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1、沙滩水电站工程工程布置及主要建筑物设计方案1.1 设计依据1.1.1 工程等级及建筑物级别沙滩水电站工程是一个以发电为主的水电枢纽工程。枢纽工程的主要建筑物有大桂冲主坝、石川冲引水坝、引水隧洞、发电隧洞、压力钢管、发电厂房及升压站等。大桂冲主坝水库正常蓄水位201.00m时相应库容670万m3, 校核洪水位206.79m时相应库容753万m3；石川冲引水坝水库正常蓄水位208.00m时相应库容538万m3, 校核洪水位209.93m时相应库容612万m3。电站总装机容量12600kW。根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）规定，主坝、引水坝水库工程规模均为小(1)型，工程等
2、别为等，永久性主要建筑物大坝、泄洪等建筑物为4级；电站工程规模为小(1)型，工程等别为等；厂房及引水建筑物为4级，临时性建筑物为5级。按照水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）规定，采用洪水标准如下：大坝洪水标准：设计洪水标准50年一遇(P=2%)，校核洪水标准500年一遇 (P=O.2%)；电站厂房洪水标准：设计洪水标准30年一遇(P=3.33%)，校核洪水标准100年一遇(P=1%)。1.1.2 设计基本资料1.1.2.1 水位、流量资料(1) 大桂冲主坝正常蓄水位205m，相应库容670万m3；最低发电水位195m，相应库容310万m3；P=2%设计洪水位205m，闸孔泄
3、洪量1056m3/s；P=0.2%校核洪水位206.79m，相应总库容 753 万m3，闸孔泄流量1556m3/s。(2) 石川冲引水坝正常蓄水位208m，相应库容538万m3；最低引水水位197m，相应库容216万m3；P=2%设计洪水位208m，闸孔泄洪量945m3/s；P=0.2%校核洪水位209.93m，相应总库容 612 万m3，闸孔泄流量1371m3/s。(3) 电站厂房下游最低发电尾水位：117.2m；正常尾水位：117.5m；P=3.33%设计尾水位：123.7m；P=1%校核尾水位：124.90m 。1.1.2.2 地质资料(1)地震烈度本工程区地震动峰值加速度小于0.05g
4、，反应谱特征周期为0.35s，相当于地震基本烈度为度，按水工建筑物抗震设计规范(SL20397)，可不进行抗震设计。(2)主要建筑物地基特征参数坝址：建基面坐落于弱风化砂岩上，坝基抗剪断摩擦系数f=1.0，凝聚力c0.7MPa，允许承载力标准值R4.0Mpa。发电厂房：建基面坐落于弱风化砂岩上，基础摩擦系数为0.45，基础的承载力为4.0Mpa。1.2 工程选址及工程总体布置1.2.1 坝型及坝轴线的选择1.2.1.1 坝型比较本电站为混合式水电站，所在河流属山区河流，河床比降大，两岸岸坡较陡，水库处在长条峡谷中，坝址河谷左岸坡度为4560，右岸坡度为5070，有良好的隔水性，未发现有断层破碎
5、带通过，河床出露砂岩，部分岩石坚硬完整，是比较理想的建坝之地，根据现场查勘，拟以下几种坝型进行比较：拱坝方案：拱坝有工程量较少，投资省，外形美观的特点，但两水库坝址河段河谷面均较为宽浅，且两岸不对称，河谷宽高比均接近于3.0，只适合修建中厚拱坝，另外拱坝对地质要求比较高，地基处理难度较大，拱坝施工复杂、技术要求高，需严格控制坝体的砼浇筑温度。根据类似工程经验，中厚型拱坝在工程造价上与重力坝相比也没有多少优势。土石坝方案：坝址附近没有适宜的地方修建溢洪道，若开挖溢洪道则工程量较大，且当地土料储量不丰富，故该方案不可取；重力坝方案：混凝土重力坝和浆砌石重力坝都能充分利用当地的自然条件，泄洪问题易于
