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1、-S土石坝枢纽毕业设计-第 32 页河北工程大学毕 业 设 计标题：S土石坝枢纽毕业设计年 级： 2011级 专 业： 水利水电工程 学 号： 110290215 姓 名： 李炜强 指导老师： 李飞 日期： 2015年05月20日 S土石坝枢纽毕业设计设计说明及计算书11级水利水电工程专业 李炜强2015年05月20日目录S土石坝枢纽的设计说明及计算书前 言 1一、工程的概况及作用 21.1 整体工程概况 21.2 水库建成后作用 2二、设计基本资料和数据 32.1 工程的地质 32.2 水文气象的资料 42.3 筑坝材料及其物理力学的性质 62.4 工程其它设计参数确立 7三、枢纽布置和坝型
2、选择 113.1 枢纽的布置 113.2 坝型的选择 11四、大坝基本尺寸拟定 134.1 坝顶的高程 134.2 坝顶的宽度 154.3 上下游坝坡和平台（马道) 164.4 大坝防渗体 164.5 排水设备 174.6 地基的处理 17五、大坝的渗流计算 185.1 土石坝的渗流分析 185.2 上游校核洪水位3278.0米下游相应水位3214.85米进行渗流计算 19六、大坝的稳定分析 246.1 稳定分析目的 246.2 荷载种类 246.3 稳定分析方法 246.4 对不利工况分析 256.5 大坝稳定计算 附表七、坝体的基本构造与土石料结构布置 387.1 坝顶 387.2 防渗
3、387.3 护坡 387.4 排水体 397.5 坝体与坝基、岸坡的连接 397.6 土石料结构布置 39结 束 语 40参考书籍及文献 41附 图前 言本设计的题目为S水库土石坝枢纽工程，其主要设计任务包括两大部分：第一部分：大坝设计根据所给资料进行充分分析，然后根据相关规范，确定洪水标准和工程级别，在此基础上进行坝型的选择和论证，确定坝型、枢纽布置方案和建筑物形式；坝型、枢纽布置及建筑物基本尺寸拟定后，进行坝工设计、渗流计算、稳定计算、沉降量计算，做好地基处理、大坝与岸和地基的连接工作。第二部分：遂洞设计根据相关资料、设计要求，查阅相关书籍规范，先进行隧洞的总体布置，对其进口建筑物型式与布
4、置、出口消能型式与布置、洞身型式与布置做详细的规划布置；接下来进行水力计算，对过水能力、消能及压坡线进行计算；然后进行洞身结构计算，对荷载内应力、配筋进行计算，最后在此计算的基础上进行细部构造设计。本设计将隧洞布置于左岸。一、工程概况及作用1.1 工程概况 S水库枢纽工程位于青海省共和县恰卜恰镇沟后村附近的黄河一级支流沟后河上。控制流域面积197.8平方公里，总库容330万立方米。沟后河发源于共和县南北山麓。沟后水库位于沟后河的上游，坝址以上为高山峡谷，以下为广阔的共和盆地，该河在坝址下游35公里处注入黄河。共和盆地是共和县的主要农业区，坝址下游13公里的恰卜恰镇是海南芷族自治州和共和县两级政
5、府所在地，是海南政治、经济、文化的中心和少数民族的聚居地，有近三万各族同胞居住在这里。共和县所有的工业均集中在恰卜恰镇。1.2 水库建成后的作用本水库为安置龙羊峡水库库区移民的配套工程。水库以灌溉为主，可灌溉共和县农田二万亩，林地五千亩，同时解决恰恰镇三万多居民的生活及城镇工业用水。二、设计基本资料与数据2.1 工程地质2.1.1 水库库区工程地质条件S河发源于共和县南北山麓，S水库位于S河的上游，坝址以上为高山峡谷区，以下为广阔的共和盆地，该河在坝址下游35公里处注入黄河。水库库区两岸分水岑，山顶高程3781米，山体宽厚不存在深切的邻谷和洼地，库内两岸斜坡面较平直，没有大型冲沟发育。坝址处河
