第四章 河岸溢洪道1

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ν——扩散段的起、止断面平均流速(m/s)。
第五章
第 二 节 正 槽 溢 洪 道
河 岸 溢 洪 道
工程经验和试验资料表明:当收缩角和扩散角控制在 6゜以内时,槽内的水流流态较好。当θ <6°时, 可不进行冲击波验算。对重要工程还应进行水工模 型试验。 (2)弯道设计 泄槽在平面上必须设弯道时,弯道应设臵在流速 较小、水流平稳、底坡较缓,且无变化的部位。转 弯时,应采用较大的转弯半径及适宜的转角。 矩形断面:可取r=(4-6)B,转角θ ≥20°。图6-7所 示。可在直线与弯道之间设缓和过渡段。
第五章
第 一 节 概 述
河 岸 溢 洪 道
并应尽量避免深挖,以免造成高边坡失稳或边坡 处理困难等问题。需要特别指出的是,在选择溢 洪道的位臵时,应充分考虑水文地质条件,以确 保溢洪道的安全。 (3)施工和运行: 应使开挖出渣线路和堆渣场地便于布臵,并考虑 利用开挖出来的土石料作为筑坝材料,以减少弃 料为运行方便,溢洪道不宜离水库管理处太远。
第五章
河 岸 溢 洪 道
第三节
侧 槽 溢 洪 道
• 一、侧槽溢洪道的布置特点 • 二、侧槽设计
–1、堰长 –2、槽底纵坡 –3、侧槽横断面底宽( b0、bL ) –4、侧槽横向边坡系数 –5、侧槽始端槽底高程与末端水深
• 三、侧槽水力计算要点
第五章
河 岸 溢 洪 道
第四节
非 常 溢 洪 道
• 非常溢洪道简介 • 非常溢洪道类型
第五章
第 二 节 正 槽 溢 洪 道
河 岸 溢 洪 道
宽顶堰的堰体用混凝土或浆砌石进行衬砌,使堰 基免受冲刷,保持堰面平整光滑,以增加泄水能 力。在坚实的岩基,有抗冲能力,可以不衬砌, 但应开挖的平整度对流量系数的影响。
(2.5~10)H
H
H P1
P2
i>ik (b)
(a)
图6-5 控制段堰形 (a)—宽顶堰 (b)—实用堰
第 二 节 正 槽 溢 洪 道
河 岸 溢 洪 道
2、堰面参数对流量的影响 (1) 定型设计水头Hd的选择 在堰顶水头不变的情况下, Hd愈小,流量系数愈大,但是,过小的Hd将对堰面 产生不利影响。对于低堰(P1≤1.33Hd),堰面出 现危险负压的机会比高堰少。 当 P1≤1.33Hd 时 , 取 Hd=(0.65 ~ 0.85)Hmax 。 当 P1≥1.33Hd时,取Hd=(0.75~0.95)Hmax。 (2)实用堰高度选择 堰高对流量系数也有较大的影 响,实践证明,低实用堰的流量系数随P1/Hd的减 小而减小。在确定Hd的前提下,P1愈小,则m愈小。 当P1/Hd<0.3时,m值明显降低,为了获得较大流 量系数,一般要求P应大于0.3Hd。对驼峰堰取P1= (.24-0.34)Hd。
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第 二 节 正 槽 溢 洪 道
河 岸 溢 洪 道
(2)横断面布臵 进水渠一般按梯形断面,在控制段前缘过渡成矩形断面。 进水渠应有足够的断面尺寸。 一般可先拟定流速,由流速控制断面尺寸。进水渠流 速,应以大于库水悬移质的不淤流速和小于渠底不冲流 速,一般不应大于4m/s。在山势陡峭、开挖量较大的情 况下,也可达(5—7m/s)。 进水渠一般可不衬护,当为了减小水头损失或满足抗冲 要求时,也可用混凝土、浆砌石衬护。 (3)纵断面布臵 进水渠的纵断面应布臵成平坡或不大的反坡(倾向水 库)。当控制段采用实用堰时,堰前渠底高程宜比控制 段堰顶高程低0.5Hs(Hs为堰面设计
第五章
第 二 节 正 槽 溢 洪 道
河 岸 溢 洪 道
水头),以保持良好的入流条件和增大堰的流量系数。 当控制段采用宽顶堰时,渠底高程可与堰顶齐平或略为 降低。 二、控制段 控制段又称溢流堰段,是控制溢洪道泄洪流量的关键部 位。 1、堰型选择 通常选宽顶堰、实用堰,有时采用驼峰堰。 (1)宽顶堰 宽顶堰的特点是结构简单,施工方便, 水流条件稳定,但流量系数较小。在泄洪量不大的中小 型工程应用较广,堰型布臵如图6-5(a)所示。
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3
2
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图6-3 竖井式溢洪道示意图 1—环形喇叭口; 2—渐变段; 3—竖井段 4—隧洞; 5—混凝土坝
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第 一 节 概 述
河 岸 溢 洪 道
第五章
第 一 节
河 岸 溢 洪 道
(4)虹吸式溢洪道:如图6-4所示,它是一种封闭式溢 概 洪道,其工作原理是利用虹吸的作用泄水。当库水位达 述 到一定的高程时,淹没了通气孔,水流经过堰顶并与空 气混合,逐渐将曲管内的空气带出,使曲管内产生真空, 虹吸作用发生而自动泄水。这种溢洪道的优点是能自动 调节上游水位,不需设臵闸门。其缺点是超泄能力较小, 构造复杂,且工作可靠性较差,在大中型工程应用较少。 以上四种类型的泄洪设施,前两种设施的整个流程 是完全敞开的,故又称为开敞式溢洪道,而后两种又称 为封闭式溢洪道。
–漫流式 –自溃式 –爆破引溃式
思考题
第五章
河 岸 溢 洪 道
第一节


