重力坝毕业设计论文正文.doc

三峡大学科技学院
毕业设计（论文）
ST重力坝设计

学生姓名：
学号：
专业：水利水电专业
班级：指导教师：
评阅教师

完成日期 二○一二年五月十八日

毕业设计（论文）课题任务书
（ 2011---- 2012学年）
学院名称：科技学院
课题名称
ST混凝土重力坝设计
学生姓名
罗磊
专业
水利水电工程
学号
20084013165
指导教师
黄耀英
任务书下达时间

课题概述:（设计型课题包括工程概况，设计的具体内容、步骤；论文型课题包括课题研究要解决的理论或实际问题，研究方法和内容）
本课题以ST水电站为依托。ST水电站位于乌江干流贵州省沿河县城上游约7km处，距乌江口250.5km。ST水电站以发电为主，其次航运，兼顾防洪等综合效益。
根据专业培养的要求和毕业设计的目的，本课题针对ST水电站进行设计。由于毕业设计时间限制，设计内容主要为基于水位-容积曲线及实测洪水过程线进行调洪演算获得设计洪水位和校核洪水位，通过应力分析和抗滑稳定分析确定大坝的基本剖面，其中溢流坝段采用WES剖面的水力设计方法进行设计，同时计算溢流坝段的堰面水面线，另外，还需进行消能防冲设计等。

要求阅读或检索的参考资料及文献（包括指定给学生阅读的外文资料）：
1 DL5077-1997 水工建筑物荷载设计规范
2 DL5108-2005 混凝土重力坝设计规范
3 中华人民共和国水利行业标准 碾压混凝土坝设计规范 北京：中国水利水电出版 社2005
4 SL252-2000 水利水电工程等级划分及洪水标准
5 水利水电规划设计总院 水工设计手册（基础理论）水利电力出版社，1983
6 水利水电规划设计总院 水工设计手册（砼坝）水利电力出版社，1987
7 水利水电规划设计总院 水工设计手册（泄水与过坝建筑物） 水利电力出版社，1987
8 潘家铮 重力坝的设计和计算 水利电力出版社，1987
9 林继镛 水工建筑物 中国水利水电出版社 2006
10 吴持恭主编 水力学上、下册 高等教育出版社，2005
11 周之豪主编 水利水能规划 中国水利水电出版社，2006
12 王世夏编著 水工设计的理论和方法 水利水电出版社，2000

设计（论文）成果要求：
（包括外文翻译、开题报告、设计或论文正文的数量和质量等要求等）
1 开题报告： 不少于2500 字
2 译文： 不少于3000 汉字
3 设计说明书： 50 页 2 万字；
设计计算书： 50 页
图纸： 1号3张
说明书要求文字简洁、论点明确、层次分明、书写清楚，并附有必要的图表。
计算书是说明书的补充文件，应包括计算过程、计算公式、计算依据、计算成果，要求条理分明，书写工整。
其它要求：
（如设计型课题的原始资料及主要参数要求或论文型课题的论点、论据、逻辑性要求等）
搜集、阅读与本课题相关的资料，调查研究，独立设计；
根据进度要求按时、按质、按量完成毕业设计。
进度及要求
起止日期
要求完成的内容及质量
1--1周
2—3周
4—5周
6—9周

10—11周
12--14周

了解设计任务，熟悉分析相关资料；
坝型选择和枢纽布置；
调洪演算；
非溢流坝剖面设计及应力计算和稳定性分析；溢流坝剖面设计；消能防冲设计等；
整理资料；
评阅及论文答辩。

审核（教研室主任）

批准（系主任）

学位论文原创性声明
本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明，本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