6、床高程为3211米，与两岸山顶相对高差达560米。水库库区基岩全部为印支期致密、坚硬的闪长岩及花岗闪长岩，其微风化新鲜岩石的单位吸水量0.01升/分米，为相对不透水层，两岸分水岭相对不透水层的最低高程都在3360米以上，库区未发现大的断裂、破碎带和节理裂隙密集带，即在地层岩性和地质构造上不存在集中渗漏的通道，从上述地形、地质条件判断，库区蓄水条件较好。库区两岸基岩坡度一般在55度左右，岸边未发现规模较大的缓倾角结构面，水库蓄水后一般是稳定的。由于该地区属大陆性高原气候区，日夜温差很大，物理风化严重，两岸坍塌现象较发育，故两岸斜坡基岩面上广泛分布着坍塌物质，其中崩积、坡积的块石、碎石一般是稳定的
7、，而壤土极为疏松，属高压缩性、强失陷性土，对稳定不利，坝段部分须挖除，水库蓄水后估算总塌岸量约为15万立方米，将影响水库寿命。水库盆地基底及库岸基岩属相对不透水层，故水库没有浸没问题。2.1.2 坝址区工程地质条件坝轴线位于沟后河峡谷口上游500米处，河谷狭窄，所在河段南北走向，平均河宽60米，两岸岸坡左陡右缓，左岸坡度450左右，右岸坡度350左右。基岩上分布着第四系全新统堆积物，其覆盖面积约占坝区的70%-80%。河床砂卵石层厚12-14米，透水性强，渗透系数为20.9-94.5米/昼夜，且整层结构疏松，分选性差，存在渗透稳定问题，应做坝基防渗处理，河谷两岸基岩上分布着崩积、坡积块、碎石，
8、层厚10-20米，边坡稳定性差，建坝前须做处理。坝址区基岩为花岗闪长岩。属坚硬岩石类，基岩表层弱风化带裂隙发育，具有程度不同的透水性。左岸严重透水层（=1-10升/分米）厚30-40米，相对不透水层埋深50-60米。右岸较严重透水层（=0.1-1升/分米）厚10-40米，相对不透水层埋深50米左右。坝基E断层在下游临沟出露，影响带宽4-6米，（单位吸水量=0.056-0.069升/分米）属中等透水带。当水库蓄水后，将形成沿坝基和坝肩的渗透，必须做防渗处理。经国家地震局兰州地震研究所鉴定，S水库的基本地震烈度为六度。2.1.3 泄洪隧洞的工程地质条件泄洪洞布置在坝区河谷左岸，地形地质条件均优于右
9、岸。沿地面高程3240-3290米，隧洞建基高程3235-3211米。穿越地层岩性为花岗闪长岩，围岩致密坚硬，牢固系数fk=7-9，岩石弹性抗力系数K=600-800kg/cm2。但围岩节理裂隙发育，岩体成块状砌体结构，隧洞沿线依次通过F35、F36、F12、F9四个断层。隧洞开挖时，可能产生坍塌或掉块，应采取支护措施。2.2 水文气象资料2.2.1 气象流域内大部分地区人烟稀少，没有气象台站，仅在恰卜恰镇有气象站，也无实测系列水文资料，径流、洪水、泥沙计算系根据青海省水文手册及“设计暴雨洪水图集”等有关参考资料进行。流域所在地区地势高，气温多变，年平均气温低，约为3.4，昼夜及地势温差大，无
10、霜期短，年日照时间长，大部分地区寒冷而干燥，常冬无夏，纯属大陆性高原气候区。本区虽地处内陆，但因青海湖调节作用，降水相对丰富，年平均降水为311.8毫米。降水集中在6-9月，为全年的87.8%。暴雨历时短，据统计年最大6小时降雨量占24小时降雨量的70%左右，大部分地区年蒸发量是降水量的3-10倍，年平均蒸发量为117.18毫米。表21 主要气象因素特征值表项目单位数值备注年平均气温3.4无霜期天99年平均降水量毫米311.8极端最低温度-28.9最高气温31.3年平均大于30天数天1.25最大冻土深度米1.33年最长日照时间小时3290年最短日照时间小时2794.8年平均小于5的天数天180
11、年平均蒸发量毫米1171.8多年平均最大风速米/秒25.25水库吹程米8202.2.2 径流S河虽为黄河一级支流，但水量很小，多年平均径流深为65毫米，相应多年平均径流量1285.9万立方米。径流来源主要是降水补给，6-9月份水量占全年来水量的80%以上。2.2.3 洪水S河洪水一般发生在6-9月份，由降雨形成。因本流域无实测洪水资料，故只能借助“设计暴雨洪水图籍”和地区性经验公式计算设计洪水。2.2.4 泥沙本水库推移质来源较少，对水库淤积不会产生很大影响。悬移质是引用参考资料青海省水文手册中的“多年平均侵蚀模数等值线图”查得流域多年平均侵蚀模数为70吨/平方公里，经计算其年输沙量为1384
