123456：均质土石坝枢纽建筑物设计
D15d85d15≤4～5 (6-1) ≥5 （6-2）
D15式中：D15为反滤料的特征粒径；d15、d85分别为被保护土层的特征粒径和控制粒径。 反滤料分为Ⅰ型反滤料和Ⅱ型反滤料。Ⅰ型反滤料反滤层位于被保护土的下部，渗流方向主要由上向下；Ⅱ型反滤料反滤层位于被保护土的上部，渗流方向主要由下向上。 本设计设两层反滤，第一层反滤为天然和只经过一次筛选的天然砂砾石，不均匀系数限制在50以下，厚度为0.3m；第二层是向堆石的过渡层，直接使用各种组成的天然砂卵石料,厚度为0.2m 。
（a） （b）
（a）Ⅰ型反滤； （b）Ⅱ型反滤
图6-4 反滤料的类型
对于由粘性土材料填筑的均质坝，为了加速坝壳内空隙水压力的消散，降低浸润线，以增加坝的稳定，可在不同高程处设置坝内水平排水层，其位置、层数和厚度可根据计算确定，但其厚度不宜小于0.3m。多数情况下，伸入坝体内的长度一般不超过各层坝宽的1/3。
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6.5坝坡排水
（a）
（b）
图6-5（a）横向排水； （b）纵向排水
在下游坝坡设横向排水和竖向排水，如图6-5所示。每隔80m设置一个横向排水沟，纵向排水沟坡度取为3%。
7溢洪道设计 7.1概述
对于土石坝和一些轻型坝如支墩坝，不允许过坝顶，坝身过水，需要专门修筑泄洪建筑物。这时因为坝体占据河床位置，泄洪建筑物一般是布置在坝体旁侧的河岸上称河岸溢洪道。
河岸溢洪道分开敞式和封闭式两种，开敞式溢洪道有正槽式和侧槽式两种主要形式。
7.2溢洪道的线路和选型
河岸溢洪道在枢纽中的位置选择影响因素很多，布置时主要从以下几方面考虑: 从地形上看 ：将溢洪道尽量布置在与水库设计洪水位高程相近的高程上。这样溢洪道与坝分开，有利于坝的安全。如坝址附近有马鞍形垭口，高程接近于水库正常蓄水位，
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垭口下游有冲沟能使洪水很快泄入河道，出口有离下游坝脚较远，则是布置正槽式溢洪道的理想地形。本坝址两岸的地形为本区的主要地貌，由于正槽式溢洪道全部是开敞的，正向进流，水流平顺，泄洪能力大，结构比较简单，运行安全可靠，便于施工，管理和维修。若采用侧槽式溢洪道，其适用条件为两岸山坡陡峭，无适当的天然垭口，基岩完整坚实，从该工程可以容易看出，不适宜采用侧槽式溢洪道。
从地质上看：溢洪道应建在岩层坚固，完整的地基上，并考虑建库后水文地质条件变化对建筑物的不利影响。本坝址上游是泥盆纪五通砂岩，坝址下游是二迭纪石灰岩，坝轴线位于五通砂岩上，适宜修建正槽式溢洪道。
从施工和运用上看：溢洪道出渣路线及堆料场地应便于利用其出渣筑坝，坝端布置溢洪道应尽量避免与坝体紧接，防止横向水流冲刷坝脚。
综上所述，经计算该坝坝高约为71.0m，为高坝，适宜采用开敞式正槽溢洪道布置于右岸。
7.3 溢洪道引水渠
为了使水流平顺，减小或不发生旋涡和翻滚现象，进口采用喇叭口，角度为10度。引水渠底坡J=0，引水渠终点渠底高程应比H堰低0.5H即136.0m。引水渠渐变段两边修导墙，引水渠导水墙由溢流堰两侧边墙向上游延伸而成。导水墙水位要高于校核水位。为了考虑风浪因素，取导墙顶高程于大坝高程一致，长度取大于进水口水深的两倍100m，边墙的厚度取2m。引水渠应根据地质情况、渠县长短、流速大小等条件确定是否需要砌护。岩基较好的引水渠可不做砌护，但应开挖整齐，边坡为1:0.1～1:0.3。对长的引水渠，则要考虑糙率的影响，以免过多地降低泄流能力。在较差的岩基或土基上，应进行砌护，尤其在靠近堰前区段，因流速较大，为防止冲刷和减少水头损失，可用混凝土板或浆砌石护面，边坡约为1:0.5～1:1.0。在土基上采用梯形护坡衬砌，边坡一般为1:1.5～1:2.5，根据实际情况渠底用混凝土衬砌厚度为0.3m。