6、解决，施工导流容易。混凝土重力坝可以采用机械化施工，施工方便快捷，但水泥消耗量较大；浆砌石重力坝可以节约水泥用量，在地质条件满足的情况下，对河床的断面形状的要求不是很高，且当地石料比较充足，可满足建坝石料的需要。浆砌石的缺点是工程量较大，工期长。综合坝址地形和地质条件以及当地材料和施工条件等拟选浆砌石重力坝作为推荐坝型。1.2.1.2 坝轴线比较根据初步地质勘测工作，拟定两个主坝轴线作为比较，上坝址位于咸菜儿村下游约150m处，该轴线位置河道狭窄，底部有多处基岩裸露，岩层比较完整，左岸地表土覆盖较浅，右岸相对较深；下坝址距上坝线约1.5km，该轴线处河道河道相对较宽，右岸较陡，左岸相对平缓，河
7、底多处砂岩裸露，岩层比较完整，左岸覆盖层较厚。两个坝土建投资对比见下表1.2-1。表1.2-1 上下坝址方案投资对比表坝址方案引水隧洞（km）最大坝高（m）坝砼（m3）坝体M7.5浆砌石（m3）开挖土石方（m3）隧洞土建投资（万元）坝土建投资（万元）土建投资合计（万元）上坝址3.4648161934961812612176816013369下坝址2.0958220019386522335123723353572根据上表可以看出，上下坝址地质条件相差不大，上坝址方案虽然隧洞长度增加了1.37km，但坝的高度比下坝低10m，上坝的坝顶长度和坝高都要比下坝要小，从对比表中可以看出，上坝方案土建投资比
8、下坝方案投资省203万元，在其他条件相差不大的情况下，上坝方案优于下坝方案，故选上坝线作为推荐。1.2.1.3泄水方式的选择溢流重力坝既要挡水又要泄水，不仅要满足稳定和强度要求，还要满足泄水要求。因此，需要有足够的孔口尺寸、较好体形的堰型，以满足泄水的要求；并使水流平顺，不产生空蚀破坏。本水库工程规模为中型，为使水库有较大的泄洪能力，本项目设计采用开敞式溢流。开敞溢流式除泄洪外，它还可以排除体积比较大的漂浮物。堰顶可设闸门，也可不设。不设闸门时，堰顶高程等于水库的正常高水位，泄洪时库水位壅高，从而加大了淹没损失，但结构简单，管理方便，适用于泄洪量不大、淹没损失小的中小型工程；设置闸门的溢流坝，
9、闸门顶高程大致与正常高水位齐平，堰顶高程较低，可利用闸门的开启高度调节水位和下泄流量，同时淹没损失比较小。闸坝方案和无闸开敞溢流式方案工程投资比较见如下表1.2-2。表1.2-2 大桂冲主坝上坝址闸坝方案和开敞式溢流坝方案比较表项目闸坝方案（3孔107）开敞式溢流坝方案（B=45m）正常水位201.0201.0设计水位（P=2%）201.0210.10校核水位（P=2%）206.79211.56土石方开挖（m3）1261215680砼（m3）1619317213坝体M7.5浆砌石（m3）4961872130淹没耕地（亩）55111淹没民房（m3）610770搬迁人口（人）2438金属结构（万元
10、）111.170土建投资（万元）16011823淹没补偿（万元）340.92526.35全计（万元）2053.092349.35从表1.2-2可得知，闸坝方案土建造价1601万元，淹没补偿340.92万元，金属结构111.17万元，合计2053.09万元；开敞式溢流坝土建造价1823万元，淹没补偿526.35万元，合计2349.35万元；闸坝方案投资比开敞式溢流坝方案少296.26万元，故推荐闸坝方案。1.2.2 隧洞洞线选择1.2.2.1 引水隧洞结合现场勘查勘探及地形情况，选择了两条洞（渠）线三种方案进行比较。洞线布置详见“总体平面布置图”（沙滩初总平01、02），隧洞断面结构详见附图。三
