溢洪道
溢洪道设计规范
溢洪道设计规范1、溢洪道的设计应满足下列要求：（1）溢洪道宜选在上游构造物洪水位以上，洪峰流量确定后，洪水位不应超过溢洪道设计高程；（2）溢洪道应能充分消能洪水能量，使洪水进入下游渠道后不再对下游构筑物产生破坏性冲击；（3）溢洪道应有足够的流量能力，以保证在设计洪水位上溢洪的洪水不发生过流；（4）溢洪道应考虑排洪能力与供水功能的统一，确保在供水时期能够正常运行；（5）溢洪道的结构和设备应具有良好的耐久性和可靠性，能够适应长期使用和频繁开关；（6）溢洪道的运行管理应简便可行，方便操作和维护。
2、溢洪道的设计参数：（1）设计洪水位：根据流域洪水特征和设计标准，确定设计洪水位，作为溢洪道设计的基础。
（2）设计洪水流量：根据流域的降雨条件和水量特征，采用适当的统计方法，计算出不同重现期的设计洪水流量。
（3）溢洪道设计高程：根据设计洪水位确定溢洪道的设计高程，要使设计洪水能够顺利排出，并避免洪水对下游构筑物的冲击。
（4）溢洪道槽底坡度：为了保证洪水流速能够控制在一定范围内，溢洪道槽底坡度应适中，通常取0.001～0.02。
（5）溢洪道截面形式：溢洪道截面形式应根据洪水流量和槽底坡度确定，要保证溢洪道的流量能力，避免洪水堆积。
（6）溢洪道长宽比：溢洪道宽度的选择，一般应满足横坡条件下的解土能力，使洪水能够顺利通过。
3、溢洪道的结构形式：（1）直线溢洪道：适用于流量较小的情况，对洪水能量消能要求不高时使用。
（2）曲线溢洪道：适用于流量较大的情况，能够有效消能，并减少洪水冲击力。
（3）台阶式溢洪道：通过设置多层台阶，增加溢洪道的长度，减小洪水流速，消能效果好。
（4）消力池式溢洪道：在溢洪道末端设置消力池，通过洪水的冲刷和混合来减小洪水冲击力。
4、溢洪道的运行管理：（1）定期检查：定期检查溢洪道的结构和设备，发现问题及时修复和更换。
（2）清理疏浚：定期清理溢洪道的淤泥和杂物，保持通畅。
（3）维护管理：对溢洪道的闸门、过闸设备等进行日常维护和保养，确保其正常运行。
6第六章 溢洪道
二、自溃式非常溢洪道
一般用于自溃坝高度较低，分担洪水比重不大 的情况。当溢流自溃坝较长时，可用隔墙将其 分成若干段，各段采用不同的坝高，满足不同 水位的特大洪水下泄，避免当泄量突然加大时 给下游造成损失。
引冲自溃式是在自溃坝的适当位置加引冲槽， 当库水位达到启溃水位后，水流即漫过引冲槽， 冲刷下游坝坡形成口门并向两侧发展，使之在 较短时间内溃决。在工程中应用较广泛。
（2）槽底高程：槽底高程加槽内水深等于水面高 程，水面过高将淹没堰顶影响过堰流量。所以，确 定槽底高程的原则应该是在不影响溢流堰过流能力 的条件下，尽量采用较高的槽底以减少开挖方量。
（二）侧槽的纵剖面
根据实验，若槽内水面线在侧槽始端最高点超出溢流堰顶的 高度hs（图6-29）不超过堰顶水头H的0.5倍时，可以认为对 整个溢流堰来说是非淹没的。
（二）侧槽的纵剖面
（1）槽底纵坡：侧槽应有适易的纵坡以满足泄水 能力的要求。由于槽中水流处于缓流状态，因而侧 槽的纵坡比较平缓，但如果槽底纵坡过缓，将使侧 槽上游段水面壅高过多而影响过堰流量。但如果过 陡，又会增加侧槽下游段的开挖深度。初步拟定时 可采用0.01~0.05。具体数值可根据地形和泄量大小 选定。
如大伙房水库为了渲泄特大洪水1977年增加了一条长达150m的漫流式非常溢这种形式的溢洪道是在非常溢洪道的底板上加设自溃堤堤体可根据实际情况采用非粘性的砂料砂砾或碎石填筑平时可以挡水当水位达到一定高程时自行溃决以渲泄特大洪水
第六章 河岸溢洪道
第一节 概述 第二节 正槽溢洪道 第三节 侧槽溢洪道 第四节 非常溢洪道
二、自溃式非常溢洪道
这种形式的溢洪道是在非常溢洪道的底板上 加设自溃堤，堤体可根据实际情况采用非粘 性的砂料、砂砾或碎石填筑，平时可以挡水， 当水位达到一定高程时自行溃决，以渲泄特 大洪水。按溃决方式可分为溢流自溃和引冲 自溃两种形式。如图6-30、6-31所示。
溢洪道型式选择及布置—溢洪道型式选择
典型河岸正常溢洪道示意曲坡水库
侧槽
6 4
1
2
3
5
1-溢流堰；2-侧槽； 3-泄水槽；4-出口消能段；
5-上坝公路；6-土石坝
32
典型河岸溢洪道示意图：
井式
1
4 5
1-喇叭口；2-渐变段；3-竖井； 4-隧洞；5-混凝土塞
井式溢洪道
典型正常溢洪道示意图：
虹吸
42
1
3
R=4
2
30°
万宜水库钟形虹吸溢洪道
1-遮檐；2-通气孔；3-挑流坎；4-曲管
谢谢各位！
溢洪道的分类
