碾压式土石坝坝顶超高计算及坝定高程的确定
坝顶超高计算00
0.3
设计孔深度(m)
15.12 14.86 14.77 14.9 15.06 15.14 15.15 15.2 15.51 16.13 16.76 17.51 18.27 19.03 19.8 19.93 20.02 20.11 20.19 20.14 19.34 18.5 17.7
m+坝顶高程 得，防浪墙 顶高程＝
2.367687121 m，hm/H＝ 0.01374905
cosβ＝ 风雍水面高度e＝
0.707106781 0.000539164 m
当m＝1.5～5.0 时：
单坡的坡度系数m ＝
2
斜坡的糙率渗透性 系数KΔ＝
0.9
W/（（gH） ^0.5)=
平均波浪爬高Rm ＝
0.176097119 m，Rp＝
单坡的坡度系数m
＝
斜坡的糙率渗透性 系数KΔ＝
0.9
2
W/（（gH） ^0.5)=
平均波浪爬高Rm ＝
0.297202693 m，Rp＝
0.54685295
水位（m） 1848.50
R
e
A
0.546852955 0.00121312
0.5
吹程D＝ 水域平均水深Hm
＝
综合摩阻系数K＝
170
m，多年平均 最大风速＝
1394.44
14.76
1.2
0.76
G30
1409.3
1394.63
14.68
1.3
0.63
G31
1409.53
1394.82
14.71
1.53
0.48
G32
1409.77
1395.01
碾压式土石坝坝顶超高计算及坝定高程的确定
提示；
2、设计爬高的确定根据上游坝坡的型式及坡度的不同分下列五种情况：
（1）、上游坝坡是单坡型式且坡度m=1.5～5；
（2）、上游坝坡是单坡型式且坡度m≤1.25；
（3）、上游坝坡是单坡型式且坡度1.25＜m＜1.5；
（4）、上游坝坡是复坡型式且坡度1.5≤m上=m下≤5；
（5）、上游坝坡是复坡型式且坡度1.5≤m上≠m下≤5；
注意选择满足你需要的表格，其余表格不用即可。
2018/9/1 18:01
陈 军 编制 版权所有 复制必究3、你只需要在着色的单元格中输入数据即可自动计算，未着色处不可编辑。
输入数据时注意使用说明
1、根据规范附录A,波浪要素计算可采用莆田试验站公式、鹤地水库公式、官厅水库公式三种方 法计算,本表格采用使用于内陆峡谷水库的官厅水库公式计算，使用时应注意其适用条件；。
坝顶高程计算公式
坝顶高程的计算(SL274-2001碾压式土石坝设计规范附录A)正常水位(m)825.7设计洪水位(m)827.17校核洪水位(m)827.89吹程(m)1000风速(m/s)8.3坝坡比m 1.4Ⅳ等建筑物正常超高(m)Ⅳ级为0.50.5非常超高(m)Ⅳ级为0.30.3地震安全加高(m)地震沉降及地震壅浪高(m)1鹤地水库公式(丘陵、平原)波高(m)h m=(1/2.23)h2%=0.000639W3/2D1/3波长(m)Lm=0.0122W*D1/2平均波浪爬高(m)Rm=K△K w/sqrt(1+m2)*sqrt(hλ)设计波浪爬高R5％=Rm*1.84斜坡糙率渗透系数K△0.9经验系数K w 1.02官厅水库公式(内陆狭谷水库)波高(m)h=0.00166W5/4D1/3波长(m)λ=0.062W1.00155*D1/3.75平均波浪爬高(m)Rm=K△K w/sqrt(1+m2)*sqrt(hλ)设计波浪爬高R5％=Rm*1.84水库风壅水面高(m)e=(KW2D)/2gH m*cosb水域平均水深H m(m)30坝顶高程计算一、设计洪水位情况设计洪水位+正常超高+设计工况风浪爬高+风壅水面高二、效核洪水位情况效核洪水位+非常超高+效核工况风浪爬高+风壅水面高三、地震情况正常水位+非常超高+效核工况风浪爬高+风壅水面高+地震风浪高课本《水工建筑物》P208水利水电科学院推荐的公式水深(m)15W风速(m/s)27D吹程(km)0.61官厅公式：波高(m)h l=0.0166W5/4D1/3波浪爬高ha=0.45h l m-1n-0.6风壅高度(m)e=KV2D/2gh 正常情况安全加高(m)0.5非常情况安全加高(m)0.3正常情况下超高(m)d=ha+e+A 非常情况下超高(m)d=ha+e+A备注10.1458314473.2283692630.3661120470.6736461660.23385987当gD/w2=20～250时142.4009293.2575744720.4657167460.8569188120.0004213462.901172828.5273402828.5829.0473402829.1827.85734021282.30.866475072.4056970370.0054396332.91113667830.08113672.71113667830.601136780750806251.0015503880.034828。
