1· 工程概况
    习水河杨家湾水电站位于贵州省赤水市官渡镇，电站坝址位于官渡镇上游12 km的习水河上，装机9 MW，为无调节径流式水电站。拦河大坝高14. 77 m，采用M7. 5 浆砌条料石砌筑。发电引水隧洞长1200m，为无压引水隧洞。
    本工程大坝高14. 77 m，水库总库容15. 5 × 104m3，电站装机9MW。根据《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》( DL 5180—2003) 规定，上坝线方案水库枢纽工程等别为五等，工程规模为小( 2) 型，工程等别为五等工程。
    本工程主要建筑物有挡水大坝、泄洪建筑物( 泄洪表孔) 、冲沙底孔、发电引水系统建筑物( 进水口、隧洞、压力前池、压力钢管) 、发电厂房等按5 级建筑物设计; 相应的永久性次要建筑物如上坝公路、辅助及生产生活用房等均按5 级建筑物设计; 临时性水工建筑物如施工围堰、施工道路、临时房屋等均按5级建筑物设计。
    2· 坝体结构设计
    大坝为重力坝，坝轴线方位角为N36°E，坝顶高程396. 77 m，上游面设防浪墙，墙高1. 2 m。坝底高程382. 00 m。大坝采用M7. 5 浆砌条料石砌筑，其下部设0. 5 m厚C15 二级配常态混凝土垫层，坝高14. 77 m，大坝顶宽3 m，底宽12. 1 m，下游面395. 0 m高程以上为铅直，以下按1∶0. 7坡度放坡。大坝长131. 0 m，分为非溢流坝段和溢流坝段，桩号0 +000 m ～ 0 +037. 00 m段为右岸非溢流坝段，0+037. 00 m ～ 0 +097. 00 m段为溢流坝段，0+097. 00 m ～0 +131. 00 m段为作案非溢流坝段。大坝上游面采取M10 水泥砂浆勾缝作为坝体的防渗层。坝基开挖至强风化线上部，基岩开挖边坡为1∶ 0. 5，覆盖层开挖边坡为1∶ 1。坝基做固结灌浆，灌浆孔距4. 0 m，孔深5. 0 m。由于坝体工程规模小，坝基岩层为砂岩、泥岩、砂质泥岩相间分布，为良好的隔水层，压水实验显示Lu ＜ 5，故不需做防渗帷幕灌浆。
    3· 设计计算
    3. 1 设计基本资料
    3. 1. 1 水文资料
    习水县气象站位于习水县东皇乡，建于1940年，是国家基本气象站。根据习水气象站观测，贵州省气候资料中心整编并刊布的统计资料，习水县多年平均气温13 ℃，最冷月一月平均气温2. 6 ℃，最热月七月平均气温22. 9 ℃，极端最低气温－ 8. 6 ℃( 1982 年12 月26 日) ，极端最高气温34. 4℃( 1972年8 月27 日) 。年平均日照时数1124. 3 h，日照百分率25%，以夏季为最多，冬季为少。年平均相对湿度85%，年平均雾日数25. 7 d，大风日数0. 7 d，冰雹日数0. 7 d，雷暴日数46. 3 d，降雪日数22. 4 d。年平均风速1. 5 m/s，最大风速13. 0 m/s，全年主导风向为W 风，夏季盛行SE 风，冬季盛行W 风［1］。
    据习水气象站观测资料分析，多年平均降水量为1101. 1 mm ( 其中5—8 月占58. 1%，4—9 月占76. 8%) ，日降水量P ≥0. 1 mm降水日数211. 7 d，P≥25. 0 mm降水日数9. 7 d，P ≥50. 0 mm降水日数2. 1 d，年最大一日降水量发生在1968 年5 月22 日，日降水量达178. 8 mm。
    3. 1. 2 地质资料
    上下坝址岩石以泥岩、砂岩为主，软硬岩石相间产出，强度不高，根据试验统计，其容重为2. 60 ～2. 65 g /cm3，饱和吸水率0. 01 ～ 0. 03。砂岩湿抗压强度标准值为45 ～ 65 MPa，岩块饱和弹性模量标准值24. 0GPa，泊松比为0. 28; 泥岩湿抗压强度标准值为8. 0MPa，岩块饱和弹性模量标准值8. 2GPa，泊松比为0. 30。据钻探揭露，坝址区表层砂岩强风化岩体因裂隙影响完整性较差，沿裂隙面无充填现象; 弱风化基岩一般岩质较新鲜，锤击声脆，多数结合较紧密，岩体较完整。由于坝址区段软岩体强度＜ 15 MPa，岩体为巨厚层状结构，结构面中等发育，属C Ⅳ类岩体。
    3. 2 坝顶高程确定
    根据调洪计算成果，水库P = 10%水位( 设计水位) 为395. 22 m，水库P = 5% 水位( 校核水位) 为396. 20 m，水库正常水位为390. 60 m。计算公式为:
    Δh = 2h1 + h0 + hc( 1)
    式中: 2hL为浪高，m; h 0为波浪中心线至水库静水位的高度，m; hC为坝顶超高，m。
    hc由建筑物等级确定。杨家湾电站大坝等级为5 级建筑物，根据《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》( DL 5180—2003) 的规定，水库设计洪水位时，hc = 0. 2 m，校核洪水时，hc = 0. 1 m。
    2hL、h0按水库经验计算公式为:
            
