河岸溢洪道

授课题目：第五章河岸溢洪道第一节概述教学目的：掌握河岸溢洪道的类型；以及各种溢洪道的适用条件；河床式溢洪道的位置选择。

教学重点：河岸溢洪道的类型教学难点：河床式溢洪道的位置选择。

教学过程：组织教学：师生问好，清查人数。

复习提问：水闸按所承担的任务分哪几种形式？导入新课：为了宣泄水库多余的水量，防止洪水漫坝失事，确保工程安全，以及满足放空水库和防洪调节等要求，在水利枢纽中一般都设有泄水建筑物。

讲授新课：第五章河岸溢洪道第一节概述为了宣泄水库多余的水量，防止洪水漫坝失事，确保工程安全，以及满足放空水库和防洪调节等要求，在水利枢纽中一般都设有泄水建筑物。

常用的泄水建筑物有深式泄水建筑物和溢洪道。

河岸溢洪道一般适用于土石坝、堆石坝等水利枢纽。

河床溢洪道即溢流坝，通常用于重力坝枢纽。

基本概念：水库枢纽三大件由挡水建筑物、泄水建筑物、取水建筑物组成。

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：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。

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、河岸溢洪道的类型河岸溢洪道可以分为正常溢洪道和非常溢洪道两大类。

正常溢洪道常用的型式主要有正槽式、侧槽式、井式、虹吸式四种。

开敞式溢洪道包括正槽式、侧槽式。

封闭式溢洪道包括井式、虹吸式。

非常溢洪道：漫流式、自溃式、爆破引溃式1. 正槽式溢洪道这种溢洪道的泄槽轴线与溢流堰轴线正交，过堰水流方向与泄槽轴线方向一致，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.侧槽式溢洪道侧槽溢洪道的泄槽轴线与溢流堰轴线接近平行，水流过堰后，在侧槽内转弯约90°，再经泄水槽泄入下游。

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：其组成主要有溢流喇叭口段、渐变段、竖井段、弯道段和水平泄洪洞段。

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。

适用：岸坡陡峭、地质条件良好，又有适宜的地形的情况。

井式溢洪道图4.虹吸式溢洪道虹吸式溢洪道进口（遮檐）、由曲形虹吸管、具有自动加速发生虹吸作用和停止虹吸作的辅助设备、泄槽及下游消能设备组成，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。

适用：用于水位变化不大和需随时进行调节的中小型水库，以及发电和灌溉的渠道上。

虹吸式溢洪道图二、河床式溢洪道的位置选择1．安全方面修建在坚固的岩石地基上，必须修在挖方上，两侧山体必须保证稳定，水流进出口不宜离大坝太近。

2．经济方面选择高程合适的马鞍形山口，开挖方量少，出水归河，冲毁农田要少。

3．施工运用方面为管理运用方便，不宜离大坝太远，施工中要考虑出渣线路、堆渣场地，最好开挖的土石料能用在修坝中。

要考虑爆破的影响。

总结：本节重点讲述了河岸溢洪道的类型，以及各种溢洪道的适用条件。

复习题1、泄水建筑物如何分类？河岸式溢洪道有几种型式？2、河岸溢洪道如何进行位置的选择？授课题目：第五章河岸溢洪道第二节正槽溢洪道教学目的：掌握正槽式溢洪道的组成，以及各组成部分的构造要求。

教学重点：正槽式溢洪道的组成教学难点：正槽式溢洪道的各组成部分的构造要求。

教学过程：组织教学：师生问好，清查人数。

复习提问：河岸溢洪道有哪几种类型？导入新课：为了宣泄水库多余的水量，防止洪水漫坝失事，确保工程安全，以及满足放空水库和防洪调节等要求，在水利枢纽中一般都设有泄水建筑物。

讲授新课：第二节正槽溢洪道正槽式溢洪道由进水渠、控制段、泄水槽、消能设施、出水渠五部分组成。

一、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。

①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。

②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。

③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。

④断面形状为梯形，应注意边坡稳定。

做好衬砌，减小糙率。

⑤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1、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：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。

