泄水建筑物PPT课件

本科毕业设计课程指导（三）
泄水建筑物设计
指导老师：刘 伟 指导地点：B1-201 指导时间：2016年4月18日
.
1
参考文献
➢ 水工建筑物 ➢ 水力学 ➢ 混凝土重力坝设计规范 SL319-2005 ➢ 碾压式土石坝设计规范 SL274-2001 ➢ 溢洪道设计规范 SL253-2000 ➢ 面板堆石坝设计规范SL228-2013 ➢ 水工隧洞设计规范 SL279－2002 ➢ 水力计算手册 ➢ 水工设计手册（第七卷 泄水与过坝建筑物）
断而形成临空面，危及坝基稳定，或岸坡可能被冲塌时，不宜 采用挑流消能，或须做专门的防护措施
.
18
设计要点——溢流坝段
➢ 消能设计
✓ 挑流消能
设计内容：
1. 选定挑坎的形式： 连续式，差动式和扭曲式等
2. 反弧半径R
3. 坎顶高程和挑角q
4. 估算水舌挑距、冲坑最大 深度以及对建筑物和岸坡的影 响等
.
2
泄水建筑物
➢ 定义
主要作用为泄洪、排沙、施工期导流及初期蓄水时向下游 输水（防止河道断流），同时又要兼顾水电进水口前冲沙、 排漂及排冰等。
.
3
泄水建筑物
➢ 常见的形式
✓ 低水头水利枢纽的滚水坝、拦河闸（泄水闸）和冲沙闸 ✓ 高水头水利枢纽的溢流坝、溢洪道、泄水（底）孔、泄水
涵管、泄水隧洞 ✓ 由河道分泄洪水的分洪闸、溢洪堤 ✓ 由渠道分泄入渠洪水或多余水量的泄水闸、退水闸 ✓ 由涝区排泄涝水的排水闸、排水泵站等
.
9
设计要点——溢流坝
➢ 开敞式溢流表孔的设计
1. 堰面形状 ② 堰顶下游堰面的曲线形式 堰顶下游堰面采用WES幂曲线。 WES幂曲线可按下式计算：
xn kHdn1y
Hd可根据容许负压的大小按堰顶最大作用水头 Hmax的75%~95%计算； n与上游堰坡有关的指数； k当P1/ Hd >1.0时，查表；当P1/ Hd ≤1.0时，k = 2.0 ~ 2.2
.ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
19
设计要点——溢流坝段
求确定
.
11
设计要点——溢流坝
➢ 开敞式溢流表孔的设计
1. 堰面形状 ③ 溢流堰面下游的切点
求得切点坐标：
xi
k an
1/n1
Hd
yi
1 n
k 1/n1 n
Hd
.
12
设计要点——溢流坝
➢ 开敞式溢流表孔的设计
2. 闸墩型式
溢流坝闸墩根据具体情况其墩头形状可采用矩形、半圆形、
尖圆形和楔形等型式。
.
4
泄水建筑物
➢ 分类
✓ 坝身式泄水建筑物：溢流坝，坝内泄水涵管 ✓ 岸边式泄水建筑物：岸边溢洪道，泄洪洞
➢ 泄水方式
✓ 堰流：通过溢流坝、溢洪道、溢流堤和全部开启的水闸的 水流
✓ 孔流：通过泄水隧洞、泄水涵管、泄水（底）孔和局部开 启的水闸的水流
.
5
设计说明
➢ 泄水建筑物设计
✓ 泄水建筑物坝体结构设计 ✓ 泄水建筑物的水力设计
设计要点——溢流坝
➢ 消能设计
✓ 挑流消能
消能方式：依靠水流在空中的扩散、与空气的摩擦和掺混、 跌入水垫时的扩散与碰撞，以及在水股两侧形成的旋滚等，消 耗分散水流的能量
优点：不需要保护下游河床，设计施工简便，工程量少 ，能 适应下游水位的较大变幅和便于检修
适用范围：坚硬岩石上的高、中坝，低坝需经论证才能选用 当坝基有延伸至下游的缓倾角软弱结构面，可能被冲坑切
.
