塘坝设计.docx
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塘坝设计
塘坝设计
1塘坝位置的选定塘坝位置的选定主要注意以下几点:
一是库区条件;二是地质条件;三是水源条件。
1.1库区条件选择两山一沟肚大口小的地形,既坝址处谷口要窄小,使坝较短;谷口以上要比较宽广平坦,以便多蓄水。
1.2地质条件对选定的库区进行地质勘探,探明库区的地质条件,以免库区渗漏,造成不必要的损失。
1.3水源条件塘坝位置应选在水源充足、水质没有污染、适宜灌溉的地方。
2基础资料搜集
2.1地质资料
2.1.1库区地质主要搜集或者对库区进行地质勘探,探明库区的地质条件,他是由那些土层组成,土的分类,土的物理、力学指标。
2.1.2坝址处地质主要搜集或者对所选坝址进行地质勘探,探明坝址的地质条件,他是由那些土层组成,土的分类,土的物理、力学指标。
2.2水文、气象资料主要搜集坝址处的水文、气象资料,如流量、降水、风速等,对于小型工程,如果搜集不到这些资料,也可以利用《水文图集》进行计算。
2.3地形资料库区地形图,一般需要1:
500—1:
2000比例尺的库区地形图。
2.4天然建筑材料查明当地出产哪些天然建筑材料,如粘土、砂子、石料等。
查明分布情况、储量、质量等。
2.5当地的社会经济情况如农作物的种植结构、产量、生产成本等。
2.6当地群众对项目的认知程度这也是比较重要的,如果当地的群众认为这个项目对他们比较重要,他们会非常支持。
会向你提供很多有价值的资料。
3塘坝设计
3.1水文水利计算
3.1.1水文计算一般情况,要修建的工程处都没有实测的水文资料,可以根据《水文图集》进行计算。
a)年径流计算由《图集》成果图14、15查得多年平均年径流深RO,变差系数CV,CS=2CV,P=75%,查附录三得KP值。
1)计算多年平均年径流量
WO=1000ROF(万立方米)
式中:
RO-----平均年径流深,mm;
F---集水面积,km2。
1000---折算系数。
2)计算P=75%设计年径流(需要确定灌溉设计标准,查《灌溉与排水工程设计规范》GB50288-99,确定灌溉设计保证率)
Wp=KPWO(设计年径流量)
Rp=KPRO(设计年径深)
3)计算各月径流由成果图16,查出项目所在地的径流年内分配分区,再由表3-3各区径流年内分配表查得各月分配百分数,与设计年来水量、设计年径流深相乘,既得各月径流量与径流深。
表3-1各月径流(P=75%)计算表
月、旬
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
年
上
中
下
上
中
下
上
中
下
上
中
下
上
中
下
上
中
下
上
中
下
%
0
0
0
4.8
4.6
1.7
5.6
2.9
2.7
4.0
0.5
1.2
1.5
11.2
23.7
9.2
4.6
12.8
2.6
1.8
1.1
1.1
0.9
0.5
0
0
100
W(104m3)
0
0
0
0.12
0.11
0.04
0.14
0.07
0.09
0.10
0.01
0.03
0.04
0.27
0.58
0.22
0.11
0.31
0.06
0.04
0.03
0.03
0.01
0.01
0
0
2.44
R(mm)
0
0
0
0.39
0.37
0.14
0.45
0.23
0.30
0.32
0.04
0.10
0.12
0.91
1.92
0.75
0.37
1.04
0.21
0.15
0.09
0.09
0.04
0.04
0
0
8.12
表3-2各月降水量、蒸发量计算表
月、旬
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
年
上
中
下
上
中
下
上
中
下
上
中
下
降
水
量
%
0.3
0.6
1.2
3.8
2.47
2.47
2.47
4.87
4.87
4.87
10.47
10.47
10.47
7.47
7.47
7.47
12.5
3.8
1.3
0.7
100
P
1.08
2.16
4.32
13.68
8.89
8.89
8.89
17.53
17.53
17.53
37.69
37.69
37.69
26.89
26.89
26.89
45.0
13.68
4.68
2.52
360