碾压式土石坝坝顶超高计算及坝定高程的确定
……(A.1.7-1)……(A.1.7-2)10001544154410982.2 气象资料及风区内水域平均水深H m正常蓄水位时W=设计洪水位时W=校核洪水位时W=正常蓄水位时gD/W 2=设计洪水位时gD/W 2=校核洪水位时gD/W 2= W………计算风速(m/s)规范附录A公式（A.1.7-1）、（A.1.7-2）： 将上述公式简化后可得： 式中： h…当gD/W 2=20～250时，为累积频率5%的波高h 5%；当gD/W 2=250～1000时，为累积频率10%的波高h 10%；2.3 其他参数D…………风区长度(m)，D=1 计算依据2 已知参数2.1 水库水位及坝迎水面前水深H 《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）第5.3节及附录A有关规定。
（1）对于内陆峡谷水库，当W<20m/s、D<20km时，波浪的波高和平均波长可采用官厅水库公式计算，即按3 风浪要素（平均波高h m 及平均波长L m ）的确定碾压式土石坝坝顶超高及坝顶高程的确定3/1212/120076.0⎪⎭⎫ ⎝⎛=-W gD W W gh 75.3/1215.2/12331.0⎪⎭⎫ ⎝⎛=-W gD W W gL m 3/14/500166.0D W h =75.3/10016.1062.0DWL m =…………(A.1.12-1)1.50.8K △……………斜坡的糙率渗透性系数,K △= K W ……………斜坡的糙率渗透性系数,根据W/(gH)1/2的值按规范表A.1.12-2用内插法确定 （2）按规范A.1.12条，当上游坝坡为单坡且m=1.5时，平均爬高R m 按公式(A.1.12-1)计算：4 设计波浪爬高R的确定 （1）按规范A.1.12条，当上游坝坡为单坡且1.25〈m〈1.5时，平均爬高R m 由m=1.25和m=1.5的计算值按内插法计算。
（2）按规范附录A.1.7及A.1.8条的规定，根据gD/W 2和h m /H m 值的范围可按规范表A.1.8求取平均波高h m ：风浪要素计算成果表波高h及平均波长L m 规范表A.1.8 不同累积频率下的波高与平均波高比值（h p /h m ）平均波高h mm………………………单坡的坡度系数，m= 式中：mm W m L h mK K R 21+=∆…………(A.1.12-1)0.8 式中：K △……………斜坡的糙率渗透性系数,K △= （3）按规范A.1.12条，当上游坝坡为单坡且m=1.25时，平均爬高R m 按公式(A.1.12-2)计算：系数K W 计算成果表m=1.5时的平均爬高R m(1.5)计算结果表 K W ……………斜坡的糙率渗透性系数,根据W/(gH)1/2的值按规范表A.1.12-2用内插法确定 R 0……………无风情况下，平均波高h m =1m时的爬高值，根据m的值按规范表A.1.12-3用内插法确定系数K W 计算结果表R 0计算结果表m=1.25时的平均爬高R m(1.25)计算结果表mW m h R K K R 0∆=……………(A.1.10)0.000003610000 式中：K………………………综合摩阻系数，K=D………………………风区长度(m)，D=β……计算风向与坝轴线法线夹角，β=风壅水面高度e计算结果表 按规范A.1.10条，风壅水面高度按公式(A.1.10)计算：W…………………………计算风速(m/s)H m ………………风区内水域平均水深(m)5 风壅水面高度e的确定设计爬高R计算结果表规范表A.1.13 不同累积频率下的爬高与平均爬高比值（R p /R m ） （4）按规范A.1.11条，设计波浪爬高值应根据大坝级别确定，1、2、3级大坝采用累积频率为1%的爬高值R 1%，4、5级大坝采用累积频率为5%的爬高值R 5%。
