泄水建筑物

分类
• • • • • • • • 一、按功用分 1、泄水隧洞 2、引水和输水隧洞 3、排沙隧洞 4、导流隧洞 5、放空隧洞 6、发电尾水隧洞 7、通航隧洞
二、按水流流态分为有压隧洞和无 压隧洞。
• 有压隧洞在过水时洞内充满了水流，洞顶承 受水压力。有压隧洞没有自由水面。无压隧洞的 洞内有自由水面，洞顶不收水压力。 • 有压隧洞和无压隧洞在布置，水力计算，受力 条件及运行条件等方面差别比较大，工程中采用 何种形式的隧洞应经过经济比较后确定。 • 其中发电引水隧洞一定是有压隧洞，通航隧洞 只能是无涯隧洞。泄水隧洞可以是有压隧洞也可 以是无压隧洞。
隧洞布置
• 隧洞布置包括洞型选择和洞线选择两个方面。 • 1、在工程布置方面。无压洞进口量测必须开挖的 顺直对称，否则进口后容易产生涡流，影响洞内 流态，造成水流封顶；有压洞则对进口条件无严 格要求。无压隧洞平面弯道可能使水流产生较大 的横向比降和冲击波，应尽量避免平面横向弯道； 纵向变坡也对流态影响较大，应选取适当的抛物 线或反弧线型。有压隧洞的洞线则布置得比较灵 活。从降低工程布置难度来讲，有压洞远远优于 无压洞。
• 下部反弧段的作用是将顺坝面下泄的高速 水流转向，与下游消能设施有效衔接，多 采用简单的圆弧曲线。一般来说，饭呼出 的流速越高，反弧半径就要取较大的值。 • 溢流坝面是在非溢流坝面的基础上修改而 成，既有利于枢纽布置，又容易满足坝体 的抗滑稳定和应力要求。当基本三角形较 瘦时，可采用向上游突出的倒悬堰顶以满 足溢流曲线要求。
• 2、在水流条件方面 • 无压洞一般流速高，流态复杂，存在高 速水流产生的空蚀，闸门振动等问题。对 隧洞体型及平整度都要求严格控制；有压 隧洞流速相对较小，流态稳定，所要求的 隧洞断面却比无压洞小。所以从水流条件 来说，有压洞也比无压洞好。
• 3、在结构方面。 • 4、闸门设置和运行方面。无压洞的工作和 检修闸门都设置在进口，运行方便，但出 现事故时不方便维修。有压洞的闸门分设 两处，优缺点与无压洞相反。但当上游孔 口大，水头高的wenku.baidu.com候，闸门承受的水压力 大，增加了工程量和结构复杂性，所以， 无压洞在此方面稍优于有压洞。
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二、溢流坝面
• 溢流坝面曲线由顶部曲线段、中间直线段 和下部反弧段三部分组成。 • 其中顶部曲线段的形状对泄流能力和流态 的影响很大。 • 中间直线段分别与上部曲线和下部反弧段 相切，为保持与下游坝面齐平，中间连接 直线段的的斜率与非溢流坝下游坝面一直。 低坝一般不需要设置中间直线段，可以使 溢流曲线直接与反弧段相切连接。
• 二、进口建筑的构造 进口建筑包括有，喇叭口，闸室，渐变段， 通气孔，平压管，拦污栅等。 1、渐变段 2、闸门 3、平压管 4、通气孔 5、拦污栅
洞身
• • • • 洞身穿过山体开挖而成， 是隧洞的主体。 洞身断面形状有： 1、门洞形。衬砌方便，多用于无压隧洞。 2、圆形。受力条件好，多用于有压隧洞或 岩石破碎的无压隧洞。 • 3、马蹄形。受力条件优于门洞形，用于岩 石交差的无压隧洞。
第四章 泄水建筑物
第一节 泄水建筑物的分类与作用 定义：用来宣泄水流的水工建筑物成为泄水 建筑物
分类