任务3、溢洪道的分类
一、按溢洪道位置不同可分：
河床溢洪道：溢洪道可以与挡水建筑物结合，建于河床中称为河床 溢洪道（或坝身溢洪道），例如混凝土重力坝中的溢流坝 。
溢洪道 河岸溢洪道：溢洪道也可以在坝外的河岸中另建，称为河岸溢洪道 （或坝外溢洪道），例如土石坝中的溢洪道。
二、河岸溢洪道的类型很多，按流态不同可分为：
正槽溢洪道
河岸溢洪道
侧槽溢洪道 井式溢洪道
虹吸溢洪道
三、河岸溢洪道按作用不同可分为：
开敞式
封闭式 正常溢洪道
溢洪道示意图：
河床式
重力坝的溢流坝段
溢洪道示意图：
河岸式
典型河岸溢洪道示意图：
正槽
小浪底水利枢纽
7
12
6
3
4
5
1-进水渠；2-溢流堰；3-泄槽；4-消力池； 5-出水渠；6-非常溢洪道；7-土石坝
第六章 溢洪道
第六章河岸溢洪道教学要求：了解溢洪道作用和工作特点，掌握溢洪道设计的基本步骤和方法，熟悉溢洪道的细部构造和地基处理方法。
第一节概述在水利枢纽中，必需设置泄水建筑物。
溢洪道是一种最常见的泄水建筑物，用于排泄水库的多余水量、必要时防空水库以及施工期导流，以满足安全和其他要求而修建的建筑物。
溢洪道可以与坝体结合在一起，也可以设在坝体以外。
混凝土坝一般适于经坝体溢洪或泄洪，如各种溢流坝。
此时，坝体既是挡水建筑物又是泄水建筑物，枢纽布置紧凑、管理集中，这种布置一般是经济合理的。
但对于土石坝、堆石坝以及某些轻型坝，一般不容许从坝身溢流或大量泄流；或当河谷狭窄而泄流量大，难于经混凝土坝泄放全部洪水时，需要在坝体以外的岸边或天然垭口处建造溢洪道（通常称河岸溢洪道）或开挖泄水隧洞。
河岸溢洪道和泄水隧洞一起作为坝外泄水建筑物，适用范围很广，除了以上情况外，还有：（1）坝型虽适于布置坝身泄水道，但由于其他条件的影响，仍不得不用坝外泄水建筑物的情况是：①坝轴线长度不足以满足泄洪要求的溢流前缘宽度时；②为布置水电站厂房于坝后，不容许同时布置坝身泄水道时；③水库有排沙要求，而又无法借助于坝身泄水底孔或底孔尚不能胜任时（如三门峡水库，除底孔外，又续建两条净高达13m的大断面泄洪冲沙隧洞）。
（2）虽完全可以布置坝身泄水道，但采用坝外泄水建筑物的技术经济条件更有利时，也会用坝外泄水建筑物。
如：①有适于修建坝外溢洪道的理想地形、地质条件，如刘家峡水利枢纽高148m的混凝土重力坝除坝身有一道泄水孔外，还在坝外建有高水头、大流量的溢洪道和溢洪隧洞；②施工期已有导流隧洞，结合作为运用期泄水道并无困难时。
岸边溢洪道按泄洪标准和运用情况，可分为正常溢洪道（包括主、副溢洪道）和非常溢洪道。
正常溢洪道的泄流能力应满足宣泄设计洪水的要求。
超过此标准的洪水由正常溢洪道和非常溢洪道共同承担。
正常溢洪道在布置和运用上有时也可分为主溢洪道和副溢洪道，但采用这种布置是有条件的，应根据地形、地质条件、枢纽布置、坝型、洪水特征及其对下游的影响等因素研究确定，主溢洪道宣泄常遇洪水，常遇洪水标准可在20年一遇至设计洪水之间选择。
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阳江核电站 泄水槽模型
横山水库 沙河水库
14
（2）泄槽的平面布置
从高速水流考虑，泄槽在平面上应尽量直线、等宽、对 称布置。
实际上，由于地质（形）条件的限制，或从减少开挖、 处理洪水归河、有利消能等方面考虑，往往改变横断面， 设置收缩段、弯曲段或扩散段。
泄槽的平面布置
15
断面型式
在岩基上一般接近矩形断面，土基上用梯形较多，边坡不 宜太缓以防止水流外溢和对流态不利，一般应做衬砌。
形式：克-奥型、WES曲线型 ➢ 宽顶堰:结构简单，施工方便。但流量系数较小，需要的溢流前缘 较长。多用于泄洪量不大或附近地形较平缓的中小型工程中。
B----堰顶长度 H----堰上水头 P-----堰高
9
实用堰的高度: 1、低堰(0.3<P/Hd<1.33), m值先随H0/Hd的加大而 加大,然后随H0/Hd的减小而减小,存在一个极值m; 2、高堰(P/Hd>1.33), m为递增函数.
图7-5 泄槽变坡处的竖曲线
12
(1) 泄槽的纵剖面设计
泄槽的纵坡一般做成为大于临界坡度的陡坡，通常 i=1%～5%，有时可达10%～15%。 *变坡：泄槽很长时，为适应地形、地质条件而设。
由陡变缓，变坡处用反弧段连接R=8 ～10倍水深，易 出现动水压力破坏，应尽量避免。
由缓变陡：变坡处用抛物线连接。槽底易产生负压。
底高程应比堰顶高程低些. 3.引水渠在平面布置上应力求平顺，避免断面突然变化和水
流流向的急速转变.