学位论文作者签名：
日 期：

摘要

以ST水电站为依托，从坝型选择，枢纽布置，调洪计算，剖面设计，稳定分析和应力分析，细部构造设计与坝基处理，地基处理以及廊道系统等方面对ST水电站进行了初步设计。主要设计内容如下：
（1）采用半图解法进行调洪演算，演算调得设计洪水位365.61m，校核洪水位366.71m。
（2）设计的初步剖面为，坝高88.05m，顶宽8m，下游坡率1:0.7，底宽61.64m，溢流坝采用8×16表孔溢流。
（3）采用按抗剪断强度公式法进行抗滑稳定计算,计算结果设计时抗滑系数K为3.21大于3，校核时抗滑系数K为3.13大于2.5，均满足抗滑要求。
（4）采用材料力学分析法进行强度分析，未出现拉应力，满足强度要求。
（5）其他。
关键词：枢纽布置 混凝土重力坝 剖面设计 荷载计算 稳定分析和应力分析

Abstract
Based on the ST hydroelectric station, making primary design on the hydroelectric station in selection on the type of dam, ground-handling project layout, calculus of flooding, section design, stability analysis and stress analysis, detailed structural design and dam foundation treatment, foundation treatment and gallery systems and so on. The main design contents as follows.
（1）Making the calculus of flooding by semi graphical method, the result of the calculus is that the design flood level is 365.61 meters and the check flood level is 366.71 meters.
（2）The designed primary section is that the height of dam is 88.05 meters, the breadth of the top is 8 meters, the gradient of lower reaches is 1:0.7, the breadth of bottom is 61.64 meters, overflow dam makes use of 8×16 surface outlet hole overflow.
（3）Adopt the shearing assistance strength equation to the skid assistance stability calculation, when designing antiskid coefficient is K=3.21 more than 3 and antiskid coefficient is K=3.13 More Than2.5 when checking nucleus and the result is satisfied the requirement.
（4）Adopt the material mechanics methods to the intensity analysis, Does not appear tensile stresses and the result is satisfied the intensity requirement.
（5）Others.
Keywords：Ground-handling project layout concrete gravity dam section the load calculation stability analysis and stress analysis

目录
前言 1
第一部分 设计说明书
1基本资料 2
1.1自然条件及工程 3
1.2坝址与地形情况 2
1.3水库规划资料 3
2枢纽布置 4
2.1 枢纽组成建筑物及其等级 4
2.2枢纽布置 5
3洪水调节 6
3.1基本资料 6
3.2洪水调节基本原则 7
3.3调洪演算 8
4非溢流坝剖面设计 11
4.1设计原则 11
4.2剖面拟订要素 11
4.3抗滑稳定分析与计算 13
4.4应力计算 14
5.溢流坝段设计 16
5.1泄水建筑物方案比较 16
5.2工程布置 16
5.3溢流坝剖面设计 16
5.4消能设计与计算 17
6细部构造设计 18
6.1坝顶构造 18
6.2廊道系统 19
6.3坝体分缝 20

6.4坝体止水与排水 21
6.5基础处理 22
第二部分 设计计算书
1.调洪演算 25
1.1调洪演算的目的 25
1.2调洪演算的基本原理和方法 25
1.3调洪的基本资料 27
1.4调洪演算的过程计 27
1.5调洪计算结果 40
2坝体剖面设计 40
2.1非溢流坝段计算 40
2.2溢流坝剖面设计 43
2.3下游消能设计 47
2.4 WES堰面水面线计算 49
3.荷载计算及组合 53
3.1抗滑稳定分析 53
4.稳定分析. 60
5.应力分析 62
5.1弯矩计算 62
6.应力分析计算 65
参 考 文 献 68
致 谢 69

