土坝坝顶高程计算说明书
1 计算基本资料
达兰河流域属大陆性气候，其特点是光照充足，夏季炎热，冬季寒冷，干燥少雨，蒸发量大，春季多风，库区最大风速18m3/s,多年平均最大风速12.6m3/s,风向多顺河，风向基本上与坝轴线正交，吹程D=5.3km。
东田水库属内陆峡谷水库。
东田水库枢纽工程的特征水位如下：
●死水位1400.0m
●正常蓄水位1435.5m
●设计洪水位1437.66m
●校核洪水位1440.25m
本工程地震基本烈度为Ⅵ度，根据中华人民共和国国家经济贸易委员会发布的《水工建筑物抗震设计规范》（DL5073－2000）总则所述：设计烈度为Ⅵ度时，可不进行抗震计算，但对1级水工建筑物仍应按规范采取适当的工程措施。
2 设计计算情况
根据中华人民共和国水利部发布的《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001），第5.3.3条，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：
(1)设计洪水位加正常运用条件下的坝顶超高超高；
(2)正常蓄水位加正常运用条件下的坝顶超高；
(3)校核洪水位加正常运用条件下的坝顶超高；
(4)正常蓄水位加非常运用条件下的坝顶超高，再按本规范5.3.2条规定加地震
安全加高。
本工程地震基本烈度为Ⅵ度，故由《水工建筑物抗震设计规范》（DL5073－2000）知不考虑地震加高。
第5.3.4条规定：当坝顶上游侧设有防浪墙时，坝顶超高可改为对防浪墙顶的要求。
但此时在正常运用条件下，坝顶应高出静水位0.5m；在非常运用条件下，坝顶应不低于静水位。
第5.3.5规定，设计计算风速的取值应遵循下列规定：
(1)正常运用条件下的1级、2级坝，采用多年平均年最大风速的1.5～2.0倍；
(2) 正常运用条件下的的3级、4级和5级坝，采用多年平均年最大风速的1.5倍；
(3) 非常运用条件下，采用多年平均年最大风速。
本次设计大坝为3级，故正常运用情况下，采用多年平均年最大风速的1.5倍，即：W=12.6×1.5=18.9m/s ；非常运用条件下，采用多年平均年最大风速，即：W=12.6m/s 。
第5.3.6规定坝顶应预留竣工后的沉降超高。
3 坝顶超高计算
混凝土面板堆石坝的设计中坝顶上游常采用高防浪墙，采用高防浪墙可以减少较多的坝体填筑量，节省工程投资。
防浪墙高一般为4～6m ，且与混凝土面板相结合。
故面板坝的坝顶超高应采用重力坝的坝顶超高计算公式进行计算。
3.1 坝顶超高计算公式
防浪墙顶高程由各种水库静水位加超高△h 所得数值的最大值确定。
(1) 根据中华人民共和国水利部发布的《混凝土重力坝设计规范》（SL319-2005），第8.1.1条，坝顶在水库静水位以上的超高h ∆按下式计算：
c z h h h h ++=∆%1 （附录C-1）
式中：
h ∆——防浪墙顶至特征水位（正常蓄水位、设计洪水位或校核洪水
位）的高差，m ；
%1h ——频率为1%的波高，m ；
z h ——波浪中心线至特征水位（正常蓄水位、设计洪水位或校核洪
水位）的高差，m ；
c h ——安全超高，m ；
由《碾压式土石坝设计规范 》（SL 274-2001）表5.3.1查得3级建筑物设计情况为c h =0.7m ，山区、丘陵区的校核超高c h =0.4m 。
(2)由《碾压式土石坝设计规范 》（SL 274-2001）附录A.1波浪计算知，对于内陆峡谷水库，当设计计算风速W<20 m/s , ，吹程D=5.3km<20km 时，波浪的波高和平均波长可采用官厅水库公式计算：
3
/1212/120076.0⎪
⎭
⎫ ⎝⎛=-W gD W W gh (附录C-2)
75
.3/1215.2/12331.0--⎪⎭
⎫ ⎝⎛=W gD W W gL m (附录C-3)