蒸
发
量
%
0.7
1.8
6.9
15.3
3.87
3.87
3.86
5.36
5.36
5.36
4.60
4.60
4.60
3.93
3.93
3.94
9.9
8.1
3.1
0.9
100
E
5.34
13.72
52.62
116.7
29.51
29.51
29.44
40.88
40.88
40.87
35.08
35.08
35.08
29.97
29.97
30.05
75.50
61.77
23.64
6.86
762.6
b)各月降水量、蒸发量计算由成果图1(多年平均年降水量等值线图)、成果图3(保证率P=75%年降水量等值线图)、成果图13(多年平均年水面蒸发量等值线图,乘以0.93,折算为水体蒸发)查得以上数据,再由成果图1查得降水量年内分配分区图,由表1-3与2-5查得降水量、蒸发量的百分数,将等值线图查得的数据与分配的百分数相乘,既得各月的降水量与蒸发量的数值。
c)泥沙量估算
1)悬移质由成果图37(多年平均悬移质年输沙模数等值线图)查得输沙模数,乘以集水面积及修正系数1.5即为多年平均悬移质年输沙量。
2)推移质按悬移质的20%考虑。
3)估算20年的入库泥沙量20年的入库泥沙量=(多年平均悬移质年输沙量+推移质量)×20年
d)计算设计洪水设计洪水的计算方法有两种:
一是“由流量资料推求设计洪水”,二是“由暴雨资料推求设计洪水”,对于小塘坝设计,一般的情况下,用流量资料推求设计洪水。
1)概化过程线法
⑴由成果图17-24查得最大流量及最大洪量参数(成果图17是最大流量参数CP等值线图、图18是最大流量变差系数CV等值线图、图19是最大一日洪量参数B1等值线图、图20是最大一日洪量变差系数CV等值线图、图21是最大三日洪量参数B3等值线图、图22是最大三日洪量变差系数CV等值线图、图23是最大七日洪量参数B7等值线图、图24是最大七日洪量变差系数CV等值线图),由附录三查得相应频率模比系数,就可以进行下一步的计算。
⑵计算最大流量QM、最大洪量W
最大流量
最大24小时洪量
最大三日洪量
最大七日洪量
这里需要注意的两点问题如下:
一是:
最大24小时洪量与最大1天洪量的关系
F<400Km2,K=1.14;
1000≥F≥400Km2,K=1.10;
F>1000Km2,K=1.05。
二是:
当F>20Km2时
当F≤20Km2时
⑶计算洪水集中段历时t、集中洪量W0
这里还需要注意的是:
当t≤3d时
其中
当t>3d时
其中
⑷试算设计洪水过程总历时T
计算的T大于t,需重新假定t,再计算Wt,直到T近似t。
⑸设计洪水过程线计算由《图集》表4-4概化过程线成果表查得概化过程线纵、横坐标,分别乘设计洪水最大流量、总历时T既得设计洪水过程线。
表3-3设计洪水过程线计算表
横坐标
Ti/T(%)
纵坐标
Qi/Qm(%)
20年一遇
T(h)
Q(m3/s)
0
7
0
0.29
5
13
0.48
0.54
10
21
0.16
0.88
15
35
1.44
1.47
20
56
1.92
2.35
25
76
2.4
3.18
30
94
2.88
3.94
35
100
3.36
4.19
40
94
3.84
3.94
45
83
4.32
3.48
50
70
4.8
2.93
55
58
5.28
2.43
60
48
5.76
2.01
65
40
6.24
1.68
70
34
6.72
1.42
75
29
7.20
1.22
80
25
7.68
1.05
85
21
8.16
0.88
90
18
8.64
0.75
95
16
9.12
0.67
100
14
9.6
0.59
3.1.2水利计算
a)兴利调节计算首先要确定塘坝的作用,农作物的品种、灌溉定额、灌溉面积。
这几项确定之后,灌溉用水量可以计算出来。
表3-4灌溉用水量计算表
月
项目旬
5月
备注
上
中
下
灌溉定额(m3/亩)
5
5
—
—
1900亩灌溉需水量(m3/亩)
0.95
—
—
—
5000亩灌溉需水量(m3/亩)
2.50
—
—
—
10000亩灌溉需水量(m3/亩)
5.0
—
—
—
b)年调节计算
⑴不计损失的兴利调节计算
1根据库区地形图,画出水位-库容曲线。
2根据灌区水位、泥沙淤积、养鱼等的要求,确定死水位。
3根据确定的死水位,查水位-库容曲线查出死库容。