69

ST重力坝毕业设计

前言
本次毕业设计是根据根据教学要求，对水利水电专业本科毕业生进行的最后一项教学环节。本毕业设计内容为宁溪水利枢纽工程，它基本包括了一般水利枢纽所需进行的坝工初步设计的全过程。
ST水电站位于贵州省东北部沿河县境内，系乌江干流规划开发的第七个梯级，上游120.8公里为思林水电站，下游7公里为沿河县城。沙沱水电站以发电为主，兼顾航运、防洪及灌溉等任务。ST坝址控制流域面积54508平方公里，多年平均流量951立方米/秒。初拟电站正常蓄水位365米，汛期限制水位351米（6—8月），死水位350米。水库总库容6.31亿立方米，调节库容4。13亿立方米，电站装机容量100万千瓦，与构皮滩水电站联合运行保证出力35.66万千瓦，多年平均发电量38.77亿千瓦时，机组年利用小时3877。枢纽工程拟建垂直升船机，设计可通航500吨机动驳，2020年过坝货运量按193.2万吨(其中下水173.6万吨)规划.电站枢纽为二等工程,主要水工建筑物为二级建筑物。此工程建成后可以保护广大的农田和城镇，免受洪水和渍涝灾害，从而减免国民经济的损失，具有很好的社会经济效益。
大坝为混凝土实体重力坝，坝顶高程为368.05m，最大坝高88.05。泄洪坝段位于河床中部，两侧为挡水坝段。电站采用右岸引水式，水库的防洪库容，可满足本工程2000年防洪标准。
设计的基本内容包括枢纽总述，坝型选择及枢纽布置，主要建筑物的设计与计算，细部构造设计及地基处理等。根据设计总要求，设计内容偏重于坝型选择与主要建筑物的设计，而由于时间关系对建筑物中电站厂房坝段的设计及施工导流设计两部分设计这里不进行叙述。本书在阐述过程中，尽可能的配置了许多的插图、附表和附录，以供参阅。
本次设计期间要特别感谢指导老师吴海林老师的悉心指导。由于时间仓促，限于本人的水平以及以前从未进行过工程实践缺乏经验，特别是对本设计的工程所在地也未进行过实地考察，因此，书中如有不当和错误之处，恳望各位老师和读者谅解予以指正。

第一部分 设计说明书
1基本资料

1.1自然条件及工程

ST水电站位于贵州省东北部沿河县境内，系乌江干流规划开发的级，上游120.8公里为思林水电站，下游7公里为沿河县城。乌江是典型的山区河流，全长1037公里(其中贵州境内为874公里)，干流天然落差2124米，平均比降2.05‰。乌江流域地势由西南向东北倾斜，东西向高差大，流域面积87900平方公里，在贵州境内有67500平方公里。自河源到乌江渡，定为乌江上游，长448公里，这段河道河谷深切，纵坡陡峻，伏流众多，洪枯水位变幅特大。从乌江渡到沿河县城为乌江中游，长346公里，河道穿行于深山谷之中，礁石林立，滩险密布，有名的璇塘天生桥镇天洞、一子三滩号称“四大天险”，均在此段。从沿河县城到重庆市的涪陵河口为乌江的下游，长243公里，此段河道河谷宽窄相间，两岸多有田地分布，农田和居民点较为集中。
本流域属亚热带季风气候区。冬季主要受西伯利亚冷气流的影响，夏季受印度洋孟加拉湾的西南暖湿气流和西太平洋的海洋性气侯影响。流域内雨量丰沛，ST坝址以上流域多年平均降水量为1091.0mm。多年平均水面蒸发量为753.8mm，年际之间相差较大，年内各月也相差很大。
多年平均相对湿度一般在76%以上。多年平均风速为0.7m/s，实测最大风速为25m/s，相应风向为E。多年平均远近雷暴日为46.5日，七月份最多为9.0日。
沿河站气温统计表见表1-7。沿河站地温水温统计表见表1-8。
表1.1 沿河站气温统计表 单位：℃
项 目
1月
2月
3月
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
11月
12月
全年
多年平均
6.4
7.7
12.2
17.6
21.6
24.9
28.0
27.7
24.0
18.3
13.3
8.5
17.5
极端最高
24.6
28.6
32.7
35.6
39.1
39.9
41.6
42.0
38.4
36.6
32.7
25.2
42.0
相应日期
23
10
26
16
06
21
27
08
10
12
08
05
8/8
相应年份
1972
1962
1973
1958
1988
1981
1971
1981
1990
1985
1979
1968
1981
极端最低
-5.4
-3.1
0.0
1.8
9.0
13.9
18.3
17.5
13.0
7.0
-0.3
-3.5
-5.4
相应日期
30
08
10
02
08
04
28
2D
24
29
30
16
30
相应年份
1977
1974
1974
1972
1960
1961
1992
2Y
1977
1957
1962
1975
1977