11、种方案比较如下：方案（1）：低压隧洞低压洞线进水口位于石川冲引水坝上游左岸50m，为塔式进水口，底板高程192.00m。洞径D=3.0m，流速V1.41m/s，设计引水流量按Q8.0m3/s计，比降i0.0006，出口位于主坝上游右岸，隧洞长度3277m。为保证隧洞的围岩稳定和工程安全，隧洞进出口50m洞段及类围岩采用型断面即采用C20混凝土衬砌，衬砌厚为0.3m，、类围岩采用型断面即采用C20喷砼衬砌防护。洞线所处山体高程大部分均在海拔250m以上，均能满足垂直和侧向岩层最小覆盖层厚度的要求。方案（2）：无压隧洞洞线走向与方案（1）相同，为塔式进水口，底板高程201.50m。隧洞断面为马蹄形
12、，流速V1.35m/s，过水流量Q8.74m3/s。，比降i0.0009，出口位于主坝上游右岸，隧洞长度3277m。隧洞进出口50m洞段及类围岩采用型断面即采用C20混凝土衬砌，衬砌厚为 0.3m，、类围岩采用型断面即采用C20喷砼衬砌防护。隧洞断面面积10.42m2，洞内水深h=2.50m，过水断面面积为7.97m2，隧洞断面水面以上面积为2.45/10.4223.515%，且水面至洞顶的净高1.1m0.4m，满足小型水力发电站设计规范（GB50071-2002）第1.1.13.2条要求。洞线所处山体高程大部分均在海拔250m以上，均能满足垂直和侧向岩层最小覆盖层厚度的要求。方案（3）：明渠
13、+无压隧洞无压洞线进水口位于石川冲引水坝左端，为坝式进水口，底板高程201.50m。进水口之后布置引水明渠沿着石川冲引水坝下游左岸山体环山约201.0m等高线修筑，比降i0.00067，长约415m，在石川冲引水坝下游约370m处与无压隧洞连接。隧洞长约2846m，比降i0.0009，出口位于主坝上游右岸。隧洞进出口50m洞段及类围岩采用型断面即采用C20混凝土衬砌，衬砌厚为0.3m，、类围岩采用型断面即采用C20喷砼衬砌防护。洞线所处山体高程大部分均在海拔250m以上，均能满足垂直和侧向岩层最小覆盖层厚度的要求。明渠采用梯形断面，流速V1.42m/s，过水流量Q8.8m3/s。无压隧洞采用门
14、洞型，流速V1.35m/s，过水流量Q8.7m3/s。均满足设计流量Q设18.0m3/s的要求。隧洞断面面积10.42m2，洞内水深h=2.50m，过水断面面积为7.97m2，隧洞断面水面以上面积为2.45/10.4223.5%15%，且水面至洞顶的净高1.1m0.4m，满足小型水力发电站设计规范（GB50071-2002）第1.1.13.2条要求。三方案主要经济技术指标比较详见表1.2-3。为便于比较，表中大桂冲主坝水库正常水位和最低发电(引水)水位分别选定为201.0 m和191.0 m，相应库容分别为670万m3和310万m3，有效调节库容为360万m3。表1.2-3 三方案主要经济技术
15、指标比较表项目单位方案（1）方案（2）方案（3）有压隧洞无压隧洞明渠+无压隧洞水库正常蓄水位m208208208最低发电(引水)水位m197201.5201.5正常蓄水位相应库容万m3670+538670+538670+538最低发电水位库容万m3310+216310+449310+449有效调节库容万m3360+322360+89360+89库容系数%2.61.711.71调节特性旬调节周调节周调节发电效益装机容量kw126001260012600保证出力kw135812761276多年平均电量万kwh415340694069枯水期电量万kwh112210471047年利用小时h329632
16、293229水量利用率%80.678.778.7主要工程量长度(m）327732774152846土石方开挖(m3)34190496711245043542混凝土(m3)639310089909085浆砌石(m3)7594894413394工程投资(万元)100214912931327工 期(月)1819.611.6从水库调节性能看，方案(1)进水口底板高程192.00m，最低发电(引水)水位197.00m，正常水位208.00m，能够充分利用水库库容，向下游水库输水，满足下游电站发电要求。而方案（2）、（3）进口底板高程为201.50m，库水位一旦低于此高程，将不能发挥石川冲水库调节库容的作
