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5.1.1坝顶高程的确定
砼重力坝为3级建筑物，按100年一遇洪水设计和1000年一遇洪水校核的控制工况来确定坝顶高程。
根据《混凝土重力坝设计规范》（SL319-2018），坝顶防浪墙顶高程=水库静水位＋∆h，其中∆h为坝顶距水库静水位（正常蓄水位或校核洪水位）的高度，∆h由下式确定：
∆h ＝h1%＋h z＋h C
式中：h1%──波浪高（m）；
h Z──波浪中心线至水库静水位高差(m)；
h C──安全超高(m)，本工程坝的安全级别为3级，正常蓄水位和校核洪水位下分别取0.4m和0.3m。
h c和h Z按照《混凝土重力坝设计规范》（SL319-2018）的相关规定计算，坝顶高程计算成果见表5.6 -1。
5.1.1.1坝顶高程的确定
均质土坝为3级建筑物，按50年一遇洪水设计和1000年一遇洪水校核的控制工况来确定坝顶高程。
根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2020），坝顶防浪墙顶高程=水库静水位＋y，其中y为坝顶距水库静水位（正常蓄水位或校核洪水位）的高度，y 由下式确定：
y＝R ＋e＋A
式中：R──波浪高（m）；
e ──波浪中心线至水库静水位高差(m)；
A──安全超高(m)，本工程坝的安全级别为3级，正常蓄水位和校核洪水位下分别取0.7m和0.4m。
R和e按照《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2020）的相关规定计算，坝顶高程计算成果见表5.6 -1。
2。
h2%= 1.181510373
h2%= 2.170573154λ0.1%= 5.915535138λ1%=
莆田公式
鹤地公式
0.071115347
0.37497026
水库超高计算
计算安全超高y=e+R+A
鹤地公式
h 2%=0.00625W 1/6
(D 1/3g 1/3
/W 2/3
)*W 2
/g λp %=0.0386(gD/W 2)1/2*W 2
/g 1、本次计算的工况：设计洪量685m3/s，相应洪水位的平均水深（由水力计算求得2.55），风浪要素采用渭南地区暨铜川水文手册统计表中
汛期（6-10）最大平均风速的1.5倍（风速依次是20、18、16、20、22），风向采用对本工程最不利的西北风，吹程由1:1000平面图中量取，取最远吹程187m。
2波浪爬高R 的计算
1/221/2波浪爬高R 的计算
1/2
21/2
莆田公式计算结果：
鹤地公式计算结果：
1.71（m）校核情况：
y=e+R+A= 2.55（m）2.14（m）设计情况：y=e+R+A= 3.18（m）2.42（m）
地震情况：y=e+R+A= 1.31（m）校核水位540.24535.36 6.32设计水位540.46535.36 5.10地震水位538.40535.36 3.04
校核情况：y=e+R+A=设计情况：y=e+R+A=地震情况：y=e+R+A=
计表中的数字，风速采用
面图中量取，取最远吹程为
96
28.8
8.87330270637.5。
（整理）土坝坝顶高程计算说明书.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 。
2 已知参数碾压式土石坝坝顶超高及坝顶高程的确定1 计算依据 《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）第5.3节及附录A有关规定。
