溢洪洞

溢洪洞的设计

溢洪洞位于大坝右岸，由引渠段、进口段、洞身段、出口消能段组成，总长602.5m,进口高程为▽587m，隧洞出口高程为▽490.35m。是黑河水利枢纽工程的重要泄洪建筑物之一。

（1）进口段采用喇叭进口，导墙也采用

控制段的设计

堰顶O点上游三圆弧的半径及其水平坐标值为

H=6m

R1=0.5

d

H=2.1m

a=0.175

d

H=2.4m

R2=0.2

d

H=3.312m

b=0.276

d

R 3=0.04d H =0.48m c =0.282d H =3.384m

O 点下游的曲线方程为： 1.851n d x kH y -= （式6.1）

H d =(0.75-0.95)H max =9.53-12.07m

实取H d= 12m

所以控制曲线方程为： 1.85

y 0.0604x

= 按上式计算的坐标值见下表： 表6-2 Y 0.06 0.22 0.46 0.78 1.19 1.66 2.83 4.28 5.99 7.97 X 1 2 3 4 5 6 8 10 12 14

对曲线求一阶导数：

0.85dy

0.0604 1.85dx

x =⨯ 直线CD 的坡度为： 1dx

dy = 故有： 0.85

0.0604 1.85x ⨯=1

即 x c =13.175m ，y c =7.1224m 。

根据表中数据可得堰后控制段曲线OC ，坡度为m α=1的直线段CD 与曲线OC 相切于C 点。

控制段采用开敞式实用堰，堰顶高程为▽587.00，混凝土标号为C30，堰顶上游曲线采用三圆弧曲线，R1、R2、R3分别为6m 、2.4 m 、0.48m,上游堰面铅直；堰顶下游堰面采用WES 型曲线，曲线方程为y=0.0604x 1.85,下面与坡度为1：1的陡坡相切,反弧段半径为60m,堰顶设工作闸门，检修闸门各一个。

隧洞段的设计

直线段和反弧段切点D 、反弧圆心坐标O 1,及反弧与平洞段切点E 的确定。 初拟E 点高程500m ，即y E =87,平洞段底坡1：40，反弧半径按(0.5～1.0)h max 确定, h max =601.16-493.7=105.9,故初拟反弧半径R=60m 。各典型点坐标计算示意图见图6-2

根据几何关系得：

βcos 1R y y E O -==87-60×cos(actan0.025)=27.02 αcos 1R y y O D +==27.02+60cos(actan1)=69.43 由

1D C

D C

x x y y -=-，()1D D C C x y y x =-+=69.43-7.12+13.18=75.49

αsin 1R x x D O +==117.92 βsin R x x O E -==116.42

泄槽起始断面高程为▽500，其末端高程为▽490.35，是坡度i=0.02的陡坡段，从起始断面起，每隔15m 设一纵缝，缝下设纵向排水沟，尺寸与横向沟槽相同，泄槽段总长482.7m ，C25混凝土衬砌。

6．溢洪洞的水力计算

水力计算包括隧洞内水面线及出口消能防冲计算两部分。

水面线的计算：初拟定隧洞为直墙圆拱形断面，即城门洞形。断面尺寸为

2016⨯m 。

q —泄槽的最大单宽流量：

1540.6716

Q q B ===96.29 m/s （式6-4）

K h —临界水深：

2

13

3

()

9.82K h q g m α-

=⨯= （式6-5）

起始计算断面分别定在堰下反弧末端收缩断面为起始断面，起始计算断面水深h 1可按下式进行试算： ()

1012h E g q h -Φ=

（式6-12）

式中 q －起始计算断面单宽流量

H 0－起始计算断面渠底以上总水头 Φ－起始计算断面流速系数，取0.95

Eo=P(堰高)+H （堰上水头）=99.7m

所以1h =

表6-3 h

的试算过程

隧洞水面线的计算采用分段求和法推算，以确隧洞的断面尺寸和衬砌厚度，分段求和法计算公式如下： ⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛+-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=∆-2g v h 2g v h l 2

11122

222

1αα （式6-10） 3/422J --

=R v n

（式6-11）

式中 Δl 1-2－分段长度,m

h 1、h 2－分段始末断面水深 v 1、v 2分段始末断面平均流速，m/s α1、α2流速分布不均匀系数，取1.0 i －泄槽底坡，i=0.02

-

J －分段内平均摩阻坡降

n —隧洞糙率系数,查水工隧洞设计规范SL 279—2002，n=0.02

断

面

h/m A/m 2 x/m R/m R 2/3/n v/m/s J=v 2/c 2R J

I-J

V 2/2g E S △E S (m) △s ∑△s(m) 1 2.3 36.8 20.6 1.79 2.39 41.87 0.32 0.27 -0.25 89.43 91.73 -19.1 75.56 75.560444 2 2.6 41.6 21.2 1.96 2.75 37.04 0.22 69.98 72.58 3 2.9 46.4 21.8 2.13 3.11 33.2 0.16 0.14 -0.12 56.25 59.15 -9.75 80.81 156.37136 4 3.2 51.2 22.4 2.29 3.46 30.09 0.12 46.2 49.4 5 3.5

56

23 2.43 3.8

27.51 0.09 0.08 -0.06 38.62 42.12 -5.56 88.8 245.16969 6 3.8 60.8 23.6 2.58 4.14 25.34 0.07 32.76 36.56 7 4.1 65.6 24.2 2.71 4.46 23.49 0.06 0.05 -0.03 28.14 32.24 -3.41 103.2 348.34795 8 4.4 70.4 24.8 2.84 4.78 21.88 0.05 24.43 28.83 9 4.7 75.2 25.4 2.96 5.09 20.49 0.04 0.04 -0.02

21.42 26.12 -2.19

134.3 482.6956

10 5

80

26

3.08

5.4

19.26

0.03

18.92

23.92

由于溢洪洞流速较大（最大达41.87m/s ），因而考虑掺气的影响。掺气后的水深可按下式计算：

h v h b ⎪⎭

⎫ ⎝⎛

+=1001ζ （式6-14）