泄水建筑物

泄水建筑物的分类
• （三）按枢纽布置分类 • （1）河床式。泄水建筑物可以布置在河床中央。河床式 泄水建筑物与挡水建筑物合为一体，通过坝身泄水。它同 时兼有挡水建筑物的作用，适用于混凝土坝、砌石坝等坝 型，如重力坝，拱坝。河床式泄水建筑物有溢流坝、坝身 泄水孔等。 • （2）河岸式。泄水建筑物可以布置在坝外的两岸或适宜 部位。河岸式泄水建筑物在布置上较灵活，如泄水隧洞、 河岸溢洪道等。河岸式泄水建筑物适用于土石坝、轻型坝 等坝型，如薄拱坝、平板坝。在河床狭隘以至于不能满足 枢纽布置要求的重力坝和拱坝等枢纽工程中，也可以部分 或全部采用河岸式泄水建筑物。
泄水建筑物的分类
• （二）按泄水方式分类 • （1）坝顶溢流式。将溢流孔设于坝顶，泄洪时水 流以自由堰流的方式过坝，如图4-1所示。 • （2）大孔口溢流式。降低堰顶高程，上部采用胸 墙挡水，如图4-2所示。 • （3）坝身泄水孔。将泄水进口布置在设计水位以 下一定深度的部位。 • （4）明流泄水道。如岸边溢洪道、导流明渠等。 • （5）泄水隧洞。
泄水建筑物
（第四讲）
泄水建筑物的作用与分类
• 泄水建筑物概念
一般来说，任何一个水库的库容都有一定 的限度，不能将全部的洪水都拦蓄在水库 内，超过水库调蓄能力的洪水必须泄放到 下游，限制库水位不超过规定的高程，以 确保大坝及其它挡水建筑物的安全。在水 利工程枢纽中，用来宣泄水流的水工建筑 物称为泄水建筑物。
溢流坝的消能防冲
• (三)面流消能
• 当下游水深较大而且比较稳定时，在泄水建筑物的出流部 分设置挑坎，将下泄水流导至下游水域的表层，主流和河 床之间由巨大的底部漩滚隔开，从而避免了高速主流对河 床的冲刷。余能主要通过水舌扩散、流速分布的调整以及 底部漩滚与主流之间的相互作用消除。由于衔接消能段的 高速主流位于表层，故称为面流消能。
泄水建筑物的作用
• 泄水建筑物具有以下作用：①泄放洪水； ②预泄库水，以利调洪；③放空水库（大 坝检修、人防）；④排泄泥沙；⑤向下游 放水，供发电、航运、灌溉、供水等之用； ⑥施工导流。在工程实践中，常常尽可能 把泄水建筑物的不同任务结合起来，使其 一物多用。
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• （一）按功能分类 • （1）泄洪建筑物。泄洪建筑物用来宣泄设 计的水库所不能容纳的洪水，如溢流坝、 溢洪道和泄水隧洞等。 • （2）泄水孔（或放水孔）。泄水孔用来泄 放一定流量的水量供给下游的需要；检修 枢纽建筑物时放空水库；配合泄洪建筑物 泄放洪水，同时还可冲淤。
• (二) 溢流坝面 • 溢流坝坝面曲线由顶部曲线段、中间直线 段和下部反弧段三部分组成，如图所示。
1-顶部溢流段；2-直线段；3-反弧段；4-基本剖面；5-薄壁堰；6-薄壁堰溢流水舌
• (三)溢流坝构造 • 溢流坝上部结构有闸门、闸墩、工作桥、 启闭机等。 • 小型工程可以不设工作闸门。这时，溢流 坝堰顶高程与正常蓄水位齐平。大型工程 的溢流坝均设有工作闸门。溢流坝的闸门 有工作闸门和检修闸门。工作闸门用于平 时挡水，以维持水库在正常蓄水位以下运 行。溢流坝工作闸门多为露顶式，工作闸 门在下泄洪水时进行操作，调节下泄流量。 常用的工作闸门有平面闸门和弧形闸门。 平面闸门结构简单，弧形闸门启闭灵活。
1-戽内漩滚；2-戽后底部漩滚；3-下游表面漩滚；4-戽后涌浪
溢流坝与坝身泄水孔
• 溢流坝 • (一) 溢流坝的特点 • 溢流坝既是挡水建筑物，又是泄水建筑物。所以 设计溢流坝时，除应满足抗滑稳定和强度要求以 外，还需根据洪水特性、枢纽布置、工程造价、 水库运用方式及下游河道安全泄量等问题，经技 术经济比较，研究确定溢流坝的位置选择、泄水 方式的组合、泄量分配以及堰顶和泄水孔口高程 与位置等，同时要考虑下游的消能问题。