10
设计要点——溢流坝
➢ 开敞式溢流表孔的设计
1. 堰面形状 ③ 溢流堰面下游的切点
溢流堰面下游一般设直线段，也可不设直线段，直接与反弧
段相切链接。
溢流堰面下游切点可按照WES幂曲线切点斜率与直线段或反
弧段切点斜率相等的原则计算出。
WES幂曲线切点斜率
y
n
kH
n1 d
xn1
直线段或反弧段切点的斜率为 1 / a，a为大坝坝坡系数，由大坝的结构要
库容的要求，可将溢流表孔降低，设计成胸墙式表孔
.
7
设计要点——溢流坝
➢ 主要设计内容
确定坝体断面、孔口尺寸和堰顶高程、溢流堰面曲线、 闸墩及坝段宽度。 说明：坝体断面选取除需满足水力学要求外，尚需满足重力 坝基本断面的要求。
.
8
设计要点——溢流坝
➢ 开敞式溢流表孔的设计
✓ 建筑物的组成 标准式溢流表孔一般由上游曲线段、堰面曲线段、直线段、 反弧段以及两侧的闸墩组成。 1. 堰面形状 ① 堰顶上游堰头的曲线形式 双圆弧曲线 三圆弧曲线 椭圆曲线
为 E / R =2.1 ~8.4
K
q g E 3/2
E / R 与 K 的相关曲线可由图查得。
③ 底流消能
参照挑流消能。
.
16
设计要点——溢流坝
➢ 消能设计
✓ 消能方式的选择 根据工程的实际条件，确定消能方式，要求进 行充分论证 挑流消能、面流消能、底流消能、消力戽消能 以及消能方式的组合
.
17
3. 泄流能力
① 表孔敞泄泄流能力
QCm sB2gH0 3/2
② 表孔控泄泄流能力
QseB2gH0e
Q0seB 2gH0
0
1 e
H0
.
13
设计要点——溢流坝
➢ 开敞式溢流表孔的设计
4. 水面线的确定 为了设计闸墩高度，导墙顶高程及选定弧形闸门支铰高程，需 知道水面线。 水面以上的安全超高可采用0.5~1.5m，对非直线段，安全超高 宜适当增加。
泄水形式
布置方案和 轮廓尺寸
结构计算和 水力计算
若干个
与枢纽中其他建 筑物综合分析
经济合理 便于施工
最佳设计方案
.
6
设计要点——溢流坝
➢ 溢流坝分类
溢流坝布置在主河道上，溢流表孔就其型式有开敞式和胸 墙式两种。 ✓ 开敞式：具有超泄能力大、水流平顺、结构简单、检查维
修方便和便于排除漂浮物等优点 ✓ 胸墙式：对于有些防洪工程，为满足汛前预泄，腾出防洪
① 挑流消能
R4~10h
h 为校核洪水位闸门全开时反弧段最低处的水深，m。
说明：反弧段流速 v < 16 m/s时，反弧段半径可取下限，流速 较大时，反弧段半径也宜选用较大值，以致取上限。
.
15
设计要点——溢流坝
➢ 开敞式溢流表孔的设计
5. 反弧半径的确定
② 戽流消能
对于戽流消能，反弧段半径 R与流能比 K 有关，一般选择范围
不掺气的水面线，如何确定参看《水工设计手册》（第7卷 p.8~11） 如水流掺气，则水深增加，边墙高度需相应增加，具体参看 《水工设计手册》（第7卷 p.167~172）
.
14
设计要点——溢流坝
➢ 开敞式溢流表孔的设计
5. 反弧半径的确定
溢流坝下游反弧半径应结合下游消能方式来确定，对不同的消 能方式应选用不同的公式。