17、用，影响下游电站发电出力。因此，从水库调节性能看，方案（1）调节性能较好，电量较有保证，同时可提高下游梯级电站的发电效益。从发电效益和工程投资看，方案（1）多年平均发电量最大，而工程投资最省。从工程施工方面来看：三方案的隧洞部分轴线长度及工程地质情况相差不大，各项施工措施如设置施工支洞，施工设备，出渣口，出渣、抽烟尘、排水等差别也不大，而方案（1）总工程量最少，工期合适。此外，方案（3）需要开挖明渠，隧洞口容易被泥沙杂物淤积。综合以上各方面比较，选择方案（1）为推荐方案。1.2.2.2 发电隧洞根据主坝推荐坝址，发电隧洞选在主坝上游50m的右岸。从1/10000地形图上看，主坝与厂房之间有一山
18、冲地段。故隧洞洞线布置考虑两个方案：a、洞线经过山冲地段，在山冲处设进出水口和小型拦水坝（坝高约15 m），以缩短隧洞水击计算长度，隧洞洞径：山冲前段洞径D1=4.0 m，长1700 m；山冲至厂房段长1650 m，当洞径D2=6.0 m时，可不设置调压井。b、绕开山冲地段，设置调压井，隧洞洞径D=4.0，长度3426 m。两方案主要经济技术指标比较见表1.2-4。表1.2-4 两方案主要经济技术指标比较表项 目方案a方案b长度(m）33503426水击0.500.19土石方开挖(m3)8215470740混凝土(m3)1738215591工程造价(万元)18131768施工工期(月)16.4
19、17.7方案比较：1）根据水力计算结果：方案a不设置调压井，水击压力较大；方案b设置调压井，水击压力较小，对机组运行稳定性较好。2）从工程规模和工程投资来看：方案a比方案b洞线稍短，由于跨越山冲地段，减少一个施工支洞，另外还减少了调压井的工程量，但需要在山冲地段增设隧洞的进、出水口和拦河坝等建筑物。两方案施工工期相差不大，但方案b工程投资比方案a省了45万元。综合以上各方面比较，选择方案b为推荐方案。洞线所处山体高程大部分均在海拔250m以上，均能满足垂直和侧向岩层最小覆盖层厚度的要求。1.2.3 电站厂房及升压站选址根据枢纽工程所在区域的地形、地质、环境条件，考虑合理开发、充分利用水资源、电
20、站获得较高水头、工程投资省、经济效益大、施工方便、运行管理方便等因素和原则，本阶段电站厂址初步选在大桂冲右岸，位于沙滩村下游约300m处。此处地势相对较为平缓，交通较为便利，便于各建筑物的布置及施工场地的布置，施工干扰较小。电站厂房为引水式地面厂房，主要由主、副厂房和升压站组成。主厂房为地面一层和地下二层结构，长31.0m，宽12.5m。副厂房为地面一层和地下一层结构，长度为31.0m，宽度7.6m。开关站布置于厂房下游侧约28m的空地上，开关站长度为26.5，宽度为18.0m。1.3 挡水建筑物1.3.1 石川冲引水坝石川冲引水坝，坝址位于高坪村上游约300m处，河谷面宽浅呈不对称的“V”型
21、，根据地形及地质条件经方案比较后采用浆砌石重力坝。1.3.1.1 坝顶高程确定（非溢流坝）坝顶高程等于水库最高静水位高程加h，h由下式决定：h=2h2+ho+hc式中：h坝顶距水库静水位的高度（m） 2h2浪高（m） ho波浪中心线至水库静水位的高度（m） hc超高（m），1. 设计洪水位计算h值根据水库调洪计算成果，设计洪水位为208m，从1/万地形图量得库面最大吹程Df=0.6km，超高hc=0.4m，多年平均最大风速v=18m/s则浪高2h2=0.0166（181.5）5/40.61/3=0.862m波长2LL=10.4(2h2)0.8=9.233m由公式 h0=（坝前水深H1=2081
