第六章 河岸溢洪道

泄水建筑物：用来宣泄洪水期间或其他情 况下水库（或渠道）中多余水量以保证 大坝安全的建筑物。包括河床溢洪道 （如溢流坝、泄洪闸、泄水孔等）和河 岸溢洪道（明渠和泄水隧洞等）。 河岸溢洪道的适用条件 1、河谷狭窄，洪峰流量大，采用河床布 置有困难； 2、坝体不宜作河床溢洪道； 3、有垭口地形； 4、利用施工导流洞改建。
*变坡：泄槽很长时，为适应地形、地质 条件而设。 由陡变缓，变坡处用反弧段连接R8 ～ 10倍水深，易出现动水压力破坏，应尽 量避免。 由缓变陡：变坡处用抛物线连接。槽底 易产生负压。

图6-4 泄槽变坡处的竖曲线



（2）泄槽的平面布置 从高速水流考虑，泄槽在平面上应尽量直线、 等宽、对称布置。 实际上，由于地质（形）条件的限制，或从 减少开挖、处理洪水归河、有利消能等方面 考虑，往往改变横断面，设置收缩段、弯曲 段或扩散段。
第二节、正槽溢洪道工作特点 开敞式正面进流. 泄槽与溢流堰轴线 正交,过堰水流与泄槽方向一致. 组成: 进水段（引水渠）, 控制段,泄 槽(陡槽), 消能段,尾水渠. 优点:结构简单,进流量大,泄流能力强, 工作可靠,施工、管理、维修方便，因而 被广泛采用。
一、正槽溢洪道各组成部分的设计 1、引水渠 作用：使水流平顺地进入控制段，改善堰身 及泄槽的流态。 设计原理：在合理的开挖方量下，尽量减少 水头损失，以增加溢洪道的泄水能力。 断面形式：岩基上接近矩形，土基上采用梯 形。 进口布置形式：喇叭口。
图6-2 溢洪道的整体布置 单位：m
2、控制堰段 作用:控制溢洪道的泄流能力. 横断面:矩形 纵剖面:实用堰和宽顶堰 设计要求:有足够的泄流能力. *实用堰:流量系数大，需要的溢流前缘较短， 较之宽顶堰可减少工程量。但施工复杂，多 用于岩石地基上，尤其是岸坡较陡的大中型 工程。 *宽顶堰:结构简单，施工方便。但流量系数 较小，需要的溢流前缘较长。多用于泄洪量 不大或附近地形较平缓的中小型工程中。

应当指出，自溃式溢洪道在溃坝泄洪后， 需在水位降落后才能修复，如果堰顶高 程较低，还会影响水库当年的蓄水量。 但是，非常溢洪道的启用机遇是很小的， 故这种影响一般不大。关键的问题是保 证自溃土坝在启用时必须能按设计要求 被冲溃，为此应参照已建工程经验进行 布置，并应通过水工模型试验验证。

三、爆破引溃式 与自溃式类似，爆破引溃式非常溢洪道是由 溢洪道进口的副坝、溢流堰和泄槽组成。当 溢洪道启用时，引爆预先埋设在副坝廊道或 药室的炸药，利用爆快速水流的冲刷，使副坝迅速 溃决而泄洪。如果这种溢洪措施副坝较长时， 也可分段爆破。爆破的方式、时间可灵活、 主动掌握。由于这种引溃方式是由人工操作 的，因而使坝体溃决有可靠的保证。
第一节

概
述
一、水工隧洞的类型和工作特点 1 水工隧洞的类型 水工隧洞因担负任务性质的不同，可 分为取水隧洞和泄水隧洞两大类。按工作 时水力条件的不同，分为有压隧洞和无压 隧洞两种。

取水隧洞用来从水库取出用于灌溉、发电、工业 用水、生活供水等所需要的水量，其流速一般较 低。泄水隧洞可配合溢洪道宦泄部分洪水，用来 排沙、泄放水电站尾水以及放空水库等，一般为 高速水流。有压隧洞千作时，隧洞内充满水，内 壁面各个部位均作用有较大的内水压力，并保证 洞顶的测压管水头大于2m。无压隧洞丁作时水流 具有自由水面，保持一定的净空。取水隧洞和泄 水隧洞丁作时町为有压或无压状态，或前段有压 后段无压状态，但必须避免有压流和无压流交替 出现的工作状态。

应当指出，非常溢洪道由于设计理论不 完善，实践经验不足，在运用中还存着 不少问题，在设计和运用中应谨慎对待。 若启用不当，将造成不必要的人为洪峰， 反而会加重下游的灾情。
第七章 水 工 隧 洞

[本章学习重点] 本章介绍了水工隧 洞的类型和工作特点，重点掌握水工 隧洞的功用和类型、水工隧洞的组成、 工作特点、进水口的形式和特点、出 口消能、懂身断面形式和构造，要求 了解隧洞衬砌的荷载和结构计算方法。 要求掌握坝下涵管的构造要求。

