=16.5m/s。
20年一遇设计洪水位92.04m,多年平均设计最大风速的1.5倍,W=16.5m/s。
100年一遇校核洪水位92.40m,多年平均校核最大风速W校=11.0m/s。 地震期水库水位91.20 m,多年平均设计最大风速W设=11.0m/s。
按规范附录A.1.6规定,对于丘陵、平原区水库,当W<26.5m/s,D<7500m时可采用鹤地公式计算:
波高:
ghgD1/32%?0.00625 W1/6()22WW设
波长:gLm?0.0386(gD)1/2
W2W2式中:
W——风速(m /S);
D——风区长度(m),D= 1500m; h 2%——累积频率为2%的波高(m)。
正常蓄水情况:平均波高hm=0.47m; 波长Lm=7.88m。 设计情况(P=5%):平均波高hm=0.47m; 波长Lm=7.88m。 校核情况(P=1%):平均波高hm=0.26m; 波长Lm=5.25m。 地震情况: 平均波高hm=0.26m; 波长Lm=5.25m。
2)平均波浪爬高Rm按规范附录A.1.12计算,采用公式:
Rm?K?K?1?m2hmlm
式中:K?——斜坡糙率及渗透性系数,护面加固后选用块石护面,K?=0.8。
K?——经验系数,可根据
WgH值查附录表A.1.12-2取得。
杨湾水库近坝库底平均高程约为85.0m,正常蓄水位为91.20m,平
均水深为6.2m,设计洪水位92.04m时平均水深为7.04m,校核水位92.40m时,平均水深为7.40m。相应的K?取值:正常蓄水、设计、校核和地震工况分别为1.11、1.08、1.01、和1.02。
正常蓄水条件:
WgHWgHWgH=2.12,K?=1.11;Rm=0.63m。
设计条件:
=2.12,K?=1.08;Rm=0.62m。
校核条件:
W=1.29,K?=1.01;Rm=0.31m。
地震期:
gH=1.41,K?=1.02;Rm=0.35m。
3)设计爬高R值计算
设计波浪爬高值按规范A.1.11条,4级坝采用累积频率应为5%的爬高值R5%,查附录表A.1.3取得,各工况下
RpRm?1.84。正常蓄水、设计、校核和地震
工况R5%分别为1.20m、1.16m、0.65m、和0.66m。
4)坝顶超高Y值
正常蓄水条件下坝顶超高:Y=1.20+0.5=1.70m; 设计工况条件下坝顶超高:Y=1.16+0.5=1.66m; 校核工况条件下坝顶超高:Y=0.65+0.3=0.95m; 地震期下坝顶超高:Y=0.66+0.3+0.5=1.46m。 杨湾水库坝顶超高计算成果见表5-2-1。
表5-2-1 坝顶超高计算结果表
工 况 正常蓄水 水位(m) 91.20 设计风速(m/s) 16.5 16.5 11.0 11.0 计算 波高 (m) 1.05 1.05 0.47 0.57 计算 波长 (m) 7.88 7.88 5.25 5.25 平均 平均波(m) 0.47 0.47 0.26 0.26 (m) 0.63 0.61 0.31 0.35 设计 (m) 1.20 1.16 0.65 0.66 安全 加高 (m) 0.5 0.5 0.3 0.3+0.5(地震涌浪高度) 计算坝顶高程(m) 92.90 93.70 93.35 92.66 波高 浪爬高 爬高 设计(P=5%) 92.04 校核(P=1%) 92.40 地震期 91.20 (2)坝顶高程复核
根据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》(SL 189-96)规定,坝顶高程分别按以下运用情况计算,取其最大值:
1) 正常蓄水位加正常运用情况的坝顶超高:Y=91.20+1.70=92.90m; 2) 设计洪水位加正常运用情况的坝顶超高:Y=92.04+1.66=93.70m; 3)校核洪水位加非常运用情况的坝顶超高:Y=92.40+0.95=93.35m。 4)地震时洪水位加非常运用情况的坝顶超高:Y=91.20+1.46=92.66m。 杨湾水库坝顶高程由设计情况控制,要求最小坝顶高程为93.70m,水库现有坝顶高程为92.60m~92.80m,现有坝顶高程不满足规范要求,现设计坝顶高程为93.70m。但大坝坝顶高程不一,现将坝顶高程统一加高至93.70m,比原设计坝顶高程高0.4m。