7
8
三、控制堰段
作用：控制溢洪道的泄流能力. 横断面：矩形 纵剖面：实用堰和宽顶堰 设计要求：有足够的泄流能力. ➢ 实用堰：流量系数大，需要的溢流前缘较短，较之宽顶堰可减少 工程量。但施工复杂，多用于岩石地基上，尤其是岸坡较陡的大中型 工程。
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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〕纵断面布置
进水渠的纵断面应布置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
二 节
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
第 二 节
正
槽
溢
洪
道
v
1
00
x
抛物线
2
图6-8 变坡处抛物线连接
第
二 节
纵坡由缓变陡，应避免缓坡段末端出射的水流脱离陡坡
段始端槽底而产生负压和空蚀现象。为此，应在变坡处
正 采用与水流轨迹相似的抛物线过渡，如图6-8所示。抛 槽 物线方程按下式确定
溢
洪 道
yx
tg
x2
K(4H2c
0
o（2 s6)-2H）0
第
二 节
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。
正 因而:下游堰高P2必须保持一定的高度，
槽
溢 一般: P2≥0.6Hd。
洪 （3〕堰长对流量的影响
道
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
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；
ν——扩散段的起、止断面平均流速〔m/s）。
第
二 节
工程经验和试验资料表明:当收缩角和扩散角控制在6
水利工程概论32 河床式溢洪道溢流坝
溢流坝堰顶高程
溢流坝前缘长度
（2）溢流堰顶闸门设置 • 不设闸门——堰顶高程同正常高水位，泄洪时加大了淹没范围， 非溢流段坝顶高程较高。但结构简单，管理方便，适合中小型工 程。（洪水到来时，上游水位有一个壅水高度，加大了淹没） • 设闸门——闸门顶略高于正常高水位，堰顶高程较低，可调节水 库水位和下泄流量，减少淹没范围和非溢流段坝顶高程，适合大 型工程。（洪水到来前，可以开启闸门预泄库水腾出库容）
• 河床式溢洪道（溢流坝）—— 布置在河床中的拦河坝上的溢洪道； • 河岸式溢洪道 —— 布置在河岸上的溢洪道。
河床式溢洪道 （溢流坝）
河岸式溢洪道
2、河床式溢洪道——溢流坝
（1）溢流坝前缘长度和堰顶高程 满足泄水要求且下泄量受下游防洪和上游淹没限制。 在同一下泄流量和库水位情况下，堰顶高，前缘长；堰顶低则前缘短， 但单宽流量大。
挑流鼻坎潜没在水下， 形不成自由水舌，水 流在戽内产生旋滚， 经鼻坎将水流挑至表 面。
下游水面波动大，
工 冲 浅 题
程 刷 ， 。
量 坑 不
较 比 存
消 挑 在
力 流 雾
池 式 化
小 的 问
，
绵延范围长，易 冲刷岸坡，对航 运不利，底部旋 滚将泥沙带入戽 内时，摩损戽面，
增加维修费用。
尾水较深（大于 跃后水深）且变 幅小，无航运要 求，且下游河床 和两岸抗冲能力 较强。
• 面流消能 在坝址处利用鼻坎将水流挑至水面(不是空中)，主流在水面逐渐扩散 消能，在鼻坎附近表面主流与河床之间形成逆向旋滚，使高速水流与 河床隔开，避免对坝趾附近河床的冲刷，逆向旋滚也可消除一部分能 量。面流消能不需设护坦和其他加固措施。不如底流消能用的普遍。
底流消能
第七章河岸溢洪道
岩基上泄槽的衬砌
大、中型工程，由于槽内流速较高，一般用混 凝土衬砌，厚度不小于0.3m。为防止产生温 度裂缝，在衬砌上应设置横缝和纵缝。
（a）平面图；（b）纵剖面图 1—水面线；பைடு நூலகம்—混凝土塞；3—排水管；4—闸门；5—泄水隧洞
二、侧槽布置
侧槽布置应满足：泄流能力沿侧槽均 匀 增 加 ； 由 于 过 堰 水 流 转 向 约 90° ， 大 部分能量消耗于侧槽内的水体旋滚，侧 槽中水流的流速完全取决于侧槽的水力 坡降，因此要保证一定的坡度；侧槽中 的水流应处于缓流状态，以使水流稳定； 侧槽中的水面高程要保证溢流堰为自由 出流，保证泄流能力和稳定流态。
侧槽溢洪道
1—溢流堰；2—侧槽；3—泄水槽；4—出口消能段； 5—上坝公路；6—土石坝
其他型式的溢洪道
3、井式溢洪道
其组成主要有溢流喇叭口段、渐变段、 竖井、弯道段和水平泄洪洞段。
