二、淤地坝的作用第二章 淤地坝坝体设计第一节 淤地坝总体设计一、淤地坝组成方案选择 二、淤地坝类型选择三、坝址选择第二节 土坝坝体设计一、坝高及库容确定（一）、拦泥库容及拦泥坝高的确定（二）、滞洪库容及滞洪坝高的确定1、先用20年一遇洪水进行设计 2、按工程安全防洪标准确定溢洪道尺寸进行校核 3、安全加高h的确定二、土坝断面结构构造及尺寸（一）、坝顶宽度（二）、坝坡马道（三）、坝边坡（四）、坝坡保护（五）、坝体排水（六）、坝基和岸坡处理 第三节 土坝的稳定计算第三章 土坝溢洪道设计

2、 第一节 位置选择和布置形式一、位置选择二、布置形式第二节 水力计算一、溢流堰尺寸计算 二、陡坡段尺寸计算 （一）、计算临界水深hk （二）、计算临界底坡ik （三）、计算陡坡长度L0 （四）、计算正常水深h0 （五）、计算水面曲线（六）、陡坡终点水深ha和末端流速v（七）、陡坡边墙高度H确定三、出口段尺寸计算（一）、消力池深度S计算1、求跃后水深h2、求尾渠正常水深ht3、消力池深度（二）、消力池长度计算 第四章 溢洪道结构设计第一节 进口段设计一、 引水渠设计二、 渐变段设计三、 溢流堰设计第二节 陡坡段设计第三节 出口段设计第五章 土坝放水建筑物设计第一节 放水工程组成及作用一、 放水工

3、程组成二、 放水工程作用 第二节 工程布设第三节 水力计算一、 卧管水力计算（一）、进水孔尺寸计算（二）、卧管涵洞断面尺寸计算 二、 消力池水力计算 第四节 工程结构设计 一、 卧管结构设计 二、 输水涵洞结构设计第一章 概况第一节 基本资料1.坝址以上集水面积5km2;2.经勘测计算，求得坝高H与库容V、淤地面积A的关系见图；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；4.沟道无常流水；5.坝址附近有充足的筑坝土料，土壤内摩擦角20，内聚力

4、c=0.8t/ m2 ; 6.放水洞设计流量Q=0.5 m3 /s 。第二节 淤地坝的组成和作用一、淤地坝的组成淤地坝工程一般由三大件组成，即大坝、溢洪道，放水洞。二、淤地坝的作用 坝体是横拦沟道的挡水建筑物，用以拦蓄洪水，淤积泥沙。溢洪道是排洪建筑物，当淤地坝内洪水位超过设计高度时，洪水就会由溢洪道排出，以保证坝体的安全和坝堤生产的正常运行。放水建筑物用以排泄沟道长流水、库内积水到坝的下游，通常采用竖井和卧管的形式。淤地坝的最终目的就是增加农田。第二章 淤地坝坝体设计第一节 淤地坝总体设计一、淤地坝组成方案选择淤地坝枢纽工程组成在实践中有三大件方案（大坝、溢洪道和放水建筑物），也有两大件方案

5、（大坝和放水建筑物），还有一大件方案（大坝）。虽然三大件方案中溢洪道工程量大，工程投资和维修费用较高，但考虑到淤地坝控制的流域面积较大，为5km,从工程建成后运用安全方面及淤地坝上游淹没损失两方面综合考虑，淤地坝设计为三大件方案。二、淤地坝类型选择坝地附近有充足的筑坝土料，可以就地取材，考虑到土坝对地基要求低，施工技术较为简单，因此淤地坝设计为均质土坝。土坝按照施工方法可以分为碾压坝和水坠坝。在坝地附近有充足的土料，但是没有充足的水源，水坠坝无法施工，因此土坝设计为碾压坝。综上，淤地坝设计为碾压均质土坝。三、坝址选择好的坝址是淤地面积大、工程量小、施工方便、运用安全可靠。在流域沟道坝址地形图中