表1.2 沿河站地温及水温统计表 单位：℃
项目
1月
2月
3月
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
11月
12月
全年
地面均温
7.1
8.5
13.3
19.4
24.2
27.9
32.6
32.4
27.0
20.3
14.4
9.0
19.7
极端最高
37.5
38.5
51.0
55.8
62.9
65.0
70.2
73.2
67.5
55.8
43.4
41.5
55.2
极端最低
-6.4
-6.8
-3.7
0.8
8.4
13.3
17.7
16.4
10.9
4.3
-1.4
-9.1
3.7
5cm平均
7.4
8.5
12.9
18.4
22.7
26.6
30.4
30.6
26.2
20.1
14.5
9.5
19.0
10cm平均
7.9
8.8
12.9
18.2
22.4
26.3
30.2
30.5
26.4
20.3
15.1
10.1
19.1
15cm平均
8.2
9.0
12.8
18.0
22.3
26.0
29.8
30.4
26.5
20.7
15.4
10.5
19.1
20cm平均
8.7
9.3
12.5
17.9
22.2
25.6
29.5
30.0
26.3
21.0
16.0
11.1
19.2
平均水温
12.7
13.0
15.3
18.4
20.6
21.7
23.3
23.7
22.5
20.0
17.3
14.4
18.6
注：表中地温为沿河站统计，水温因沿河站无水温观测资料，根据上游思南水文站统计。

1.2坝址与地形情况

坝址处河床狭窄,（普通洪水流量时）死河滩，坝址附近河床坡度甚陡，水流湍急，有小瀑布，右岸地势较高，左岸地势较低，有起伏之山头。坝址处为震旦纪砂岩。左岸风化较严重，深达3 ~ 4，且夹有页岩。水层岩岩层为向斜层之一翼微倾向上游。坝址处水流急，故无砂卵石等淤积物。无侵蚀地下水。附近曾发生6级地震，设计应按7级进行考虑。

1.3水库规划资料

表1.3 规划资料
序号
名 称
单 位
数 量
备 注
1
水库水位：

正常蓄水位
m
365

死水位
m
353.5

2
正常蓄水位时水库面积
km2
29.96
静水
3
回水长度
km
114.4

4
水库容积：

总库容
亿m3
9.05
校核洪水位以下

正常蓄水位以下库容
亿m3
7.7

调节库容
亿m3
2.87

死库容
亿m3
4.83
死水位以下
5
调节特性

日调节

2枢纽布置

2.1枢纽组成建筑物及其等级

2.1.1根据枢纽的任务确定枢纽组成建筑物
根据ST水电站以发电为主，兼顾航运、防洪及灌溉等任务，故需的永久建筑物包括挡水建筑物、泄水建筑物、引水建筑物、开关站、通航建筑物。为便于施工，还需要导流建筑物、施工围堰等临时建筑物。
2.1.2确定建筑物等级
表2.1 水利水电枢纽工程的分等指标
工程等别
工程规模
分等指标
水库总库容
（亿米）
防洪
灌溉面积
（万亩）
水电站
装机容量
（万千瓦）
保护城镇及工矿区
保护农田面积
（万亩）
一
大（1）型
>10
特别重要城市、工矿区
>500
>150
>120
二
大（2）型
10～1
重要城市、工矿区
500~100
150~50
120～30
三
中 型
1～0.1
中等城市、工矿区
100~30
50~5
30～5
四
小（1）型
0.1～0.01
一般城镇、工矿区
30~5
5~0.5
5~1
五
小（2）型
0.01～0.001

<5
<0.5
<1

表2.2 永久性水工建筑物的级别
工程等级
主要建筑物
次要建筑物
Ⅰ
1
3
Ⅱ
2
3
Ⅲ
3
4
Ⅳ
4
5
Ⅴ
5
5
根据已知条件：正常蓄水位365m,对应库容7.70亿m，水库总库容9.10亿m3，3水库装机容量1.120千W，按表2-1知水库属Ⅱ等大（2）型工程，主要建筑物拦河坝、溢流堰、拉沙底孔为2级建筑物，查2-2知主要建筑物等级为Ⅱ级时，相应的次要建筑物等级为3级，则引水道、消能防冲、导墙、挡墙为3级，厂房按装机也属3级，导流围堰、明渠等临时建筑物为4级。

