?h=1.07525m
m
Tm=4.438×1.075250.5=4.601951s 2.1.2.1风壅高度 可按下式计算:
e=K W2D COS(β)/(2gH)
= 3.6×10?3×212×15× COS(22.5°) / (2×9.81×71.5)
= 3.6×10?6×142×15×103/(2×9.81×71.5)/COS(22.5°)=0.0156835m 2.1.2.2波浪爬高
设计波浪爬高值应根据工程等级确定，2级坝采用累积频率为1%的爬高值. 正向来波在单坡上的平均波浪爬高可按下式或有关规定计算: m=1,5~5.0
Rm=K△Kw hmlm / 1?m2
= 0.78×1.0×(1.07525*17.00191) / (1+2.75^2)^0.5
=1.139719m
查规范1%频率下的爬高与平均爬高的比值为2.23 Rp/Rm=2.23
?R1%=2.23×1.139719=2.541573m 坝顶在水库静水位以上的超高按下式确定： y=R*0.951+e+A
=2.541573*0.951+0.00156835+1 =3.43271985m
坝顶高程2821.5+3.43271985=2824.93272m 坝高2824.93272-2750=74.93272m
为预防坝体竣工后的沉陷,预留0.3%的坝高
坝高+0.3%沉陷=2750+74.93272*1.003=2825.157518m
2.1.3校核洪水位加非常运用条件下的坝顶高程
吹程D=15㎞,风速W=14㎞/s,坝前水深Hm=(2824.64-2750)=74.64m, β=22.5° gD/W2=9.81×15000/142=750.765 gh/W2 =0.0076W-1/12(gD/ W2)1/3
=0.0076×(14)-1/12(750.765)1/3 =0.055438 h10%=1.107622m
gLm/W2=0.331W-1/2.15(gD/ W2)1/3.75
=0.331×(14)-1/2.15×(750.765)1/3.75
=0.56695
Lm=11.32748m
gD/W2 = 750.765?(250,1000),,h为累积频率10%的波高h10% 查表A.1.8 hm=hp/1.71 ?hm=0.647732m
Tm=4.438×0.6477320.5=3.571782s 2.1.3.1风壅高度 可按下式计算:
e=K W2D COS(β)/(2gH)
= 3.6×10?3×142×15× COS(22.5°) / (2×9.81×73.26)
=0.006803m
2.1.3.2波浪爬高
设计波浪爬高值应根据工程等级确定，2级坝采用累积频率为1%的爬高值. 正向来波在单坡上的平均波浪爬高可按下式或有关规定计算:
m?(1.5,5.0)
?Rm=K△Kw hmlm / 1?m2
= 0.78×1.0×(0.647732*11.32678)^0.5/ (1+2.75^0.5)^0.5
=0.722036m
,查规范不同累积频率下的爬高与平均爬高的比值为2.23 R1%=2.23×0.722036=1.610139m 坝顶在水库静水位以上的超高按下式确定： y=R*0.951+e+A+1
=1.610139*0.951+0.006477+1 =2.0380456
坝顶高程2823.26+2.0380456=2825.298m 坝高2825.298-2750=75.298m
为预防坝体竣工后的沉陷,预留0.3%的坝高
坝高+0.3%沉陷=2750+1.003*75.298=2825.52394m
2.1.4 正常蓄水位加非常运用条件下的坝顶超高加地震安全加高
吹程D=15㎞,风速W=14㎞/s,坝前水深Hm=(2824.64-2750)=74.64m, β=22.5° gD/W2=9.81×15000/142=750.765 gh/W2 =0.0076W-1/12(gD/ W2)1/3
=0.0076×(14)-1/12(750.765)1/3 =0.055438 h10%=1.107622m
gLm/W2=0.331W-1/2.15(gD/ W2)1/3.75
=0.331×(14)-1/2.15×(750.765)1/3.75
=0.56695
Lm=11.32748m
gD/W2 = 750.765?(250,1000),,h为累积频率10%的波高h10% 查表A.1.8 hm=hp/1.71 ?hm=0.647732m
Tm=4.438×0.6477320.5=3.571782s 2.1.4.1风壅高度 可按下式计算:
2
e=K WD COS(β)/(2gH)
= 3.6×10?3×142×15× COS(22.5°) / (2×9.81×71.5)
=0.0069704m
2.1.4.2波浪爬高
设计波浪爬高值应根据工程等级确定，2级坝采用累积频率为1%的爬高值. 正向来波在单坡上的平均波浪爬高可按下式或有关规定计算:
m?(1.5,5.0)
?Rm=K△Kw hmlm / 1?m2
= 0.78×1.0×(0.647732*11.32678)^0.5/ (1+2.75^0.5)^0.5
=0.722036m
,查规范不同累积频率下的爬高与平均爬高的比值为2.23 R1%=2.23×0.722036=1.610139m 考虑地震，，涌浪水位在0.5m~1.5m之间，所以加1.5米超高 坝顶在水库静水位以上的超高按下式确定： y=R*0.951+e+A+1.5
=1.610139*0.951+0.0069704+1+0.5 =3.038213 m
坝顶高程2821.5+3.038213=2824.538213m 坝高2824.538213-2750=74.5382m
为预防坝体竣工后的沉陷,预留0.3%的坝高