6、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。第二节 土坝坝体设计一、坝高及库容确定 淤地坝坝高H一般由拦泥坝高h拦，滞洪坝高h滞和安全超高h三部分组成，即坝高：H=h拦+h滞+h（一） 、拦泥库容及拦泥坝高的确定 V拦=KF(1-ns)Trs式中：F淤地坝控制的流域面积，单位km2，取F=5 km2K年平均侵蚀模数，K=10000t/（km2年） ns坝库排沙比，从安全角度考虑，认为土坝不排沙，即ns=0T设计淤积年限，N=10年rS淤积泥沙的干容重，rS =1.3t/m3得

7、：V拦=KF(1-ns)Trs=38.5万m根据H-V曲线，查出相应的拦泥坝高h拦=24m，高程为822米。（二）、滞洪库容及滞洪坝高的确定对于三大件方案，滞洪库容需通过调洪计算确定。溢洪道最大泄流量Q泄为： Q泄=Q洪（1-V滞/W洪）溢流堰堰流公式为： Q泄MBh滞3/2两公示联立得： MBh滞3/2Q洪（1-V滞/W洪）其中，M流量系数，取值为M=1.7；H溢洪道堰上水头；B溢洪道堰顶净宽；W洪溢洪道最大泄洪量；V滞滞洪容积；Q洪来水洪峰流量。1、先用20年一遇洪水进行设计已知20年一遇设计洪水流量Q20=105m3/s，洪水总量W洪10万m3。求解采用试算法，步骤为：1）先假设一个h滞

8、，再由HV曲线求得V滞；2）按公式 Q泄=Q洪（1-V滞/W洪）求Q泄；3）按堰流公式 Q泄MBh滞3/2 求溢洪道宽度B；4）经过多次假设计算，最终对工程作经济、技术比较，取一个合适的B，该B所对应的h滞，Q泄，V滞即为调洪计算所求。根据经济分析技术比较最终得出h滞2m，B=8.7m。此时Q泄=Q洪（1-V滞/W洪）=42m3 /s 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，校核步骤：1）先假设一个h滞，再由HV曲线求得V滞；2）按公式 Q泄=Q洪（1-V滞/W洪）求Q泄；3）按堰流公式 Q泄MBh滞3/2，其

9、中M=1.7，B=8.7m,可求得h滞；4）将假设的h滞的值与求得的h滞的值对比，如果两个数值接近或相等，则为所求的h滞。h滞=3m时，所求的两个数值比较的接近，因此校核h滞等于3m。3、安全加高h的确定20 年一遇的洪水计算 H20= h拦+h滞+h安=24m+2.0m+2.0m=28m200年一遇的洪水计算 H200= h拦+h滞+h安=24m+3.0m+2.0m=29m由于200年一遇洪水需要的坝体高度29m大于20年一遇洪水的坝体高度28m，故坝体高度H=29m取最大坝高为29m,相应坝顶高程为827m,沟底高程为798m。二、土坝断面结构构造及尺寸（一）、坝顶宽度坝顶设置单行道车道，

10、由表3-8 中可以看出，对于高度在29m的土坝坝顶宽度B=5m。（二）、坝坡马道因坝高于15m，考虑到施工行人、交通、堆放材料、机件方便和坝坡排水,在坝的中部即15m的高度（高程813m）设置1.5m宽的横向马道。马道上部坝坡陡，下部坝坡缓。（三）、坝边坡上游马道以上坡比为1:2.1,马道以下坡比为1:2.3；下游马道以上坡比为1:1.7,马道以下坡比为1:1.9。（四）、坝坡保护为防雨水等冲刷，淤积面以上的上游坝面和下游坝面，须设置保护措施。、植物措施:保护措施可为种植牧草、栽植灌木、也可以砌石。、排水沟:下游坝面还需要设置纵向排水沟，特别是坝端与沟坡相接处，必须做好排水措施，以防暴雨径流冲

