碾压土石坝坝顶高程计算(莆田试验公式)

坝顶高程计算公式坝顶高程的计算(SL274-2001碾压式土石坝设计规范附录A)正常水位(m)825.7设计洪水位(m)827.17校核洪水位(m)827.89吹程(m)1000风速(m/s)8.3坝坡比m 1.4Ⅳ等建筑物正常超高(m)Ⅳ级为0.50.5非常超高(m)Ⅳ级为0.30.3地震安全加高(m)地震沉降及地震壅浪高(m)1鹤地水库公式(丘陵、平原)波高(m)h m=(1/2.23)h2%=0.000639W3/2D1/3波长(m)Lm=0.0122W*D1/2平均波浪爬高(m)Rm=K△K w/sqrt(1+m2)*sqrt(hλ)设计波浪爬高R5％=Rm*1.84斜坡糙率渗透系数K△0.9经验系数K w 1.02官厅水库公式(内陆狭谷水库)波高(m)h=0.00166W5/4D1/3波长(m)λ=0.062W1.00155*D1/3.75平均波浪爬高(m)Rm=K△K w/sqrt(1+m2)*sqrt(hλ)设计波浪爬高R5％=Rm*1.84水库风壅水面高(m)e=(KW2D)/2gH m*cosb水域平均水深H m(m)30坝顶高程计算一、设计洪水位情况设计洪水位+正常超高+设计工况风浪爬高+风壅水面高二、效核洪水位情况效核洪水位+非常超高+效核工况风浪爬高+风壅水面高三、地震情况正常水位+非常超高+效核工况风浪爬高+风壅水面高+地震风浪高课本《水工建筑物》P208水利水电科学院推荐的公式水深(m)15W风速(m/s)27D吹程(km)0.61官厅公式：波高(m)h l=0.0166W5/4D1/3波浪爬高ha=0.45h l m-1n-0.6风壅高度(m)e=KV2D/2gh 正常情况安全加高(m)0.5非常情况安全加高(m)0.3正常情况下超高(m)d=ha+e+A 非常情况下超高(m)d=ha+e+A 备注10.1458314473.2283692630.3661120470.6736461660.23385987当gD/w2=20～250时142.4009293.2575744720.4657167460.8569188120.0004213462.901172828.5273402828.5829.0473402829.1827.85734021282.30.866475072.4056970370.0054396332.91113667830.0811367 2.71113667830.6011367 80750806251.0015503880.034828。

提示；
2、设计爬高的确定根据上游坝坡的型式及坡度的不同分下列五种情况：
（1）、上游坝坡是单坡型式且坡度m=1.5～5；
（2）、上游坝坡是单坡型式且坡度m≤1.25；
（3）、上游坝坡是单坡型式且坡度1.25＜m＜1.5；
（4）、上游坝坡是复坡型式且坡度1.5≤m上=m下≤5；
（5）、上游坝坡是复坡型式且坡度1.5≤m上≠m下≤5；
注意选择满足你需要的表格，其余表格不用即可。

2015/7/24 15:46
陈　军　编制 版权所有　复制必究3、你只需要在着色的单元格中输入数据即可自动计算，未着色处不可编辑。

输入数据时注意使用说明
1、根据规范附录A,波浪要素计算可采用莆田试验站公式、鹤地水库公式、官厅水库公式三种方 法计算,本表格采用使用于内陆峡谷水库的官厅水库公式计算，使用时应注意其适用条件；。

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。

……(A.1.7-1)……(A.1.7-2)10001544154410982.2 气象资料及风区内水域平均水深H m正常蓄水位时W=设计洪水位时W=校核洪水位时W=正常蓄水位时gD/W 2=设计洪水位时gD/W 2=校核洪水位时gD/W 2= W………计算风速(m/s)规范附录A公式（A.1.7-1）、（A.1.7-2）： 将上述公式简化后可得： 式中： h…当gD/W 2=20～250时，为累积频率5%的波高h 5%；当gD/W 2=250～1000时，为累积频率10%的波高h 10%；2.3 其他参数D…………风区长度(m)，D=1 计算依据2 已知参数2.1 水库水位及坝迎水面前水深H 《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）第5.3节及附录A有关规定。