(3)坝顶宽度
杨湾水库现有坝顶宽度4~5m,由于最大坝高9.4m,小于30m,符合《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》(SL189-96)6.2.1条中规定坝顶宽度为3~6m的要求。但大坝坝顶多处宽度不一,形状极不规则,现将坝顶宽度统一加宽至5m。
5.2.2大坝防渗加固设计
(1)防渗加固范围
根据《安徽省天长市东风水库大坝安全评价报告》和《安徽省天长市东风
水库大坝现场检查报告》中结果,大坝下游坡散侵渗水点主要集中在老河槽区域0+120~0+730段,渗水点主要分布在31.50~34.00m高程之间坝体上,且渗漏较为严重,其中部分坝段常年积水,已形成沼泽地。现选定大坝0+089~0+785段(北涵至南涵)作为防渗加固坝段。
Ⅰ.计算断面及地层简化
根据东风水库工程地质报告提供的地质资料,结合地形和坝高,选取桩号0+375段面作为渗流复核计算断面。计算断面示意图见图5-2-1。
41.70校核水位39.88正常水位38.00设计水位39.311:2.536.001:332.028.7526.0023.40粉质粘性土粉质粘土中粉质壤土中粉壤性土1:331.601:2.526.60图5-2-1 渗流复核计算断面示意图
Ⅱ.计算参数选取
本工程计算断面各土层渗透系数依照地质报告,地质资料选取(采用建议值),对地质报告中未提供渗透系数的土层,则按该土层的地质特性,根据工程类比选定。计算采用的各土层渗透系数取值见表5-2-2。
表5-2-2 渗流计算参数表
土层 ①层中粉质壤土 ②层粉质粘土 ③层粉质粘土 ④层粉质粘土 ⑤中粉质壤土 水平渗透系数(cm/s) 7.06310-4 1.08310-4 1.52310-5 2.58310-4 3.2310-5 垂直渗透系数(cm/s) 7.06310-4 1.08310-4 1.52310-5 2.58310-4 3.2310-5 Ⅲ.计算工况
根据《小型水利水电工程碾压式土石坝土石坝设计导则》(SL189-96)的有关规定,东风水库渗流计算应主要分析上游正常蓄水位与下游不利水位组合的情况。但为预测在未来高水位情况下坝体的渗流稳定和为坝身结构稳定复核提供基础数据,计算还选择了设计及校核水位的工况。相应水位组合见表5-2-3。 表5-2-3 计算工况及相应水位组合表
工 况 正常水位 设计水位 校核水位 上游水位(m) 38.00 39.31 39.88 下游水位(m) 26.60 26.60 26.60 下游水位取坝后 地面高程 备注 Ⅳ.计算内容及计算程序
计算按《小型水利水电工程碾压式土石坝土石坝设计导则》(SL189-96)的有关规定,大坝渗流计算主要内容为:确定坝体浸润线有其出逸点位置,绘制坝体及坝基的流网图;确定坝体及坝基的渗流量;确定坝体及坝基的渗透坡降和出逸坡降,并判断其渗透稳定性。所以本计算首先根据地质报告和有关规范计算出坝身浸润线、渗流等压线,然后计算出大坝渗流量,最后确定坝基土层的水平渗透比降、下游渗流出逸段的出逸比降,并论证坝基土层及坝后渗流出逸段的渗透稳定性。
主坝渗流计算采用二维稳定渗流有限元法,计算分析软件采用河海大学土木工程学院开发的“AutoBANK-水工结构有限元分析系统”。
Ⅴ.计算成果及成果分析 ①计算成果
东风水库坝身及坝坡下游表层土为粉质粘土,属凝聚性土。根据类似工程的渗透变形判定结果,确定出逸渗透破坏型式为流土型破坏;各相邻土层之间均不会产生接触冲刷和接触流失现象。渗流计算成果见表5-2-4;各种水位组合下大坝流网图及水力坡降数值图见图5-2-2。
表5-2-4 大坝渗流计算主要成果表
工 况 渗透比降 出逸高程 单宽渗流量