11、刷。因此，在坝体与岸坡结合处设纵向排水沟，将坝面流水送出坝脚以外。排水沟为矩形断面，尺寸为3030cm（深宽），边墙、底板厚均为20cm.、结合槽:为增加坝体稳定性，防止土坝与沟底结合面上透水，沿坝轴线方向从沟底到岸坡开挖一道梯形断面结合槽。结合槽底宽1.0m，深1m，边坡比1：1，结合槽用黄土人工回填夯实。（五）、坝体排水坝库蓄水之后，由于上游水压力的作用，水流会通过坝体渗透到下游坝面坡脚处，对于下游坝坡产生冲刷，出现管涌和流土现象。为了保证坝体安全，需要在坝的下游坡脚处设置排水体。排水体的作用一是降低浸润线的位置，防止渗透破坏（流土，管涌）；二是增加坝坡稳定，减小坝的断面尺寸。棱式反滤排水

12、体适用于中大型土坝，因此该土坝排水体设计为棱式反滤排水体。排水体顶端长度为2.5m，高度为4m，粗砂厚度为0.3m，小砾石厚度为0.4m，内部坡比为1：1，外部坡比为1:1.5。棱式反滤排水体断面结构示意图见附图。（六）、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，凡在清基范围内的地面表土、乱石、草皮、树木、腐殖质等均要清除干净，不得留在坝内做回填土用。与坝体连接的岸坡应开挖成平顺的正坡，土质岸坡不陡于1：1.5。第三节 土坝稳定性计算土坝稳定分析计算方法：泰勒分析法泰勒提出在土坡稳定分析中共有5个计算参数,即土的重度、土坡高度

13、H、坡角以及土的抗剪强度指标c、，若知道其中4个参数时就可以求出第五个参数Ns，称为稳定因数，即：Ns=Hc泰勒通过大量计算得到Ns与及间的关系曲线。如图所示：图1：泰勒的稳定因数Ns与坡角的关系图2：泰勒的稳定因数Ns与坡角的关系土坝设计中总共涉及到4个大的坡度，进行边坡稳定分析时只需要对坡度最大的边坡进行分析即可。所分析的边坡高度为H=15m,坡比m=1:1.7,即坡角a=30.5，已知土壤内摩擦角20，内聚力c=0.8t/m2, 土的重度=1.7t/m3（一般坝体压实后的干容重大于1.5t/m3，设计为1.7t/m3）。从图2中可以看出当20，a=30.5时，N=0.024；由公式 N=

14、cH 可以得出c=NH=0.0241.715=0.612t/m2；则稳定安全系数K=cc1=1.311.25,所以该土坡处于稳定状态。第三章 土坝溢洪道设计第一节 位置选择和布置形式一、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。二、布置形式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。第二节 水力计算一、溢流堰尺寸计算溢流堰采用无坎

15、宽顶堰，堰上水深为H=h滞=2m，堰长设计为2.510倍的H，即L=10m，堰顶宽度为B=8.7m。二、陡坡段尺寸计算（一）、计算临界水深hk陡坡段设计为梯形,底宽B=8.7m,边坡比为1:1。对于梯形断面陡槽，hk可按照水力学公式试算求得，即k3Bk=Q泄2g式中：a为不均匀系数，a一般取值1.1；k、Bk分别为相应于hk的过水断面面积和水面宽； Q泄=42m/s；g为重力加速度，g=9.81m/s2试算法：假设一个水深h，可以求得一个流量Q，将h和Q的关系进行线性分析，做出趋势线，根据趋势线公式代入Q泄=42m3/s便可以求得hk 的值。临界水深试算表hk(m)Q泄(万m3)wk(m)Bk

16、(m)127.58 9.7 10.71.133.58 10.8 10.91.238.49 11.9 11.11.343.67 13.0 11.31.449.11 14.1 11.51.554.80 15.3 11.71.660.74 16.5 11.91.2742.09 12.7 11.24通过计算可以求出：当Q泄=42m/s时，hk =1.27m，VK=Q泄/k =42/12.7=3.31m/s（二）、计算临界底坡ik ik=gaCk2XkBk= Q泄2Kk2 Kk=kCkRk其中 Kk为流量模数；k 为过水断面面积：k =12.7 m2Rk为相应的临界水深hk时的水力半径，Rk=kXk，X

