溢流坝段设计

溢流坝段设计

一、孔口设计 1、孔口形式

本设计溢流坝段采用开敞式溢流坝，孔口形式采用坝顶溢流式，堰顶不设闸门，所以溢流堰堰顶高程即为正常蓄水位605m 。 2、孔口尺寸

本设计溢流堰净宽51m ，每孔净宽17m 。 二、溢流坝剖面设计

溢流坝曲线由顶部曲线段、中间直线段和下部反弧段三部分组成，溢流面曲线采用WES 曲线。 1、设计依据

《溢洪道设计规范》（SL 253-2002） 2、基本资料

调洪演算成果汇总表

工况上游水位（m ）下泄流量（m3/s ）下游水位(m)正常605.00 179.30 572.83 设计609.45 1248.39 576.29

校核

610.97 1831.76 577.54 有上述资料可得出H max =5.97m 。 3、溢流曲线设计

溢流曲线具体尺寸要求如下图一所示，其中H d 为堰面曲线定型设计水头设计水头，规范要求按最大作用水头H max 的75%到95%计算，本设计采用80%倍的H max ，所以H d =4.78m 。上游堰高P 1=42m>1.33H d =6.35m ，所以本设计为高堰流量系数m d =0.502。

1)、曲线上游圆弧段参数计算如下表所示：

0.282Hd=1.348m R1=0.50Hd=2.39m 0.276Hd=1.319m R2=0.20Hd=0.956m 0.175Hd=0.837m R3=0.04Hd=0.191m

曲线参数计算表

0.175Hd

0.276Hd

0.282Hd

R 1=

0.50H d

R 2=

0.2

0H d

R3=0.04Hd

x

y

2)、下游曲线段

下游曲线段计算公式为：

1

n n d x kH y

-=

式中：H d 为堰面曲线定型设计水头；

x ，y 为原点下游堰面曲线横纵坐标； n 与上游堰坡有关； k 当P 1/H d >1.0时，k 值由规范查取，当P 1/H d ≦1.0时，k 取2.0到2.2。 上游堰坡垂直，所以由规范查的n=1.85；P 1/H d =8.8>1.0，所以由规范查的k=2.0。综上所述，本设计溢流堰堰面曲线段公式为：

()()

1.85

0.5d

d

y x H H =

经excel 计算可得堰面曲线计算表如下表所示：

x 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 y 0.037 0.132 0.280 0.477 0.721 1.010 1.343 1.719 2.137 x 4.00 4.50 5.00 5.50 6.00 6.50 7.00 7.50 8.00 y 1.719

2.137

2.597

3.098

3.639

4.220

4.840

5.499

6.197

3）、中间直线段

直线段与曲线段的切点计算如下所示：

0.850.851.85120.7y

x d d x d H =-=-

代入数据计算可得：

7.97t x m = 6.154t y m

= 4）、下游反弧段

本设计采用挑流消能，由规范查的反弧段半径R=(4~10)h 0，式中h 0为校核水位闸门全开时挑流鼻坎反弧段最低点处的水深。挑流鼻坎高程取579.00m （下游最高水位577.54m ）。

反弧段最低点流速：

2v gH ϕ=

式中：φ为堰面流速系数，由长江流域规划办公室提供的公式初步确定为：

0.51/31/3(10.055/)(10.055/0.2778)0.93

E k ϕ=-=-=

020.9329.81(610.97579)23.29/v gH m s

ϕ==⨯⨯-=则

1836.761.5523.2951m c q h m vB =

==⨯水深

反弧段半径R=(4~10)h 0，本设计反弧段流速为23.29m/s>16m/s ，但流速也不是很大，同时考虑反弧段要与中间直线段相切，所以取R=6.42h 0=9.95m 。 综上所述，溢流面初步拟定的剖面如下图所示: 1:0.7

地基高程563m

堰顶高程605m

鼻坎高程579m

1:0.1

4、消能防冲设计

本设计采用挑流消能，挑流鼻坎采用连续式鼻坎；挑射角规范要求在 到 之间，本设计取挑射角θ ；反弧段半径R 规范要求取（4~10）h 0，h 0为校核水位闸门全开时挑流鼻坎反弧段最低点处的水深；鼻坎高程规范要求高于下游最高水位1~2m ，本设计下游最高水位577.54m ，鼻坎高程取为579.00m 。

1）、挑射距离计算

由于冲坑最深点大致落在水舌外缘的延长线上，故跳射距离可按下式估算：

2

22111121[sin cos cos sin 2()]L v v v g h h g θθθθ=

+++

式中：L 为水舌挑射距离；

V 1为坎顶水面流速，按鼻坎处平均流速v 的1.1倍计，即：

10

1.12v gH ϕ=

式中：H 0为库水位至坎顶的落差，φ为堰面流速系数；

h 1为坎顶平均水深在铅直方向的投影，即h 1=hcos θ； h 2为坎顶至河床面高差。

由上面计算可得v=23.29m/s ，所以v 1=1.1×23.29=25.62m/s ；

h 1=1.55cos θ=1.34m ；h 2=579-563=16m ；把这些数值代入挑射距离的计算