SL 189-96 小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则
土料的含水量宜与最优含水量相近，如相差较大应进行处理。 4.1.5 用于防渗体的砾石土(含岩石风化料)，粒径大于5mm的含量不宜大于50％，粒径小于0.074mm的含 量不宜小于15％，最大粒径不宜超过15cm或铺土厚度的2/3，且不得发生粗粒集中现象。 4.1.6 如当地缺少天然防渗土料，可采用粘性土、砂质土和卵砾石，或粘性土、卵砾石的掺和料作为防渗 料，但应掺和均匀，并符合4.1.4、4.1.5条的规定。 4.1.7 使用砾石土(含岩石风化料)或掺和料等做坝的防渗料时，应通过试验提出土料的级配范围。 4.1.8 具有稳定团粒结构的坡残积红土或红土状土，含水量高、干密度低，但抗剪强度较高、渗透性较 小、压缩性较低，可用于填筑土石坝的防渗体。 4.1.9 使用膨胀土填筑防渗体时，应设置足够的压重保护层。 4.1.10 使用湿陷性黄土筑坝，应破坏其原状结构，填筑含水量宜等于或略大于最优含水量。
b (4) 过水土石坝按照坝体主要材料的不同可分为过水堆石坝和过水土坝。 . 3.0.2 坝型选择应综合考虑下列因素，进行技术经济比较后选定。 w (1) 坝址区的地形、地质条件：包括河谷地形，坝基岩石性质，覆盖层的厚度、分层及其性质，地震
烈度等；
ww (2) 筑坝材料的物理力学性质、储量、位置、开采运输和填筑条件(包括枢纽建筑物开挖出来的渣
表3.0.8 过水土石坝最大坝高及单宽流量
钢筋混凝土 护面
<30
最大坝高(m) 沥青混凝土
护面
<20
浆砌石、干 砌条石护面
<10
单宽流量[m3/(s·m)]
钢筋混凝土 护面
沥青混凝土 护面
碾压式土石坝设计规范
碾压式土石坝设计规范
碾压式土石坝是一种由碾压土体组成的挡坝，其设计重点集中在材料选择、挡坝形状
及设计高度、挡坝内部结构及其尺寸等方面。
首先，在材料选择方面，碾压式土石坝一般采用支抗性较好的合理混凝土，其干温应
满足当前水位的要求，并防止可能发生的局部渗漏问题；土石坝可以采用现有的自然土壤
或对其进行加工改良，并采用护坡宽度更大、形状较护顶及葫芦铺装宽度也较大的防火板，以满足设计要求。
其次，在挡坝形状及设计高度方面，碾压式土石坝的横断面应设计为平面或凹陷形，
以减小抗侧向应力和坝顶压力；设计高度要满足坝顶高度必须在正常水位以下，坝面的长
度不得小于12m，坝等的厚度不得小于1m，坝体的高度不得小于2m，护顶、葫芦铺装和护坡厚度不得小于0.3m。
第三，在挡坝内部结构及其尺寸方面，碾压式土石坝内部结构不得小于4层，层块厚
度不得小于0.2m，层块间横断面净截面高度不得小于0.5m，层块底部坡度不得小于七比一，层块下方要有足够的滤孔以满足设计要求。
平面设计时，墙底纵向距离不得小于2m，墙底横向距离不得小于3m，帮架的净截面不得小于2m×2m；凹陷设计时，坝底横向距离
不得小于2m，取水孔不得高于正常水位3cm。
此外，碾压式土石坝的施工应遵守国家工程的国家标准，例如：施工现场应有充分的
安全设施，工程施工质量要求应严格执行技术规范；设计师负责安排当地一些专家和施工
人员，定期现场检查和监理工程施工质量；施工完毕后进行试验，以确定挡坝的质量和性
能符合要求。
碾压式土石坝的设计中，应根据实际情况充分考虑施工施工安全和技术特性，以保证
施工质量，满足功能要求。
《碾压式土石坝设计规范》
《碾压式土石坝设计规范》碾压式土石坝是把水位稳定在某一水位，防止水位过低而影响灌溉的一种水利建筑物。
碾压式土石坝是一种新型土石坝，它是由土石混合物施工而成，形成圆柱形筒状样式，可以有效提高土石坝的强度和稳定性，是一种很先进的水利建筑技术。
碾压式土石坝设计要求首先分析河流水位，其次考虑地质结构、堆积机制和材料组成等问题，最后通过计算，确定坝顶和堆积坝的几何形状，同时考虑便于施工和维护的用途。
动力及其安全性也需要考虑结构形式，土石流运动等问题。
另外，还必须考虑坝体的稳定性和可操作性，以及人工控制的自然条件的方面。
碾压式土石坝的设计要求比普通土石坝高得多，需要更多的地质评估数据、水文资料和有关建设条件。
碾压式土石坝施工工艺也要求更高，工程施工必须精确，否则会影响整个土石坝的稳定性，承受荷载和使用寿命。