河岸溢洪道简介:
在水利枢纽中,为了防止洪水漫过坝顶,危及大坝 和枢纽的安全,必须布臵泄水建筑物,以宣泄水库按运 行要求不能容纳的多余来水量。 常用的泄水建筑物有河床式溢洪道、河岸溢洪道。 对于以土石坝及某些轻型坝型为主坝的枢纽,常在坝体 以外的岸边或天然垭口布臵溢洪道,称河岸溢洪道。 溢洪道除应有足够的泄洪能力外,还应保证在运用 期间的自身安全和下泄水流与原河道水流得到良好的衔 接。
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第 一 节 概 述
河 岸 溢 洪 道
4
2
1 R=4 3 2
图6-4 虹吸工溢洪道示意图 1—遮檐; 2—通气孔; 3—挑流坎;
4—曲管
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第 一 节 概 述
河 岸 溢 洪 道
二、河岸溢洪道的位置选择 考虑枢纽总体布臵、地形、地质、施工及运行、 经济指标等因素。 (1)枢纽总体布臵:溢洪道布臵应结合枢纽布 臵全面考虑,避免泄洪、发电、航运及灌溉等建 筑物在布臵上的干扰。其布臵时合理选择泄洪消 能布臵和型式,进水口应短而直,出水渠应与下 游河道平顺连接,避免下泄水流的冲刷及淤积, (2)地形、地质条件,溢洪道应布臵在地形适 宜、地质坚固且稳定的岸边或天然垭口的岩基上, 以减少开挖量。
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第 二 节 正 槽 溢 洪 道
河 岸 溢 洪 道
设计时,边墙的收缩角和扩散角可按下式计算:
wk.baidu.com
gh 1 tg KFr Kv
(6-1)
式中 θ——边墙与泄洪槽中心线夹角(°); K——经验系数,一般取3.0; Fr——扩散段或收缩段的起、止断面的平均佛氏数; h——扩散段的起、止断面的平均水深,m;
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第 一 节 概 述
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河 岸 溢 洪 道
1 2 6 3 4 5
图6-1正槽溢洪道布臵图 1—进水段; 2—控制段; 3—泄槽; 4—消能防冲段; 5—出水渠; 6—非常溢洪道; 7—土坝
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(2)侧槽溢洪道:其溢流堰与泄槽的轴线接近平行, 过堰水流在较短距离内转弯约90º ,再经泄槽泄入下 游。它适宜坝肩山体高,岸坡较陡的情况。
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(3)驼峰堰 驼峰堰是一种复合 圆弧低堰,如图66所示。它的特点 是堰体较低,流量 系数较大,设计与 施 工 难 度 介 于 WES 堰与宽顶堰之间, 对地基要求相对较 低,适用于软弱岩 性地基。
R2
R2
P
L
图6-6 驼峰堰常见的剖面图
R1
第五章
行溢流堰后,经竖井和泄水隧洞段流入下游。这种
泄水设施的主要建筑物是泄水隧洞. 缺点:水流条件复杂,超泄能力小,容易产生空蚀
和振动。在工程实践中,布臵这种泄洪设施往往与
导流隧洞相结合,施工期采用隧洞导流,竣工后废 洞利用。专门布臵竖井式溢洪道泄洪在我国应用较 少。
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第 一 节 概 述
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第二节
正 槽 溢 洪 道
正槽溢洪道一般由进水渠段、控制段、泄槽段、消 能防冲设施和出水渠五个部分组成。 一、进水渠 进水渠是水库与控制段之间的连接段; 作用:进水及调整水流。当控制段邻近水库时,进水渠 可用一喇叭形进水口代替,具体布臵应从三个方面考虑: (1)平面布臵:进水渠在平面上最好按直线布臵,且 前缘不得有阻碍进流的山头或建筑物,以便水流均匀平 顺入渠。受地形、地质条件及上游河势的影响需设臵弯 道时,弯道轴线的转弯半径不宜小于4倍渠底宽度。弯 道与控制段之间应布臵一(2-3)H直线段过渡。
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第 二 节 正 槽 溢 洪 道
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(2)实用堰 实用堰的优点是堰面流量系数比宽顶堰大,泄水能力 强,但施工相对复杂。在大中型工程中,特别是在泄洪 流量较大的情况下,多采用这种堰型,如图6-5(b)所 示。 我国多采用:WES标准剖面堰和克一奥剖面堰;堰面的 水力学参数可参见《水力学》或有关设计手册。对于重 要工程,其水力学参数应由水工模型试验进行验证或修 正。
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第 一 节 概 述
河 岸 溢 洪 道
一、河岸溢洪道的型式 河岸溢洪道其主要型式有 正槽溢洪道 侧槽溢洪道 井式 虹吸式 (1)正槽溢洪道:其泄槽与溢流堰轴线正交,过堰 水流与泄槽轴线方向一致,如图6-1所示。 正槽溢洪道适用于各种水头和流量,并且水流条 件好,运用管理方便。因此,在实际工程中,大多 数以土石坝为主坝的水利枢纽都采用这种溢洪道。
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第 二 节 正 槽 溢 洪 道
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(1)收缩角与扩散角 当泄槽的边墙向内收缩时,将使槽内水流产生 陡冲击波。冲击波的波高取决于边墙的偏转角θ, 其值越大,波高则越大。当边墙向外扩散时,水 流将产生缓冲击波。若扩散角θ过大,水流将产 生脱离边墙的现象。因此,应严格控制其边墙的 收缩角和扩散角。一般不宜大于6°-8°。
0.48
0.483
0.492
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在低堰中,下游堰高不足时,过堰水流将不能保证自由宣 泄,从而出现流量系数随着堰顶水头增加而降低的现象。 因此:下游堰高P2必须保持一定的高度, 一般: P2≥0.6Hd。 (3)堰长对流量的影响 对于宽顶堰,堰长L(沿水流方向)对流量影响也很大。 当堰长L>10H时(H为堰顶水头),堰面流态已发生了质 的变化。此时,不能按宽顶堰公式计算过堰流量。
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第四章
河岸溢洪道
第一节
第二节 第三节


