临安市齐毛坞水库除险加固工程初步设计报告
核工况时的波浪爬高（R5% 、R0.5%）及风雍高（e5%、e0.5%）。
平均波高、平均波长按官厅水库公式计算：
gh?1/12?gD??0.0076W?2?W2?W?
1/3gLm?1/2.15?gD??0.331W?2?2W?W?1/3.75
gD?20～2502式中：h——当W时，为累计频率5%的波高h5% ，m； gD?250～10002W 当时，为累计频率10%的波高h10% ，m；
Lm——平均波长，m；
W——计算风速，m/s；库区多年最大平均风速13.0 m/s。
正常与设计工况W=1.5V=1.5×13=19.5m/s，校核工况W=V=13.0m/s。
D——风区长度，D=512m； g——重力加速度，取9.81m/s2；
hm——平均波高，m。 经计算得：
h5%正＝0.545m Lm正＝6.424m h5%设＝0.545m Lm设＝6.424m h5%校＝0.328m Lm校＝4.280m
根据设计规范， hm/Hm＜0.1时（Hm为水域平均水深）,查表得h5%/hm＝1.95,得 hm正＝0.279m，hm设＝0.279m，hm校＝0.168m； 波浪平均爬高计算：
Rm?K?K?Kw1?m2hmLm
式中 Rm——平均波浪爬高，m；
Kβ——斜向来波折减系数，取1.0； m——单坡的坡度系数，取2.0；
K△——斜坡的糙率渗透性系数，为砼预制块护坡，取0.9；
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Kw——经验系数，查表得：设计1.00，校核1.06； hm ——平均波高，hm设＝0.279m ，hm校＝0.168m； Lm——平均波长，Lm设＝6.424m，Lm校＝4.280m。 经计算得平均爬高值为：
Rm正=0.573m，Rm设=0.573m，Rm校=0.341m；
根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274—2001）得，5级坝设计波浪爬高值采用累积频率为5%的爬高值R5%。根据平均波高与坝迎水面前水深的比值和相应的累积频率P（5%），查表得：正常和设计条件下：RP/Rm=1.84，校核条件下：RP/Rm=1.84；
因此设计波浪爬高值为:
RP=5%=1.054m (正常工况)，RP=5%=1.054m (设计工况)，RP=5%=0.628m(校核工况) （2）风雍高度计算
风壅水面高度按下列公式计算：
KW2De?cos?2gHm
式中： e——计算点处的风壅水面高度，m；
W——计算风速，设计风速W设=19.5m/s，校核风速W校=13m/s； D——风区长度； D=512m； Hm——水域平均水深，取11.13m； K——综合摩阻系数，取3.6×10-6； β——计算风向与坝轴线法线的夹角，（0）。 经计算得平均爬高值为：
e设=0.0032m，e设=0.0032m，e校=0.0014m； （3）坝顶安全超高
根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001），查规范表5.3.1得到安全超高：
A正常= 0.5m； A设计= 0.5m； A校核= 0.3m。 （3）坝顶高程计算
将上述各值代入坝顶超高公式，得
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Y正常=1.054+0.0032+0.50=1.56； Y设计=1.054+0.0032+0.50=1.56； Y校核=0.628+0.0014+0.30=0.93； 因此，各工况下坝顶高程为： 正常工况：Z正常=57.00+1.56=58.56m 设计工况：Z设计=57.78+1.56=59.34m 校核工况：Z校核=58.02+0.93=58.95m
经计算，正常蓄水位条件下坝顶高程58.56m，设计洪水位条件下坝顶高程59.34m，校核洪水位条件下坝顶高程58.95m，则本次设计坝顶高程取三者最大值59.34m。
