坝顶高程计算公式
水利工程设计常用计算公式
水利常用专业计算公式一、枢纽建筑物计算1、进水闸进水流量计算：Q=B0δεm（2gH03）1/2式中：m —堰流流量系数ε—堰流侧收缩系数2、明渠恒定均匀流的基本公式如下：流速公式：u＝RiC流量公式Q＝Au＝A RiC流量模数K＝A RC式中：C—谢才系数，对于平方摩阻区宜按曼宁公式确定，即C ＝6/1n 1RR —水力半径（m ）；i —渠道纵坡；A —过水断面面积（m 2）；n —曼宁粗糙系数，其值按SL 18确定。
3、水电站引水渠道中的水流为缓流。
水面线以a1型壅水曲线和b1型落水曲线最为常见。
求解明渠恒定缓变流水面曲线，宜采用逐段试算法，对棱柱体和非棱柱渠道均可应用。
逐段试算法的基本公式为△x=f21112222i -i 2g v a h 2g v a h ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+ 式中：△x ——流段长度（m ）；g ——重力加速度（m/s ²）；h 1、h 2——分别为流段上游和下游断面的水深（m ）；v 1、v 2——分别为流段上游和下游断面的平均流速（m/s ）；a 1、a 2——分别为流段上游和下游断面的动能修正系数；f i ——流段的平均水里坡降，一般可采用⎪⎭⎫ ⎝⎛+=-2f 1f -f i i 21i 或⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=∆=3/4222224/312121f f v n R v n 21x h i R 式中：h f ——△x 段的水头损失（m ）； n 1、n 2——分别为上、下游断面的曼宁粗糙系数，当壁面条件相同时，则n 1=n 2=n ； R 1、R 2——分别为上、下游断面的水力半径（m ）；A 1、A 2——分别为上、下游断面的过水断面面积（㎡）；4、各项水头损失的计算如下：（1）沿程水头损失的计算公式为⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+∆=3/4222223/412121f v n v n 2x h R R （2）渐变段的水头损失，当断面渐缩变化时，水头损失计算公式为：L f 2122c f c i g 2v g 2v f h h h -+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=+=ω 5、前池虹吸式进水口的设计公式（1）吼道断面的宽高比：b 0/h 0=1.5—2.5；（2）吼道中心半径与吼道高之比：r 0/h 0=1.5—2.5；（3）进口断面面积与吼道断面面积之比：A 1/A 0=2—2.5；（4）吼道断面面积与压力管道面积之比：A 0/A M =1—1.65；（5）吼道断面底部高程（b 点）在前池正常水位以上的超高值：△z=0.1m —0.2m ；（6）进口断面河吼道断面间的水平距离与其高度之比：l/P=0.7—0.9；6、最大负压值出现在吼道断面定点a 处，a 点的最大负压值按下式确定：γανp *w 20a h g 2h h -+++Z +∆Z =∑、B式中：Z —前池内正常水位与最低水位之间的高差（m ）；h 0—吼道断面高度（m ）；∑w h —从进水口断面至吼道断面间的水头损失（m ）； γ/p *—因法向加速度所产生的附加压强水头（m ）。
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
坝顶高程计算公式
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142.4009293.2575744720.4657167460.8569188120.0004213462.901172828.5273402828.5829.0473402829.1827.85734021282.30.866475072.4056970370.0054396332.91113667830.0811367 2.71113667830.6011367 80750806251.0015503880.034828。
莆田、官厅、鹤地公式计算坝顶高程
0.6447
2099.1647
坝顶高程 2099.43
2014年8月28日编
规定）
坝体级别 5
坝址区
山区
坝型
土石坝
当为内陆、峡谷地区水库，且多年平 均最大风速V>13.33m/s时，不能采用官 厅公式计算。此时，可采用莆田公式计
注：计算出坝顶高程后，应保证交通桥梁不堵水，确定最终坝顶高程。