3 风浪要素（平均波高h m 及平均波长L m ）的确定 （1）对于丘陵、平原地区水库，当W<26.5m/s、D<7500m时，波浪的波高和平均波长可采用鹤地水算，即按规范附录A公式（A.1.6-1）、（A.1.6-2）： 将上述公式简化后可得：2%及平均波长Lh 2%=0.001365*W 9/6*D 1/3L m =0.01233*W*D 1/2 （2）按规范附录A.1.7及A.1.8条的规定，根据gD/W 2和h m /H m 值的范围可按规范表A.1.8求取平均波高h m ：2.470.8…………(A.1.12-1) 式中： K W ……………斜坡的糙率渗透性系数,根据W/(gH)1/2的值按规范表A.1.12-2用内插法确定m………………………单坡的坡度系数，m=K △……………斜坡的糙率渗透性系数,K △=4 设计波浪爬高R的确定 （1）按规范A.1.12条，当上游坝坡为单坡且m=1.5～5时，平均爬高R m 按公式(A.1.12-1)计算： 规范表A.1.8 不同累积频率下的波高与平均波高比值（h p /h m ）系数K 计算成果表 （2）按规范A.1.11条，设计波浪爬高值应根据大坝级别确定，1、2、3级大坝采用累积频率为1%的1%，平均爬高R 计算结果表4、5级大坝采用累积频率为5%的爬高值R 5%。
5 风壅水面高度e的确定 按规范A.1.10条，风壅水面高度按公式(A.1.10)计算：……………(A.1.10)6 安全加高A的确定7 超高y的确定 按规范5.3.1条，坝顶在水库静水位以上的超高y按规范公式(5.3.1)计算： y=R+e+A ……(5.3.1) 按规范5.3.1条，安全加高A根据大坝级别按规范表5.3.1确定。
7 坝顶高程（或防浪墙顶）确定 (1)按规范5.3.3条，坝顶高程等于水库静水位与坝顶超高之和，应按下列运用条件，取其大值：1加正常运用条件的坝顶超高；2 正常蓄水位加正常运用条件的坝顶超高；3 校核洪水位加非常运用条件高； (2)按规范5.3.4条，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。
坝顶高程的确定设计洪水位和校核洪水位的高差可由下式计算，应选择两者中防浪墙顶高程的高者作为选定高程。
∆h =h 1%+h z +h c式中，Δh ——防浪墙顶至正常蓄水位或校核洪水位的高差；h 1%——累计频率为1%的波高；h z ——雍高；h c ——安全超高。
1. 波高h 1%和雍高h z 的计算h 1%和h z 的计算可利用官厅水库公式计算：ℎl =0.0166V 054D 13L =10.4(ℎl )0.8 ℎz =πℎl 2L ctℎ2πH L式中，V 0——计算风速，m/s ，设计洪水位时，宜采用相应季节50年重现期的最大风速，校核洪水位时，宜采用相应洪水期最大风速的多年平均值； D ——吹程；H ——坝前水深。
其中，h 1%=1.24 h 5%。
①设计洪水情况下，吹程D=2.1km ，风速V 0=24m/s ，带入以上公式计算得： h 5%=1.129m ，h 1%=1.400m ，h z =0.349m 。
②校核洪水情况下，吹程D=2km ，风速V 0=18m/s ，带入以上公式计算得： h 5%=0.775m ，h 1%=0.962m ，h z =0.223m 。
2. 坝顶安全超高的确定安全超高h c 与坝的安全级别有关，李家河水库工程为III 等工程，永久建筑物等级为3级，设计洪水位下的安全超高为0.4m ，校核洪水位下的安全超高为0.3m 。
3. 坝顶高程的计算根据以上计算结果，可求得设计洪水位情况下的防浪墙顶高度为： Δh 设计=0.962+0.223+0.4=1.585m ；校核洪水位情况下的防浪墙顶高度为：Δh 校核=1.400+0.349+0.3=2.090m 。
坝顶上游防浪墙顶高程取设计洪水位和校核洪水位情况下的高的一个：=882.805m；设计洪水位下，坝顶上游防浪墙顶高程=设计洪水位+Δh设计=886.290m。
校核洪水位下，坝顶上游防浪墙顶高程=校核洪水位+Δh校核则坝顶上游防浪墙顶高程为886.290m，防浪墙高取 1.2m，则坝顶高程为885.090m。
