土石坝波浪爬高计算
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。
波浪爬高
波浪爬坡高度波浪爬坡高度wave run-up on slope波浪爬坡高度是波浪沿斜面爬升的垂直高度，简称波浪爬高。
波浪爬高的大小直接影响土石坝坝顶高程的确定。
波浪爬高波浪爬高的数值与波浪要素(波高及波长)、斜面坡度、护面材料、水深及风速等因素有关，需通过计算确定。
其计算方法有规则波法与不规则波法两类，前者把波浪及其爬高作为大小不变的均匀系列;后者则将它们看作大小不等的随机系列，并采用其统计特征值来表示。
过去工程设计中多采用规则波法，用比较简单的经验公式进行计算，但结果比较粗略。
不规则波法的计算原理是:考虑到波浪要素在时段内的变化，找出其统计分布规律，按土石坝的不同级别，分别采用不同累积概率(工程中也称保证率)时的爬高值作为设计波浪爬高。
土坝坝顶高程确定时, 要考虑波浪爬高,当防浪墙作为坝体挡水,坝坡和直墙组合时,波浪爬高如何计算?我觉得按土石坝设计规范的公式确定波浪爬高，不考虑防浪墙的作用。
规范要求要考虑防浪墙的影响吗？直墙和坝坡结合时，肯定会减小波浪爬高，不过规范也没有说要考虑影响，我觉得就当做安全于度考虑。
这个问题可能大少更有体会，还请大少发表高见！高见谈不上，说一下个人的理解，不一定正确，希与大家交流。
碾压式土石坝的坝顶超高的确定规范上讲得很明确，仔细看看规范就可以了。
我想既然规范不要求考虑防浪墙的影响，主要是土石坝的防浪墙一般不会做得太高：第一，防浪墙的结构尺寸应根据稳定、强度计算确定，太高了断面大可能并不经济；第二，对那些在上游坝面设置防渗体的坝型（如混凝土面板坝、沥青混凝土面板坝等），防浪墙底部高程一般宜高于水库正常蓄水位，防止坝顶防渗体与防浪墙间水平缝破坏形成经常性渗漏通道，从而对坝体构成威胁（沟后水库失事的"导火线"就是从混凝土板和防浪墙的接缝处漏水）。
附上国内部分混凝土面板坝坝顶结构情况统计表，供大家下载参考。
摘录于《混凝土面板堆石坝设计》（水规总院赵增凯编）。
土石坝波浪和护坡自动计算表格(EXCEL)
1.102 1.071 2.903 9.810 20.739 0.508 0.399 -0.014
1 2.35 1.244 0.171 11.743 0.250 4.370 2.83 0.018 0.218 1.1 0.433 2.4 0.111
计算内容
计算项目 波高计算
官厅水库公式
参数
计算风速W 风区长度D 水域平均水深Hm 重力加速度g 坝迎水面前水深H 累积频率2％的波高h1％ 累积频率5％的波高h2％ 平均波高hm gD/W2
单位
m/s m m m/s2 m m m m 中间变量
平均波长Lm
m
累积频率1％的波高h1％
m
累积频率2％的波高h2％
累积频率爬高
累ห้องสมุดไป่ตู้频率1％的爬高R1％ 累积频率5％的爬高R5％ 频率换算系数KP
单位
m/s m m m/s2 m 中间变量 中间变量 m s 中间变量 m m m m m m 度 / m / / / / m m m m m m m /
护坡计算
波浪压力
系数K1 系数K2 系数K3 水的容重γw 最大压力强度Pz
数值
24.00 253 20.00 9.81 35.50 0.557 0.557 0.286 4.309
6.543 0.691 0.637 0.557 0.489 0.457
25 0.0000036
0.001 1.6 0.775 1.000
0.562
0.562 0.528 1.177 0.971 1.350
25 0.0000036
0.001 1.6 0.775 1.000
0.601
0.601 0.565 1.260 1.040 1.350
土石坝风浪计算
坝的级别5基本数据坝底高程，m284.05水库淤积高程，m284.05计算水位，m 295.27设计洪水位风区末端水深，m 0基本风速（W ）,m/s 18计算见基本参数计算风区长度（D ）,m 300计算见基本参数计算风向与坝轴法线夹角β,（度）0坝坡坡比（m ） 2.17单坡为cot α，复坡计算库区平均水深（H m ），m 7.5取风向线剖面平均水深坝前水深（H ）, m 15坝址到风区末端河道比降1:m 20沿风向线计算计算结果gH m /W 20.45416667gD/W 29.08333333平均波高(h m )，m0.15994816平均波周期(T m )，s1.774912370.000000 1.774912366(初步计算值）平均波长(L m )，m 4.91861658 4.91861658波高h m /H m 0.02132642查表A.1.8h p /h m 1、2、3级坝0.38707454h