17、k为相应的临界水深hk时的湿周n为粗糙系数，n=0.025 ；Ck为谢才系数，Ck=1nRk16，将hk =1.27m代入公式Xk=22hk+B得：湿周Xk =12.3m；Rk=kXk=12.712.3=1.03m：将k =12.7m,RK=1.03m,代入下式， 得：KK=518.91m/s,ik=6.5510-3陡坡段底坡设计为i=1:5，因为ik =6.5510-3 i=0.2,所以陡坡水流为急流，可按照陡坡计算。（三）、计算陡坡长度L0L0=P2+(Pi)2P为陡坡段总落差，坝底高程为798m，溢流堰高程为822m，因此P=822-798=24 m；i=1:5=0.2，则L0=P2+(

18、Pi)2=122.38m（四）、计算正常水深h0利用明渠均匀流公式：Q=ACRi其中：A为过水断面面积，A=（B+H）H，B=8.7m；C 为谢才系数，C=1nR16 ，n为粗糙系数，n=0.025；R为水力半径，R=AX，Xk为湿周，X=22h+B；i为底坡坡度，i=0.2。明渠均匀流公式可以转化为只有一个变量h的公式，即：Q=（B+H）H53n(22 h+B)23i试算法：假设一个水深h，可以求得一个流量Q，将h和Q的关系进行线性分析，做出趋势线，根据趋势线公式代入Q泄=42m/s便可以求得h0 的值。h0(m)过水断面面积A湿周X流量Q0.10 0.88 8.98 3.35 0.20 1

19、.78 9.27 10.60 0.30 2.70 9.55 20.81 0.40 3.64 9.83 33.57 0.50 4.60 10.11 48.66 0.60 5.58 10.40 65.92 0.70 6.58 10.68 85.23 0.46 4.21 10.00 42.36 通过计算可以求出当Q泄=42m3/s时，h0 =0.46m ,V=Q泄/A=42/4.21=9.97m/s（五）、计算水面曲线EsL=i- =()式中：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；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

20、深，单位m；,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。h/mA/m2/mR/m1/nR2/3v/(m/s）J=v2/（c2R）av2/2g/mEs/mL/m和L/m1.2712.6612.291.0340.7983.3170.00661020.5607920.0060.0320.032421.211.8812.090.9839.5263.53540.0080.637040.0370.1920.224621.110.7811.810.9137.6363.89610.01071630.7736810.0820.4370.6618319.

21、711.530.8435.654.32990.01475140.9555560.1490.8171.479090.98.6411.250.7733.5544.86110.02098821.2044040.2521.452.928810.87.610.960.6931.3325.52630.03110941.5565830.422.6225.551150.76.5810.680.6228.9626.3830.04857152.0765760.7115.26210.8130.65.5810.40.5426.4177.52690.08118552.8875611.26114.8525.66660.5

22、4.610.110.4523.6569.13040.14896884.2489720.77528.4854.14670.464.214100.4222.489.96770.19660595.063991从水面曲线中计算可以得到L=54.147m，小于陡坡段长度L=122.38m。由此可以说明陡坡段末端水深达到正常水深。（六）、陡坡终点水深ha和末端流速va因为求出的水面曲线的长度L=54.147m溢洪道陡坡段长度L0 =122.38m，所以陡坡段末端水深ha正常水深h0=0.46m此时Q泄=42m3/s，过水断面面积A=（B+H）H=(8.7+0.46)0.46=4.21m，Va=Q泄/A =