表3-5塘坝水位~库容、水位~面积曲线计算表
水位
库容计算公式
V(104m3)
F(Km2)
189
0
0
0
190
0.9
0.027
191
2.95
0.032
192
3.59
0.040
193
10.98
0.2
194
23.89
0.28
表3-6不计损失年兴利调节计算表
月、旬
来水量
WL
(104m3)
用水量
WP
(104m3)
WL-WP
库容(104m3)
弃水
(104m3)
平均库容(104m3)
水面面积(104m3)
+
(104m3)
-
(104m3)
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
5
上
0.14
1.52
—
1.58
2.28
—
1.59
0.03
0.9
中
0.07
—
—
—
—
0.94
0.02
0.97
下
0.09
—
—
—
—
1.02
0.021
1.06
6
上
0.10
—
—
—
—
1.11
0.022
1.16
中
0.01
—
—
—
—
1.17
0.024
1.17
下
0.03
—
—
—
—
1.19
0.024
1.20
7
上
0.04
—
—
—
—
1.22
0.025
1.24
中
0.27
—
—
—
—
1.38
0.027
1.51
下
0.58
—
—
—
—
1.80
0.040
2.09
8
上
0.22
—
—
—
—
2.20
0.045
2.31
中
0.11
—
—
—
0.14
2.30
0.046
2.28
下
0.31
—
—
—
0.31
2.28
0.045
2.28
9~12
0.19
—
—
—
0.19
2.28
0.045
2.28
1~4
0.27
—
—
—
0.27
2.28
0.045
2.28
合计
2.44
1.52
—
—
0.88
—
—
来水量一栏的数据由各月径流计算表得来,用水量一栏的数据由灌溉用水量计算表得来,从以上的表中可以看出死库容出现在5月中旬。
先自死库容开始,逐旬向上累加,得兴利库容2.28万立方米,再死库容开始,逐旬向上下累加,当库容达到2.28万立方米时,多余来水开始弃水。
根据平均库容查出水面面积,以备以后使用。
⑵计入损失的兴利调节计算
首先按下式计算总损失量:
总损失量=水体蒸发量-陆面蒸发量+渗漏量
其中:
陆面蒸发量=降水量-径流量
各月、旬损失量计算结果见下表
表3-7损失量计算表
月、旬
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
年
上
中
下
上
中
下
上
中
下
上
中
下
水体
蒸发量
5.34
13.72
52.62
116.7
29.51
29.51
29.51
40.88
40.88
40.87
35.08
35.08
35.08
29.97
29.97
30.05
75.50
61.77
23.64
6.86
762.6
径流深
0
0
0
0.9
0.45
0.23
0.30
0.32
0.04
0.10
0.12
0.91
1.92
0.75
0.37
1.04
0.45
0.2
0
0
8.12
渗漏量
7.5
7.5
15.5
15.0
5.0
5.0
5.5
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.5
5.0
5.0
5.5
15.0
15.5
15.00
7.50
160
降水量
1.08
2.16
4.32
13.68
8.89
8.89
8.89
17.53
17.53
17.53
37.69
37.69
37.69
26.89
26.89
26.89
45.00
13.68
4.68
2.52
360
总损失量
11.76
19.06
63.8
118.92
26.07
25.85
26.42
28.67
28.39
28.44
2.51
3.30
4.81
8.83
8.45
9.70
45.95
63.79
33.96
11.84
570.7
注:
1、表中渗漏量按每日0.5计算
2、总损失量=水体蒸发量-陆面蒸发量+渗漏量
其中:
陆面蒸发量=降水量-径流量
表3-8计入损失年兴利调节计算表
月、旬
损失量
W总损
(104m3)
用水量
WP
(104m3)
来水量
WL
(104m3)
总用水量
W΄P