22、69=39mm）计算得波浪中心线至水库静水位的高度h0=0.505m则h=2h2+ho+hc=0.862+0.505+0.4=1.767m则坝顶高程=208+1.767=209.767m2. 校核洪水位计算h值根据水库调洪计算成果，校核洪水位为209.93m，超高hc=0.3m，计算原理同上，计算得h=1.094m。则坝顶高程=209.93+1.094=211.024m经比较，校核洪水位计算条件下坝顶高程较高，则拟定坝顶高程=209+1.094=211.024m，取211.00m，坝顶上游侧设浆砌砼予制砖防浪墙高1m，厚0.35m，则防浪墙顶高程为211.00m，坝顶面高程为210.00m。1
23、.3.1.2 坝体平面布置采用浆砌石重力坝，坝顶总长107.07m，非溢流坝段右岸长31.51m，左岸长31.56m，坝顶高程210.00m，防浪墙高程211.00m。坝底高程169.00m，最大坝高41.0m；溢流坝段长36.0m，布置于中央，根据调洪计算和闸孔方案比较，设三个开敞溢流孔，闸孔尺寸为96.83（孔宽孔高孔数），中墩厚2.5m，边墩厚2.0m，溢流堰顶高程201.50m，堰顶设工作桥，桥面宽3.0m。冲沙管布置在溢流段底部，兼作放空管，采用钢管外包砼，钢管直径D800mm，管进口中心高程为171.00m，下游设一手动闸阀控制开关。1.3.1.3 断面设计 （1）非溢流坝段 非溢
24、流坝段最大坝高41.0m，坝底宽33.3m。迎水面设砼防渗，防渗砼厚度为1.0m，坝踵处加厚，一直防渗到坝顶。坝底坝踵和坝趾处设齿槽深2.0m，宽2.6m，并进行帷幕灌浆，灌浆深度11.0m。上游坝坡为1:0.2，上游折坡点高程为182.00m。坝顶高程210.00m，坝顶考虑启闭设备的布置，坝顶宽取8.0m。防浪墙高1.0m，厚0.35m，墙顶高程为211.00m。坝下游坝坡为1:0.75，下游折坡点高程为199.26m。坝底设砼垫层，厚1.0m，坝内砌体为M7.5浆砌石。（2）溢流坝段溢流坝段长36.0m，净宽27.0m，堰顶高程为201.50m。溢流剖面采用WES剖面，剖面控制点位置见图
25、5-1“引水坝溢流坝段剖面设计图”。 图5-1 引水坝溢流坝段剖面设计图a) 剖面计算水头Hd0.750.95HmaxHmax最高洪水位时的堰上水头；Hmax8.43m定型设计水头Hd0.750.95 Hmax6.328.01m，取Hd7.1mb) O点上游曲线（见图5-2）R1=0.50Hd=3.55m ； X1=0.175 Hd1.24mR2=0.20Hd=1.42m ； X2=0.276 Hd1.96mR3=0.04Hd=0.28m ； X3=0.282Hd2.00mc) O点下游曲线（见图5-2） Hd7.10m 表1.3-1 O点下游曲线坐标表X12345678910Y0.090.3
26、40.721.231.862.603.464.431.506.69d) 剖面控制点坐标剖面CD直线段坝坡系数m0.75，反弧段半径R=(410)hc；hc为反弧最低点处的水深，经计算hc2.39m，取R12m，挑射角=25，剖面各控制点的坐标见表1.3-2。表1.3-2 剖面控制点坐标表坐标控制点CDEFO1X10.9217.8627.4632.5427.46Y7.8617.1221.9220.809.92 图5-2 引水坝O点曲线大样图1.3.1.4坝体稳定及应力计算1.荷载计算作用于重力坝上的荷载有：坝体自重、水压力、扬压力、浪压力、泥沙压力等荷载，本地区地震烈度为度，不考虑地震荷载。坝体