碾压式土石坝设计要求比普通土石坝更高，因此设计要仔细，考虑周全，设计时需要考虑地质、水文和环境等各个方面的复杂因素。
首先是结构设计，土石坝的形状一般取决于地形，地形越复杂，设计就越复杂。
是碾压式土石坝的设计要求很高，必须考虑土石坝两侧含水层的强度、可塑性以及坝底以及护坡的强度等等。
外，还需要考虑碾压式土石坝的抗渗性，施工技术。
除了设计要求之外，施工中也要特别注意一些细节和环节，以便在设计施工完成后保证碾压式土石坝的安全性和可操作性。
碾压式土石坝的施工要求有如下几点：1.施工前要根据设计要求进行详细的调查，确定地质构造、土层厚度、土壤紧实度、抗渗性以及淤泥和淤泥结构等特征。
2.施工时要控制地质条件，如地表排水系统设置，施工现场安静无尘，清除对施工影响大的地形障碍。
3.碾压式土石坝施工时要求细致，每一道施工步骤都必须按照设计要求进行施工，确保施工质量。
4.在施工的过程中，要检查和测试坝身的坚固度，以确认混凝土的强度，以及土壤的松紧度和导水性能，以确认坝段的可靠性。
5.对于碾压式土石坝，施工过程中还要检查和测试土壤的吸水率和可抗裂性，以保证坝段的强度和稳定性。
面板堆石坝坝顶高程计算
551.24m 547.53m547.00m95.00m 95.00m 正常蓄水位时的平均水域水深95.00m 1.3.1 、波浪的波高和平均波长的计算：式中：20009.814.714.71.3.2式中：《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）（以下简称《规范》）D=2000m （根据库区的回水范围确定）正常蓄水位：校核洪水位（p=0.05%)：设计洪水位（p=1%）： 《混凝土面板堆石坝设计规范》（DL/T5016-1999）沙阡电站下坝址坝顶高程计算1.1、计算依据：《混凝土面板堆石坝设计规范》（SL228-98）设计洪水位时计算风速：1.2、基本资料：坝的安全等级为Ⅱ级，多年平均年最大风速V=9.8m/s(水文提供的资料）波高（m）：h=0.00166W 5/4D 1/3波长（m）：L m =0.062WD 1/3.75由上式推导可得：当W<20m/s ，D<20000m 时：Hm—水域的平均水深(m)：设计水位时的平均水域水深按《规范》附录A.1.7 “官厅水库”公式计算。
gL m /W 2=0.331W -1/2.15(gD/W 2)1/3.75gh/W 2=0.0076W -1/12(gD/W 2)1/31.3、风浪要素的确定校核水位时的平均水域水深（根据规范取多年最大平均风速的1.5倍）D--------------风区长度（m）：W---------计算风速（m/s）：（根据规范取多年最大平均风速的1.5倍）（根据规范取多年最大平均风速）正常蓄水位时计算风速：校核洪水位时计算风速：波浪的平均波高根据《规范》附录A.1.5“ 莆田试验站”公式计算：gh m /w 2=0.13th[0.7(gH m /W 2)0.7]th{0.0018(gD/W 2)0.45/0.13th[0.7(gH m /W 2)0.7]}thx=(e x -e -x )/(e x +e -x )h m ——平均波高，m ；W——计算风速，m/s ；D——风区长度，m ；H m ——水域平均水深，m ；3.4351.9471.9470.0200.0140.0140.1300.1250.1250.151（校核水位时）0.109（设计水位时）0.109（正常蓄水位时）式中：9.814.714.7200095.0095.0095.0015设计坝坡为m=1.4，在址范围，按内插法计算。
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……(A.1.7-1)
……(A.1.7-2)
1000
15441544
10
98
2.2 气象资料及风区内水域平均水深H m
正常蓄水位时W=设计洪水位时W=校核洪水位时W=正常蓄水位时gD/W 2
=设计洪水位时gD/W 2
=校核洪水位时gD/W 2= W………计算风速(m/s)
规范附录A公式（A.1.7-1）、（A.1.7-2）：
将上述公式简化后可得：
式中：
h…当gD/W 2
=20～250时，为累积频率5%的波高h 5%；当gD/W 2
=250～1000时，为累积频率10%的波高h 10%；
