第一章基本资料
一、工程目的
拟建某水库控制流域面积0.25km2，总库容22.7万m3，是一座集防洪、灌溉于一体的小(二)型水库。保护下游6个行政村，1处企业，人口0.7万，耕地2000亩。
二、水库主要特性指标
土坝设计采用粘土心墙砂壳坝
水库主要特性指标表
三、水文气象
该流域属暖温带湿润季风区域大陆性气候，冬无严寒，夏无酷暑。多年平均气温12.5℃，实测最高气温43℃，最低气温-18.9℃，最大冻土深34cm，相对湿度71%，最大风速29m/s。多年平均降雨量860mm，降雨量年际年内变化大，多年平均汛期降雨量约占全年总降雨量的71.5%以上。降雨是地表水和地下水的主要补给来源，因此，径流时空分布也不均匀，年际年内变化大，形成了春旱、夏涝、秋冬又旱的规律。
四、流域地质
某水库控制流域面积0.25km2，总库容22.7万m3，兴利库容19.0万m3，死库容0.5万m3。流域内坡度较陡，属低山丘陵地区，水库冲沟呈V型，水库周围地层岩性出露均为前震旦系花岗岩，以花岗片麻岩、正常片麻岩为主。流域内来水主要是降雨时山岭产流。
41.7m
27.7m
河道断面示意图
第二章土坝设计
第一节坝型选择
根据所给资料，选择大坝型式，还应根据地形、地质、建筑材料、工程量以及施工条件等综合方面确定坝型。
水库处于低山丘陵地区。由基本资料可知，库区土料丰富，料场距坝址较近，运输条件良好。施工简便，地质条件合理，造价低。通过以上几方面的综合分析比较，所以选用土石坝方案。
第二节坝的断面设计
一、坝顶高程确定
1.1、风区长度
由题目已知该流域多年平均最大风速为29m/s，水位40.63m时水库风区长度1.1km
1.2、坝顶高程计算
坝顶在静水位以上的超高值按下式计算;
y=R+e+A
式中 y—坝顶超高，m;
R —最大波浪在坝坡上的爬高，m;
A ——安全超高。该坝为五级建筑物，查规范得设计水位时取A=0.5m ，校核水位时取A=0.3m 。
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) 设计水位加正常运用条件下的坝顶超高； (2) 正常蓄水位加正常运用条件下的坝顶超高； 查碾压式土石坝设计规范有：
e =βcos 22
0m
gH D
Kv （4-2）
式中：e —— 计算处的风壅水面高度，m
D —— 风区长度， D=0.68Km
K —— 综合摩阻系数3.6×10-6 β—— 计算风向与水域中线的夹角0° v —— 计算风速, m/s. v=29m/s
m H ——坝前平均水深，m ；取m H =12m
e =βcos 22
0m
gH D
Kv =0.017
查水工计算手册，1/H 0>L 为深水波，用莆田试验站公式公式计算 波长: m T L m m 7.1456.12
==
波浪爬高：
设计波浪爬高值应根据工程等级确定，5级坝采用累积频率为5%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
m w m L h m
K K R 2
1+=
∆
（4-3）
式中： R m —— 波浪的平均爬高；
K △ —— 斜坡的糙率渗透性系数，根据护面类型查规范得K △= 0.8； Kw —— 经验系数，查规范取Kw =1.22； m —— 单坡的坡度系数，本设计取m=3.5
m L h m
K K R m m w m 731.07.14*481.03
122.1*8.012
2
=+=
+=
∆
查规范5%累积频率下的波浪爬高与平均爬高的比值为2.23， 84.1/=m p R R
m R p 345.1731.0*84.1==因风向与水域中线夹角为0°，波浪爬高应按正向来波
计算爬高值乘以折减系数βK =1。
所以计算波浪爬高R=m R 345.1151.1K p =⨯=⨯β 坝顶高程取以下两种情况的最大值
(1) 设计水位加正常运用条件下的坝顶超高： H=27.7+1.345+0.017+0.5=42.492m
(2) 校核洪水位加非常运用条件下的坝顶超高：H=827.7+1.345+0.017+0.3=42.42.292m
由计算可知，计算坝顶高程为正常洪水位情况42.492m ，坝顶竣工时坝顶高程还应有住够的预留沉陷值，坝顶沉陷值为坝顶的1%，故坝顶高程为43.048m 。考虑坝顶上设与防渗体紧密连接的 1.2m 高防浪墙，取设计防浪墙高程为44.248m 。
二、 坝顶宽度
坝顶宽度根据构造、施工等因素确定，由《碾压式土石坝设计规范（SL274—2001）》[5] 高坝选用10～15 m ，中低坝可选用5～10 m ，根据所给资料，初步
拟定坝体断面，坝顶宽度为5m见图3-1。
三、上下游边坡
根据资料，大坝为中低坝，故定上游坝坡1：3.5 ，下游坝坡1：3见下图
四、防渗体尺寸确定
坝体防渗的结构和尺寸必须满足减小渗透流量、降低浸润线控制渗透坡降的要求，同时还要满足构造、施工、防裂、稳定等方面的要求。该坝体采用粘土心墙，其底部最小厚度由粘土的允许坡降而定，本设计允许渗透坡降[J]=5，《碾压式土石坝设计规范》规定心墙底部厚度不宜小于作用水头的1/4。参考以往工程的经验，斜心墙的顶部宽度取为5ｍ（满足大于3ｍ机械化施工要求），粘土心墙的上游坝坡的坡度为1:0.4～1:1.0之间，有资料研究认为，心墙向上游倾斜的坡度为1:0.25～1:0.75时较好，本次设计取为1:0.25，下游坡度取为1:0.20，粘土心墙的顶部高程以设计水位加一定的超高（超高0.3～0.6m）并高于校核洪水位为原则，最终取其墙顶高程为 41.23ｍ，经计算底宽为 9.089ｍ,.墙顶的上部留有1.982 m的保护层，并粘土心墙顶部向上游稍为平移1m.。
