淤地坝设计
一、已知基本资料
1.流域沟道坝址地形图一张（1/1000）；
2.坝址以上集水面积5km２;
3.经勘测计算求得坝高H与库容V、淤地面积A的关系总图；
4.流域年侵蚀模数K=10000t/km2，20年一遇设计洪水量Q20=105m3/s，洪水总量
W洪=10万m3,200年一遇洪水量Q200=180m3/s，洪水总量W洪=17万m3。
5.沟道无常流水。
6.坝址附近有充足的筑坝土料，土料内摩擦角ø=20º，内聚力c=0.8t/m2。
7.放水洞设计流量Q=0.5m³/s。
二、设计内容
（一）坝址选择
坝址选择在很大程度上取决于地形和地质条件，主要考虑以下四个方面的内容：
1、地形：坝址要选择在沟谷狭窄、地形上游开阔平坦、口小肚大的葫芦状地形处，
这样筑坝工程量小、库容大、淤地面积大。此外，还要有宜于开挖溢洪道的地形和地质条件，例如有马鞍形岩石山坳或有红粘土山坡。
2、地质：应选择土质坚实、地质结构均一、两岸无滑坡和崩塌的地段筑坝，且地
基无淤泥、泥沙和地下水出没。
3、筑坝材料：坝址附近有足够且良好的筑坝土料、砂石料，开采和运输方便。水
坠法筑坝须有足够水源和一定高度的土料场。
4、其他：用碾压法施工的大型淤地坝，要考虑土料运输机械的操作之便，要求坝
址处地形较为开阔平坦。
综合上述，再结合坝址地形图看，本设计将坝址选择在坝址地图上标注的“坝轴线2”处。
（二）淤地坝水文计算
1、拦泥库容V拦和拦泥坝高H拦的计算：
V拦=F·K·(1-n s)·T/ｒS
式中：
V拦——拦泥库容，万立方米；
F——流域面积，5平方公里；
K——流域年平均侵蚀模数，1万t/(km2.a)；
n s——坝库排沙比，无溢洪道时取为0，有溢洪道时可稍大，但由安全性方面考虑，本设计取为0；
T——设计淤积年限，初设T=5a；
ｒS——淤积泥沙的干容重，取1.30t/m3。
则
V拦=5×10000×5÷1.3=19.23万m3
根据H-V关系曲线，查得相应坝高海拔为811m，则可计算出H拦=13.1m；再由H-A关系
曲线查得拦泥淤地面积为45亩。
2、滞洪库容V滞和滞洪坝高H滞：
由于本设计为三大件，即由坝体、溢洪道、放水建筑物组成的枢纽工程，所以滞洪库容要经过调洪演算后方可确定。
调洪演算（试算法）：
（1）、初设取H滞为2.0m，由H-V关系曲线查得相应的V滞=6.77万m3，则溢洪道设计泄流量Q泄可按下式计算：
Q泄=Q洪（1-V滞/W洪）
式中：
Q泄——20年一遇的洪峰流量，105m3/s；
V滞——设计滞洪库容，5万m3；
W洪——20年一遇的洪水总量，10万m3。
则
Q泄=105×（1-6.77/10）=33.915 m3/s 根据下式可求出溢洪道的堰顶净宽B，即
Q泄=MBH3/2
式中：
Q泄——溢洪道设计流量，33.915 m3/s
M——流量模数，取1.6
H——滞洪坝高，H滞=2.0m
则
B= Q泄/(MH3/2)= 33.915/(1.6×2.03/2)=7.49m
基于安全考虑，取B=10m。
确定安全加高⊿H：
在设计滞洪坝高时，安全加高取上限值，由表（1）可知，本设计取⊿H=1.5m
表（1）土坝安全加高值表
校核滞洪坝高：
根据公式：Q泄=MBH3/2可计算溢洪道最大泄流量,
上式中：
Q泄——溢洪道最大泄流量，m3/s；
M——流量模数，取1.6；
B——溢洪道堰顶净宽，10m；
H——滞洪坝高与安全加高之和，3.5m。
则
Q泄=1.6×10×3.53/2=104.9 m3/s；
200年一遇洪水的校核泄流量：
Q泄′=Q200(1-V滞/W200)
=180×(1-6.77/17)
=108.3 m3/s＞Q泄=104.9 m3/s 由上述可知，当H滞=2.0m时，溢洪道最大泄流量小于200年一遇洪水的校核泄流量，故初设H滞=2.0m不符合设计要求。
（2）设H滞=2.5m，由H-V关系曲线查得相应的V滞=7.77万m3。
此时溢洪道设计泄流量Q泄=105×（1-7.77÷10）=23.415 m3/s；
溢洪道堰顶净宽B=3.7m,基于安全考虑，取B=8.0m；
安全加高如（1）中所述，取⊿H=1.5m。
校核滞洪坝高：
溢洪道最大可泄流量Q泄=102.4 m3/s
200年一遇洪水的校核泄流量Q泄′=97.7 m3/s＜Q泄=102.4 m3/s
综合上述可知，当H滞=2.5m时，溢洪道最大泄流量大于200年一遇洪水校核泄流量，故取H滞=2.5m符合设计要求。此时，溢洪道堰顶净宽B=8.0m，滞洪库容V滞=7.77万m3，安全加高⊿H=1.5m。
3、最大坝高H的确定：
H=H拦+H滞+⊿H=13.1+2.5+1.5=17.1 m
由坝高H=17.1m，结合坝址地形图知，坝顶海拔高度为815m。
（三）土坝设计
根据已知条件可知，沟道无常流水，且附近没有丰富的可利用水源，但有充足的筑坝土料，所以本设计选择用碾压方式筑坝，即坝型为均质碾压土坝。
1、坝顶宽度
坝顶宽度根据坝高及交通要求确定，一般可按筑坝土料控制性指标经验值取值。而对于坝高大于15m的土坝，坝顶最小宽度为4m。本设计取坝顶宽度最小值，即初设坝顶宽度为4m。
2、坝边坡及坝坡马道
（1）、对于坝高大于10~15m的土坝，考虑到施工行人、交通、堆放材料、机件方便和坝坡排水，常在坝高中部设1~1.5m宽的横向水平通道，即马道。本设计初设在坝高9.1m，即海拔804m处设一宽为1.5m的马道。
（2）坝边坡陡缓对其稳定性影响极大，根据各方因素考虑，并参考经验值，初设上游坡比为1:2.0，下游坡比马道以下为1:1.5、以上为1:1.2。
（3）根据所选择的破率进行坝坡稳定性分析，校核下游边坡：
由安全因素考虑，假设马道上部的土体存在，取安全系数K为1.1。
则
C k=C／K=0.8／1.1=0.72
Øk= ø／K=20°／1.1=18.18°