Rp/Rm(R1%)
Rp/Rm(R5%)
1.84
1.84
1.84
Rm
0.292442687 0.292358869 0.186955273
R1%
R5%
0.538094544 0.53794032 0.343997703
四、安全超高A确定。
安全超高A值表
土石坝
正常工况
校核（山区、丘陵地区） 校核（平原、滨海地区）
1.109518645
0.012408609
0.104505983
0.118735876 0.118181018 0.118457712 1.52745691
20.52 3.642730831
0 1 0.0000036 0.0007
二、波浪爬高值确定。
1、当m=1.5～5.0时：
应进行此步计算
斜坡糙率渗透系数KΔ 经验系数Kw 设计边坡系数m W/(gH)0.5
hm/H
P（%）
1
5
10
<0.1
2.23
1.84
1.64
0.1～0.3
2.08
1.75
1.57
>0.3
1.86
1.61
1.48
平均波高hm（m）
坝顶高程(重力坝)官厅公式
πh1%2/Lm
10
100.00 58.86 3.428 0.249 0.309 0.088
结论：防 浪墙顶部 高程可取 为：
1565.65 m。
cth(2π
2πH/Lm H/Lm)
hz
hc
53.868
1
0.193 0.4
△h 1.19
正常蓄水 位 墙顶高程
1563 1564.19
cth(2π
hz = ph1% 2 cth 2pH
Lm
Lm
2.3、计 算
正常蓄水 （1）、 位情况
H
D
V0
V02
gD/V02
Lm
h
h1%
πh1%2/Lm
50
600
17
289.00 20.367 5.832 0.483 0.599 0.193
校核洪水 （2）、 位情况
H
D
51.95 600
V0
V02
gD/V02
Lm
2πH/Lm H/Lm)
hz
hc
△h
水位 墙顶高程
95.219
1
0.088 0.3 0.697 1564.95 1565.65
2.1、输 入基本数 据
2、坝顶高程计算
计算风速Ｖ0(m/s) 有效吹程D(m) 重力加速度g(m/s2) 水位高程(m) 坝基高程(m) 安全超高hc(m) 迎水面深度H(m)
正常蓄水位情况 17.00 600 9.81 1563 1513 0.4 50.00
校核洪水位情况 10 600 9.81
hc …… 安全超高 （m）， 按《混凝 土重力坝 设计规范 》（DL 5108— 1999）
土石坝坝顶超高计算
鸡公尖水库安全复核一、防办计算经测量计算，漳河水库最大风速w=20.7m/s ，风区长度（吹程）d=6000m 。
根据现有土石坝碾压规范要求坝顶超高为：y=r+e+a ，其中a 值为安全加高值，根据规范在设计水位下a=1.5m ，校核水位下为0.7m 。
e 为风壅水面高度，计算公式为e=mgh d kw 22cos β，其中k 为综合摩阻系数，k=3.6×10-6 ；β为风向与坝轴线法线夹角取为0度。
m h 为平均水深，取鸡公尖水深，鸡公尖坝顶高程126.50m ，最大坝高58m ，由此可以算出坝底高程为68.5m ，因此在设计水位下，m h =123.89-68.5=55.39m ；在校核水位下，m h =124.30-68.5=55.8m 。
由此得出，设计水位下e=0.008525248；校核水位下e=0.008462607。
r 为波浪高度，算法采用鹤地水库公式，按频率2%波高计算。
公式：2%2w gh =0.00625w 1/63/12⎥⎦⎤⎢⎣⎡w gd计算出： m h =2.335618 m因此，坝顶超高计算结果：设计水位：y=2.335618+0.008525248+1.5=3.844144 m 校核水位：y=2.335618+0.008462607+0.7=3.044081m二、历次计算结果1、64年设计报告风速为21m/sec，扩度为5.5公里。
2、汛限水位研究报告鸡公尖水库0.2%设计水位124.99m、PMF校核水位126.04m。
加固后防浪墙顶标高127.70m、坝顶标高126.50m。
1）设计水位时如遇8级风上限与9级风下限风速20.7m/s，波浪爬高h B=1.094m，风壅水面高度e=0.023m，安全加高1.5m(正常)，坝顶超高Y=h B+e+1.5=2.62m。
需坝顶或防浪墙顶高程为：124.99+Y=127.61m，是小于127.70m。
如遇9级风上限风速24.4m/s，波浪爬高h B=1.344m，风壅水面高度e=0.032m，安全加高 1.5m(正常)，坝顶超高Y=hB+e+1.5=2.88m。