一、按功能分 1、泄洪建筑物 2、泄水孔 二、按泄水方式分 1、坝顶溢流式 2、大孔口溢流式 3、坝身泄水孔 4、明六泄水道 5、泄水隧洞
作用
• • • • • • 1、泄放洪水 2、预泄库水 3、放空水库 4、排泄泥沙 5、引水取水 6、施工导流
第三节 河岸溢洪道
• 对于土石坝为主体工程的水利枢纽工程中， 不宜采用坝身泄水方式，因此需要在合适 的位置设置河岸式泄水建筑物。而对于某 些轻型坝或是枢纽布置有困难时，也适合 于设置河岸式泄水建筑物。而河岸泄洪道 是最常见的一种。 • 河岸溢洪道按泄洪标准和运用情况，可分 为，正常溢洪道和非常溢洪道。前者用于 宣泄设计洪水，后者用于宣泄非常洪水。
• 二、组成：正槽溢洪道由五部分组成，进 水渠，控制段，泄槽，消能段和尾水段。 • 1、进水渠：作用是是水流平顺的由水库进 入溢洪道，改善溢流堰和泄槽内的流态。 • 2、控制段：作用是控制溢洪道的泄流量， 由溢流堰、闸门以及闸墩、工作桥等组成。
• 3、泄槽：作用是顺利的将下泄水流泄往下 游。其水力特征是急流，底坡大于水流的 临界底坡，亦称为陡槽。 • 4、消能段：作用是对尾水进行消能，减少 对下游的冲刷。一般有挑流式和底流式。 • 5、尾水渠：作用是使下泄水流顺利流入下 游河道，下泄水流直接排入河流时，可不 设尾水渠
二、其他形式的溢洪道
• 1、侧槽溢洪道：侧槽溢洪道的泄槽与溢流 堰轴线平行。水流通过溢流堰后进入侧槽， 然后转约90°进入泄槽流入下游。侧槽溢 洪道一般由溢流堰、侧槽、泄水道和出口 消能段等组成。 • 侧槽沿程均有水流注入，会形成紊流，因 此要求建筑在坚硬的岩石基础上，进行较 强的衬砌，以保证安全。
• 3、深孔有压洞 • 深孔有压洞过流时洞内充满水流，且流 态平顺。有压隧洞的工作闸门位于隧洞的 出口处，启闭方便灵活，充气充分，可局 部开启，以调节下泄流量。但有压隧洞在 不泄水的时候洞内充满了水流，承受上游 全部水头，为保证安全，在隧洞长期不泄 水的时候，需关闭上游检修闸门，放空隧 洞。
• 4、深孔有压——无压洞 • 隧洞的工作闸门可放置在隧洞中间任意 一个位置。闸门的上游段为有压洞，下游 段为无压隧洞。这种隧洞常用于隧洞进出 口岩石条件差，不利于布置闸门的情况； 或者隧洞轴线呈弯曲状态，工作闸门布置 在弯曲段下游，可改善整个隧洞的水流流 态的情况。
第二节 溢流坝与坝身泄水孔
• 重力坝的坝身泄水方式分为坝顶溢流和孔 口溢流两种。其中坝顶溢流又称作表孔溢 流，其建筑物称为溢流重力坝，简称溢流 坝。孔口溢流是在水面以下的某个位置开 孔泄水，称为孔口溢流。其建筑物称为深 式泄水孔。
溢流坝
• • • • • 一、特点 1、有足够的孔口尺寸以及良好的孔口体型以满足泄洪 要求。 2、溢流面及闸墩等有较好的体型，以便使水流平顺过 坝，不产生不利的负压、振动、避免产生空蚀现象。 3、保证下游不产生危机大坝及其他建筑物安全的冲刷。 4、溢流坝段在枢纽中的位置，应使下游水流流态平顺， 不产生折冲水流，泄流不影响其他建筑物的正常运行。 5、如设有闸门、启闭机等设备，其控制和运用要灵活 可靠。
• 正常溢洪道在布置运作上有时也可分为主 溢洪道和副溢洪道，但这种布置是有条件 限制的，应根据地形地质，枢纽布置，坝 形，洪水特性及对下游的影响等因素研究 确定。主溢洪道宣泄常见的洪水，而非常 溢洪道在特大洪水或者少见的洪水时才会 启用，因此，运行机会少，可用简单的结 构建造，以获得全面综合的经济效益。