适用于岸坡陡峭、地质条件良好、又 有适宜的地形情况。可以避免大量的土 石方开挖，造价可能较其他溢洪道低， 但当水位上升，喇叭口溢流堰顶淹没， 堰流转变为孔流，超泄能力较小，易产 生振动和空蚀。
不同侧槽断面挖方量比较
注：虚线为窄深断面；实线为宽浅断面
槽底纵坡
侧槽应有适易的纵坡以满足泄水能力的 要求。由于槽中水流处于缓流状态，因而 侧槽的纵坡比较平缓，但如果槽底纵坡过 缓，将使侧槽上游段水面壅高过多而影响 过堰流量。但如果过陡，又会增加侧槽下 游段的开挖深度。初步拟定时可采用 0.01~0.05。具体数值可根据地形和泄量 大小选定。
溢洪道整治工程方案
溢洪道整治工程方案一、工程概述溢洪道是水利工程中的一种重要设施，主要用于水库或河流在发生洪水时排放多余的水流，以减轻洪水压力，保护下游地区的安全。
但是由于长期的使用和自然因素的影响，溢洪道可能出现了一些问题，如漏水、坍塌、积淤等。
为了保证溢洪道的正常运行和安全性，需要对其进行整治工程。
本次溢洪道整治工程的目标是解决溢洪道存在的问题，确保其正常运行，提高其排洪能力，减少洪灾对下游地区的影响。
具体工程内容包括对溢洪道结构和设施进行检修和改造、清淤和疏浚工作、边坡加固和防护措施、设施更新和改造等。
二、工程范围本次溢洪道整治工程的范围包括整治对象溢洪道及其相关设施，涵盖整个溢洪道的长度和宽度。
具体范围由工程勘察确定，但一般包括溢洪道的入口、出口及附属设施，以及溢洪道上下游相关的河道和边坡。
三、工程方案1. 检修和改造溢洪道结构和设施对溢洪道的闸门、水闸、水位计、排水设施等进行检修和维护，确保其正常运行。
对已经损坏的设施进行改造或更新，提高其性能和使用寿命。
对可能产生安全隐患的设施进行加固或替换。
2. 清淤和疏浚工作对溢洪道中的泥沙和淤积进行清理，恢复溢洪道的设计截面和排水能力。
采用机械清淤和人工清淤相结合的方式，确保清淤工作的彻底和有效。
3. 边坡加固和防护措施对溢洪道的边坡进行加固，防止其发生坍塌、滑坡等地质灾害。
同时，在边坡上设置防护设施，如护坡砖、护坡网等，以防止坡面侵蚀和损坏。
4. 设施更新和改造对已经老化和损坏的设施进行更新和改造，采用先进的材料和技术，提高其使用寿命和性能。
同时考虑新技术的应用，如智能监控系统、远程控制系统等，提高溢洪道的管理和运行效率。
四、工程实施1. 前期准备在工程实施前，需要开展详细的勘察和设计工作，确定工程范围和方案。
同时需要制定工程施工组织设计、施工方案和安全措施，确保工程实施过程中的安全和效率。
2. 施工过程根据工程方案，分别对上述工程内容进行施工。
采用合理的施工方法和工序，确保工程质量。
6.5 溢洪道设计
一、溢洪道位置的选择 二、溢洪道的形式和断面尺寸的确定 举例 参考中华人民共和国水利部发布：溢洪道 设计规范SL253-2000
边墙
陡槽
高峰寺水库 溢洪道
下游
一、溢洪道位置的选择
取决于坝址的地形和地质条件等，影响工程的安全和投资。
1 尽量利用天然的有利地形条件，如分水鞍（或山坳）。以 节省开挖土石方量，减少工程投资，缩短工期。 2 在地质条件上要求两岸山坡较稳定，防止泄洪时发生滑塌 等事故。最好选择在岩石和基岩上，以耐冲刷，降低工程造 价；若做在土基上，应选择坚实的地基，并全部挖方，还必 须用浆砌石和混凝土衬砌。 3 在平面布置上，尽量做到直线布置，力求泄洪时水流顺畅。 进口离坝端应大于10m，出口应远离下游坝脚至少20m以上。 若地形限制，可将进口引水渠采用圆弧形曲线布置，并在弯 道凹岸做好护砌工程，其它部分应尽量做到直线布置。 4 溢洪道布置尽可能不和泄水洞放在同一侧，以免互相造成 水流干扰和影响卧管安全。
在结构上，溢流坎底板和两侧边墙用浆砌石砌筑，底板上游端 做成深为1m、厚0.5m的齿墙，以减少渗流和增加底板的稳定性。
②陡坡段：溢流坝下游衔接一段坡度较大（大于临界坡度） 的急流渠道称为陡坡段。在布置时应尽量使陡坡段顺直，保 证槽内水流平稳。 a．陡坡坡度的确定。从溢流坝下泄的水流为急流，因此陡 坡的坡度应大于临界坡度。通常采用的陡坡为1:3-1:5，在 岩基上可达1:1。 另外要根据地形和地质情况进行选择。如果坡度过于平缓， 则陡坡开挖长，土石开挖量大，不经济；但若陡坡很陡，则 下泄流速大，水流冲刷能大，要求陡坡的衬砌工程和下游的 防冲设施（消力池）必须做得很牢固。因此，在确定陡坡坡 度时，应尽可能与地面坡度相适应，并进行必要的方案比较。
溢洪道
土坝水利枢纽的三大件——土坝、溢洪道、隧洞。 溢洪道——是水库的太平门,泄洪保坝是主要作用。
二、类型
1. 正槽溢洪道——堰轴线与泄槽轴线接近正交， 过堰水流流向与泄槽轴线方向一致。