（1）对于内陆峡谷水库，当W<20m/s、D<20km时，波浪的波高和平均波长可采用官厅水库公式计算，即按3 风浪要素（平均波高h m 及平均波长L m ）的确定碾压式土石坝坝顶超高及坝顶高程的确定3/1212/120076.0⎪⎭⎫ ⎝⎛=-W gD W W gh 75.3/1215.2/12331.0⎪⎭⎫ ⎝⎛=-W gD W W gL m 3/14/500166.0D W h =75.3/10016.1062.0DWL m =…………(A.1.12-1)1.50.8K △……………斜坡的糙率渗透性系数,K △= 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 （2）按规范A.1.12条，当上游坝坡为单坡且m=1.5时，平均爬高R m 按公式(A.1.12-1)计算：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1.25〈m〈1.5时，平均爬高R m 由m=1.25和m=1.5的计算值按内插法计算。

（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 ：风浪要素计算成果表波高h及平均波长L m 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 ）平均波高h mm………………………单坡的坡度系数，m= 式中：mm W m L h mK K R 21+=∆…………(A.1.12-1)0.8 式中：K △……………斜坡的糙率渗透性系数,K △= （3）按规范A.1.12条，当上游坝坡为单坡且m=1.25时，平均爬高R m 按公式(A.1.12-2)计算：系数K W 计算成果表m=1.5时的平均爬高R m(1.5)计算结果表 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 R 0……………无风情况下，平均波高h m =1m时的爬高值，根据m的值按规范表A.1.12-3用内插法确定系数K W 计算结果表R 0计算结果表m=1.25时的平均爬高R m(1.25)计算结果表mW m h R K K R 0∆=……………(A.1.10)0.000003610000 式中：K………………………综合摩阻系数，K=D………………………风区长度(m)，D=β……计算风向与坝轴线法线夹角，β=风壅水面高度e计算结果表 按规范A.1.10条，风壅水面高度按公式(A.1.10)计算：W…………………………计算风速(m/s)H m ………………风区内水域平均水深(m)5 风壅水面高度e的确定设计爬高R计算结果表规范表A.1.13　不同累积频率下的爬高与平均爬高比值（R p /R m ） （4）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%的爬高值R 1%，4、5级大坝采用累积频率为5%的爬高值R 5%。

第一点：
碾压土石坝规范波浪要素计算算坝顶高程
规范推荐3个公式莆田、鹤地、官厅波浪计算公式，
可是用三种公式计算得出的波浪爬高差别不小（主要是三种公式计算的平均波高、平均波长就有差别了）最后以哪个为准？？
第二点：
溢洪道规范sl253-2000 P5页2.3.7
控制段的闸墩、胸墙或岸墙的顶部高程在泄水和挡水时都分别计算。

那么当溢洪道算出的闸墩顶高程比大坝坝顶高程计算的还要高，为了统一高度，要让大坝的顶高程（通常是防浪墙顶高程-1.2m）跟溢洪道的顶高程齐平，这样防浪墙的顶高程是否就不用那么高了？因为抬高后的坝顶高程可能已经比原来的防浪墙顶高程还要高了。

比如大坝那边计算出来的坝顶高程是100m，防浪墙顶高程是100+1.2=101.2m，而溢洪道计算出来（通常要多受制于一项高度即交通桥的梁高）顶高是100.6m，那么为了大坝顶高度跟溢洪道闸墩高度齐平，就把大坝顶高程也算到100.6m，则这样一来，大坝防浪墙顶高程还要加1.2m吗（100.6+1.2=101.8m），加了就显的没有意义，而不加的话大坝顶没有1.2的防浪墙用做护栏，就显的矮了一小截（虽然高度肯定还是够大坝的波浪超高）。

第三点
在计算溢洪道的墩顶波浪超高高程时用到的波浪要素比如吹程D、计算断面前水深H等波浪计算要素，是用溢洪道的？还是统一用大坝处的？
大坝处的D、H通常很大而溢洪道处的D、H可以很小，这样会造成计算差别。

