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（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 。
碾压土石坝1总则1.0.1为规范水利水电工程碾压式土石坝的设计，达到工程安全、经济合理和技术先进的要求，特制定本规范。
1.0.2本规范适用于1、2、3级和3级以下坝高大于30m的碾压式土石坝的设计。
对于特殊重要的碾压式土石坝，应进行专门研究。
碾压式土石坝的级别，应根据GB50201－94《防洪标准》及SL252－2000《水利水电工程等级划分及洪水标准》中的有关规定确定。
1.0.3土石坝按其高度可分为低坝、中坝和高坝。
高度在30m以下为低坝，高度在30～70m为中坝，高度在70m以上为高坝。
土石坝的坝高应从坝体防渗体（不含混凝土防渗墙、灌浆帷幕、截水槽等坝基防渗设施）底部或坝轴线部位的建基面算至坝顶（不含防浪墙），取其大者。
1.0.4土石坝在正常和非常运用条件的荷载组合情况下，必须满足稳定、渗流、变形以及规定的超高等要求，保证它能长期安全运用并充分发挥其经济效益和社会效益。
1.0.5土石坝设计条件应根据所处的工作状况和作用力的性质分为：1正常运用条件1）水库水位处于正常蓄水位和设计洪水位与死水位之间的各种水位的稳定渗流期；2）水库水位在上述范围内经常性的正常降落；3）抽水蓄能电站的水库水位的经常性变化和降落。
2 非常运用条件Ⅰ1）施工期；2）校核洪水位有可能形成稳定渗流的情况；3）水库水位的非常降落，如自校核洪水位降落、降落至死水位以下，以及大流量快速泄空等。
3非常运用条件Ⅱ正常运用条件遇地震。
1.0.6碾压式土石坝设计除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。
122主要术语2.0.1均质坝homogeneous earth dam坝体断面不分防渗体和坝壳，绝大部分由一种土料组成的坝。
2.0.2土质防渗体分区坝soil impervious zoned earth dam坝体断面由土质防渗体及若干透水性不同的土石料分区构成，可分为心墙坝、斜心墙坝、斜墙坝以及其他不同形式的土质防渗体分区坝。
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。
2018/9/1 18:01
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；。
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142.4009293.2575744720.4657167460.8569188120.0004213462.901172828.5273402828.5829.0473402829.1827.85734021282.30.866475072.4056970370.0054396332.91113667830.08113672.71113667830.601136780750806251.0015503880.034828。
……(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%。
1坝顶高程及护坡计算根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001），坝顶高程等于水库静水位与坝顶超高之和，应分别按以下运用条件计算，取其最大值：①正常蓄水位加正常运用条件的坝顶超高；②设计洪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的坝顶超高。
考虑坝前水深、风区长度、坝坡等因素的不同，分别计算安全加固前后主坝及一、二、三副坝的坝顶高程。
计算波浪要素所用的设计风速的取值：正常运用条件下，采用多年平均年最大风速的1.5倍；对于非常运用条件下，采用多年平均年最大风速。
根据水库所处的地理位置，多年平均年最大风速值采用15.2m/s计算。
主坝风区长度为886m，西营副坝风区长度为200m，马尾副坝风区长度为330m 采用公式法进行计算。
1.1坝顶超高计算根据《碾压式土石坝设计规范》SL274—2001，坝顶在水库静水位的超高应按下式计算：y=R+e+A式中：R——最大波浪在坝坡上的爬高（m）；e ——最大风壅水面高度（m）；A——安全超高（m），对于3级土石坝，设计工况时A=0.7m，校核工况时A=0.4m；1.2加固前坝顶超高的计算1.2.1计算参数各大坝计算采用的参数见表1.2.1.1～2。
表1.2.1.1 主坝加固前波浪护坡计算参数表表1.2.1.2 西营副坝加固前波浪护坡计算参数表1.2.2加固前坝顶高程复核各坝坝顶高程计算成果见表1.2.2.1～2表1.2.2.1 主坝加固前坝顶高程计算成果表从表1.2.2.1可以看出，校核工况下主坝坝顶高程最大，所以坝顶高程取17.39m，小于现状防浪墙顶高程17.41~17.63m ，现坝顶高程满足现行规范的要求。
表1.2.2.2 西营副坝加固前坝顶高程计算成果表从表1.2.2.2可以看出，校核工况下西营副坝坝顶高程最大，所以坝顶高程取17.125m，西营副坝现状坝顶高程16.9~17.75m，无防浪墙，现有坝顶高程不完全满足现行规范要求。
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。
……(A.1.7-1)
……(A.1.7-2)
1000
1544154410
98
2.2 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
.1062.0D
W
L m =
…………(A.1.12-1)
1.50.8
K △……………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 m
m………………………单坡的坡度系数，m= 式中：
m
m W m L h m
K K R 2
1+=
∆
…………(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
m
W 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%。
平均爬高R m 计算结果表
β
cos 22m
gH D KW e =
6 安全加高A的确定
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。
安全加高A值表
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)
坝顶超高y计算成果表
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 设计洪水位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的坝顶超高；
(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。
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。
坝顶高程计算成果表
陈 军 编制 碾压式土石坝坝顶超高和坝顶高程计算表格。