2. 侧槽溢洪道——堰设在侧槽一侧，过堰水流转90o后经 泄槽泄下。适应于坝址处山头较高，岸坡陡峭时，无合适地 形布置正槽溢洪道或开挖量过大。缺点是流态不如正槽溢洪 道。
天生桥一级水电站溢洪道舌型挑坎
优：管理方便，可自动泄水和停止泄水，能 比较灵敏地自动调节上游水位。
缺：①结构复杂；②管内检修不便；③进口 易堵塞；④真空度较大时，易引起空蚀；⑤超泄能 力较小。
三、溢洪道实例
本工程枢纽主要由大坝、引水发电系统和泄水建筑物三大溢洪道、 左岸引水发电系统等组成。
3 井式溢洪道——在平面上进口为一环形溢流堰， 水流过堰后，经竖井和隧洞泄出。
当水位上升，喇叭口溢流堰顶淹没后，堰流即转变 为孔流，所以井式溢洪道的超泄能力较小。当宣泄小流 量，井内的水流连续性遭到破坏时，水流很不稳定，容 易产生振动和空蚀。
我国目前较少采用。
4. 虹吸溢洪道——与坝体结合在一起，利用 虹吸作用，能在较小的H下得到较大的泄流量，水 流出虹吸管后由泄槽泄下。
溢洪道的维护—溢洪道病害处理
（二）溢洪道冲刷破坏的处理 1）溢洪道泄洪槽冲刷破坏的处理 （1）平面布置要合理。 （2）尽可能改善弯道水流流态，减小弯道水流的横比降。 2）消能设施冲刷破坏的处理 （1）对底流消能，可改善消力池的结构型式和尺寸达到防止破坏的目的。 （2）挑流消能应正确选择挑射角度及相应的设计流量等。
1.溢洪道的病害处理
1.1 溢洪道泄流能力的扩大
（一）复核溢洪道过水断面的泄流能力 溢洪道的泄流能力主要取决于控制段能否通过设计流量。在复核泄流能力前必须 复核以下资料： （1）水库上下游情况。 （2）集水面积。 （3）库容。 （4）降雨量。 （5）地形地质。
1.溢洪道的病害处理
1.1 溢洪道泄流能力的扩大
②计算方法不合理。 ③在计算中未考虑溢洪道控制段前引水渠的水头损失值。 ④设计防洪标准偏低，设计洪水偏小。
1.溢洪道的病害处理
1.1 溢洪道泄流能力的扩大
造成溢洪道泄流能力不足的原因很多，主要有： （2）施工方面的原因。在施工放样时过水断面尺寸不够，施工质量不满足设 计要求等。 （3）运用管理方面的原因。溢洪道控制段前有泥沙淤积、堆渣及进口设置拦 鱼栅等妨碍泄洪设施；堰上控制闸门不能灵活启闭等。
1.溢洪道的病害处理
1.2 溢洪道在高速水流作用下的破坏处理
（一）破坏原因 （1）陡坡段内坡陡、流急，水流流速大，流态混乱，再加上底板施工质量差， 表面不平整造成局部气蚀，或因接缝不符合要求。 （2）有些溢洪道由于地形限制，采用直线布置开挖量过大，坡度过陡及高边 坡的稳定不易解决，故常随地形布置成弯道，高速水流进入弯道，水流因受到惯 性力和离心力的作用，互相折冲撞击，形成冲击波，使弯道外侧水位明显高于内 侧，形成横向高差。有的工程因此发生弯道破坏事故。
水利水电工程中的水库溢洪道设计探析
水利水电工程中的水库溢洪道设计探析水库溢洪道是保障水库安全运行的重要组成部分，是水库防洪的主要措施之一。
溢洪道的设计对于水库的稳定性和安全性起到至关重要的作用。
本文将就水库溢洪道设计中的一些关键问题进行探讨。
一、溢洪道设计的目标水库溢洪道的设计目标是保证水库的稳定性和安全性。
确保水库在洪峰期间不会超过设计洪水位，从而避免因洪水超出蓄水位造成水坝失稳，破坏和洪水灾害等。
溢洪道不仅要能够顺利导流，减小洪峰对水库的冲击，并且要保证水库整体结构的稳定。
（1）流量计算水库溢洪道的设计首先要确定流量。
流量的大小需要综合考虑水库水位、流域面积、降雨、雪融等因素进行判断。
在水资源开发、水电站设计等领域中，流量计算往往采用经验公式。
目前使用最广泛的计算公式是哈曼公式，其公式为Q=CKH3/2。
其中Q为单位时间内流量，C为径流系数，K为常数，H为水深。
（2）水库形态水库形态对溢洪道的设计至关重要。
水库的大小、形状，堤坝位置、高度和坡度，以及附近的地形地貌都会对溢洪道的大小和位置造成影响。
因此，要根据具体情况确定水库形态，从而确定溢洪道的设计。
（3）溢洪道的尺寸溢洪道的尺寸是设计的一个重要考虑因素。
占位面积、槽壁镶嵌的材料、水流速度和水流深度都会影响溢洪道的尺寸。
溢洪道需要保证足够的宽度和深度，以便顺畅流出水库的洪水。
此外，还需要保证溢洪道在水库发生洪水时不被堵塞。
（4）泄流能力泄流能力是溢洪道设计的另一个重要要素。
泄流能力要能够满足水库的实际情况，满足预定的洪水容量。
泄流能力的大小直接影响溢洪道的尺寸和设计，同时也会影响水库在洪水发生时的安全性。
设计流量法是溢洪道设计中最常用的方法之一。
通过计算水库的设计洪水位，确定溢洪道的高度，进而确定溢洪道的宽度。