式中：
h ——当2W gD =20～250时，为累积频率为5%的波高%5h ，m ；当
2W gD =250～1000时，为累积频率为10%的波高%10h ，m 。
g ——重力加速度（m 2/s ），g =9.81m 2/s ；
D ——吹程，km ，D =5.3km ；
W ——设计计算风速，正常运用情况时W =18.9 m/s ，非常运用情况
时W =12.6m/s ；
L m ——平均波长，m 。
(3)
(4)波浪中心线至水库特征水位（正常蓄水位、设计洪水位或校核洪水位）的高差可由下式计算：
m
m
z L H
cth
L h h ππ2%
12=
（附录C-4） 式中：
H ——挡水建筑物迎水面前的水深，m ,设计所选坝址处原河床底部
高程为1384.0m , H 正=51.5m , H 设=53.66m , H 校=56.25m 。
3.2 竣工后坝体预留沉降
附表C-1 超高值h ∆及防浪墙顶高程计算统计表
列表项目
正常运用情况 非常运用情况
设计洪水位+正常超高
正常蓄水位+正常超高
校核洪水位+非常超高 正常蓄水位+非常超高 1=⑴+⑵
防浪墙顶 高程Z(m)
1440.316
1438.156
1442.005
1437.255
⑴特征水位
Z(m)
1437.66 1435.5 1440.25 1435.5 ⑵=①+②+③超高值△h(m) 2.656 2.656 1.755 1.755
水头H(m) 53.66 51.5 56.25 51.5
吹程D（km） 5.3
设计计算
风速V0(m/s)
18.9 12.6
V02357.21 158.76
gD/V02145.553 327.494
平均波长
L m(m)
11.593 11.593 7.724 7.724
波高h(m) 1.139 1.139 0.686 0.686
①
累计频率为
1%的波高h1%
1.414 1.414 0.971 0.971
πh1%2/L m0.542 0.542 0.384 0.384 2πH/L m29.083 27.913 45.760 41.895 cth(2πH/L m) 1 1 1 1
②
波浪中心线
至特征水位
的高差hz(m)
0.542 0.542 0.384 0.384
③安全加高
hc(m)
0.7 0.7 0.4 0.4
4 坝体预留竣工后沉降超高确定
根据规范《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）第5.3.6条知，坝体应预留竣工后沉降超高，各坝段的预留沉降超高应根据相应坝段的坝高而变化，预留沉降超高不应计入坝的计算高度，在坝体中段预留竣工后沉降超高值为0.3～0.5m。
同时《混凝土面板堆石坝设计规范》（SL228-98）第5.1.4条也规定：坝顶应预留沉降超高，其值可参考类似工程确定。
沉降超高的设置应由坝头处的零值，渐变到坝最高处得最大值，用局部放陡顶部坝坡实现沉降超高。
现拟定坝体沉降为1.0m。
5 结论及结果分析
5.1 结论
根据附表C-1计算结果，取最大值为防浪墙顶高程，即校核洪水位加非常运用条件下的坝顶超高值，现取值为1442.01m；墙顶高出坝顶1.2m,坝顶高程为1440.81m。
5.2 结果分析
面板坝坝顶高程计算不同于一般土石坝的坝顶高程计算，面板坝的防浪墙与面板紧密结合且为高放浪墙，波浪多数会沿防浪墙上爬；一般的土石坝防浪墙是和把内部
防渗体相结合，波浪是沿坝坡向上攀爬。
二者性质截然不同，计算原理自然不同。
面板坝的波浪运动原理类似于重力坝，故而超高应按照重力坝的超高计算公式计算更为合理些。
另外，按不同方法计算超高相差较大，按土石坝的计算超高值比按重力坝的计算超高值要大相当大的尺寸，这样面板坝按重力坝公式计算，可以又减少坝体填筑量，降低工程投资。
综上所述，按此法设计更为经济合理些。