齐毛坞水库现状坝顶高程58.37 m，心墙顶高程57.97m。根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001），正常运用条件下，心墙顶高程在正常蓄水位或设计洪水位以上的超高为0.6～0.3m,非常运用条件下，心墙顶高程不应低于校核洪水位高程，经计算心墙顶高程应达到58.08m才满足规范要求，因此，齐毛坞水库大坝防洪能力不满足设计30年一遇和校核300年一遇的洪水标准。 4.5.1.2坝顶处理
现状坝顶高程为58.37m，低于设计洪水位要求的坝顶高程59.34m，不能满足设计30年一遇和校核300年一遇洪水标准。本次设计拟采用拓宽溢洪道溢流堰宽度的方案使现状坝顶高程58.37m满足防洪要求，但是，根据坝顶高程计算结果可知，现状大坝坝高已不满足正常蓄水位条件下所要求的坝顶高程58.56m，因此，拓宽溢洪道溢流堰宽度降低坝顶高程的方案不可行。
故本次设计决定增加坝顶高程至59.34m，坝顶宽度5.0m，新建20cm厚泥结石路面；坝顶上、下游侧设路肩，路肩断面0.35×0.2m。 4.5.1.3防渗体处理
现状心墙顶高程57.97m，低于设计洪水位所要求的58.08m，本次设计决定将心墙加高至高程58.08m ，使之满足规范要求。心墙顶宽3.0m，粘土回填，压实度大于0.96。，粘土回填之前须在原心墙顶开挖底宽2.0m，深0.5m，两侧边坡1:1的浅槽，原心墙土开挖料可用于上下游坝坡的土方填筑。 4.5.1.4坝坡处理
本工程现状大坝迎水坡坡度为1:1.91，未铺设护坡材料；背水坡坡度从上到下分别
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为1:1.85、1:1.25、1:1.45，设有两级马道，其中一级马道高程56.00m，二级马道高程50.23m，第一级马道以上未铺设护坡材料，以下为块石护坡，坝脚未设排水棱体。
本次设计拟对上下游坝坡进行全面修整，同时进行护坡。上下游坝坡坡比均为1:2.0，迎水坡坝脚为抛石平台；背水坡设两级马道，其中一级马道高程56.00m，宽1.50m，二级马道高程48.50m，宽1.50m，二级马道以下新建干砌块石排水棱体，排水棱体后设排水沟，背水坡与两岸山体交界处新建C20砼排水沟。
根据护坡方案的具体情况，进行方案比较，详见表4-4。 表4-4 护坡方案比较表
方案 干砌石护坡 干砌石护坡是最常见的护坡类型，排水效果明显，能达到较好的抗冲刷、防止土料流失效果。 C20砼预制块护坡 草皮护坡 护坡结构整齐，抗冲刷草皮护坡是最常见的护坡类和防止土料流失效果明型，具有一定的保土效果，排显，排水一般。 水、抗冲刷效果一般。 护坡效果 施工难易 当地材料情况 外观效果 工程相对投资比 常见形式，已积累丰富的施工经验，砌筑相对方便。 外购 衬砌后，坡面整齐，面貌有改观。 6 砌筑要求整齐，需要经常见形式，施工容易。 验丰富、熟练的施工队伍。 外购 外购 衬砌后，坡面较整齐、属于一般的传统型护坡。 美观。 10 1.55 注：表中指坝坡单位面积（m2）护坡的相对投资比 从上表可以看出C20砼预制块护坡形式虽然投资略高，但防止土料流失、抗冲刷的效果较好，比较美观，而且近年来在各种工程中已得到了广泛的应用，考虑到水库的实际情况，大坝上游坡常年浸没在水中，受到水流、波浪冲刷较严重，故大坝上游坡全部采用C20砼预制块护坡；大坝下游坡要求采用能抗冲、排水，在外观上又最能体现大坝风貌的方案，采用C20砼预制块护坡与草皮护坡相结合的形式既美观又具有一定的生态效果，较合适。
4.5.1.5坝体渗流稳定分析
渗流分析的主要内容是分析坝体和坝基的渗流量、出逸坡降及浸润线的位置，通过分析渗流量的多少及出逸坡降的大小判断坝体的渗流稳定性问题。
a.采用程序及计算方法
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