7.4 溢流堰控制段
7.4.1 溢流堰的形式
其作用是控制泄洪能力，采用平面钢闸门控制。本设计采用实用堰，其优点是流量大，在相同的泄流条件下需要的堰流前缘长，工程量相对较少。堰顶高程设为136.0m。 7.4.2 初步拟定溢流堰孔口净宽
由堰顶高程H堰=设计洪水位-堰顶最大泄水位H0
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堰顶高程为136.0m，设计洪水位142.0m求得H0=6 m 开敞溢流式的下泄流量
Q溢为：
3 Q溢??mBH02 （7-1）
式中：
?—闸墩侧收缩系数，与墩头形式有关，在初设阶段一般取0.9～0.95，取0.9； g—重力加速度，g=9.81 m/s2；
m—流量系数，按宽顶堰流量系数（约为0.386～0.540）取0.50。
由资料得设计洪水位为142.0 m，堰顶高程为136.0 m，Q溢为1024 m3/s（设计流量），再由式（7-1）求得（溢流净宽）B设约为34.97m 取36.0m。 堰宽由流量方程式（7-1）求得,具体计算见表7-1。
表7-1 溢洪道控制段宽顶堰堰宽计算（忽略行进流速水） 计算情况 上游水位 设计 142.0 流量Q m3/s 1024 水头H0 (m） 6.0 流量系数m′ 0.5 控制堰nb(m) 34.97 由计算知控制堰取36.0 m为宜，孔口数n=4，闸门尺寸9.0m×6.0m(宽×高)，宽高比为9.0/6.5=1.5满足（1.5～2.0），中墩宽3.0m，边墩宽1.0m，闸室宽度L=4×9+3×3.0+2×1.0=47m。 7.4.2.1堰面曲线的确定
开敞式堰面曲线 幂曲线按式(7-2)计算:
xn?KHsn?1y （7-2）
Hs-----定型设计水头 对高堰可按堰顶最大水头的75%～95%计算,对低堰可按堰顶最
大水头的65%～85%计算
本设计取Hs =80% H0=80%×6=4.8 m
按溢洪道设计规范规定:上游堰高P1不小于0.3Hs ，下游堰高P2不小于0.6Hs
P1 =0.3Hs=1.44 m， P2=0.6Hs =2.88 m，Hs=4.8 m
n=1.85时 K与P1/Hs有关,P1/Hs＞1时 K=2.0; P1/Hs≤1时 K=2.0～2.2
P1/Hs=1.44/4.8=0.3＜1 取 K=2.2
x1.85?2.2?4.80.85y=8.35y
x1.85即 y= (7-3)
8.3545
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X y
0 0
2 0.43174
表7-2 幂曲线 4 6 1.55641
3.29529
8 5.61087
10 8.47839
原点上游采用椭圆曲线，其方程为 ：
(bHs?y)2x2??122(aHs)?bHs? （7-4）
aHs和
bHs分别为椭圆长半轴和短半轴，可按下式选定
当P1/Hs≥2时 a=0.28～0.30 a/b=0.81+3a 当P1/Hs＜2时 a=0.215～0.28 b=1.27～0.163 当P1/
Hs
小时 a、b取小值
P1/Hs =1.44/4.8=0.3<2 ，a、b分别取0.215、1.27，方程为 ：
x21.07?(6.1?y)237.16?1 x2(6.1?y)21.07?37.16?1 图7-1控制堰曲线图
7.4.2.2泄流能力计算
开敞式幂曲线WES实用堰的泄流能力
Q?C?3m?mB2gH02 式中：
Q—流量m3/s；
B—溢流总净宽, 取36m；
H0-----堰上水头m；
g-----重力加速度；
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7-5）
7-6）
（ （