溢洪道的设计高度依据水库的设计洪水位，水库的形态、泄流能力和土壤条件等因素进行判断，一般建造时会留有一定的安全余量。
（2）波动法波动法是另一种常用的溢洪道设计方法。
该方法根据较短时水流变化所产生的水位波动决定泄流能力。
溢洪道管理制度内容
溢洪道管理制度内容一、引言随着城市化进程的加快和气候变化的影响，全球范围内发生了越来越多的极端天气事件，如暴雨、洪水等。
这些天气事件对城市和农村地区的水资源管理造成了严重挑战，给人们的生命和财产带来了巨大的风险。
为了有效应对这些挑战，各国都建立了各种水资源管理制度，其中包括溢洪道管理制度。
溢洪道是城市或乡村地区的一种重要水资源管理设施，主要用于在暴雨或洪水发生时，将多余的水资源进行疏导和排放，从而减轻水灾的影响。
本文将从溢洪道的定义、作用、管理制度的构建和运行机制等方面进行综述，旨在揭示溢洪道管理制度的重要性和必要性，为各国建立和完善自身的溢洪道管理制度提供借鉴和参考。
二、溢洪道的定义与作用1. 定义溢洪道是指一种用于在暴雨或洪水发生时，从河流或水库的上游泄洪的水利建筑物。
它通常设在河道的纵向深切谷地段或在沿线的山谷中，又称为溢洪沟、泄洪渠等。
溢洪道的出口部分常被称为溢洪坝。
2. 作用溢洪道的主要作用是在水库或河流水位上涨时，随之而自动启动的释放功能。
其具体作用包括：（1）疏导洪水：当水库或河流的水位上升到一定高度时，为了防止坝体溃决和洪水泛滥，溢洪道将多余的水资源进行疏导和排放，避免水灾的影响。
（2）调节水位：溢洪道还可以在水位过高时及时泄洪，避免水位过高造成对下游地区的影响，保持水位平稳。
（3）保护坝体：通过释放水资源，减少了坝体的压力，对坝体有保护作用。
（4）引潮排涝：溢洪道还可以用于引潮排涝，对于城市排水系统，通过溢洪道的引流和排洪，可以避免城市排水系统超负荷运转。
以上作用使得溢洪道成为一种重要的水资源管理设施，对于城市和乡村地区的水资源管理起到了不可替代的作用。
三、溢洪道管理制度的构建1. 法律法规制定和完善法律法规是构建溢洪道管理制度的首要任务。
各国应当建立健全的水利法律法规体系，明确水资源管理的基本原则和制度安排，包括溢洪道的管理和运行机制。
这些法律法规应当明确溢洪道建设的必要性和重要性，规定溢洪道的管理权限和责任，明确溢洪道的建设标准和技术要求，确保溢洪道的安全和有效运行。
溢洪道的检查与养护
溢洪的道检查与养护一、溢洪道的检查溢洪道的巡视检查主要有以下内容：（1）检查溢洪道的闸墩、底板、边墙、胸墙、消力池、溢流堰等结构有无裂缝和损坏。
（2）检查两岸岩体是否稳定，坡顶排水系统是否完整，以防岩体崩坍而堵塞溢洪道，如发现有坍落的土石方，应立即清除。
（3）有闸门的溢洪道，在挡水期间要检查闸墩、边墙、底板等部位有无渗水现象；大风期间，要注意观察风浪对闸门的影响；冰冻地区，要注意冰盖对闸门的影响。
（4）泄洪期间应注意观察漂浮物的影响，防止漂浮物卡堵门槽；同时还要观察堰下和消力池的水流形态及陡槽水面曲线有无异常变化。
（5）溢洪后要及时检查进水渠段有无塌坑、崩岸，陡槽段有无磨损，底板是否被掀动，消能设施有无冲刷和空蚀以及下游冲刷坑的情况等。
二、溢洪道的日常养护溢洪道的安全泄洪是确保水库安全的关键。
对大多数水库的溢洪道，泄水机会并不多，宣泄大流量的机会则更少，有的几年或十几年才遇上一次。
但由于大洪水出现的随机性，溢洪道得做好每年过大洪水的准备，这就要求我们把工作的重点放在日常养护上，保证溢洪道能正常工作。
（1）检查水库的集水面积、库容、地形地质条件和水、沙量等规划设计基本资料，按设计要求的防洪标准，验算溢洪道的过流尺寸。
当过流尺寸不满足要求时，应采取各种措施予以解决。
（2）检查开挖断面尺寸，检查溢洪道的宽度和深度是否已经达到设计标准；观测汛期过水时是否达到设计的过水能力，每年汛后检查观测各组成部分有无淤积或坍塌堵塞现象；还应注意检查拦鱼栅和交通桥等建筑物对溢洪道过水能力的影响等。
通过检查，发现问题应及时采取措施。
（3）应经常检查溢洪道建筑物结构完好情况。
应经常检查溢洪道建筑物各部结构是否存在影响泄洪的不利因素。
如溢洪道陡坡段底板被冲刷或淘空时，要及时用原来的材料或用混凝土进行填补；如发现底板下防渗或排水系统失效，发展下去底板就会浮起破坏时，则应当立即予以翻修；如边墙内填土不良（包括未按设计规定选用填土材料、填土未加夯实、未做墙身排水设备或虽做了但已失效等），会使坝头或岸坡发生管涌，或因墙内填土侧压力过大使边墙开裂甚至倾倒，此时就应采取改善措施；如溢洪道两岸边坡开挖过陡或未做截流导渗设施，可能引起边坡塌方时，则应削坡放缓并补做截流导渗设施等。
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第二节 正槽溢洪道