溢流坝的消能防冲
• (一)底流消能
• 底流消能是在下游修建消力池，通过水跃，将泄 水建筑物泄出的急流转变为缓流，以消除多余动 能的消能方式。消能主要靠水跃产生的表面漩滚 与底部主流间的强烈紊动、剪切和掺混作用，如 图所示。
溢流坝的消能防冲
• (二)挑流消能
• 挑流消能是利用泄水建筑物出口处的挑流鼻坎，将下泄急流 挑射至空中，然后跌落在离建筑物较远的河床，与下游水流 衔接的消能方式。能量的耗散分为三部分：急流沿固体边界 的摩擦消能；射流在空中与空气的摩擦、掺气、扩散消能； 射流落入下游尾水中淹没紊动扩散消能，如图示。
坝身泄水孔
• 2.坝身泄水孔的布置 • 深孔的布置应根据其用途、枢纽布置的要求、地形、地质 条件和运用、施工条件等因素进行布置。 • （1）泄洪底孔。布置于主河槽部位，以便于下泄水流与 下游河道的衔接。通常设在非溢流坝段。进口高程在满足 泄洪的前提下尽量高，以减小闸门上的水压力。 • （2）灌溉底孔。布置于灌区一侧的坝段上，以便于与渠 道衔接。进口高程根据坝后渠首高程确定。 • （3）排沙底孔。布置于靠近电站、船闸、灌溉进水口等 需要排沙的部位，并不得影响这些建筑物的运行。 • （4）发电站进水口。布置于厂房坝段，进口高程根据水 能设计和泥沙条件而定，一般设在死水位以下一倍孔口高 度处，并高于泥沙高程1m以上。 • （5）放空水库、施工导流底孔。进口高程均布置较低。
• 3.启闭机 • 工作闸门的启闭机有活动式和固定式。活 动式启闭机多用于平面闸门，如门机。固 定式启闭机既可用于弧形闸门，又可用于 平面闸门。固定式启闭机有螺杆式、卷扬 式、液压式等。卷扬式启闭机用钢丝绳起 吊，闸门靠自重下落。液压式启闭机可启 可闭，运行灵活，易于控制闸门在空间的 停止位置。
坝身泄水孔
坝身泄水孔
• 3.坝身泄水孔的类型 • 坝身泄水孔根据其孔内水流流态可分为有 压泄水孔和无压泄水孔。 • 有压泄水孔泄水时，整个孔内充满水流， 洞内承受水压力。 • 无压泄水孔从坝上游面到工作闸门之间有 一段不长的压力段。在工作闸门下游将孔 洞抬高，泄水时，孔内存在自由水面。
溢流坝的消能防冲
• 消能型式的的选择，要根据枢纽布置、地 形、地质、水文、施工和运用等条件确定。 • 常用的消能工型式有：底流消能、挑流消 能、面流消能及消力戽消能等四种。其中， 挑流消能应用最广，底流消能次之，而面 流与消力戽消能应用较少。
• 1.坝身泄水孔的作用 • 坝身泄水孔的进口全部淹没在水下。坝身泄水孔除了用于 泄洪外，还可用于： • （1）预泄。在洪水到来之前预先下泄，增加部分库容， 增大水库的调蓄能力。 • （2）排沙。在多泥沙的河流上，用设置于较低位置的泄 水孔向下游排放泥沙。 • （3）放空。在水库库区渗漏增大，挡水建筑物出现故障 等情况出现时，需将水库放空。 • （4）导流。永久性泄水建筑物由于孔口位置低，往往可 以作为施工导流通道。 • （5）放水。向下游放水，供发电、航运、灌溉、供水之 用。
• 检修闸门布置在工作闸门的上游，与工作 闸门之间的间距为1～3m，便于检修人员工 作。检修闸门是在工作闸门、建筑物及机 械设备需要进行检修时起临时挡水作用， 如油漆工作闸门、更换止水橡胶等。 • 闸墩的作用是分隔闸孔，承受闸门传来的 水压力，作为坝顶桥梁的支撑。闸墩的厚 度与闸门形式有关。
(三)溢流坝构造
溢流坝的消能防冲
• （四）消力戽消能
• 消力戽的构造类似于挑流消能设施，但其鼻坎潜设在水下，下泄水流 在被鼻坎挑到水面时，形成涌浪，同时在消力戽内、消力戽下游的水 流底部以及消力戽下游的水流表面形成三个旋滚，即所谓“三滚一 浪”，见图所示。消力戽的作用主要在于使消力戽内的旋滚消耗大量 能量，并将高速水流挑至水面，减轻对河床的冲刷。