2.2枢纽布置

2.2.1布置原则：
根据坝址的建坝条件，枢纽布置主要考虑以下原则：
（1）坝址洪水洪峰流量大，且河谷狭窄，所以要求尽可能加宽溢流前缘，减少单宽流量，以便泄洪安全可靠，上下游流态好，不影响个建筑物的正常运行。
（2）应积极稳妥地采用先进技术，尽量减少工程量，节省工程投资，以便加快施工进度，缩短施工工期，争取提前发电。
（3）在枢纽布置时，引水系统应优先考虑坝式进水口，做到管理运行方便，缩短引水隧洞长度，尽可能不设调压井，厂房尽可能布置在完整的基岩上，特别要注意厂后边坡的稳定。
2.2.2枢纽的总体布置
拦河坝在水利枢纽中占主要地位。在确定枢纽工程位置时，一般先确定建坝河段，再进一步确定坝轴线，同时还要考虑拟采用的坝型和枢纽中建筑物的总体布置，合理解决综合利用要求。一船地，泄洪建筑物和电站厂房应尽量布置在主河床位置。供水建筑物位于岸坡。
(1)溢流坝的布置。溢流坝的位置应使下泄洪水、排冰时能与下游平顺连接．不致冲淘坝基和其他建筑物的基础，其流态和冲淤不致影响其他建筑物的使用。
(2)泄水孔的布置。泄水孔一般设在河床部位的坝段内，进口高程、孔数、尺寸、形式应根据主要用途来选择。狭窄河谷泄水孔宜与溢流坝段相结合，宽敞河谷二者可分开；排沙孔应尽量靠近发电进水口，船闸等需要排沙的部位。
(3)非溢流坝的布置。非溢流坝一般布置在河岸部分并与岸坡相连，非溢流坝与溢流坝或其他建筑物相连处，常用边墙、导墙隔开。连接处尽量使迎水面在同一平面上，以免部分建筑物受侧向水压力作用改变坝体的应力。在宽阔河道上以及岸坡覆盖层、风化层极深时，非溢流坝段也可采用土石坝。

3洪水调节

3.1基本资料

3.1.1洪水过程线的确定
本设计中枢纽主要任务是发电，兼做防洪之用，所以必须在选定水工建筑物的设计标准外，还要考虑下游防护对象的防洪标准。由资料知混凝土坝按500年一遇（P=0.2%）洪水设计，2000年一遇（P=0.05%）洪水校核。
绘出设计洪水过程线和校核洪水过程线：

图3.1 校核洪水过程线

图3.2 设计洪水过程线

3.1.2相关曲线图

图3.3 水位容量关系曲线图

3.2洪水调节基本原则

在已确定选择混凝土实体重力坝的情况下，从提高泄流能力，便于运用管理和闸门维修，节省工程投资角度出发，泄洪方式以坝顶泄流最为经济。故按坝顶溢流的方式进行洪水调节计算，以确定坝顶高程和最大坝高。调洪演算采用半图解法。
3.2.1确定工程等别和级别
根据SDJ12-78《水利水电工程枢纽等级划分和设计标准（山区、丘陵区部分）》结合宁溪枢纽所给定的特征水位和基本资料，通盘考虑水库总库容、防洪效益、装机容量等因素，该工程为二等大型工程，主要建筑物为2级，次要建筑物为3级，临时建筑物为4级。
表3.1 山区、丘陵区水利水电永久性水工建筑物洪水标准[重现期（年）]
项目
水工建筑物级别
1
2
3
4
5
设计
1000~500
500~100
100~50
50~30
30~20
校核

