05高职高专水工建筑物教案-河岸溢洪道

第六章河岸溢洪道

§6-1概述

●水库枢纽三大件：

挡水建筑物、泄水建筑物、取水建筑物。

●溢洪道：宣泄水库中容纳不下的多余洪水，保证大坝及工程的安全。

●布置方式：

①与大坝相结合，布置在河床中间，成为河床式溢洪道，如重力坝、拱坝的溢流坝段。

②当大坝为土石坝，溢洪道就不能与大坝结合，不能布置在河床中，需要布置在河岸边（水库边），成为河岸式溢洪道。

一、河岸溢洪道的类型

●类型：

开敞式溢洪道：正槽式、侧槽式。

正常溢洪道：

封闭式溢洪道：井式、虹吸式。

非常溢洪道：漫流式、自溃式、爆破引溃式

1. 正槽式溢洪道

水流过溢流堰后，水流方向不变，进入泄水槽。

●特点：水流平顺，泄水能力强，结构简单，常用。

●适用：岸边有合适的马鞍形山口时，此时开挖量最小。

正槽溢洪道图

2.侧槽式溢洪道

水流过堰后，转向约90°，进入泄水槽。

●特点：水流条件复杂，水面极不平稳，结构复杂，对大坝有影响。

●适用：两岸山体陡峭，无法布置正槽式溢洪道，可在坝头一端布置侧槽式溢洪道，此时溢流堰的走向与等高线大体一致，可减少开挖量，但水流就有转向问题。适用于中、小型工程。

侧槽溢洪道图

3.井式溢洪道

●特点：是管流，泄水能力低，水流条件复杂，易出现空蚀，应用较少。

井式溢洪道图

4.虹吸式溢洪道

●原理：溢洪道由曲管组成，曲管最顶部设通气孔，通气孔的出口在水库的正常高水位处，当水库的水位超过正常高水位，淹没了通气孔，曲管内没有空气，泄水时有虹吸作用，可增加泄水能力。

●特点：结构复杂，不便检修，易空蚀，超泄水能力小。用于中小型工程。

虹吸式溢洪道图

二、河床式溢洪道的位置选择

1.安全方面

§6-2正槽式溢洪道

一、正槽式溢洪道的组成

组成部分：进水渠、控制段、泄水槽、消能设施、出水渠。

1.进水渠

往往溢流堰不能紧靠水库，需修建进水渠将水库中的水平顺引至堰前。

要求：应将水平顺引至堰前，在引水过程中，尽量减小水头损失，即在合理的开挖条件下，减小水流流速。

①平面布置

长度尽量短，轴线尽量平直，最好为直轴线，如需转弯，R>5B（渠底宽），且堰前有足够长的直线段，保证正向进水。堰前进口为喇叭形。

②横断面

应足够大，以减小流速，减小水头损失，一般流速为1～2m/s。

断面形状为梯形，应注意边坡稳定。做好衬砌，减小糙率。

③纵断面

底坡采用逆坡或平坡，渠底高程要低于堰顶高程。

二、控制段

溢洪道的控制段包括：溢流堰及两侧连接建筑物。是控制溢洪道泄流能力的关键部位。

（一）溢流堰的形式

溢流堰通常选用宽顶堰、实用堰，有时也是用驼峰堰、折线形堰。溢流堰的体形应尽量满足增大流量系数，在泄

流时不产生空穴水流或诱发振动的负压等。

（1）宽顶堰宽顶堰的特点是结构简单，施工方便，但流量系数较低。由于宽顶堰荷载小，对承载力较差的土基适应能力较强，因此，在泄量不大或附近地形较平缓的中、小型工程中应用较广，如图所示。

（2）实用堰实用堰与宽顶堰相比较，实用堰的流量系数比较大，在泄量相同的条件下需要的溢流前缘较短，工程量相对较小，但施工较复杂。大、

中型水库，特别是岸坡较陡时，多采用这种型式，如图所示。

● 泄流能力：溢洪道中的实用堰一般都比较低矮，其流量系数介于溢流重力坝和宽顶堰之间。实用堰的泄流能力与其上下游堰高、定型设计水头、堰面曲线型式等因素有关。

● 剖面形式：WES 标准剖面堰、克—奥型剖面堰。

● 定型设计水头H d 。低堰泄流时由于下游堰面水深比较大，堰面一般不会出现过大的负压，不致发生破坏性的空蚀和振动，因此在设计溢洪道的低堰时，可选择较小的定型设计水头，使高水位时的流量系数加大。 根据实验研究，定型设计水头可采用（0.6~0.75）H max 。

● 上游堰高P 1溢流堰按上游堰高P 1和定型设计水头H d 的比值分为高堰（P 1/H d ＞1.33）和低堰(P 1/H d ≤1.33)。高堰的流量系数接近一个常数，一般不随P 1/H d 的变化而受影响；低堰的流量系数则随P 1/H d 的减小而降低，流量系数的变化如表6-1。这是因为进水渠中流速加大，水头损失加大，同时过堰水舌下缘垂直收缩不完全，压能增大，动能减小。

为了获得较大的流量系数，一般上游堰高P 1≥0.3 H d 。

● 下游堰高P 2：低堰的流量系数还与下游堰高P 2有关。当堰顶水头较大，下游堰高P 2不足，堰后水流不能保证自由泄流时，将会出现流量系数随水头增加而降低的现象。

为了消除这种现象，下游堰高一般应P 2≥0.6 H d 。溢洪道中的实用堰一般都比较低矮，其流量系数介于溢流重力坝和宽顶堰之间。实用堰的泄流能力与其上下游堰高、定型设计水头、堰面曲线型式等因素有关。

● WES 幂曲线：可按下式计算：

y kH x n d n 1-= （6.1）

式中：H d —堰面曲线定型设计水头；

x 、y----原点下游堰面曲线横、纵坐标；

n----与上游堰坡有关的指数；

k----当P 1/H d >1.0时，k 值见表6-1；当 P 1/H d ≤1.0时，取k=2.0~2.2； 设计溢流堰堰面曲线，首先要确定定型设计水头H d 。对于P 1 1.33H d 的低堰，H d =（0.65~0.85）H max （H max 为校核流量下的堰上水头）。泄流时由于下游堰面水深比较大，堰面一般不会出现危险负压，即使在最大水头超过H d 的1.18~1.54倍的情况下，堰面负压也不会超过0.06MPa ，不致发生破坏性的空蚀和振动。