     
    式中: V 为计算风速，多年平均最大风速为15. 0 m/s，设计洪水位时计算风速取1. 5 倍计算多年平均最大风速，为22. 5 m/s，校核洪水时计算风速取多年平均最大风速; Df为吹程，该水库吹程为1. 0 km。计算组合: ①基本组合: 正常水位+ 风浪影响( 工况一) ; ②特殊组合: 校核水位+ 风浪影响( 工况二) 。计算结果见表1。
            
    由表1 可知，坝顶高程的控制工况为校核水位+ 风浪影响情况。经比较，取坝顶高程为396. 77 m，最大坝高14. 77 m，上游设防浪墙，墙顶高程397. 97 m。
    3. 3 大坝应力和稳定分析
    本工程坝体荷载包括水压力、扬压力、自重、浪压力和泥沙压力等，由于本工程所在地区地震烈度小于Ⅵ度，大坝为五级建筑物，不考虑地震作用力。大坝荷载组合分为正常工况( 基本组合) 和非正常工况( 特殊组合) ，正常工况对应正常水位、设计洪水位，非常工况对应校核洪水位［2］。
    1) 正常工况( 基本组合) : ①自重+ 水库正常蓄水位及相应下游水位+ 扬压力+ 泥沙压力+ 浪压力; ②自重+ 水库设计洪水位及相应下游水位+ 扬压力+ 泥沙压力+ 浪压力。
    2) 非常工况( 特殊组合) : 自重+ 水库校核洪水位及相应下游水位+ 扬压力+ 泥沙压力+ 浪压力。
    3. 3. 1 稳定分析
    大坝稳定分析主要考虑沿坝基面的抗滑稳定计算，计算公式为:
    
    式中: K’ 为按抗剪断强度计算的抗滑稳定安全系数，按规范要求，计算K’ 值取基本组合＞ 3. 0，特殊组合＞ 2. 5; f’、c’ 为分别为坝体与坝基接触面的抗剪断摩擦系数和抗剪断凝聚力，t /m3 ; A 为计算坝段坝基接触面截面积，m2。
    3. 3. 2 应力分析
    坝体应力分析采用材料力学法，依照规范要求，应力控制标准为: 各种荷载作用下在计入扬压力时坝基面所承受的最大垂直正应力σy max应＜ 坝基容许应力; 最小垂直正应力σy min应＞ 0。
    应力计算公式为:
    
    式中: σy为坝基垂直正应力，MPa; ΣW 为计算截面上全部垂直力的总和; ΣM 为计算截面上全部垂直力及水平力对计算截面形心的力矩的总和; T 为坝体计算截面沿上、下游方向的长度。根据不同工况及荷载组合，计算大坝应力、稳定成果见表2。
            
    综上所述，坝体在各工况下应力和稳定均满足规范要求。