土石坝
10000~5000
5000~2000
2000~1000
1000~300
300~200
混凝土坝、浆砌石坝
5000~2000
2000~1000
1000~500
500~200
200~100
由表3-2-1可知永久性建筑物设计洪水标准为：正常运用（设计）洪水重现期为500年，非常运用（校核）洪水重现期为2000年。
3.2.2水库防洪要求
本水库的设计标准为500年，校核标准为2000年，ST水库洪水调节除保证本工程设计标准以外，还担负着提高下游防洪标准的任务。

3.3调洪演算

3.3.1调洪演算的目的
根据水位～库容曲线以及ST坝址设计洪水过程线，孔口尺寸、孔数以及堰顶高程，利用调洪演算来确定设计洪水位和校核洪水位，为后面坝顶高程的确定奠定基础。
3.3.2调洪演算的基本原理和方法
(a)根据库容曲线Z-V，以及用水力学公式计算Q-Z关系
采用开敞式溢流时，利用下式计算

式中：——溢流流量，单位为；
——为闸孔数；
——过水断面宽度，单位为m；
m——堰的流量系数，本设计中取0.5；
——侧收缩系数，根据闸墩厚度及墩头形状而定，在（0.9~0.95）中取值，本设计中取0.9；
——堰顶全水头，单位为m。
3.3.3计算说明
a)由洪水资料获得入库洪水量；
b)时段平均入库流量：由前、后时的入库洪水量取平均值得到；
c)下泄水量：由水库水位确定(水库水位未知)；
d)时段平均下泄流量：由前、后时的下泄流量取平均值得到；
e)时段内水库水量变化：由“时段平均入库流量”-“时段平均下泄流量”×3600得到；
f)水库存水量：与水库水位有关(水库水位未知)。
本次调洪计算采用《水能规划》书中介绍的半图解计算，依据书中所给的水库洪水调节原理，采用水量平衡方程式

式中：Q1，Q2——分别为计算时段初、末的入库流量（）；
——计算时段中的平均入库流量（m3/s），它等于(Q1+Q2)/2；
q1,q2——分别为计算时段初、末的下泻流量（m3/s）；
——计算时段中的平均下泻流量（m3/s），即= (q1+q2)/2；
V1，V2——分别为计算时段初、末的水库的蓄水量（m3）；
——为V2和V1之差；
——计算时段，一般取1～6小时，需化为秒数。
利用，可求出一个对应的下泻流量，即可求出该对应时段的平均下泻流量，即可求得下泄流量q和的关系，建立辅助图线，再根据水量平衡方程式

变形可求出
由初始的调洪下泄流量可以在辅助图线上查的的值利用水量平衡公式的变形公式可求的，再在辅助图形上查的相应的，同理可求的，········，画出下泄流量和相应的入库流量与时间的关系图线，求的其交点，求出最大下泄流量，查出相应的水位。
综合考虑该库调洪要求，用半图解法进行调洪。洪演算方案拟定如下，共有两个方案，详细情况列于表3.2。调洪过程详细见计算书。
表 3.2 调洪演算方案

堰顶高程(m)
孔口尺寸(m)
孔数
方案一
347
16×18
9
方案二
345
16×20
8
注：表示孔口尺寸(m)(宽´高)，即宽m，高m
3.3.4调洪计算结果
表3.3 调洪计算成果表
频率
项目

设计洪水(0.2%)

校核洪水(0.05%)
方案一144
最大泄量(m³/s)
23075.22
25709.21
水库最高水位(m)
365.82
366.95
方案二128
最大泄量(m³/s)
23051.61
25624.3
水库最高水位(m)
365.61
366.71
经综合比较后选择方案一，堰宽128m。遇设计洪水(500年一遇)时，调洪后水库最大泄量为230051.61m³/s，水库最高水位为365.61m；遇校核洪水(2000年一遇)时，调洪后水库最大泄量为25624.3m³/s，水库最高水位为376.71m。
此时，枢纽的设计、校核和正常工况情况下上游水位、最大下泄流量和下游水（根据最大下泄流量由坝址处流量-水位曲线查得）。
表3.4 经调洪演算得到的水利水能资料

