二、水工知识：泄水建筑物

二、水工知识：泄水建筑物

1.什么叫泄水建筑物？它有几种型式？

在水利工程枢纽中，用来泄放水的水工建筑物称为泄水建筑物。其型式有岸边溢洪道、溢流坝、泄洪隧洞及坝下涵洞四种型式。

2.岸边溢洪道主要有几种型式？

岸边溢洪道主要有以下三种型式：

(1) 正槽溢洪道：溢洪道的泄槽与溢流堰轴线正交，过堰水流与泄槽轴线方向一致。

(2) 侧槽溢洪道：溢流堰设在泄槽一侧，溢流堰轴线与泄槽大致平行。

(3) 井式溢洪道：进水口在平面上为一环形的溢流堰，水流过堰后，经竖井和隧洞流向下游。

3. 溢洪道由哪几部分组成？

溢洪道从上游水库到下游河道通常由引水段、控制段、泄水槽、消能设施和尾水渠五个部分组成。

4.溢流堰有哪几种型式？它们的特点是什么？

溢流堰纵断面一般有实用堰和宽顶堰两种基本型式。实用堰的流量系数较大，但结构比宽顶堰复杂，当堰口狭窄、地面高程较低，或地面高程虽较高，但开挖容易且方量不大时可以采用。宽顶堰的流量系数较实用堰小，但施工简单，当地面较高，开挖方量大且开挖比较困难时，采用这种堰型可以减小一些开挖量。

5.为什么溢洪道进口要设计成喇叭形状？

溢洪道进口设计成喇叭形状的主要目的是使水流平稳均匀地流向溢洪堰，防止发生漩涡或横向水流，降低局部水头损失，提高溢洪道的泄洪能力。

6.溢洪道陡槽段底板破坏的主要原因是什么？

溢洪道陡槽段底板破坏的主要原因有以下几方面：

(l) 衬砌表面不平整，特别是横向接缝处下游块有升坎。

(2) 接缝止水不良，施工质量差。

(3) 地基处理不好，衬砌与地基接触不良。

(4) 衬砌底板下排水不畅。

以上因素都将导致底板下产生很大的扬压力和动水压力，以致使底板被掀起破坏。

7.为什么溢洪道下游容易引起冲刷破坏？

从溢洪道下泄的水流，流速很高，单宽流量大，在泄水槽末端集中了很大的能量。因此，末端必须设置消能设施。在实际中，很多工程因消能设施考虑不当，高速水流与下游河道的正常水流不能妥善衔接，能量没有完全消除，致使下游河床和岸坡遭受冲刷破坏，危及大坝和溢洪道自身的安全。

8.为什么要在溢洪道陡槽段底板设置排水设施？

为了排除地基渗水，减小衬砌所受的扬压力，须在衬砌层下面设置排水系统，排水系统必须确保畅通。排水系统由若干道横向排水沟和几道纵向排水沟所组成。

9.泄水建筑物的消能措施有几种类型？

泄水建筑物的消能措施，大至可分为三种类型：

(l)底流式消能。

(2)挑流式消能。

(3)面流式消能。

此外，还可以将上述基本的消能结合起来应用。

10.底流消能的原理是什么？

从加强水流的紊动出发，在建筑物下游采取一定的工程措施，控制水跃发生的位置，通过水跃产生的表面漩滚和强烈的紊动以达到消能的目的。

11.挑流消能的原理是什么？

利用下泄水流所挟带的巨大动能，因势利导将水流挑射远离建筑物的下游。在挑射过程中，水流受到空气的阻力而扩散，掺入大量空气，降落到下游水面后，又受到下游水体的阻力，形成激烈的漩滚而消能。

12.面流消能的原理是什么？

当下游水深较大而且比较稳定时，可采取一定的工程措施，将急流导向下游水面，主流与河床之间由巨大的底部漩滚隔开，可避免高速生

流对河床的冲刷。

13.挑流鼻坎型式有几种？各有何优缺点？

挑流鼻坎型式有连续式和差动式两种。连续式鼻坎设施简单，不易气蚀，在相同水力条件下，挑距比差动式稍远，但水舌较集中，空中扩散较差，对河床冲刷较深。

14.挑流、底流、面流消能的优缺点是什么？

工程实际中，消能方式的选择是一个十分复杂的问题，必须结合具体工程，兼顾水力、地形、地质及应用条件进行综合分析选定。上述三种消能型式的优缺点如下：

(1) 底流消能的优点：水跃稳定，安全可靠，消能效果好，下游水面波动小。缺点：消力地的工程量大，增加工程造价。

(2) 挑流消能的优点：节约护坦工程，可降低造价，消能效果好。缺点：空中雾气大，尾水波动大，要求下游河床抗冲能力强。

(3) 面流消能的优点：主流在表面，底部流速小，不易冲刷河床，有利于漂木、漂冰和宣泄其他漂浮物。缺点：水流衔接形式复杂多变，不易控制。下游水面波动很大，两岸易遭冲刷，有碍航运及水轮机工作。

15.底流消能的型式有几种？

底流消能的型式主要有以下三种：

(1)降低护坦高所形成的消力地消能。

(2)在护坦末端修建消力坎所形成的消力池消能。

(3)以上两种型式加上趾墩、消力墩、尾槛等辅助消能工程所形成的综合式消力池消能。

16.为什么要在挑流鼻坎内设置通气孔？

在挑流鼻坎内设置通气孔主要是为了避免挑流时高水流带走水舌下面的空气而形成真空，影响挑射距离。

17.挑流鼻坎为什么容易被破坏？

泄水建筑在泄洪时，挑流鼻坎表面要承受高速水流的冲刷，磨损很大。而许多工程因施工等原因，挑流鼻坎表面不平整，混凝土强度及耐磨达不到设计要求，经常造成鼻坎表面混凝土脱落，钢筋裸露，影响工程正常运行。

18.陡槽段混凝土衬砌为什么分缝？接缝有哪几种型式？并用何种材料止水？

为了适应混凝土因温度变化所引起的膨胀和收缩以及由于地基的不均匀沉陷所产生的变形，混凝土衬砌需设置纵横缝。接缝一般有平接缝、键槽缝、搭接缝及齿槽缝等四种型式。缝内要设置止水，止水可用金属片或沥青砂浆。止水的施工质量必须严格保证，以防急流钻入衬砌下面产生很大的动水压力而掀起衬砌板。

19.溢洪道有闸控制和无闸控制，各有什么优缺点？

对于蓄水工程来说，溢洪道可设闸门，也可以不设闸门。一般情况下，小型工程溢洪道常不设置闸门，大、中型工程溢洪道设置闸门的较多。溢流堰上不设闸门时，堰顶高程就是水库的正常蓄水位。设置闸门时，溢流堰顶高程低于水库的正常蓄水位。闸门控制可根据当地气象预报而定，而在汛期提前开闸放水，则有利于降低洪水位，减小库区的临时淹没和大坝及其他非溢流建筑物的高度，并可削减下泄的洪峰流量。但设置闸门却要增加闸门及启闭设备的投资。由于溢流堰的堰顶高程降低，则就要增加其开挖量，并且汛期还必须加强管理。