③驼峰堰驼峰堰是一种复合圆弧的溢流低堰，堰面由不同半径的圆弧组成，如图6-9所示。

其流量系数可达0.42以上，设计与施工简便，对地基的要求低，适用于软弱地基。

④折线形堰为获得较长的溢流前沿，在平面上将溢流堰做成折线形，称折线形堰。

堰顶高程：中、小型水库溢洪道，特别是小型水库溢洪道常不设闸门，堰顶高程就是水库的正常蓄水位；溢洪道设闸门时，堰顶高程低于水库的正常蓄水位。

堰顶是否设置闸门，应从工程安全、洪水调度、水库运行、工程投资等方面论证确定。

侧槽式溢洪道的溢流堰一般不设闸门。

3、胸墙：当水库水位变幅较大时，常采用带胸墙的溢流堰。

这种布置型式，可以减小闸门尺寸，在较低库水位时开始溢流，提高水库汛前限制水位，充分发挥水库效益。

但在高水位时其超泄能力不如开敞式溢洪道。

（二）溢流孔口尺寸的拟定溢洪道的溢流孔口尺寸，主要是溢流堰堰顶高程和溢流前沿宽度的确定。

其设计方法与溢流重力坝基本相同。

但由于溢洪道出口一般离坝脚较远，其单宽流量可以比溢流重力坝所采用数值大一些。

闸墩的型式和尺寸应满足闸门（包括门槽）、交通桥和工作桥的布置、水流条件、结构及运行检修等的要求。

当有防洪抢险要求时，交通桥与工作桥必须分开设置，桥下净空应满足泄洪、排凌及排漂要求。

三、泄槽正槽溢洪道在溢流堰后多用泄槽与消能防冲设施相连，以便将过堰洪水安全地泄向下游河道。

河岸溢洪道的落差主要集中在该段。

（一）泄槽的衬砌1、泄槽衬砌应满足条件：⑴.表面光滑平整，不至引起不利的负压和空蚀；⑵.分缝止水可靠，避免高速水流浸入底板以下，因脉动压力引起破坏；⑶.排水系统通畅，以减小作用于底板上的扬压力；⑷.材料能抵抗水流冲刷；⑸.在各种荷载作用下能保持稳定；⑹.适应温度变化和一定的抗冻融循环能力。

影响泄槽衬砌可靠性的因素是多方面的，而且作用在底板上的荷载不易精确计算。

因此，衬砌设计应着重分析具体的地质、流速、工程规模、气候和施工条件，采取相应的构造措施。

2、岩基上泄槽的衬砌①岩基上的衬砌可以用混凝土、水泥浆砌条石或块石，以及石灰浆砌块石水泥浆勾缝等型式。

石灰浆砌石水泥勾缝，适用于流速小于10m/s的小型水库溢洪道。

水泥浆砌条石或块石适用于流速小于15m/s的中、小型水库，厚度一般为0.3~0.6m。

大、中型工程，由于槽内流速较高，一般用混凝土衬砌，衬砌厚度不小于0.3m。

②为防止产生温度裂缝，在衬砌上应设置横缝和纵缝。

衬砌的纵横缝一般用平缝，接缝处衬砌表面应结合平整，当地基不均匀性明显时，垂直水流方向的横缝一般用搭接的型式，特别要防止下游表面高出上游表面。

在良好的地基上有时也可用键槽缝。

对于平行水流方向的纵缝，可适当降低要求，一般可用平接式。

纵横缝的间距应考虑气候特点、地基约束情况、混凝土施工（特别是温度）条件，根据类似工程的经验确定，其大小一般采用10~15m。

靠近衬砌的表面沿纵横向需配置温度钢筋，含筋率约0.1%。

衬砌分缝的缝宽一般多采用1~2cm，缝内必须做好止水，衬砌的纵缝和横缝下面应设置排水设施，且互相连通渗水集中到纵向排水内排向下游。

③纵向排水通常是在沟槽内放置缸瓦管，管径视渗水大小确定，一般采用10~20cm。

管接口不封闭，以便收集渗水，周围用1~2cm的卵石或碎石填满，顶部盖混凝土板或沥青油毛毡等，以防止浇筑混凝土时灰浆进入造成堵塞。

横向排水通常是在岩石上开挖沟槽，尺寸视渗水大小而定，一般采用0.3m×0.3m。

为了防止排水管有可能被堵塞而影响排水，纵向排水管至少应有两排，以确保排水通畅。

④泄槽边墙的构造基本上与底板相同。

边墙的横缝间距与底板一致，缝内设止水，其后设排水并与底板下的排水管连通。

在排水管靠近边墙顶部的一端设通气孔以便排水通畅。

边墙的断面型式，根据地基条件和泄槽断面形状而定，岩石良好，可采用衬砌式，厚度一般不小于30cm，当岩石较弱时，需将边墙做成重力式挡土墙。

混凝土边墙顶宽应不小于0.5m，以利通行。

3、土基上泄槽的衬砌①土基上泄槽通常用混凝土衬砌。

由于土基与衬砌之间没有粘结力，而且不能采用锚筋，所以衬砌厚度一般要比岩基上的大，通常为0.3~0.5m。

②混凝土衬砌的横缝必须须用搭接的形式，有时还在下块的上游侧设齿墙，以防止衬砌沿地基面滑动，如图所示。

齿墙应配置足够数量的钢筋齿墙应配置足够数量的钢筋，以保证强度。

纵缝有时也做成搭接式，缝中设止水填料，并设水平止水片。

如图所示。

由于土基对混凝土板伸缩的约束力比岩基小，所以可以采用较大的分块尺寸，纵横缝的间距可用15m或稍大，以增加衬砌的稳定性和整体性。

衬砌需要双向配筋，各向含筋率约为0.1%。

③在衬砌底板下面，设置厚约30cm的碎石垫层，形成平面排水，以减小底板承受的渗透压力。

如果地基为粘性土，先铺一层厚0.2~0.5cm的砂砾垫层，垫层以上再铺卵石或碎石排水层，或在砂砾层中做纵、横排水管，管周围做反滤层。

如果地基为细砂，应先铺一层粗砂，再做碎石排水层、以防止渗透破坏。

四、消能防冲设施1、溢洪道宣泄的洪水，单宽流量大，流速高，能量集中。

因此，消能防冲设施应根据地形、地质条件、泄流条件、运行方式、下游水深及河床抗冲能力、消能防冲要求、下游水流衔接及对其他建筑物的影响等因素，通过技术经济比较选定。