12、6 吨，折合体积为10651立方米。输沙量年内分布不均，主要集中在7、8、9三个月。表22 水文分析成果表序号名称单位数量备注1代表性流量P=0.2洪水洪峰流量立方米秒250P=2洪水洪峰流量立方米秒140P=5洪水洪峰流量立方米秒1202洪量P=0.2洪水洪量万立方米470.76P=2洪水洪量万立方米183.95P=5洪水洪量万立方米183.463多年平均年径流量万立方米1285.94多年平均年输沙量万吨1.38462.3 筑坝材料及其物理力学性质天然筑坝材料贮藏量和质量均能满足要求，而且运距较近，开采、交通条件较好。各种材料的物理性质及设计指标见表2-3、表2-4、表2-5、表2-6。表2
13、3 筑坝材料技术指标表建筑材料名称比重容重（吨/立方米）孔隙率抗剪强度渗透系数K(cm/s)r干r湿r饱摩擦角凝聚力C=C(kg/cm2)土料2.721.681.982.05 =24=250.3110-7砂砾料2.681.801.802.10水上36水下345.7910-2堆石2.701.801.802.050.3340砂砾料坝 基2.681.801.802.10水下355.7910-2表24 土颗粒级配表粒径（mm）0.20.10.050.030.010.0050.00284.575.058.043.526.016.211.0表25 砂料颗粒级配表粒径（mm）5.252.51.20.60.3
14、0.1510097.869.443.520.46.21.7表26 砂砾料颗粒级配粒径（mm）15080402052.51.20.60.30.1510034.565.051.334.827.12011.73.01.52.4 工程其它设计参数的确立2.4.1 枢纽工程及其主要建筑物等级的确立已知本水库总库容为330万立方米，灌溉农田面积为2万亩，主要建筑物为大坝和隧洞。据此查水利水电枢纽工程等级划分及设计标准（SDJ12-78）可知：按库容分为四等，按灌溉面积也分为四等，所以该枢纽为小（1）型四等工程，主要建筑物为三级。2.4.2 洪水标准的确立查水利水电工程等级划分及洪水标准（SL2522000
15、）可知：洪水的设计标准为50 年一遇；校核洪水标准为500 年一遇。2.4.3 径流调节S水库以灌溉为主，要求灌溉农田2万亩，林地0.5万亩。根据水利水电工程水利动能设计规范（SDJ11-77），对缺水地区以旱作物为主的灌区，其灌区设计保证率为75%，据此，年灌溉供水量为33.6万立方米，总供水量为618.82万立方米。按来水及供水保证率为75%进行调节计算，本工程兴利库容为252.09万立方米。2.4.4 死水位的确立本工程死水位选择主要取决于灌溉引水高程，同时还应满足泥砂要求。引水渠进口位于坝址下游沟后村附近。为无坝自流引水渠，无灌溉要求。本工程按泥砂水平15年计，泥砂量为15.975万立
16、方米，为延长水库寿命，汛期利用泄洪道异重流排沙（一次洪水的排沙比为0.2），则淤库泥沙减少到12.8 万立米，考虑到水库蓄水后总塌岸量中部分淤入死库容，最后确定死库容为21.3万立米，相应死水位为3241.0米。2.4.5 正常高水位的确立水库库区河谷狭窄，河道比降大，库容条件差，要想获得库容必须显著加大坝高，前己求得兴利库容为252.09万立方米，考虑塌岸占去的库容，水库总库容仅为330万立方米，相应正常高水位为3278.0米。总库容仅为多年平均径流量的25.7%，库容系数较小，只能进行年内的洪枯径流分配，本水库为年调节水库。2.4.6 防洪运用原则本工程因水库库容很小，在洪水期水库的调度运