m /H m <0.1 2.420.36788076h m /H m=0.1～0.2 2.34、5级坝0.3118989h m /H m <0.1 1.950.29910305h m /H m=0.1～0.2 1.870.25591705h m /H m <0.1 1.60.24632016h m /H m=0.1～0.2 1.54结果：设计波高h p0.3118989有效波高h s0.25591705波浪爬高W/(gH)0.5 1.4838581经验系数K w1.02根据W/(gH)0.5查表A.1.12得出糙率及渗透性系数K Δ0.75根据护面类型查表A.1.12得出单坡边坡系数m2.17单坡为cot α，复坡计算标准波浪爬高R 0m为非有效值根据m值查表A.1.12得出#VALUE!m<=1.250.3059008460.56527791m=1.25～1.5根据m线性内插0.2839856m=1.5～50.376383743结果：正向来波平均波浪爬高R m ,m 0.2839856h m /H 0.01066321查表A.1.13R p /R m 1、2、3级坝0.7554017h m /H<0.1 2.660.69292486h m /H=0.1～0.3 2.440.60488933h m /H>0.3 2.134、5级坝0.5225335h m /H<0.1 1.840.4969748h m /H=0.1～0.3 1.750.45721682h m /H>0.3 1.61结果：设计波浪爬高R p 0.5225335风向与坝轴法线夹角β0斜向来波折减系数K β1根据法向夹角查表A.1.15得出斜向来波波高R 0.5225335设计波浪爬高R p=5％ m 设计波高h p=1％设计波高h p=5％正向来波平均波浪爬高R m , m 设计波浪爬高R p=1％ m 有效波高h s =h p=14％莆田公式，根据碾压式土石坝设计正常运用条件风雍高度综合摩阻系数K 3.60E-06其取值为定值风雍水面高度e, m0.00237798安全超高安全超高值A, m0.5根据工程等级查5.3.1出最终结果坝顶超高 y, m 1.02491149水位295.27要求坝顶高程296.294911坝的级别5坝底高程，m 284.05水库淤积高程，m 284.05计算水位，m 295.43校核洪水位风区末端水深，m 0基本风速（W ）,m/s 12计算见基本参数计算风区长度（D ）,m 300计算见基本参数计算风向与坝轴法线夹角β,（度）0坝坡坡比（m ） 2.17单坡为cot α，复坡计算库区平均水深（H m ），m 5.69取风向线剖面平均水深坝前水深（H ）, m 11.38坝址到风区末端河道比降1:m 26.3620387沿风向线计算gH m /W 20.7752625gD/W 220.4375平均波高(h m )，m0.10236484平均波周期(T m )，s1.419916180.000010 1.419906423平均波长(L m )，m3.14781055 3.14781055h m /H m0.01799031查表A.1.8h p /h m 0.24772292h m /H m <0.1 2.420.23543913h m /H m=0.1～0.2 2.30.19961144h m /H m <0.1 1.950.19142225h m /H m=0.1～0.2 1.870.16378375h m /H m <0.1 1.60.15764186h m /H m=0.1～0.2 1.54设计波高h p0.19961144有效波高h s0.16378375W/(gH)0.5 1.13573134经验系数K w1根据W/(gH)0.5查表A.1.12得出糙率及渗透性系数K Δ0.75根据护面类型查表A.1.12得出单坡边坡系数m2.17单坡为cot α，复坡计算标准波浪爬高R 0m为非有效值根据m值查表A.1.12得出#VALUE!m<=1.250.1919340770.35467135m=1.25～1.5根据m线性内插0.17818238m=1.5～50.236156164正向来波平均波浪爬高R m ,m 0.17818238h m /H 0.00899515查表A.1.13R p /R m 0.47396512h m /H<0.1 2.660.434765h m /H=0.1～0.3 2.440.37952846h m /H>0.3 2.130.32785557h m /H<0.1 1.840.31181916h m /H=0.1～0.3 1.750.28687363h m /H>0.3 1.61设计波浪爬高R p 0.32785557风向与坝轴法线夹角β0斜向来波折减系数K β1根据法向夹角查表A.1.15得出斜向来波波高R 0.32785557正向来波平均波浪爬高R m , m 设计波浪爬高R p=1％ m 设计波浪爬高R p=5％ m 坝设计规范SL274-2001编写非正常运用条件设计波高h p=1％设计波高h p=5％有效波高h s =h p=14％综合摩阻系数K 3.60E-06其取值为定值风雍水面高度e, m0.00139308安全超高值A, m0.3根据工程等级查5.3.1出坝顶超高 y, m0.62924865水位295.43要求坝顶高程296.059249。