请有遇到以上问题的大侠一起探讨一下。

土石坝波浪雍高计算书项目名称_____________日期_____________设计者_____________校对者_____________一、基本设计资料1．依据规范及参考书目：《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）《堤防工程设计规范》（GB50286-98）2．计算参数：建筑物位置类型：平原滨海地区建筑物等级：4级正常蓄水位时，迎水面前水深H ＝27.000 m设计洪水位时，迎水面前水深H d＝27.980 m校核洪水位时，迎水面前水深H c＝28.320 m正常蓄水位时，风区内水域平均水深H m＝27.000 m风区长度D ＝1000.000 m多年平均的最大风速v o＝10.000 m/s风速的测量高度H c＝10.000 m风向与坝轴线法向夹角β＝0.00 度糙率及渗透性系数K△＝1.000地震安全加高he ＝1.000 m迎水面坡度类型为：单一坡度，坡比m ＝1.250二、计算依据按莆田实验站公式计算出平均波高h m（m）、平均波周期T m（s）：g×h m/v o2＝0.13×tanh[0.7×(g×H m/v o2)0.7]×tanh{0.0018×(g×D/v o2)0.45/[0.13×tanh(0.7×(g×H m/v o2)0.7)]} T m＝4.438×h m2式中：h m——平均波高（m）；T m——平均波周期（s）；v o——计算风速（m/s）；D ——风区长度（m）；H m——水域平均水深（m）；g ——重力加速度，取9.81m/s2；平均波长与平均周期的关系：L m＝g×T m2/2/π×tanh（2πH/L m）三、设计洪水位加正常运用条件下的计算1．计算条件：建筑物等级为5级，设计洪水位条件下，安全超高A＝0.50 m5级建筑物正常运用条件下，计算风速W＝1.5×v o＝15.00 m/s风区内水域平均水深H m＝27.00＋27.98－27.00＝27.98 m2．计算坝顶超高：当风速测量高度hc＝10.00时，依据《碾压式土石坝设计规范》表A.1.1查得：风速高度修正系数Kz＝1.000，计算风速W＝1.000×15.00＝15.000 m/s 依据上述公式算得：平均波长L m＝6.890 m，平均波高h m＝0.225 m风壅水面高度可按《碾压式土石坝设计规范》式A.1.10算得：e ＝K×W2×D/2/g/H m×cosβ式中：e ——计算点处的风壅水面高度，m；K ——综合摩阻系数，取3.6×10-6；β——计算风向与坝轴线法线的夹角，度。

551.24m 547.53m547.00m95.00m 95.00m 正常蓄水位时的平均水域水深95.00m 1.3.1 、波浪的波高和平均波长的计算：式中：20009.814.714.71.3.2式中：《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）（以下简称《规范》）D=2000m （根据库区的回水范围确定）正常蓄水位：校核洪水位（p=0.05%)：设计洪水位（p=1%）： 《混凝土面板堆石坝设计规范》（DL/T5016-1999）沙阡电站下坝址坝顶高程计算1.1、计算依据：《混凝土面板堆石坝设计规范》（SL228-98）设计洪水位时计算风速：1.2、基本资料：坝的安全等级为Ⅱ级，多年平均年最大风速V=9.8m/s(水文提供的资料）波高（m）：h=0.00166W 5/4D 1/3波长（m）：L m =0.062WD 1/3.75由上式推导可得：当W<20m/s ，D<20000m 时：Hm—水域的平均水深(m)：设计水位时的平均水域水深按《规范》附录A.1.7 “官厅水库”公式计算。

gL m /W 2=0.331W -1/2.15(gD/W 2)1/3.75gh/W 2=0.0076W -1/12(gD/W 2)1/31.3、风浪要素的确定校核水位时的平均水域水深（根据规范取多年最大平均风速的1.5倍）D--------------风区长度（m）：W---------计算风速（m/s）：（根据规范取多年最大平均风速的1.5倍）（根据规范取多年最大平均风速）正常蓄水位时计算风速：校核洪水位时计算风速：波浪的平均波高根据《规范》附录A.1.5“ 莆田试验站”公式计算：gh m /w 2=0.13th[0.7(gH m /W 2)0.7]th{0.0018(gD/W 2)0.45/0.13th[0.7(gH m /W 2)0.7]}thx=(e x -e -x )/(e x +e -x )h m ——平均波高，m ；W——计算风速，m/s ；D——风区长度，m ；H m ——水域平均水深，m ；3.4351.9471.9470.0200.0140.0140.1300.1250.1250.151（校核水位时）0.109（设计水位时）0.109（正常蓄水位时）式中：9.814.714.7200095.0095.0095.0015设计坝坡为m=1.4，在址范围，按内插法计算。

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。