17、用原则是有水就蓄，保持库满，此时洪水来多少泄多少，用闸门控制，使其不超过正常高水位。设计洪水位、校核洪水位均与正常高水位一致，即3278.0米。由于水库库区无天然垭口地形修建溢洪道，故只在坝址左岸修建泄洪隧洞。本着节约投资、缩短工期，便于集中管理的原则，本工程泄洪隧洞兼做导流、引水、排沙、放空水库之用，进口高程充分照顾各方面的要求，确定为3237米。隧洞按宣泄校核洪水时泄量设计，自隧洞出口工作闸门前左侧墙上设一管道。其出口分为灌溉引水管及人畜引水管，可由闸门进行控制。2.4.7 水库回水及淹没正常高水位时水库回水长度为1.28公里，库区属高山峡谷区，气候寒冷，荒无人烟，淹没区没有移民和耕地。表
18、2-7 工程主要特性表序号名称单位数量备注一水文1流域面积全流域平方公里663.2坝址以上平方公里197.832多年平均径流量万立方米1285.93代表性流量调查历史最大流量立方米/秒56.9设计洪水（p=2%）洪峰流量立方米/秒140.0校核洪水（p=0.2%）洪峰流量立方米/秒250.04洪量设计洪水（p=2%）洪量万立方米183.95校核洪水（p=0.2%）洪量万立方米470.765多年平均输沙量万吨1.3846二水库1水库水位校核洪水位米3278.0设计洪水位米3278.0正常洪水位米3278.0死水位米3241.02正常高水位时水库面积万平方米15.73回水长度公里1.28相应正常高
19、水位4水库容积总库容万立方米330.0兴利库容万立方米252.09死库容万立方米21.3三下泄流量及相应下游水位1设计洪水下泄流量立方米/秒140.0相应水位米3214.252校核洪水下泄流量立方米/秒250.0相应下游水位米3214.85四工程效益指标1灌溉面积万亩2.5最大引用流量立方米/秒1.0年用水量（p=75%）万立方米585.22城镇及工业用水立方米/秒0.01年用水量万立方米33.6五泄水建筑物1形式深孔式压力隧洞2洞径米4.33洞长米302.0水平长度4进口高程米32375洞内最大流速米/秒6最大泄量（p=0.2%）立方米/秒2507消能方式挑流8工作闸门3.4m3.4m弧型门
20、9检修闸门3.5m4.5m平板门10工作闸门启闭机液压式QPPYII型启闭力80吨闭门力45吨11检修闸门启闭机固定卷扬式QPQ型启闭力263吨六灌溉引水建筑物1形式闸阀式2最大引用流量立方米/秒1.0三、 枢纽布置和坝型选择3.1 枢纽的布置3.1.1 总体的布置该坝位于沟后河峡谷口上游500m处的，坝址处河床高程3211m，平均河宽60m，坝顶高程3280m，坝高为69m，修筑于河段较窄处，可见坝轴线短，以及工程量小。泄洪隧洞修筑可在坝址左岸。3.2 坝型的选择坝型选择应根据地形、地质条件、筑坝材料、施工条件、气候条件及坝基处理等各种因素进行比较后，经过综合分析充分论证后，选定技术的上可行
21、、经济上的合理的坝型。3.2.1 地形条件因水库库区基岩全部为印支期致密坚硬的闪长岩，两岸分水岑相对不透水层的最低高程在3360米往上，而且两岸山体沿河床并不对称，相对高差较大；此外两岸斜坡基岩面崩塌现象较为严重，抗风化能力弱、透水性大，所以不适合修建拱坝；而且由于无天然垭口及岩基不良则不考虑溢洪道形式。3.2.2 地质的条件地质条件为坝型选择的重要因素。因为坝址基岩位于地表下相当深的地方，其覆盖层分布着第四系的全新统堆积物，其覆盖面积占坝区70%80%，河床砂卵石层厚度达12-14米，透水性强，整层结构较疏松，分选性差，所以存在渗透稳定问题，若是修建混凝土坝，就要大量开挖并相应增加混凝土方量
22、，并且施工时排水困难，所以修建刚性坝是明显不利的。土石坝适合于各种地基，因而适合修建土石坝。本设计我们选择修建均质土石坝。3.2.3 筑坝材料当地材料应是选择坝型主要因素之一。当地材料上看，因为当地缺少做砼的砂石料，所以不考虑砼坝；因为坝址附近有充足的土料、砂石料，运距较近，开采、交通条件较好，更适宜修建土石坝，能充分利用当地材料，以达到经济的效果，因为砂砾料渗透系数为5.7910-2cm/s。3.2.4 施工条件目前已完建的均质土石坝有很多，而且很多的施工经验可以利用，则优先选择均质土石坝。3.2.5 气候条件因为流域所在地区地势较高，气温多变，年平均气温低，约为3.4 ，以及昼夜及地形温差