坝高+0.3%沉陷=2750+1.003*74.5382=2824.76183m
2.1.5计算过程和结果：
此计算过程中采用了Excel，在此工具中直接输入上述公式，然后带入数据即得以下结果：
设计+正常运正常+正常运用 校核+非常运用 正常+非常运用+
工况
用
河底高程 2750 2750 上游静水位 2822.9 2821.5 坝前水深Hm 72.9 71.5 吹程D 15000 15000 风向与坝轴线夹角β 22.5 22.5 风速w 21 21 gD/w^2 333.6734694 333.6734694 波高h10% 1.838677065 1.838677065 Lm 17.00190706 17.00190706 hm 1.075249745 1.075249745 斜坡的糙率渗透性系数 0.78 0.78 上游坝面坡脚 2.75 2.75 经验系数kw 1 1 波浪沿坝坡爬高R 1.13971904 1.13971904 安全超高A 1 1 地震超高 0 0 风浪引起坝前壅高e 0.015382296 0.015683488 波浪爬高R1% 2.541573459 2.541573459 超高y 3.432418656 3.432719848 坝顶高程 2826.332419 2824.93272 坝高 76.33241866 74.93271985 坝高计算沉陷后0.4% 76.56141591 75.15751801 坝高程计算沉陷后0.4% 2826.561416 2825.157518
坝顶高程最终定为2827米,坝高77米
2750 2823.26 73.26 15000 22.5 14
750.7653061 1.10762152 11.3274817 0.647731883 0.78 2.75 1
0.722035635
0.5 0
0.006802981 1.610139467 2.038045614 2825.298046 75.29804561 75.52393975 2825.52394
地震
2750 2821.5 71.5 15000 22.5 14
750.7653061 1.10762152 11.3274817 0.647731883 0.78 2.75
1
0.722035635
1 0.5
0.006970439 1.610139467 3.038213072 2824.538213 74.53821307 74.76182771 2824.761828
2.2渗流计算:
2.2.1渗流计算的任务是：
确定坝体和坝基的渗流量；确定坝坡逸出段，判断其渗透稳定性。 渗流计算应包括以下内容:
1 确定坝体浸润线及其下游出逸点的位置,绘制坝体及坝基内的等势线分布图或流网图;
2 确定坝体与坝基的渗流量;
3 确定坝坡出逸段与下游坝基表面的出逸比降以及不同土层之间的渗透比降; 4 确定库水位降落时上游坝坡内的浸润线位置或孔隙压力; 5 确定坝肩的等势线渗流量和渗透比降. 渗流计算应包括以下水位组合情况: 1 上游正常蓄水位与下游相应的最低水位; 2 上游设计洪水位与下游相应的水位; 3 上游校核洪水位与下游相应的水位;
4 库水位降落时上游坝坡稳定最不利的情况.
渗流计算应考虑坝体和坝基渗透系数的各向异性，计算渗透流量时宜采用土层渗透系数的大值平均值.计算水位降落时的浸润线宜用小值平均值。
对1级，2级坝和高坝应采用数值法计算确定渗流场的各种渗流因素对其他情况可采用公式进行计算；对地质复杂的情况可采用反算方法校核和修正各项水文地质参数；岸边的绕坝渗流和高山峡谷的高土石坝应按三维渗流用数值法，计算地质条件复杂时可用模拟试验作相互印证。
土质防渗体分区坝和均质坝库水位降落时计算上游坝体内的自由水面位置1级，2级坝和高坝应用数值法计算其他情况可用公式计算。
采用公式进行渗流计算时对比较复杂的实际条件可作如下简化：
1 渗透系数相差5倍以内的相邻薄土层可视为一层采用加权平均渗透系数作为计算依据；
2 双层结构坝基如下卧土层较厚且其渗透系数小于上覆土层渗透系数的1/100时，可将下卧土层视为相对不透水层；
3 当透水坝基深度大于建筑物不透水底部长度的倍以上时可按无限深透水坝基情况估算。
2.2.2 渗流计算方法
选择水力学方法解决土坝渗流问题。根据坝体内部各部分渗流状况的特点，将坝体分为若干段，选河床中部断面I-I及左右河岸两个典型断面Ⅱ-Ⅱ、Ⅲ-Ⅲ，应用达西定律q=k*J*A,近似解土坝渗流问题。计算中假定任一铅直过水断面内各点的渗透坡降相等。无压渗流通过达西定律的一二次积分式，有压渗流为一次式。
通过防渗体流量：
qⅠ=K(H2-H12)/2δ+ K2(H1-T1)T/D 通过防渗体后的流量：
qⅡ=K1(H12-T12)/2L1 + KT(H1-T1)T/(L+0.44T)
H—上游水深；
H1—通过心墙后浸润线高度；
δ—心墙防渗体厚，取平均厚度（δ上+δ下）/2；
K2—防渗墙渗透系数,取1×10-9厘米/秒(防渗墙混凝土要求抗渗性达到W8以上,W8对应的k为0.261*10-8cm/s,故取1*10-9cm/s)； T—透水地基的深度； D—防渗墙的厚度；
K1—心墙后坝壳的渗透系数，2×10-2厘米/秒； T1—下游水深；
KT—地基透水层的渗透系数冲积层的渗透性能 ，经抽水试验后得，渗透系数k值为3×10-2厘米/秒~1×102厘米/秒，本例取2×10-2厘米/秒。 假设：1）不考虑防渗体上游侧坝壳损耗水头的作用；
2）由于砂砾料渗透系数较大，防渗体又损耗了大部分水头，逸出水与下游水位相差不是很大，认为不会形成逸出高度；
3）对于岸坡断面，下游水位在坝底以下，水流从上往下流时由于横向落差，此时实际上不为平面渗流，但计算仍按平面渗流计算，近似认为下游水位为零。由
斜墙土石坝工程设计计算书