23、424.21=9.97m/s（七）、陡坡边墙高度H确定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 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： 当流速V小于或等于20m/s时,hB=vh/100；h为安全加高，可取0.51.0m。 即：H=h+hB+h=0.46+9.97*0.46/100+1=1.5三、出口段尺寸计算（一）、消力池深度S计算1、求跃后水深h梯形明渠共轭水深可以运用迭代公式:（出自水力学高等教育出版社-吴持恭主编P276）h2,i+1=2J1hib+0.5m1+m2hi-aQ2g2b+0.5m1+m2hi213式中：J1=A1h

24、1+Q2gA1；A1=0.52b+m1+m2h1h1；h2,i+1 和h1 互为共轭水深；m1、m2为边坡系数，m1=m2=1；b为底宽，b=8.7m；A为过水断面面积；h1为跃前水深，h1=0.46m；h2为跃后水深；代入数据得：A1=0.52b+m1+m2h1h1=0.58.7+1+10.46 0.46=2.21m2J1=A1h1+Q2/gA1=82.4 m3由迭代公式计算可得h=2.6m2、求尾渠正常水深ht尾渠设计成梯形断面，底宽B=8.7m，边坡设计为1:3。利用明渠均匀流公式：Q=ACRi其中：A为过水断面面积，A=（B+3H）H，B=8.7m；C 为谢才系数，C=1nR16 ，n

25、为粗糙系数，n=0.025Xk为湿周，X=210h+B；i为尾渠底坡坡度，可以与土坝下游区域坡降近似相等，i 0.0225。明渠均匀流公式可以转化为只有一个变量h的公式,即：Q=（B+H）H53n(22 h+B)23i试算法：假设一个水深h，可以求得一个流量Q，将h和Q的关系进行线性分析，做出趋势线，根据趋势线公式代入Q泄=42m3/s便可以求得ht 的值。通过计算可以求出当Q泄=42m3/s时，ht =0.88m3、消力池深度计算公式选用经验公式：S=1.25(h- ht )其中：h以陡坡段末端水深ha为跃前水深计算出的跃后水深，单位m；ht尾渠正常水深，单位m代入数据得S=1.25(h”-

26、ht)=1.25(2.6-0.88)=2.15m消力池深度设计为2.2m。（二）、消力池长度计算L=Lj Lj=6.9(h-h)式中：为折减系数，取值0.7；h”为跃后水深，h”=2.6m；h为跃前水深，h=0.46m则：Lj=6.9(h-h)=6.9(2.6-0.46)=14.766mL=Lj=0.714.766=10.33m，设计为11m第四章 溢洪道结构设计第一节 进口段设计一、 引水渠设计土坝建设在土基上，采用梯形明渠，用浆砌石衬砌。梯形渠道断面边坡采用1:3，底宽B=8.7m,侧墙高H=3m，厚度为0.4m二、渐变段设计渐变段长度L=5m采用扭曲面作为导流墙，浆砌石衬砌，侧墙厚为0.

27、4m ，导流墙与边墩用缝分开，墙顶超高1m，底板上游端做防渗齿墙，齿墙深入地基1m，厚度为0.5m，底板衬砌厚0.3m。导流墙翼墙 三、溢流堰设计淤地坝地基为土基，溢流堰设计为无坎宽顶堰，堰长为10，底板厚0.4m,横截面为梯形，底宽8.7m，边坡系数为1:1。堰体底板与渐变段底板相连，连接处需做一深1m，厚0.5m的防渗抗滑齿墙。堰边墙（边墩）用浆砌石建造，为挡土墙形式，墙高3m，顶宽0.4m,堰边墙一侧垂直。第二节 陡坡段设计陡坡段纵坡设计为1:5，陡槽断面为梯形断面，边坡为1:2，陡槽侧墙和底板用浆砌石建造，厚0.3m。为了防止不均匀沉降，陡槽沿着纵坡每隔10m留一沉陷缝。每段陡槽的起始