上游水位(m)
最大下泄流量(m3/s)
下游水位(m)
正常
365.0

287
设计
365.61
23051.61
287
校核
366.71
25624.3
287

4非溢流坝剖面设计

4.1设计原则

重力坝在水压力及其他荷载的作用下，主要依靠坝体自重产生的抗滑力维持抗滑稳定；同时依靠坝体自重产生大扬压力来抵消由于水压力引起的拉应力以满足强度要求。
非溢流坝剖面设计的基本原则是：①满足稳定和强度要求，保证大坝安全；②工程量小，造价低；③结构合理，运用方便；④利于施工，方便维修。
遵循以上原则拟订出的剖面，需要经过稳定及强度验算，分析是否满足安全和经济的要求，坝体剖面可以参照以前的工程实例，结合本工程的实际情况，先行拟定，然后根据稳定和应力分析进行必要的修正。重复以上过程直至得到一个经济的剖面。

4.2剖面拟订要素

4.2.1坝顶高程的拟订
坝顶高程由静水位+相应情况下的风浪涌高和安全超高定出。即＝静水位＋.式中：＝（＝为波浪高度；为计算风速；D为吹程；为波浪中心线超出静水位的高度；为安全超高。）
表4.1 相关风速
计算情况
库水位(m)
吹程(km)
计算风速(m/s)
设计情况
365.61
1.5
25
校核情况
376.8
1.5
16

采用官厅公式计算： ，

（ D——吹程，m;L——波长，m;）
非溢流坝坝顶安全超高hc值表如下：
表4-2-2 水工建筑物结构安全级别
水工建筑物安全级别
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
水工建筑物级别
（1）
（2，3）
（4，5）
设计情况
0.7
0.5
0.4
校核情况
0.5
0.4
0.3
计算过程详见计算书,成果列于下表：
表4.3 坝高
计算情况
（m）
hz（m）
hc（m）
h（m）
坝顶高程（m）
设计情况
1.06
0.59
0.5
2.4
367.71
校核情况
0.61
0.2
0.4
1.45
368.05
计算结果表明，坝顶高程由校核洪水位控制，考虑由泄洪和结构要求确定的剖面，稳定安全系数有较大的余幅，坝踵也未出现拉应力，取坝顶高程368.05，将超高置于坝顶以上，坝顶上游再设实体防浪墙。
4.2.2坝顶宽度的拟订
为了适应运用和施工的需要，坝顶必须有一定的宽度。一般地，坝顶宽度取最大坝高的8 %~10%，且不小于2m。综合考虑以上因素,坝顶宽度.
4.2.3坝坡的拟订
考虑坝体利用部分水重增加其抗滑稳定，根据工程实践，上游边坡系数n=0.1～0.2，下游边坡系数m=0.6～0.8。
4.2.4上、下游起坡点位置的确定
上游起坡点位置应结合应力控制标准和发电引水管、泄水孔等建筑物的进口高程来定，初拟上游起坡点高程为290m，下游起坡点的位置应根据坝的实用剖面形式、坝顶宽度，结合坝的基本剖面得到（最常用的是基本剖面的顶点位于校核洪水位处），由于起坡点处的断面发生突变，故应对该截面进行强度和稳定校核。
4.2.5剖面设计
上游n=0,m=0.7,B=61.64m 初选剖面尺寸。

4.3抗滑稳定分析与计算

4.3.1分析的目的
核算坝体沿坝基面或地基深层软弱结构面的抗滑稳定的安全度。
4.3.2滑动面的选择
滑动面选择的基本原则：研究坝基地质条件和坝体剖面形式，选择受力较大,抗剪强度低,最容易产生滑动的截面作为计算截面。
一般有以下几种情况：①坝基面②坝基内软弱层面③基岩缓倾角结构面④不利的地形⑤碾压混凝土层面等。
由已知基本资料知，坝址处为震旦纪砂岩。左岸风化较严重，深达3 ~ 4m，且夹有页岩。水层岩岩层为向斜层之一翼微倾向上游。基坑抗滑稳定控制面为混凝土与基岩接触面,故对非溢流坝段只需对坝基面进行抗滑稳定分析。
4.3.3对坝基面进行抗滑稳定计算
坝体建基面抗滑稳定根据规范规定，按抗剪断强度公式计算，公式为：

