因而扬压力也较大，对稳定不利；②因坝体体积较大，施工期混凝土温度收缩应力也较大，为防止温度裂缝，施工时对混凝土温度控制的要求较高。
2）拱坝方案
拱坝是固接于基岩的空间壳体结构，在平面上呈向上游的拱坝，其拱冠剖面呈竖直的或向上游凸出的曲面形。坝体结构既有拱作用又有梁作用，其承受的荷载一部分通过拱的作用压向两岸，另一部分通过竖直梁的作用传到坝底基岩。
拱坝的优点：①具有双向传力的性能；②拱是推力结构；③拱坝具有较高的超载能力；④拱坝轻韧，富有弹性而整体性好，借助岩基对地质功能的吸收，它又具有较强的抗震能力。
拱坝的缺点：①拱坝是不设永久性横缝的整体朝静定结构，设计时需计入温度变化和地基位移对坝体应力的影响；②拱坝体形复杂；③设计施工难度大，对施工质量、筑坝材料强度和防渗要求，以及对地形地质条件及地基要求均较高。
3）土石坝方案
土石坝是指由当地土料石料或土石混合料填筑而成的坝。
土石坝的优点：①就地取材，与混凝土坝相比，节省大量水泥、钢材和木材，且减少了筑坝材料运输费用；②对地质、地形条件要求较低，任何不良地基经处理后也可筑土石坝；③施工方法灵活，技术简单，且管理方便，易于加高扩建。
土石坝的缺点：①不允许坝顶溢流，一般需在河岸上另设泄水建筑物；②在河谷狭窄，洪水流量大的河道上施工导流较混凝土坝困难；③采用粘性土料施工受气候条件影响较大。
本设计中，从枢纽布置处地形地质平面图及1#坝轴线地质剖面图上可以看出，坝址基岩为上部为五通砂岩，下面为石英砂岩和砂质页岩，覆盖层沿坝轴线厚1.5～5.0m，五通砂岩厚达30～80m，若建重力坝清基开挖量大，目前C城至坝址尚无铁路、公路通行，修建重力坝所需水泥、钢筋等材料运输不方便，且不能利用当地筑坝材料，故修建重力坝不经济。修建拱坝理想的地形条件是左右岸地形对称，岸坡平顺无突变，在平面上向下游收缩的河谷段，而且坝端下游侧要有足够的岩体支撑，以保证坝体的稳定。该河道弯曲相当厉害，尤其枢纽布置处更为显著形成S形，1#坝址处没有雄厚的山脊作为坝肩，左岸陡峭，右岸相对平缓，峡谷不对称，成不对称的“U”型，下游河床开阔，不适合拱坝的建设。土石坝对地形、地质条件要求低，几乎在所有的条件下都可以修建，且施工技术简单，可实行机械化施工，也能充分利用当地建筑材料，覆盖层也不必挖去，因此造价相对较低，所以采用土石坝方案是选定技术上可行，经济上合理的坝型。
8
2.2.2 泄水建筑物型式的选择
土石坝最适合采用岸边溢洪道进行泄洪，在坝轴线下游300m处的两岸河谷呈马鞍形，右岸有马鞍形垭口，采用正槽式溢洪道泄洪，泄水槽与堰上水流方向一致，水流平顺，泄洪能力大，结构简单，运行安全可靠，适用于各种水头和流量。
2.3枢纽总体布置方案的确定
挡水建筑物：土石坝（包括副坝在内）按直线布置在河弯地段的1#坝址线上。 泄水建筑物：溢洪道布置在大坝右岸的天然垭口处。
综合考虑各方面因素，最后确定枢纽布置直接绘制地形地质平面图，见附图。
9
3土石坝设计
3.1坝型选择
影响土石坝坝型选择的因素有：坝高；筑坝材料；坝址区的地形地质条件；施工导流、施工进度与分期、填筑强度、气象条件、施工场地、运输条件、初期度汛等施工条件；枢纽布置、坝基处理型式、坝体与泄水引水建筑物等的连接；枢纽的开发目标和运行条件；土石坝以及枢纽的总工程量、总工期和总造价。
枢纽大坝采用当地材料筑坝，据初步勘察，土料可以采用坝轴线下游1.5～3.5公里的丘陵区与平原地带的土料，且储量很多，一般质量尚佳，可作筑坝之用。砂料可在坝轴线下游1~3公里河滩范围内及平山河出口处两岸河滩开采。石料可以用采石场开采，采石场可用坝轴线下游左岸山沟较合适，其石质为石灰岩、砂岩，质量良好，质地坚硬，岩石出露，覆盖浅，易开采。各种材料的特性见表1.1－1.3。
从建筑材料上说，该枢纽坝型选择均质坝、多种土质分区坝、斜墙坝、心墙坝均可。
1）均质坝。坝体材料单一，施工工序简单，干扰少；坝体防渗部分厚大，渗透比降比较小，有利于渗流稳定和减少通过坝体的渗流量，此外坝体和坝基、岸坡、及混凝土建筑物的接触渗径比较长，可简化防渗处理。但是，由于土料抗剪强度比用在其他坝型坝壳的石料、砂砾和砂等材料的抗剪强度小，故其上下游坝坡比其他坝型缓，填筑工程量比较大。坝体施工受严寒及降雨影响，有效工日会减少，工期延长，故在寒冷及多雨地区的使用受限制。故不选择均质坝。
2）多种土质分区坝。该坝型虽然可以因地制宜，充分利用包括石渣在内的当地各种筑坝材料；土料用量较均质坝少，施工受气侯的影响也相对小一些，但是由于多种材料分区填筑，工序复杂，施工干扰大，故也不选用多种土质分区坝。