正槽式溢洪道通常以下五部分组成，即进水段、 控制段、泄槽、消能段和尾水渠。
溢流堰轴线和泄槽轴线正交。 优点：正向进水，结构简单，水流条件较好，泄 洪能力大，工作安全可靠，施工管理维修方便，因 而得到广泛采用。 缺点：当两岸地势高，且岸坡较陡时，开挖方量 往往很大
一、引水渠
作用：使水流平顺地由水库进入控制段。当控制段 的位置紧靠水库时，进水段只是一个喇叭口； 当控制段的位置不能紧靠水库时，则需要在 控制段前开挖引水渠。
三、泄槽
泄槽的水利特征： 底坡陡，故为急流。由于流 速高，故会产生明渠中高速水流的问题：冲击 波、水流掺气、空蚀、压力脉动，应采取相应 的措施
（一）、泄槽的平面布置及纵、横剖面
1. 平面布置
1）为了使水流平顺，减少冲击波的发生，沿水
流平面宜尽量采用直线、等宽、对称布置。
2）泄槽长度大，受地质、地形条件限制，不能
tan
tan AC'
b
b rc 2
ห้องสมุดไป่ตู้
(rc
b) 2
tan
Rc
arctan
(rc
b b ) tan 2
Rc
b
arcsin
1
Fr
b
已知β、θ，弯曲取横断面内、外侧水深，
可估算：h v2 sin 2 ( )
g
2
外侧水深θ取正值，内侧水深θ取负值。
直线扩散的扩散角，一般不宜超过6 ~ 8
3．弯曲段 通常采用圆弧曲线,弯曲半径应大于10倍槽宽弯曲 区，由于离心力的作用，导致外侧水深加大，内 侧水深减小，造成断面内的流量分布不均。同时 集中的急流受到边墙转折的限制，形成冲击波。 因此，弯曲区设计的主要。 问题在于： ①使断面内流量分布均匀； ②消除或抑制这种冲击波。 在CBD以下，不断发生波的反向、干涉与传播 θ角的确定： AC AC' b
第七章 岸边溢洪道
第一节 概述
一、溢洪道是水利枢纽中的一项主要建 筑物,它泄洪起着保护大坝安全的重 要作用。
设河岸溢洪道的原因： 1）土坝本身不能泄水 2）河谷狭窄，厂坝争位 3）坝身泄水能力不足,另设泄洪道（如支墩
坝等轻型坝）
溢洪道通常是开敞的，其宣泄能力与堰上水 头的3/2次方成正比，故超泄能力大；其次，闸门 承重水头压力较小，操作方便，工作安全可靠。
6、引水渠的纵坡一般采用平坡（I＝0）或具 有不大的逆坡。
二.控制段（溢流堰段）
作用：控制溢洪道的过水能力。
（一）溢流堰的形式
• 按其断面形式与尺寸分：宽顶堰、实用堰、 坚壁堰
• 按其在平面布置形状分:直线、折线、曲线、 环形
• 按堰轴线与来水方向相对关系分：正交堰、 斜堰、侧堰
体形设计要求：尽量增大流量系数，径流时不产生 空穴水流或诱发危险振动的负压。
完全做成直线，需要转弯，转弯半径大于等于
10b
（b：陡槽直线段的平均宽度）。
3）为了减小泄槽末端的单宽流量，以利于消能
防冲，有时在泄槽末端设扩散段。
2、 纵断面 1）泄槽水流流速高，一般设在挖方上 2）最好使用单一的陡坡（大于临界坡）
为适应地形、地质条件，减少开挖量，可以 采用变坡，使坡度变化不宜太多，实践表明：在 变坡处（特别是由陡变缓处）容易遭到动水压力 的破坏，变坡处应做水流衔接设计。 3、横剖面
rc
rc g
又：sin Z Z b2 Z 2 b 1 tan 2
v2
E
Z 1 tan 2 bv2 c bv2
rc g b 1 tan 2
grc
grc
为了保持泄槽中线的原底部高程不变，以利于
施工，常将内侧渠底较中线下降0.5△Z ，而外
防止空蚀对平整度的要求： 施工方面：①控制施工质量
②对表面不平整进行磨削处理 设计方面：我国《溢洪道设计规范》规定： 不平整允许高度△，按流速来定： 如：V＝20-30m/s —— △max=10mm 这个允许高度不能是高差突变，而是高低点之间 磨削减 一定的坡度，这个坡度按水流空化数 σ来进行磨削，其要求见有关表。
考。 初步设计，根据急流边墙不发生分离的条件来
确定扩散角Ψ至今尚无成熟理论可供应用，下列经 验仅供参考。初步设计，根据急流边墙不发生分离 的条件来确定扩散角φ
tan 1
KFr 式中：Fr－扩散段起止断面的平均弗氏数
K－经验系数，一般取3.0 V 扩散段起止断面的平均流速 h－扩散段起止断面的平均水深 Fr是沿程变化的，但实际设计时采用用单一的扩散角
（1）收缩区的长度： L b1 b3
2 tan
（2）侧压偏角：
h2 tan 1 h tan( 1 )
tan tan 1 ( 1 8Fr1 sin 2 1 ) 3 2 tan 1 1 Fr1 sin 2 1 1
2．扩散区设计 目的：减小出口单宽流量，便于消能 至今尚无成熟理论可供应用。下列经验仅供参