27、稳定及应力计算简图见图5-3和图5-4。图5-3 溢流坝段稳定及应力计算简图图5-4 非溢流坝段稳定及应力计算简图（1）坝体自重 GhV 式中 ：h筑坝材料容重，混凝土容重取2.4 t/m3，浆砌石容重取2.2 t/m3；V坝体积（m3）。（2）水压力a）静水压力 Ph（t/m2）式中：水容重（t/） h计算水深（m）b）动水压力作用在反弧段上的水平向动水压力PH和竖向动水压力PV按下式计算：式中：水容重；q单宽流量；q50.78m2/sg重力加速度； v反弧段上平均流速；v21.22m3/s1、2反弧段cd的最低点至反弧两侧的弧段所对的中心角。153.13225（3）扬压力坝基设有防渗帷幕，
28、从安全考虑，不考虑排水孔的作用，帷幕中心线上的扬压力为 （H2+1H）， 水容重；H2坝趾处的水深；H1坝踵处的水深。（4）泥沙压力式中：泥沙浮容重；泥沙内摩擦角，取18； hn泥沙深度，hn6m。（5）浪压力吹程Df=0.6km，风速v=18m/s则浪高2h2=0.0166185/40.61/3=0.519m波长2LL=10.4(2h2)0.8=6.155mh0=0.275m浪压力1.22t/m22.荷载组合作用于重力坝上的荷载有：坝体自重、水压力、扬压力、浪压力、泥沙压力等荷载，本地区地震烈度为度，不考虑地震荷载。荷载组合详见表1.3-3。表1.3-3 大坝荷载组合表坝段荷载组合主要情况荷
29、 载自重静水压力扬压力浪压力泥沙压力动水压力非溢流坝基本组合（1）正常蓄水（2）设计洪水特殊组合校核洪水溢流坝基本组合（1）正常蓄水（2）设计洪水特殊组合校核洪水3.稳定计算坝体抗滑稳定计算采用抗剪断强度公式：式中： 抗剪断强度计算的抗滑稳定安全系数，根据浆砌石坝设计规范SL25-91规定，基本荷载组合时，采用3.0；特殊荷载组合时，采用2.5。计算截面以上全部荷载的铅直分力总和；坝体混凝土与坝基接触面的抗剪断摩擦系数，取0.9；坝体混凝土与坝基接触面的抗剪断凝聚力，取70t/m2；A坝基面截面积；4.应力计算水平截面上的正应力的计算按以下公式计算： 式中：、分别为上游及下游边缘的铅直正应力；
30、计算截面以上全部荷载的铅直分力总和；计算截面以上全部荷载对截面形心力距的总和；B计算截面底宽；1.计算成果经各项荷载计算统计，得出重力坝在各设计水位下的稳定和应力状态，结果见表1.3-4。表1.3-4 石川冲引水坝稳定及坝基应力计算成果表坝段非溢流坝段溢流坝段水位（m）2%设计洪水位（正常蓄水位）0.2%校核洪水位2%设计洪水位（正常蓄水位）0.2%校核洪水位208209.93208209.93Am33.333.338.1438.14Pt763.46781.48763.46747.83Wt1291.25934.941512.101238.31 Mt.m-4179.61-5002.37-5558
31、.26-7030.60K4.575 3.04.060 2.51.280 3.01.060 2.5 st/m216.16 01.01 016.72 03.47 0xit/m261.3951.1462.57 61.47由上表可以看出，大坝在基本荷载组合情况下，抗滑稳定安全系数均大于3.0，在特殊荷载组合情况下，抗滑稳定安全系数均大于2.5；应力均大于0，没有出现拉应力，最大压应力为62.57t/m2，小于基础承载力，所以大坝是稳定安全的。1.3.1.5 水力计算（1）泄洪能力计算 P2%洪水位以上时，泄洪能力按以下公式计算：Q=cmsBH03/2式中：Q流量，m3/s；m流量系数 ，查溢洪道设计规