泄水隧洞的工作特点
• 1、泄水隧洞是一种地下结构，与一般的地 下建筑物一样，水工隧洞开挖后，周围岩 体的应力平衡状态遭破坏，容易引起岩石 破碎、掉落。所以水工隧洞必须进行衬砌。 • 衬砌指的是为防止围岩变形或坍塌，沿隧 道洞身周边用钢筋混凝土等材料修建的永 久性支护结构。
• 2、水工隧洞具有深式过水建筑物特征。隧 洞进口位于水下，闸门承受较大水压。洞 身在泄水时，要承受高流速、高水压力。 所以，要求隧洞体型要与之相适应，以免 产生破坏。 • 3、施工场地狭窄。由于隧洞的断面小，施 工场地狭窄，工作面小。且洞内施工程序 多，相互干扰变大，容易产生事故。
• 2、竖井式溢洪道：竖井式溢洪道由进口溢 流喇叭口段、渐变段、竖井、弯道段以及 水平泄洪洞和出口消能段等组成。竖井式 溢洪道适用于岩石坚硬的情况，一般由导 流洞改造而成。
• 三、虹吸式溢洪道 • 虹吸式溢洪道是一种封闭式溢洪道，封 闭式进口的前沿要低于溢流堰顶。
第四节 水工隧洞
定义：在水利枢纽中为满足泄洪、灌溉、发 电等各项任务在岩层中开凿而成的水工建 筑物。 • 在水利水电工程中，也建有交通隧洞，通 风隧洞等不过水隧洞，这些隧洞与普通隧 洞相同，不属于水工隧洞。
•河岸溢洪道按其结构形式又可分为正槽溢洪 道、侧槽溢洪道、竖井式溢洪道和虹吸式溢 洪道。 • 一、正槽溢洪道 • 1、工作特点及布置：正槽溢洪道的泄槽与 溢流堰轴线正交。过堰水流与泄槽轴线方 向一致，正向进入泄槽，因此水流条件好， 泄流能力和超泄流能力强，工作安全可靠。 • 正槽溢洪道的位置选择相对比较灵活，影 响其布置的主要因素有地形地质条件、枢 纽布置方案、施工条件等。
• 在工程量以及施工难度方面，无论是开挖， 立模，浇筑，各个工序，无压洞都优于有 压洞。 • 所以，一般来说，在洞线布置条件较好， 水头不高，流速较小时，可采用无压隧洞。 反之用有压隧洞。
进口建筑
• • • • • • • 一、进口建筑的型式 1、坝式。 2、塔式 3、竖井式 4、岸塔式 5、斜坡式 6、组合式
• 洞身断面大小，由水力计算确定。 • 隧洞开挖后需要衬砌，衬砌的方式有抹面 衬砌，单层衬砌，组合式衬砌，预应力衬 砌，喷锚衬砌。其中单层衬砌应用最多。 • 衬砌形式和厚度由作用在衬砌上的荷载大 小确定。一般来说，荷载越大，岩石越差， 衬砌厚度越厚。 • 洞身衬砌通常分块浇筑。
出口建筑
• 无压隧洞的出口建筑物结构比较简单。而 深孔有压隧洞的出口设有闸门和启闭机， 出口段做成收缩短，以保证洞内始终处于 有压状态。 • 泄水隧洞由于出口宽度小。流量大。出水 速度高。能量高且集中。所以需要对尾水 进行消能，常见的消能方式有，底流或者 挑流消能。
三、按布置形式分
• 1、表孔无压洞 • 进水口位于水库表面，整个隧洞在泄水 过流时均为无压状态。表孔无压洞的作用 和工作状态与开敞式溢洪道想同，工作闸 门布置在进口段。泄水时可以直接从洞口 进入。
• 2、深孔无压洞 • 隧洞的进口淹没于水下一定深度处，洞口高程 较低，除了泄洪外，还可以完成放空、冲沙等任 务。深孔无压隧洞在泄水时，上游进口处有一段 不长的有压段，但洞内大部分是无压明流状态的。 • 深孔无压洞的工作和检修闸门均在进口处布置。 可局部开启，以控制下泄流量。无压洞的水面流 态难以控制，特别是有弯道的地方，需精心设计， 否则容易引发气蚀、振动等问题。