初生空化数的大小随边界条件面异，对于某 种边界轮廓，其初生空化数是一个固定值，通常 或用减压模型试验来确定。初生空化数σi越大 （形状不好，对水流条件而言），越易发生空化。 σi越小（体型好）越难发生。
实际水流的空化数σ＞σi不会发生空化。 σ＜σi要发生空化。 说明：初生空化数越低越好，这样实际水流
的空化数越低（即流速越高，局部压 力越低),只有低于σi才会发生空化。
在高速水流作用下的过水表面，应按不平 整度精心施工，尤其是易发生空蚀的变坡处及 弧起点、紧邻反弧终点的下排水平段，发现不 平整度不符合应进行磨削。
仅靠控制不平整度来预防空蚀，在工程施 工中困，表面积大突体多，混凝土强度高，工 作量大，费用昂贵，而且工艺也存在困难。σ ＜0.2时，不平整度难于达到要求，应考虑其它 措施：如掺气减蚀、抗空蚀护面等。
3、引水渠断面常采用梯形断面，边坡视土壤 和岩石的性质而定（岩基接近矩形）。
4、引水渠不宜过长，当受地形、地质条件限 制时,必须布置较强的引水渠，在泄流时, 应考虑该段水头损失的影响。(工程措施: 降低糙率)
5、当控制段的溢流堰为实用堰时，渠底应低 于堰顶，其值不小于0.5倍堰上水头稳定 和具有较大的流量系数。
侧抬高0.5△Z 。
说明：
1、上述泄槽收缩区，扩散区，弯曲区的设计
方法都是粗略的；对于重要的工程应通过
水工模型试验来确定。
2、泄槽在平面上尽可能采用直线、等宽、对
称布置。
（三）掺气减蚀 空蚀破坏是泥沙建筑物设计中一个重要问题 1、表面不平整度
表面不平整度是引起空蚀的基本原因，另 一原因是高速水流在不平整区脱壁形成低压区 表面不平整度产生原因：施工放样不准，混凝 土浇筑放样不准，混凝土浇筑问题，泥沙对表 面磨损，应更深入研究空蚀问题。 空化：产生空穴的现在叫空化。 产生空化的原因： ①水流内部含有许许多多的尚未的微小气 泡-气核（内因）
泄槽的横剖面形状与地质条件紧密相关岩基 上多做成矩形或接近矩形的断面，但在节理发育 和破碎带的岩基或土基上，有时也作成梯形。
（二）收缩段、扩散段和弯曲段设计
在急流中，由于边墙改变方向，水流受到 扰动，就会引起冲击波。 危害：冲击波的波动范围可能延伸很远，使水 流沿横剖面分布不均匀，从而增加边墙高 度，并给泄槽工作及出口消能带来不利的 影响。
弯曲区的水力设计方法 第一类：施加侧向力法：渠道超高法
弯曲导流墙法 原理：采取的工程措施，向弯曲区水流施加作用
力，使它与水流所受的离心力相平衡，以达 到消除干扰的目的。 第二类：干扰处理法：弯曲线区法
螺旋线过渡区 斜槛法 原理：即在曲线的起点和终点，引入与原来的干 扰大小相等但相位相反，来消除原来扰动的 影响。 为了冲击波而加高渠道侧压是不经济的，
常用的堰形：宽顶堰、实用堰
（1）宽顶堰 优点:结构简单，施工方便，堰矮、自重小、 对承载力较差的土基适应力强。
缺点：流量系数m较低（0.32－0.385）
适用：泄流量不大或附近地形较平缓的中、
小型工程
（2）实用堰
特点：流量系数比宽顶堰大,在相同泄流量条 件下，需要的泄流前缘较短,但施工复 杂。
适用：1）岸坡较陡的大中型工程常采用，以 减少工程量。
②负压存在（低于大气压）（外因）
高速水流—水流脱壁，形成低压，带走气核 —在高压区破灭。 空蚀：是空穴破灭,对固体表面的破坏作用。 必须指出：有空穴不一定有空蚀，只有空穴发展
到一定程度,并由于边疆长时期的作用，使固 体表面失去其应有的强度而遭破坏。 试验表明：标准大气压下，V＞15m/s就可能发生 空蚀，空蚀强度与水流流速的5-7次方成正比， 不平整度愈大，引起初生空穴的流速愈小，这 说明流速愈高，对不平整度的要求愈严格。
对引水渠的要求：水流平顺,水头损失小,增加泄水 能力,减少工程量。
在布置和设计中应注意的几个问题：
1、引水渠在平面布置上尽量是直线(水流平 顺，可防止旋涡和横向水流）如受地形、 地质等条件限制，引水渠必须较弯，其转 弯半径不得小于4—6倍渠底宽，并力求在 控制段前有一直线段。
2、引水渠的过水断面一定要大于控制段的过 水断面。
2）地面高程低于设计堰顶高程的溢洪
道，也常采用。 溢流堰多采用非真空堰
溢流堰一般为低堰（0.3≤P1/Hd≤1）其流量系数m 介于重力坝和宽顶堰之间。
Hd的选定： 影响流量系数m的因素 1）与下游堰高有关：溢洪道的溢流堰属于低堰，
低堰的流量系数m值随P1/Hd的减小而减小 (原因:a、引水渠中流速增大,水头损失增大；
1、收缩段设计 合理的收缩段应当使引起的冲击波的高度最
小，对收缩段以下泄槽中的水流扰动最小。 收缩区的设计主要是确定： （1）收缩区的长度 （2）侧压的偏角θ