设计洪水位+正常运用条件的坝顶超高324.3852校核洪水位+非常运用条件的坝顶超高坝前风壅高度 e=KW 2Dcos α/（2gHo ）
0.002146坝前风壅高度 e=KW 2Dcos α/（2gHo ）波浪爬高R5%
0.563013波浪爬高R5%带马道的复坡上的平均波浪爬高Rm
0.305985带马道的复坡上的平均波浪爬高Rm 单坡上的平均波浪爬高Rm
0.305985单坡上的平均波浪爬高Rm 安全加高A
0.5安全加高A 计算风速W
22.5计算风速W 多年平均年最大风速V1
15多年平均年最大风速V1水域平均水深Ho
6.5水域平均水深Ho 风区长度D （m)
150风区长度D （m)计算风向与坝轴线法线的夹角α
0计算风向与坝轴线法线的夹角β浅丘区平均波高hm
浅丘区平均波高hm
峡谷区平均波高hm
峡谷区平均波高hm 浅丘区平均波长Lm
浅丘区平均波长Lm 斜坡的糙率渗透性系数K △
0.77斜坡的糙率渗透性系数K △经验系数Kw
1.02经验系数Kw 单坡的坡度系数m
2.6单坡的坡度系数m h2%
h2%h5%
h5%峡谷区平均波长Lm
峡谷区平均波长Lm 设计洪水位校核洪水位
1.065159
坝顶超高计算
根据《碾压式土石坝设计规范》SL274—2001P15，本工程为浅丘区4级坝，取设计概率5% BBT 水库
，取设计概率5%
324.4291
0.0003126
0.3187861
0.1732533
0.1732533
0.2
15
15
3
80
5
0.77
1
2
0.3414032
0.5190987。
土石坝设计计算说明书一、基本资料1.1 工程概况S水库位于G县城西南3公里处的S河中游，该河系睦水的主要支流，全长28公里，流域面积为556平方公里，坝址以上控制流域面积431平方公里；沿河道有地势比较平坦的小平原，地势自西南向东由高变低。
河床比降3‰，河流发源于苏塘乡大源锭子，整个流域物产丰富，土地肥沃，下游盛产稻麦，上游蕴藏着丰富的木材、竹子等土特产。
由于S河为山区性河流，雨后山洪常给农作物和村镇造成灾害，另外，当雨量分布不均时，又易造成干旱现象，因此有关部门对本地区作了多次勘测规划以开发这里的水利资源。
1.2枢纽任务枢纽主要任务以灌溉发电为主，并结合防洪、航运、养鱼及供水等任务进行开发。
根据初步规划，本工程灌溉面积为20万亩，装机7200千瓦。
防洪方面，由于水库调洪作用，使S河下游不致洪水成灾，同时配合下游睦水水利枢纽，对睦水下游也能起到一定的防洪作用，在流域900m3/s。
在航运方面，上游库区能增加航运里程20公里，下游可利用发电尾水等航运条件，使S河下游四季都能筏运，并拟建竹木最大过坝能力为25吨的筏道。
1.3地形、地质概况1.3.1地形情况库区属于低山区，两岸山体雄厚，分水岭山顶高程在550m~750m 左右。
山体多呈北东向展布，山高坡陡，坡度在30°~50°，局部60°~70°，地形险峻。
库区植被茂盛。
沿河两岸冲沟发育，以北东—南西向为主。
基岩在河流两岸及冲沟处出露良好。
坝址附近河流流向总体向南，河床宽约8-15m。
两岸山体雄厚，山顶高程在370m以上。
坝址两岸上、下游均发育有冲沟，冲沟切割深度20m左右。
1.3.2地质情况库区地质构造以断层和裂隙为主，断裂构造较为发育，以小断层为主，未发现有区域性大断裂通过。
库区主要发育以下几组节理裂隙：①北东东组：产状N70 ～80°E/NW∠65～85°，裂面平直，闭合～微张，延伸长短不一，约3～4条/m。
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)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V 0(m/s)
18.9 12.6 V 02 357.21 158.76
gD/V 02
145.553
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。