3）斜墙坝。斜墙坝与心墙坝，一般的优缺点无显著差别，粘心斜墙坝沙砾料填筑不受粘土填筑影响和牵制，沙砾料工作面大，施工方便。但到考虑坝址的地质条件，坝基有破碎带和覆盖层，截水槽开挖和断层处理要花费很多时间，并且不易准确预计，故不应选择斜墙坝。
4）心墙坝。心墙位于坝体中间而不依靠在透明水壳上，其自重通过本身传到基础，不受坝壳沉降影响，依靠心墙填土自重，使得沿心墙与地基接触面产生较大的接触应力，有利于心墙和地基的结合，提高接触面的渗透稳定性，使其因坝主体的变形而产生裂缝的可能性小，粘土用量少，受气候影响相对小，粘土心墙施工受季节气候的影响也比其他坝型小得多。同时因为用作防渗体的土料在位于坝下游1.5~3.5公里的丘陵区与平原地带储量很多，一般质量尚佳，可作筑坝之用；用作透水料的砂土可
10
从坝上下游0.3~3.5公里河滩上开采，储量多，可供筑坝使用，筑坝石料在坝址下游附近开采，且石质为石灰岩和砂岩，质地坚硬，储量丰富，便于开采，这样便于分别从上下游上料，填筑透水坝壳，使施工方便，减少工程造价，争取工期。
综合以上分析，最终选择粘土心墙坝。
3.2土石坝基本剖面的拟定
土石坝基本剖面包括上下游坝坡、坝顶宽度、坝顶高程等。
3.2.1 上下游坝坡
土石坝坝坡的大小取决于坝型、坝高、筑坝材料、荷载、坝基性质等因素，且直接影响到坝体的稳定和工程量大小。
根据SL274—2001《碾压式土石坝设计规范》规定：高度在30m以下的为低坝，高度在30~70m之间的土石坝坝高为中坝，高度超过70m的为高坝。由于平山水库属于Ⅱ等工程，以防洪发电为主，校核洪水位为116m，水库最低高程为62.5m，坝高至少53.5m，预估为中高坝，故本坝采用三级变坡。
1）上游坝坡坡率：从坝顶至坝踵依次为1：1.75；1：2.0；1：2.25。 2）下游坝坡坡率：从坝顶至坝趾依次为1：1.5；1：1.75；1：2.0。
3）马道：因土石坝高程相隔10~30m之间设马道，故第一级马道高程为80.50m，第二级马道高程100.50m，马道宽度取2.0m。
3.2.2 坝顶宽度
坝顶宽度根据运行、施工、构造、交通和地震等方面的综合研究后确定。 本坝属于中坝，坝顶无交通要求，SL274—2001《碾压式土石坝设计规范》 规定：中低坝的坝顶宽度可选5-10m。考虑到心墙顶宽必须超过3m，为便于心墙的施工，本设计坝顶宽度取B=8.0m。
3.2.3 坝顶高程
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;
3) 校核洪水位加非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加地震安全加高。 注：本设计不考虑地震，因此不考虑第四工况。
最后需预留一定的坝体沉降量，此处取坝高的1%。计算公式采用下列三式：
Y=R+e+A (3.1)
11
KV02De=cosb (3.2)
2gHmR=0.45hlm-1n-0.6 (3.3)
式中：Y——坝顶超高；
R——波浪在坝坡上的最大爬高，m；
采用黄河水利水电出版社出版的《碾压式土石坝设计》推荐的计算波浪在
坝坡上的爬高R计算公式。
式中：hl——设计波高，hl=0.0166V04D3m；
m——上游坝坡平均坡率，取m=3；
n——坝坡护面糙率，上游拟采用浆砌石勾缝，取n=0.025。
?1则R?0hl?0.0166?155/4?101/3?1.056m，.451?.0563?0.025??06.1.45?51m
e——最大风壅水面高度，即风壅水面超出原库水位高度的最大值，m；
3.6?10?6?152?10000e??0.01m
2?9.8?50 Hm——坝前水域平均水深，由于坝高不低于53.5m，粗略估计Hm为50m； K——综合摩阻系数，其值由于变化在（1.5～5.0）×10-6之间，计算时一般取K=3.6×10-6；
?——风向与水域中线的夹角，本设计为0°；
V0——计算风速，本设计为15m/s； D——水库吹程，本设计为10 Km；
A——安全加高，m，根据坝的等级和运用情况，其中非常运行条件（a）
适用于山区、丘陵区，非常运用条件（b）适用于平原区、滨海区，按表3.1确定。
表3.1 土石坝安全加高A （单位：m）
坝的级别 正常运行条件 非常运行条件（a） 非常运行条件（b） 1 1.50 0.70 1.00 2 1.00 0.50 0.70 3 0.70 0.40 0.50 4，5 0.50 0.30 0.30 平山土石坝属于2级水工建筑物，平山河流域多为丘陵山区，在平山枢纽上游均为大山区，河谷山势陡峭，河谷边坡一般为600 ~700 ,地势高差都在80~120m，河谷冲沟切割很深，安全加高分别取：正常运用情况下1.0m，非常运用情况下0.5m。
12