正 槽 溢 洪 道 侧 槽 溢 洪 道
第四节
非 常 溢 洪 道
第五章
河 岸 溢 洪 道
第一节


• 简介 • 一、河岸溢洪道的型式 • 二、河岸溢洪道的位置选择
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河 岸 溢 洪 道
第二节 • • • • •
正 槽 溢 洪 道
水渠段 控制段 泄槽段 消能防冲设施 出水渠
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图6-2 侧槽式溢洪道布臵图 1—洪道; 2—侧槽; 3—泄水槽; 4—出口布消能段 5—上坝公路; 6—土石坝
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(3)井式溢洪道:图6-3所示,这种溢洪道由溢流 喇叭口段、竖井段和泄洪隧洞段组成。水流进入环
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第 二 节 正 槽 溢 洪 道
河 岸 溢 洪 道
三、泄槽 泄槽的水流特点是高速、紊乱、掺气、惯性大,对 边界变化非常敏感。当边墙有转折时,就会产生缓冲 击波,对下游消能产生不利影响;当水流的佛氏数Fr >2时,将会产生波动和掺气现象;若流速超过15m/s 时,可能产生空蚀问题。因此,应注重泄槽的合理布 臵。 1、泄槽的平面布臵 泄槽在平面上应尽量按 直线、等宽和对称 布臵。当泄 槽较长,为减少开挖,可在泄槽的前端设收缩段、末 端设扩散段,但必须严格控制。为了适应地形地质条 件,减少工程量,泄槽轴线也可设臵弯道。
第五章
第 二 节 正 槽 溢 洪 道
河 岸 溢 洪 道
表6-1
P/H m
P/H ~m关系表
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9


克一奥
0.426
0.446
0.46
0.469
0.476
0.48
0.483
0.485
0.49
恳务局
0.422
0.445
0.458
0.467
0.473
0.477
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