23、大，和无霜期短，以及年日照时间长，此外大部分地区寒冷而干燥，常冬无夏，春去秋来，所以纯属大陆性高原气候。3.2.6 综合分析所以经上述比较分析，因而该坝区宜建粘土均质土石坝。四、大坝基本尺寸的拟定土石坝的基本尺寸应包括：坝顶高程、坝顶宽度、上下游坝坡、防渗体与排水体的型式与尺寸等等，设计时应该根据坝高、坝型、筑坝材料等情况参考已完建工程初步拟定通过渗流和稳定分析，进而最终确定安全、经济的剖面尺寸。4.1 坝顶高程4.1.1 正常蓄水条件下的坝顶超高值Y正常 因为防止库水漫顶，所以坝顶在水库静水位以上应有足够的波浪超高。根据碾压时土石坝设计规范（SDJ218-84）规定其值可以按下式计算： Y=
24、R+e+A （4-1）式中：R-最大波浪在坝坡上的爬高；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；A-安全加高，根据坝的等级和运用情况，按规定选用。（1）进而蒲田实验站公式计算，我们先计算平均爬高，接着再计算设计爬高R，因为当坝坡系数m1.5-5.0，有平均爬高按下式计算：= （4-1-1）=0.0018 （4-1-2）=25 （4-1-3）公式中 ：K-与坝坡的糙率和渗透性有关的系数，我们设计采用砌石护面，查教材水工建筑物表5-1可以得：K=0.75-0.80,因此取K=0.80 Kw-经验系数，我们根据风速V=37.875m/s，可知坝前水深H=69.0m及重力加速度g=9
25、.81m/s2组成的无维量V/(gH)0.5=1.602，查教材水工建筑物表5-2得Kw=1.032V-风速，我们根据资料知道v=1.5V多=1.525.25=37.875m/sK-折减系数，我们取风向与坝轴线垂直的夹角为00 ，我们则查教材水工建筑物表5-4可知：K=1m-坝坡系数，我们初拟取m=3.0-平均坡高，算的=0.0018m-平均波长，我们算得=25=250.5718=14.295m所以： =0.7464m我们把设计爬高值的累积概率P按等级而定，我们查的对于、级土石坝取P=1%的爬高值R1%，因为土坝等级属于级，故P=1%。根据=0.5718m，H=67m，可得/H=0.5718/
26、67=0.00853，我们查教材水工建筑物表5-3得： R/=2.23因而： R=2.23=2.230.7464=1.664m（2）接着计算风壅水面高度ee= COS （4-1-4）式中：K-平均摩阻系数，其值变化在（1.5-5.0）10-6之间，我们取K=3.610-6H-平均水深，由坝前水深为67m，我们算得H=67/2=33.5因而： e1=0.006m（3）计算正常蓄水条件下的安全加高A我们查教材水工建筑物表1-11取A=0.7m。我们可得正常蓄水条件下坝顶超高：Y正常=R+e+A=1.664m+0.006m+0.7m=2.37m4.1.2 计算非正常运用条件下的坝顶超高值Y非常（1）
27、R-波浪爬高，我们按蒲田实验站公式计算。V=V多25.25m/s=0.00180.3661m=25=9.1525m=0.4642m我们按P1%，0.0055，2.23所以： R2.232.230.4642=1.035m（2）我们计算风壅水面高度ee0.003m（3）计算非正常运用条件下的安全超高A我们查教材水工建筑物表1-11取A=0.5m。所以非正常运用情况下坝顶超高为：Y非常=R+e+A=1.035m+0.003m+0.5m=1.538m4.1.3 计算地震情况下坝顶超高值Y地震我们知道Y地震地震海浪加高（h）+地震附加沉陷值（s）+安全加高（A）式中：h-地震海浪加高，取为1.0ms-地