2.3 其他参数
D…………风区长度(m)，D=1 计算依据
2 已知参数
2.1 水库水位及坝迎水面前水深H
《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）第5.3节及附录A有关规定。
（1）对于内陆峡谷水库，当W<20m/s、D<20km时，波浪的波高和平均波长可采用官厅水库公式计算，即按3 风浪要素（平均波高h m 及平均波长L m ）的确定
碾压式土石坝坝顶超高及坝顶高程的确定
3
/1212/120076.0⎪⎭⎫ ⎝⎛=-W gD W W gh 75
.3/1215.2/12331.0⎪⎭
⎫ ⎝⎛=-W gD W W gL m 3
/14/500166.0D W h =75
.3/10016
.1062.0D
W
L m =
…………(A.1.12-1)
1.50.8
K △……………斜坡的糙率渗透性系数,K △= K W ……………斜坡的糙率渗透性系数,根据W/(gH)
1/2
的值按规范表A.1.12-2用内插法确定
（2）按规范A.1.12条，当上游坝坡为单坡且m=1.5时，平均爬高R m 按公式(A.1.12-1)计算：
4 设计波浪爬高R的确定
（1）按规范A.1.12条，当上游坝坡为单坡且1.25〈m〈1.5时，平均爬高R m 由m=1.25和m=1.5的计算值按内插法计算。
（2）按规范附录A.1.7及A.1.8条的规定，根据gD/W 2
和h m /H m 值的范围可按规范表A.1.8求取平均波高h m ：
风浪要素计算成果表
波高h及平均波长L m
规范表A.1.8 不同累积频率下的波高与平均波高比值（h p /h m ）
平均波高h m
m………………………单坡的坡度系数，m= 式中：
m
m W m L h m
K K R 2
1+=
∆
…………(A.1.12-1)
0.8
式中：
K △……………斜坡的糙率渗透性系数,K △= （3）按规范A.1.12条，当上游坝坡为单坡且m=1.25时，平均爬高R m 按公式(A.1.12-2)计算：
系数K W 计算成果表
m=1.5时的平均爬高R m(1.5)计算结果表
K W ……………斜坡的糙率渗透性系数,根据W/(gH)
1/2
的值按规范表A.1.12-2用内插法确定
R 0……………无风情况下，平均波高h m =1m时的爬高值，根据m的值按规范表A.1.12-3用内插法确定
系数K W 计算结果表
R 0计算结果表
m=1.25时的平均爬高R m(1.25)计算结果表
m
W m h R K K R 0∆=
……………(A.1.10)
0.000003610000 式中：
K………………………综合摩阻系数，K=D………………………风区长度(m)，D=β……计算风向与坝轴线法线夹角，β=风壅水面高度e计算结果表
按规范A.1.10条，风壅水面高度按公式(A.1.10)计算：
W…………………………计算风速(m/s)H m ………………风区内水域平均水深(m)
5 风壅水面高度e的确定
设计爬高R计算结果表
规范表A.1.13 不同累积频率下的爬高与平均爬高比值（R p /R m ）
（4）按规范A.1.11条，设计波浪爬高值应根据大坝级别确定，1、2、3级大坝采用累积频率为1%的爬高值R 1%，4、5级大坝采用累积频率为5%的爬高值R 5%。
平均爬高R m 计算结果表
β
cos 22m
gH D KW e =
6 安全加高A的确定
按规范5.3.1条，安全加高A根据大坝级别按规范表5.3.1确定。
安全加高A值表
7 超高y的确定
按规范5.3.1条，坝顶在水库静水位以上的超高y按规范公式(5.3.1)计算：
y=R+e+A ……(5.3.1)
坝顶超高y计算成果表
7 坝顶高程（或防浪墙顶）确定
(1)按规范5.3.3条，坝顶高程等于水库静水位与坝顶超高之和，应按下列运用条件，取其大值：1 设计洪水位加正常运用条件的坝顶超高；2 正常蓄水位加正常运用条件的坝顶超高；3 校核洪水位加非常运用条件的坝顶超高；
(2)按规范5.3.4条，当坝顶上游侧设有防浪墙时，坝顶超高可改为对防浪墙顶的要求。
但此时在正常运用条件下，坝顶应高出静水位0.5m；在非常运用条件下，坝顶应不低于静水位。
坝顶高程计算成果表
陈 军 编制 碾压式土石坝坝顶超高和坝顶高程计算表格。