32、范（DL/T5166-2002）附录表A.2.1-1； 侧收缩系数，=10.2+(1)0H0/B；边墩形状系数，0.7；0边墩形状系数，查溢洪道设计规范附录表A.2.1-3；s淹没系数，s=1；B溢流孔净宽，B=27m；H0溢流孔堰上总水头。 P2%洪水位以下时，控制水位为208m，泄洪能力按以下公式计算： Q=A H01/2 ; A=BD;式中：Q流量，m3/s；流量系数；A孔口面积，m2；B孔口总宽度，m；D闸门开启高度，m。经计算，计算结果见表1.3-5。表1.3-5 石川冲引水坝泄洪计算成果表频率（%）项目0.20.5123.33510205090下泄流量（m3/s）137112671
33、112945842738663521309142闸门开启数量（孔）3333332211单孔闸宽（m）9999999999闸门开启高度（m）全开1.293.746.504.686.41.82堰上水头(m)8.437.997.486.506.506.506.506.506.506.50流量系数0.5100.5080.5040.5020.5220.6480.5020.5480.4750.770计算过流量（m3/s）1361.41261.81137.9931.2842.0738.5663.3521.1309.1142.4上游水位(m)209.93209.49208.982082082082082082
34、08208下游水位（m）179.70179.43178.76178.15177.61177.28176.90176.02174.32172.95（2）挑流消能计算1、基本资料校核洪水位209.93m，相应下泄流量1371m3/s，相应下游水位179.70m。堰顶高程201.5m。鼻坎高程180.70m。挑角25。下游河床高程169m。2、射程L计算L=2T1Sin21+式中：坝面流速系数 T1鼻坎上落差 Ha鼻坎计算高度 鼻坎挑射角 q单宽流量 =0.95经计算射程L=21.30m3、冲坑深度计算冲坑深度由下式计算d=Kq1/2T1/4t式中：d冲坑深；t下游水深；K冲坑系数，河床属坚硬完整性
35、好的砂岩，K取0.8；T上、下游水位差；经计算下游冲坑深d=2.67m，根据有关资料介绍射程与冲刷坑的比值L/d34时，冲刷不致影响建筑物的安全，本坝L/d=7.99，属安全。1.3.2 大桂冲主坝大桂冲主坝，坝址位于咸菜儿村下游约150m处，河谷面宽浅，土覆盖层厚度不一，左右两岸岩层呈不对称的“V”型，根据地形及地质条件经方案比较后采用浆砌石重力坝。1.3.2.1 坝顶高程确定（非溢流坝）坝顶高程等于水库最高静水位高程加h，h由下式决定：h=2h2+ho+hc 式中：h坝顶距水库静水位的高度（m） 2h2浪高（m） ho波浪中心线至水库静水位的高度（m） hc超高（m），1. 设计洪水位计算
36、h值根据水库调洪计算成果，设计洪水位为208m，从1/万地形图量得库面最大吹程Df=0.5km，超高hc=0.4m，多年平均最大风速v=18m/s则浪高2h2=0.0166（181.5）5/40.51/3=0.811m波长2LL=10.4(2h2)0.8=8.794m由公式 h0=（坝前水深H1=205159=46mm）计算得波浪中心线至水库静水位的高度h0=0.47m则h=2h2+ho+hc=0.811+0.47+0.4=1.681m则坝顶高程=205+1.681=206.681m2. 校核洪水位计算h值根据水库调洪计算成果，校核洪水位为206.79m，超高hc=0.3m，计算原理同上，计算
37、得h=1.044m。则坝顶高程=206.79+1.044=207.834m经比较，校核洪水位计算条件下坝顶高程较高，则拟定坝顶高程=206.79+1.044=207.834m，取208m，坝顶上游侧设浆砌砼予制砖防浪墙高1m，厚0.35m，则防浪墙顶高程为208m，坝顶面高程为207m。1.3.2.2 坝体平面布置采用浆砌石重力坝，坝顶总长121m，非溢流坝段右岸长39m，左岸长43m，坝顶高程207m，防浪墙高程208m。坝底高程159m，最大坝高48m；溢流坝段长39m，布置于中央，根据调洪计算和闸孔方案比较，设三个开敞溢流孔，闸孔尺寸为1073（孔宽孔高孔数），中墩厚2.5m，边墩厚2m