28、震附加沉陷值，因为本区属6度地震区则取为坝高的1%，则取为0.71mA-安全加高，我们查教材水工建筑物表1-11取A=0.5m最后地震情况下坝顶超高为：Y地震=R+e+A=1.0m+0.71m+0.5m=2.21m4.1.4 坝顶高程及坝高计算我们知道由于校核洪水位、设计洪水位与正常洪水位三者相同，即3278m，我们把坝顶高程应分别按以下三种情况计算，从而从中取最大值：坝顶高程max3280.4m因为考虑上游坝段设置1.2m高的防浪墙，所以用防浪墙顶部高程代替坝顶高程，因此坝顶高程为：3280.4m-1.2m=3279.2m，此外考虑到防渗体与坝面间的厚度应大于最大冻土厚度，我们取坝顶高程为3
29、280m。所以坝高为：H=3280m-3211m=69m。我们考虑坝体沉降，按坝高的1%应为预留沉陷值，所以施工高程为：3280m+69m1%3280.69m。4.2 坝顶的宽度坝顶的宽度取决于施工、交通、构造、运行、抗震、防汛等要求。比如坝顶设置公路或者铁路时，我们应按交通要求确定，因而无特殊要求时高坝最小顶宽为10-15m，中低坝为5-10m。此外心墙或斜墙坝还需要满足其墙顶和两侧反滤层的布置要求。并且在寒冷地区还应使心墙或斜墙至坝面的最小距离大与当地冻土层厚度，从未以免防渗体冻融破坏。我们查碾压式土石坝设计规范（SL274-2001）可知，在无特殊要求时，高坝最高宽度为10-15米，中、
30、低坝为5-10米。本坝高为69米，属中坝而且无特殊要求，因而确定坝顶宽度为8m。4.3 上、下游的坝坡及平台（马道）4.3.1 坝坡土石坝边坡的大小应该取决于坝型、坝高、筑坝材料、荷载、坝基性质等因素，而且直接影响到坝体的稳定和工程量的大小。我们的边坡选择一般从以下几方面考虑：（1）我们从数据了解由于土石料在饱和状态下抗剪强度低且水位下降时渗流力指向上游，对上游坝坡稳定很不理，即土料相同时上游坝坡应该比下游坝坡缓；（2）从坝型上看，我们知道上游坝坡较下游坝坡缓；（3）从荷载情况看，我们知道为适应越向底部逐渐增加的特征，坝坡上陡下缓故均质土石坝上、下游坡做成变坡的，并且由上至下逐渐放缓，我们每隔
31、10m-30m变坡，相邻坡比差为0.25-0.5，如果坝基软弱时，最末一级坝坡应该宜缓些有利于稳定；本设计我们参考已完建工程，可以初拟上游坝坡由上而下为：1：3.0、1：3.25、1：3.5；下游坝坡由上而下为：1：2.75、1：3.1、1：3.25。4.3.2 平台（马道）在上游与下游变坡处设平台（马道），用以拦截并排除雨水，防止很严重冲刷坝面，此外兼做交通、检修、观测之用，并且同时有利于坝坡稳定，和下游平台设集水沟。我们设计平台宽2.0m。4.4 防渗体4.5 排水设备我们为控制和引导渗流安全地排出地外，降低坝体浸润线及孔隙压力，以及增加坝坡稳定，和保护下游坝坡免受冻涨破坏，我们设计采用棱
32、体排水，棱体顶高3215.85m，顶宽要求应不小于1.0m，我们设计取1.5m，棱体内坡取1：1.5，外坡为1：2.0.4.6 地基处理均质土石坝对地基的要求比混凝土坝低，但是从解决地基渗水、承载能力小、压缩性大、抗剪强度低及振动液化等问题方面我们需对地基采取不同的处理措施。我们坝基为花岗闪长岩，而且基岩表层弱风化带裂隙发育，此外有不同程度的透水性。左岸严重透水层厚30-40m，右岸严重透水层厚10-40m，此外相对不透水层埋深50米左右。而且基岩上分布着砂卵石，大概层厚12-14米，因而存在渗透稳定问题，整层结构疏松、分选性差，应做坝基防渗处理。五 土石坝的渗流分析与计算5.1 土石坝渗流分
33、析5.1.1 渗流分析(1) 土石坝渗流分析任务： 需要确定坝体浸润线和下游逸出点的位置，可以为坝体稳定计算和排水体选择提供依据； 我们通过计算坝体与坝基的渗流量，以估算水库渗漏损失和确定排水体尺寸； 我们通过计算坝体与坝基渗流逸出处的渗透坡降，以验算其渗透稳定性。(2) 渗流分析的方法土石坝渗流分析的方法有公式计算法（流体力学法，水力学法，有限单元法）、流网法和电模拟法。我们的均质土石坝设计采用水力学法。根据水力学法的基本假定： 坝体土料为均质，坝体内任一点的各方向上的渗透系数K相同，且为常数； 渗流为二元稳定层流，渗流运动符合达西定律：V=KJ(V为渗透流速，K为渗透系数，J为渗透坡降)；
