(宁夏大学， 宁夏 银川 750021)

1 流域状况介绍

江北河水利枢纽是一座集主要任务的发电和其他包括防洪，兴利等作用的工程，江北河的总长度大概有170km。流域面积为3200km2,它的地形比较特殊，江北河周围山峰较多，河流到坝址的地方地形又变得狭窄。，当洪水流量超过4000m3/s的时候，河口平原会受到破坏。经过分析勘探，我们了解到江北河的正常高水位为345m，死水位为320m，水库上游最高限制水位为350米。

2 剖面设计

2.1 基本剖面

重力坝的剖面设计要满足稳定和强度要求，根据工程经验，本枢纽中上游坝坡坡率为 0.2，下游坝坡坡率为 0.7，然后从校核洪水高度的位置从上游起始坡度线与坝顶下游面线的交点即为下游坝面坡度的起始位置。因为流域的死水位为320m，所以可以将320m定位上游起坡点的高程。

2.2 实用剖面

2.2.1 坝顶宽度

坝顶宽度一般取坝高的8%～10%，并且不能小于2m,本次工程中综合安装门机轨道要求和其他条件，取坝顶宽度为6m.

2.2.2 坝顶高程

坝顶高程的计算需要比较设计洪水位和校核洪水位两种情况，采用官厅公式：

其中：hl-----波高 m；-----计算风速L-----波长 m；D-----吹程 m；H-----坝前水深 m；表示的是防浪墙的墙顶到各个工况水位之间的距离，计算式如下：

综合考虑枢纽的地址，经济，尤其考虑坝体稳定等条件，本次工程选用上游坝面上部铅直，下部倾斜的剖面形态，既便于布置进口控制设备，又可利用一部分水重帮助坝体维持稳定，是实际工程中经常采用的一种形式。

3 调洪计算

水库在运行中的流量，水位等因素随时间而变化，因为此枢纽的主要任务是发电，所以仅考虑坝前水面以下的库容对洪水进行调节，故采用静库容法，水量平衡方程如下：

其中：Q1 时段初的入库流量。Q2 时段末的入库流量。q1 时段初的下泄流量。q2 时段末的下泄流量。V1 时段初的水库蓄水量。V2 时段末的水库蓄水量。根据流域的基本资料和公式B=Q/q，其中Q为洪水下泄时的流量，q为泄洪时的单宽流量，可以确定溢流坝的宽度大约为 50m。本次调洪采用方便，简便的列表试算法。确定溢流孔高 6m，则溢流堰的堰顶高程经计算可确定为 339m。考虑到最高水位的限制，则溢流堰的设计水头在本次工程中经计算可得为9.35m。由流量公式：其中H为堰上水头，ε为侧收缩系数，m为流量系数。计算下泄流量。经过调洪结算可得设计和校核两种情况下的水位情况分别为：上游：317.5m,349.28m。下游：314m,316m。

4 稳定分析

取典型合适的滑动面，对坝基面进行抗滑稳定计算。因为坝体混凝土与基岩接触良好，又有前期勘测得到的坝体周围的地址条件数据，所以本次枢纽采用以下抗剪断公式：

4应力分析

考虑到本枢纽受到多种荷载，为了保证大坝的足够稳定和强度，我们按照坝体极限强度状态法计算。具体表达式如下：

5 构造设计

（1）横缝：江北河的地形特殊，为了满足施工要求和减少温度应力,本次设计中取缝距15m,缝宽2cm.

（2）止水：止水有两道间距为1m，厚1mm的紫铜片止水片，中间设有防渗沥青井，防渗沥青井的直径为20cm。

（3）纵缝：考虑到施工期间的温度应力和混凝土的浇筑,本次设计中取缝距15m.

6 地基处理

6.1 固结灌浆

为了提高基岩的强度，在坝踵和坝址附近应力较大的地方布置固结灌浆，本次设计中本次设计中取孔距15m,孔深6m。

6.2 帷幕灌浆

为了防止坝基内发生管涌，减少坝基的渗流量，降低坝底渗流压力，在坝基进行帷幕灌浆，取灌浆深度约为28m。帷幕中心线到坝踵的距离最终确定为7m。

帷幕灌浆孔的排数，本次设计中取孔距为2m。

7 结语

江北河作为拥有特殊地形的流域，它的重力坝枢纽的设计全部都经过严格的考察，勘探，计算等过程，关于实体混凝土重力坝的设计内容和计算步骤等，工程上虽然有严格的规定，但是因为地形，气候，流域的环境等等条件的影响，我们在设计重力坝时还存在很多的问题需要我们解决和改善，本文以江北河为例分析了重力坝设计中的一些内容，希望能给同一些借鉴和参照，相信以后我国的水利建设，会越来越好，取得更多的突破。

[1]林继镛 《水工建筑物》（第5版） 中国水利水电出版社 2009

[2]混泥土重力坝设计规范

[3]张杏伟 探索水利工程的混泥土重力坝设计 2015