28、端都设置深1m，厚0.5m的防渗抗滑齿墙。为了防止陡槽底板冰冻发生裂缝，还需在底板下铺设0.2m的砂卵石垫层反滤排水及纵向排水沟。由于陡槽中水的流速较大，动水压力可能使底板产生振动，为了稳定起见，需校核底板厚度d是否满足要求。底板厚度校核使用公式：d0.03avh式中：d为底板厚度（m）；a为地基条件系数，密实黏土a=0.8；v为槽中流速；h为槽中水深陡槽起始端：vk =3.2m/s，hk =1.31m，d=0.030.83.21.310.5=0.09m0.3m陡槽末端：v0 =9.97m/s，h0=0.46m，d=0.030.89.970.460.5=0.16m0.3m由此可以看出，底板厚度

29、为0.3m满足要求。第三节 出口段设计出口段包括消力池、渐变段和尾水渠三部分。渐变段和尾水渠与进口段结构相同，尺寸不同。渐变段长度为8m，宽度8.7m，侧墙高度为1.5m，厚度0.4m。尾水渠宽度8.7m，边坡1:2，高度1.5m。消力池用浆砌块石修筑，池底厚0.6m, 池前端设置齿墙，深1.0m，厚0.6m，底板下设反滤排水孔和反滤层，侧墙构造同于陡槽，边坡为1:1，底宽8.7m。底板池底厚度d校核公式：dKVchc式中：d为底板厚度；hc为收缩断面处水深，可取跃前水深；Vc为收缩断面处流速； K为系数，K=0.03+0.175sina， a为陡槽未端射流与水平面夹角。已知tana=1/5，

30、则a=11.31，Vc = 9.97m/s， hc =0.46m/s ，K=0.03+0.175sina=0.03+0.175sin11.31=0.06432则 dKVchc=0.064329.970.460.5=0.43m因为d=0.430.6，所以消力池底板厚度设计为0.6m满足要求。第五章 土坝放水建筑物设计第一节 放水工程组成及作用一、放水工程组成 放水工程由进口取水工程、输水工程和出口消能工程组成。取水工程设计为卧管，输水工程设计为坝下涵洞，出口消能工程设计为底流消能。卧管空口设计为平孔，平孔高差0.5m。输水涵洞出口段设计为陡坡消力池形式。二、放水工程作用对已经淤成的坝库，防水工程

31、的作用主要是排除坝内积水，保证坝地生产安全，降低盐碱化；对未淤成的坝库，主要是排水腾空库容，拦蓄径流泥沙，调节洪水径流。第二节 工程布设卧管布设在沟道的右岸土坝上游坡脚处，卧管纵向坡度设计为1:3。输水涵洞埋于坝基，纵向坡度设计为1:100，涵洞轴线与坝轴线垂直，与卧管轴线呈直角。涵洞出口消能工程布设在土坝下游坝坡坡脚以外，放在沟道的一侧，使水流沿坡脚流动，防止切割坝体。第三节 水力计算一、卧管水力计算卧管上端高出坝库最高水位1m，并在顶部设置通气孔。卧管涵洞高度比正常水深大3倍。已知坝底部高程为798m，最高水位的高程为824m，前两个进水孔处于最高水位1m以下，即高程为823m，由此可知卧

32、管的两端高程差约为21m（去掉卧管自身高度和消力池深度总共约为4m），。两个进水孔高差为0.5m。将卧管台阶设计成正方形，卧管底坡为1:3，即水平距离约为63m，设计每个台阶的长度为L=1.6m。（一）、进水孔尺寸计算进水孔设计成两个孔同时进水，进水流量Q为：Q=(2gH)0.5式中：为流量系数，=0.62；为进水孔断面面积，进水孔设计成圆形，即=14d2；g为重力加速度，g=9.81m/s2;H1 分别为上下孔孔口水头。已知Q=0.5m3/s,H1=1m，H2 =1.6m则 d=(4Q/(3.14(2gH)0.5) 0.5=0.48m，故同一台阶设2个孔，直径都为0.4m，此时每个孔流量Q=