34、 渗流为渐变流，任意过断面上各点的坡降和流速相同。5.1.2 渗流分析工况我们进行渗流计算时，需要考虑水库运行中出现的不利条件，一般需计算下列几种工况：(1) 上游正常蓄水位与下游相应最低水位，这时坝内渗流的坡降最大，易产生渗透变形；(2) 上游设计洪水位与下游相应最高水位，这时坝内浸润线高，渗流量大；(3) 上游校核洪水位与下游相应最高水位，这时坝内浸润线最高，渗流量最大；(4) 库水降落时，对上游坝坡稳定最为不利，这时应确定其浸润线，为稳定计算提供依据。5.2 渗流的计算5.2.1 渗流计算的工况渗流计算的基本工况如下：a、土石坝上游校核洪水位3278.00m，下游相应水位3214.85m
35、，此时坝内浸润线最高，渗流量最大；b、土石坝上游设计洪水位3278.00m，下游相应水位3214.85m，因水位一样，此工况同a；c、土石坝上游正常蓄水位3278.00m下游相应最低水位3214.25m，此时坝内渗流的坡降最大，易产生渗透变形；d、当库水降落时对坝坡不稳定，须进行渗流计算。设计洪水位、正常蓄水位、校核洪水位相同，为3278.00m。 （1）下游无水 （2）下游有水5.2.2 渗流的计算a、上游校核洪水位3278.00m，下游相应水位3214.85m的渗流计算：我们进行分段：根据坝轴线地质剖面图地形、地质的情况，沿坝轴线分可以四个剖面进行计算，。自左段至右段分别为0，0+45.7
36、5m，0+71.5m，0+155.75m，0+221.75m共五段。(1) 我们根据流体力学原理和电模拟试验结果，浸没于水面以下的上游楔形体AMF可用高为，宽为 的等效矩形来代替，二者消耗同样大小的水头和渗过相同流量， 值我们可由下式确定： (5-1) 公式中： 上游坝坡的坡率，变坡时可以取平均坡率。 上游的水位差1. 坝身矩形渗流区域段起始断面x=0面，水深 ，末段面BB,渗水深 ，二面间渗径长 L，于是单宽渗流量为： (5-2) 公式中： 渗流溢出点至下游的水面高差 k渗透系数为,k= 下游的水位差为02. 下游楔形体的渗流量应为水面以上和水面以下二部分的计算，因为下游差为0，故通过楔形体
37、的单宽渗流量为： (5-3）将式（5-2）（5-3）联立，可求得 .公式中： 下游坝坡的坡率，变坡时取平均的坡率=146287 通过土石坝体的单宽渗流量为q=浸润线的方程： (5-4) 在0L之间假定一系列的X值，求得相应y值，列于表5-1的表中，将x，y值绘制于断面图5-1上并连成曲线，即为土石坝体浸润线。表5-1x(m)015304560758095110y(m)3836.312734.543132.677830.699328.584327.843625.492722.9017x(m)125140147.1429y(m)19.977516.544214.6288 (2) 对不透水层的地基上
38、的均质坝断面（0+71.5m）进行渗流的计算， 0+71.5m断面计算简图所示。 =230.1967 焦点D处的渗流水深 （5-5） 土石坝坝体单宽渗流量为： （5-6） 浸润线的方程： （5-7） 在0230.1917之间假定一系列X值，求得相应的y值，列于表5-2中，将表中x，y值绘制于断面图5-2上并连成曲线，即为坝体浸润线。表5-2X(m)0102030405060Y(m)63.150161.788660.396558.971557.511256.012954.4733X(m)708090100110120130Y(m)52.889051.255749.568747.822146.009344.122142.1504X(m)1401501601701