土石坝设计计算说明书
土石坝设计计算说明书一、基本资料1.1 工程概况S水库位于G县城西南3公里处的S河中游，该河系睦水的主要支流，全长28公里，流域面积为556平方公里，坝址以上控制流域面积431平方公里；沿河道有地势比较平坦的小平原，地势自西南向东由高变低。
河床比降3‰，河流发源于苏塘乡大源锭子，整个流域物产丰富，土地肥沃，下游盛产稻麦，上游蕴藏着丰富的木材、竹子等土特产。
由于S河为山区性河流，雨后山洪常给农作物和村镇造成灾害，另外，当雨量分布不均时，又易造成干旱现象，因此有关部门对本地区作了多次勘测规划以开发这里的水利资源。
1.2枢纽任务枢纽主要任务以灌溉发电为主，并结合防洪、航运、养鱼及供水等任务进行开发。
根据初步规划，本工程灌溉面积为20万亩，装机7200千瓦。
防洪方面，由于水库调洪作用，使S河下游不致洪水成灾，同时配合下游睦水水利枢纽，对睦水下游也能起到一定的防洪作用，在流域900m3/s。
在航运方面，上游库区能增加航运里程20公里，下游可利用发电尾水等航运条件，使S河下游四季都能筏运，并拟建竹木最大过坝能力为25吨的筏道。
1.3地形、地质概况1.3.1地形情况库区属于低山区，两岸山体雄厚，分水岭山顶高程在550m~750m 左右。
山体多呈北东向展布，山高坡陡，坡度在30°~50°，局部60°~70°，地形险峻。
库区植被茂盛。
沿河两岸冲沟发育，以北东—南西向为主。
基岩在河流两岸及冲沟处出露良好。
坝址附近河流流向总体向南，河床宽约8-15m。
两岸山体雄厚，山顶高程在370m以上。
坝址两岸上、下游均发育有冲沟，冲沟切割深度20m左右。
1.3.2地质情况库区地质构造以断层和裂隙为主，断裂构造较为发育，以小断层为主，未发现有区域性大断裂通过。
库区主要发育以下几组节理裂隙：①北东东组：产状N70 ～80°E/NW∠65～85°，裂面平直，闭合～微张，延伸长短不一，约3～4条/m。
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。
波浪爬高计算公式及附表
附录C 波浪计算C.1 波浪要素确定C.1.1 计算风浪的风速、风向、风区长度、风时与水域水深的确定，应符合下列规定：1 风速应采用水面以上10m 高度处的自记10min平均风速。
2 风向宜按水域计算点的主风向及左右22.5°、45°的方位角确定。
3 当计算风向两侧较宽广、水域周界比较规则时，风区长度可采用由计算点逆风向量到对岸的距离；当水域周界不规则、水域中有岛屿时，或在河道的转弯、汊道处，风区长度可采用等效风区长度Fe，Fe可按下式计算确定：式中ri——在主风向两侧各45°范围内，每隔Δα角由计算点引到对岸的射线长度（m）；αi——射线ri与主风向上射线r0之间的夹角（度），αi＝i×Δα。
计算时可取Δα＝7.5°（i＝0，±1，±2，…，±6），初步计算也可取Δα＝15°（i＝0，±1，±2，±3），（图C.1.1）。
图C.1.1 等效风区长度计算4 当风区长度F小于或等于100km 时，可不计入风时的影响。
5 水深可按风区内水域平均深度确定。
当风区内水域的水深变化较小时，水域平均深度可按计算风向的水下地形剖面图确定。
C.1.2 风浪要素可按下列公式计算确定：式中——平均波高（m）；——平均波周期（s）；V——计算风速（m/s）；F——风区长度（m）；d——水域的平均水深（m）；g——重力加速度（9.81m/s2）；tmin——风浪达到稳定状态的最小风时（s）。
C.1.3 不规则波的不同累积频率波高Hp与平均图C.1.1 等效风区长度计算波高之比值Hp/可按表C.1.3-1确定。
表C.1.3.1 不同累积频率波高换算不规则波的波周期可采用平均波周期表示，按平均波周期计算的波长L 可按下式计算，也可直接按表C.1.3-2确定。
表C.1.3.2 波长～周期～水深关系表L＝f（T,d）续表 C.1.3.2C.1.4 设计波浪推算应符合下列规定：1 对河、湖堤防，设计波浪要素可采用风速推算的方法，并按本附录第C.1.2条计算确定。
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。