——抗滑稳定安全系数，不小于下表的规定：
表4.4 抗滑稳定安全系数
荷载组合
1
2 、 3

基本组合
3.0
3.0
特殊组合
2.5
2.3
——作用于接触面上竖直方向的合力，kN;
——作用于接触面上水平方向的合力，kN;
——抗剪断摩擦系数；
——抗剪断凝聚力，kPa；
——计算截面面积；
计算结果如下表
表4.5 抗滑稳定
抗滑稳定安全系数
设计
校核
K’
3.21(>3.0)
3.13(>2.5)
满足稳定要求。

4.4应力计算

4.4.1分析的目的
检验所拟坝体断面尺寸是否经济合理，并为确定坝内材料分区，某些部位配筋提供依据。
4.4.2分析方法
应力分析的方法有理论计算和模型试验两类。理论计算又分为材料力学法和弹性理论法，材料力学法计算简便，适应面广，并有一套比较成熟的应力控制标准，目前仍被普遍采用，适应于地质比较简单的高坝；本工程坝高366.08.8-280m=88.05m在大于70m范围内，采用材料力学分析法。
4.4.3 材料力学法的基本假设
1、坝体混凝土为均质、连续、各向同性的弹性材料；
2、视坝段为固接于地基上的悬臂梁，不考虑地基变形对坝体应力的影响，并认为各坝段独立工作，横缝不传力；
3、假定坝体水平截面上的正应力按直线分布，不考虑廊道等对坝体应力的影响。
4.4.4荷载组合
1、设计洪水情况：自重+设计洪水位对应的静水压力+扬压力+浪压力+沙压力；
2、校核洪水情况：自重+校核洪水位对应的静水压力+扬压力+浪压力+沙压力；
4.4.5应力计算
在一般情况下，坝体的最大和最小应力都出现在坝面，所以，在重力坝设计规范中规定，首先应校核坝体边缘应力是否满足强度要求。计算公式如下：
1、水平截面上的正应力，因为假定正应力按直线分布，所以按偏心受压公式；=；来计算上下游边缘应力，其中：
——作用于计算截面以上全部荷载的铅直分力的合力，kN;
——作用于计算截面以上全部荷载对截面垂直水流流向形心轴的力矩总和，kNm；
——计算截面的长度，
2、剪应力

——上游面水压力强度, ——下游坝坡坡率

——上游面水压力强度, ——上游坝坡坡率
3、水平正应力
=- =+
4、主应力
=（1+）- =
=（1+）- =
重力坝非溢流坝段的荷载主要有：自重、静水压力、浪压力、泥沙压力、扬压力、冰压力、地震荷载等，常取1坝长进行计算。
应力计算结果如下：（以下应力单位均为KPa）
1、 计扬压力
由上面的公式计算出各个应力，分析可看出由以上可以看出坝体边缘应力状态良好，未出现拉应力的情况。
2、不计扬压力
不计扬压力时其应力计算与计扬压力是计算方法一样，主要分析①垂直正应力和、②剪应力，、③水平正应力, 、④第一主应力,、⑤第二主应力五种应力，详情见计算说明书。
由成果分析，以上可以看出坝体边缘应力状态良好，未出现拉应力的情况。

5.溢流坝段设计

5.1泄水建筑物方案比较

5.1.1布置原则
（1）坝址洪峰流量大,泄水建筑物要有较大的泄流能力和灵活可靠的运行方式。考虑下游的防洪要求，泄水建筑物应有较好的泄流能力。
（2）坝址左岸陡峭，右岸为顺向坡，采用了右岸引水式厂房，两岸没有布置溢洪道的条件，加上选择了混凝土重力坝，所以采用河床坝身泄洪方式。
5.1.2泄洪方案选择
由第三章中的调洪演算中可知选取第一个方案为最终方案：8个表孔。8个表孔堰顶高程为345，孔口净宽8×16=128，设计洪水位为365.61，相应下泄量q为230