38、，溢流堰顶高程198.2m，堰顶设工作桥，桥面宽3m。冲沙管布置在溢流段底部，兼作放空管，采用钢管外包砼，钢管直径D800mm，管进口中心高程为161.0m，下游设一手动闸阀控制开关。 1.3.2.3 断面设计 （1）非溢流坝段非溢流坝段最大坝高48m，坝底宽38.83m。迎水面设砼防渗，防渗砼厚度为1.5m，坝踵处加厚，一直防渗到坝顶。坝底坝踵和坝趾处设齿槽深3m，宽3m，并进行帷幕灌浆，灌浆深度15m。上游坝坡为1:0.2，上游折坡点高程为174m。坝顶高程207m，坝顶考虑启闭设备的布置，坝顶宽取10m。防浪墙高1m，厚0.35m，墙顶高程为208m。坝下游坝坡为1:0.75，下游折坡点
39、高程为193.44m。坝底设砼垫层，厚1m，坝内砌体为M7.5浆砌石。（2）溢流坝段溢流坝段长39m，净宽30m，堰顶高程为198.2m。溢流剖面采用WES剖面，剖面控制点位置见图5-5“主坝溢流坝段断面设计图”。图5-5 主坝溢流坝段断面设计图a) 剖面计算水头Hd0.750.95HmaxHmax最高洪水位时的堰上水头；Hmax8.59m定型设计水头Hd0.750.95 Hmax6.448.16m，取Hd7.3mb) O点上游曲线（见图5-5）R1=0.50Hd=3.65m ； X1=0.175 Hd1.28mR2=0.20Hd=1.46m ； X2=0.276 Hd2.02mR3=0.04
40、Hd=0.28m ； X3=0.290Hd2.06mc) O点下游曲线（见图5-6） Hd7.30m 表1.3-6 O点下游曲线坐标表X12345678910Y0.090.330.701.201.812.543.384.321.386.53d) 剖面控制点坐标剖面CD直线段坝坡系数m0.75，反弧段半径R=(410)hc；hc为反弧最低点处的水深，经计算hc2.30m，取R11.5m，挑射角=25，剖面各控制点的坐标见表1.3-7。表1.3-7 剖面控制点坐标表坐标控制点CDEFO1X11.2223.4132.6137.4732.61Y8.0824.3328.9317.4317.43 图5-6
41、 主坝O点曲线大样图1.3.2.4坝体稳定及应力计算1.荷载计算作用于重力坝上的荷载有：坝体自重、水压力、扬压力、浪压力、泥沙压力等荷载，本地区地震烈度为度，不考虑地震荷载。（1）坝体自重 GhV 式中 ：h筑坝材料容重，混凝土容重取2.4 t/m3，浆砌石容重取2.2 t/m3；V坝体积（m3）。（2）水压力a）静水压力 Ph（t/m2）式中：水容重（t/） h计算水深（m）b）动水压力作用在反弧段上的水平向动水压力PH和竖向动水压力PV按下式计算：式中：水容重；q单宽流量；q53.20m2/sg重力加速度； v反弧段上平均流速；v23.16m3/s1、2反弧段cd的最低点至反弧两侧的弧段所
42、对的中心角。153.13225（3）扬压力坝基设有防渗帷幕，从安全考虑，不考虑排水孔的作用，帷幕中心线上的扬压力为 （H2+1H）， 水容重；H2坝趾处的水深；H1坝踵处的水深；（4）泥沙压力式中：泥沙浮容重；泥沙内摩擦角，取18； hn泥沙深度，hn6m。（5）浪压力吹程Df=0.5km，风速v=18m/s则浪高2h2=0.0166185/40.51/3=0.488m波长2LL=10.4(2h2)0.8=1.863mh0=0.256m浪压力1.09t/m22.荷载组合荷载组合与石川冲引水坝一致，详见表1.3-3。3.稳定计算坝体抗滑稳定计算采用抗剪断强度公式：式中：抗剪断强度计算的抗滑稳定安全系数，