土石坝坝顶高程的计算
e
A
y
正常蓄水位 设计洪水位 校核洪水位
1.699
0.0045
0.7
1.699
0.0044
0.7
0.986
0.0019
0.4
2.404 2.403 1.388
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
P(%)
hm/Hm <0.1
0.1～0.2
1
2.42 2.3
5
1.95 1.87
水位（m） 正常蓄水位 设计洪水位 校核洪水位
gD/W2 气象参数不适合! 气象参数不适合！
20～250
假设hm/Hm <0.1 <0.1 <0.1
平均波高hm 根据假设求的hm（m）
气象参数不适合！ 气象参数不适合！
0.258
9.05 6.03
（2）按规范附录A.1.7及A.1.8条的规定，根据gD/W2和hm/Hm值的范围可按规范表A.1.8求取平
值（hp/hm）
hm（m） 0.683 0.683 0.372
.12-1)计算：
内插法确定
Rm 0.762 0.762 0.442 用累积频率为1%的爬高值R1%，
规范表A.1.8 不同累积频率下的波高与平均波高比值（hp/hm
设计爬高R计算结果表
大坝级别
hm/H
土石坝的基本剖面梯形坝剖面基本尺寸坝坡坝顶高程坝顶宽度
土石坝的基本剖面：梯形坝剖面基本尺寸：坝坡、坝顶高程、坝顶宽度、防渗体、排水设备 和护坡等的轮廓尺寸1、坝顶高程坝顶超高：其中，R —风浪爬高，A —安全加高，e —坝前水位 因风浪引起的壅高。
D=++h R e A2 0cos 2 m V D e K gH b = 风雍高度：式中：—综合摩阻系数；—水面以上10m处的风速，m/s；—吹程，m；—坝前水域的平均水深，m；—风向与水域中线或坝轴线的法线的夹角；K 0 V D m H b2 1 vm m mK K R h L m D = + 波浪爬高：式中：—与坝坡的糙率及渗透性有关的系数；—经验系数； —坝坡系数， 为坝坡与水平面的夹角； 、 —平均波长和平均波高，m；m h （a）坝坡系数 K D v K m cot , m a a = m L 0 m v m R K K R hD = （b）坝坡系数 1.25m £ 0 R —无风条件下，平均波高1.0m是，光滑不透水 护面的爬高值（c）坝坡系数 1.25 1.5m << 1.5~5.0m = 可按照内插值确定★ 坝顶高程应分别按正常情况和非常情况进行 计算，并选用其中的较大值。
对于地震区还 需考虑地震涌浪高度。
★ 坝顶上游设防浪墙时，计算得到的坝顶高程 应为防浪墙顶高程。
★ 坝顶高程包括坝基和坝身沉降稳定后的坝顶 高程，因此竣工时应有足够的预留沉降值。
2、坝顶宽度取决于交通需要、构造要求和施工条件。
= 0.1H ，不小于5m;当坝高在30m~100m时，Bmin= H 0.5 。
当坝高大于100m时， Bmin3、坝坡取决于坝型、坝高、坝的级别、筑坝材料性质、地质条 件及地震等因素。
u土料相同时，上游坡缓于下游坡；水下缓于水上； u粘土均质坝的坝坡与坝高有关，坝高越大坝坡越缓； u均质坝的上下游坡度比心墙坝的坝坡缓；u变坡处设马道，宽1.52.0m。
1、土质心墙v位置：位于坝体中央或稍偏上游。
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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 1.4
Ⅳ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)15
W风速(m/s)27
D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
1
0.145831447
3.228369263
0.366112047
0.673646166
0.23385987当gD/w2=20～250时142.400929
3.257574472
0.465716746
0.856918812
0.000421346
2.901172
828.5273402828.5
829.0473402829.1
827.85734021282.3
0.86647507
2.405697037
0.005439633
2.91113667830.0811367
2.71113667830.6011367
80750
80625
1.001550388
0.034828。