33、0.26 m3/s，总放水流量为0.52 m3/s，符合要求。（二）、卧管涵洞断面尺寸计算卧管涵洞断面尺寸按照加大流量Q加 计算：Q加 =1.25Q设 =1.250.5=0.625m3/s；卧管涵洞设计成矩形横断面，断面宽度B=1.0m。求断面高度，应用明渠均匀流公式：Q=ACRi式中：A为过水断面面积，A=Bh，B设计为1.0m；C 为谢才系数，C=1nR16 ，n为粗糙系数，n=0.025；R为水力半径，R=AX，Xk为湿周，X=2h+B；i为底坡坡度，i=1：2明渠均匀流公式可以转化为只有一个变量h的公式，即：Q=Bh53n(2 h+B)23i试算法：假设一个水深h，可以求得一个流量Q，

34、将h和Q的关系进行线性分析， 做出趋势线，根据趋势线公式代入Q加=0.625m3/s便可以求得h 的值。由流量和水深的关系图中可以求出当Q加=0.625m3/s时，h =0.11m卧管涵洞高度比正常水深大4倍。则h卧=4h=40.11=0.44 m,为了满足修检要求，设计为1.2m二、消力池水力计算消力池断面设计成矩形，底宽b=0.8+0.4=1.2m求卧管正常水深h0，应用明渠均匀流公式：Q=ACRi式中：A为过水断面面积，A=Bh，B=1.0m；C 为谢才系数，C=1nR16 ，n为粗糙系数，n=0.025 ；R为水力半径，R=AX，Xk为湿周，X=2h+B；i为底坡坡度，i=1：100明

35、渠均匀流公式可以转化为只有一个变量h的公式，即：Q=Bh53n(2 h+B)23i试算法：假设一个水深h，可以求得一个流量Q，将h和Q的关系进行线性分析，做出趋势线，根据趋势线公式代入Q =0. 5m3/s便可以求得卧管正常水深h0 的值。由流量和水深的关系图中可以求出当Q =0. 5m3/s时，h0=0.26m计算矩形断面跃后水深，应用公式： 式中：h1为跃前水深，h1=0.11m；a流速不均匀系数，取a=1.0.h2为跃后水深；q为单宽流量，q=Q/b=0.5/0.8 =0.625m2/s；g为重力加速度。代入数据得h2=0.798m池长：L=5h2=50.798=3.99m，设计为5.0

36、m；池深：d=1.25（h2-h1）=1.25(0.8-0.11)=0.86m，设计为1.0m(d0+h0)/h”=1.211.05 -1.1，满足要求。第四节 工程结构设计一、卧管结构设计设计卧管侧墙顶厚0.3m，底板厚0.4m，盖板设计为条石。条石盖板厚度计算：盖板跨中最大弯矩为：M大=18qL02盖板跨中最大剪力：Q大=12qL02式中：q为均布荷载，q=土H，土 为土壤饱和容重（kN/m3）, 土 =20 kN/m3 ，H为盖板上泥沙淤积高度，计算采用淤地坝泥沙淤积高度计算，即H=23m；L0为计算跨度，L0=1.05L，L为净跨，L=0.6m。板厚可根据最大弯矩和最大剪力分别按下式计

37、算并取其中的较大值：h=6M大b h=1.5Q大Tb式中：h为板厚；b为盖板单宽，取1.0m；为条石允许拉应力（kpa），=7.7Mpa；T 为条石允许剪应力（kpa），T =7.8Mpa。代入数据得：M大=18qL02=1/820241.050.62=23.81kN/mQ大=12qL02=1/220241.050.62=95.26kN/m则 h1=0.136 h2=0.018 综上，条石盖板的厚度应该为0.136m，设计为0.3m。卧管侧墙断面结构图见附图。二、输水涵洞结构设计坝下输水涵洞设计为砌石拱涵，拱厚度为0.2m，拱圈半径为0.4m，侧墙边坡为3:1，侧墙顶宽0.45m，底宽1.0m，输水涵洞底板厚为0.2m。砌石拱涵断面结构图见附图。20