(104m3)
Wt-Wp
库容
V
(104m3)
+
(104m3)
-
(104m3)
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
5
上
0.08
1.52
0.14
1.60
—
1.46
2.36
中
0.05
—
0.07
0.05
0.02
—
0.90
下
0.05
—
0.09
0.05
0.04
—
0.92
6
上
0.06
—
0.10
0.05
0.04
—
0.96
中
0.07
—
0.01
0.06
—
0.06
1.0
下
0.07
—
0.03
0.07
—
0.04
0.94
7
上
0.01
—
0.04
0.01
0.03
—
0.9
中
0.008
—
0.27
0.008
0.26
—
0.93
下
0.02
—
0.58
0.02
0.56
—
1.19
8
上
0.04
—
0.22
0.04
0.18
—
1.75
中
0.036
—
0.11
0.036
0.07
—
1.93
下
0.04
—
0.31
0.04
0.27
—
2.00
9~12
0.69
—
—
0.19
0.69
—
1~4
0.96
—
—
0.27
0.96
—
合计
2.18
—
—
2.44
3.70
—
—
3.2洪水调节计算
3.2.1设计标准没有找到明确规定的塘坝设计标准,塘坝的库容在1万立方米--10万立方米之间,参考《防洪标准》GB50201-94中的规定,工程等别为Ⅴ等,工程规模为小
(2)型,总库容为0.01—0.001×108m3,(100万立方米--10万立方米)。
塘坝的设计标准如下:
山区、丘陵区:
设计标准30-20年,校核标准300-20年(土坝、堆石坝)。
平原区、滨海区:
设计标准10年,校核标准50-20年(土坝、堆石坝)。
3.2.2工程等别和级别参考《防洪标准》GB50201-94中的规定,工程等别为Ⅴ等,工程规模为塘坝,主要建筑物和次要建筑物的级别均为5级。
3.2.3洪水调节计算先确定溢洪道的型式,然后按兴利规模确定溢洪道堰顶高程。
洪水调节采用调洪曲线列表计算,计算时段△t取
a)调洪工作曲线设计暂定溢洪道型式为开敞式宽顶堰,堰顶高程为190.00米,洪水标准为20年。
采用调洪曲线列表计算,计算时段∆t取0.5小时,调洪演算公式为:
式中:
表3-9调洪工作曲线计算表
H
(m)
∆H
(m)
Q
(m3/s)
V
(104m3)
V/∆t
(m3/s)
V/∆t+q/2
(m3/s)
190.0
0
0
0.9
0.5
0.5
190.5
0.5
0.64
2.0
11.1
11.42
191.0
1.0
1.8
2.95
16.39
17.29
191.5
1.5
3.31
4.0
22.22
23.88
192.0
2.0
5.09
5.5
30.56
33.11
192.5
2.5
7.11
7.5
41.67
45.23
193.0
3.0
9.35
10.5
58.33
63.00
193.5
3.5
11.78
11.0
61.11
67.00
194.0
4.0
14.4
23.89
132.72
139.92
b)洪水调节计算
表3-10洪水调节计算表
时段
时段平均入流量
V/∆t+q/2
q
1
0.3
15
0.3
2
0.7
15
0.7
3
1.2
15
1.2
4
2.0
15
1.2
5
3.0
15.8
1.7
6
4.0
17.58
1.9
7
4.9
19.68
2.1
8
4.0
22.48
2.7
9
3.6
23.78
3.3
10
3.0
24.08
3.4
11
2.6
23.68
3.3
12
2.1
22.98
2.8
13
1.7
22.28
2.7
14
1.3
21.28
2.3
15
1.1
20.18
2.2
16
0.9
19.08
2.0
根据兴利调节计算,水库兴利总库容2.36万立方米,兴利水位190.70米。
拟定起调水位190.70米,经计算塘坝最大下池量3.4m3/s,水库水位191.50米。
4其他
下一步还需要计算的主要内容有:
坝顶高程的确定、坝体稳定计算,溢洪道与放水洞的结构计算等
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- 关 键 词:
- 塘坝 设计