以上四种类型的泄洪设施，前两种设施 的整个流程是完全敞开的，故又称为开 敞式溢洪道，而后两种称为封闭式溢洪 道。 1 河岸溢洪道的位置选择 河岸溢洪道位置选择是否得当，对 水库工程的安全利造价有很大影响。其 位置选择主要考虑以下条件。
(1)枢纽总体布置方面。溢洪道布置应 结合枢纽布置全面考虑，避免泄洪、发 电、航运及灌溉等建筑物在布置上的干 扰。其布置时合理选择进出位置，保证 水流顺畅。进水口应短而直，出水渠应 与下游河道平顺连接，避免下泄水流对 坝址下游河床的严重冲刷及淤积，保证 其他建筑物的正常工作

引冲自溃式也是由自溃坝、溢流堰和泄 槽组成 ，在坝顶中部或分段中部设引冲 槽。当库水位超过引冲槽底部高程后， 水流经引冲槽向下游泄放，并把引冲槽 冲刷扩大，使坝体自溃泄洪。这种自溃 方式在溃决过程中流量逐渐加大，对下 游防护较有利，故自溃坝体高度可以适 当提高。对于溢流前缘较长的坝，也可 以按分级分段布置。引冲槽槽底高程、 尺寸和纵向坡度可参照已建工程拟定。

二、自溃式非常溢洪道 自溃式非常溢洪道有漫顶溢流自溃式和引冲 自溃式两种型式。漫顶溢流自溃式由自溃坝 （或堤）、溢流堰和泄槽组成。自溃坝布置 在溢流堰顶面，坝体自溃后露出溢流堰，由 溢流堰控制泄流量，如图6-17所示。自溃坝 平时可起挡水作用，但当库水位达到一定的 高程时应能迅速自溃行洪。为此，坝体材料 宜选择无粘性细砂土，压实标准不高，易被 水流漫顶冲溃。当溢流前缘较长时，可设隔 墙将自溃坝分隔为若干段，各段坝顶高程应 有差异，形成分级分段启用的布置方式，以 满足库区出现不同频率稀遇洪水的泄洪要求。

第一节、河岸溢洪道的型式 河岸溢洪道的主要型式有正槽溢洪道、侧 槽溢洪道、井式溢洪道和虹吸式溢洪道等。 1．正槽溢洪道 正槽溢洪道泄槽与溢流堰轴线正交，过堰 水流与泄槽轴线方向一致，如图5—l所示。

正槽溢洪道水流平顺，超泄能力大，结构简 单，运用管理方便，适用于各种水头和流量。 因此，在实际工程中，大多数以土石坝为主 坝的水利枢纽都采用这种溢洪道。 2．侧槽溢洪道 该型式的溢洪道的溢流堰与泄槽的轴线接 近平行，过堰水流在侧槽段的较短距离内转 弯约90’，如图5—2所示，再经泄槽泄人下 游。因而水流在侧槽中的紊动和撞击都很强 烈，且距坝头较近，直接关系到大坝的安全。 它适宜用在坝肩山体较高、岸坡较陡的中小 型水库中。
3．井式溢洪道 如图5—3所示，这种溢洪道由溢流喇叭口段、 竖井段和泄洪隧洞段组成。水流进入环形溢流堰 后，经竖井和泄水隧洞段流入下游。它适用于岸 坡陡峻、地质条件良好、地形条件适宜的情况。 它的缺点是水流条件复杂，超泄能力小，容易产 生气蚀和振动。在于程实践中，布置这种泄洪设 施往往与导流隧洞相结合，施丁期采用隧洞导流， 竣工后废洞利用。专门布置竖井式溢洪道泄洪在 我国应用较少，仅在某些山区渠道退水工程中应 用过。
图6-5 泄槽的平面布置



(3)断面型式 在岩基上一般接近矩形断面，土基上用 梯形较多，边坡不宜太缓以防止水流外溢和 对流态不利，一般应做衬砌。 (4)弯曲段：渠底超高法—作用是使流量分布 均匀并适当改善流态。 对弯曲的泄槽，为使槽内流量分布均匀 和改善流态，可将渠底做成外侧高于内侧的 横向底坡，用重力来平衡离心力。
图6-8 侧槽溢洪道典型布置
第四节

非常溢洪道

在建筑物运行期间，出现超过设计标准的洪 水，由于这种洪水出现机会极少，所以可用 构造简单的非常溢洪道来宣泄。一旦发生超 过设计标准的洪水，即启用非常溢洪道泄洪， 只要求能保证大坝安全，水库不出现重大事 故即可。 一、漫流式非常溢洪道 这种溢洪道将堰顶建在准备开始溢流的水 位附近，且听任其自由溢流。这种溢洪道的 溢流水深一般取得较小，因而溢流堰较长， 多设于垭口或地势平坦之处，以减少土石方 开挖量。


浙江南山水库自溃式非常溢洪道，采用2 m宽 的混凝土隔墙将自溃坝分为三段，各段坝顶 高程均不同，形成三级启用形式，除遇特大 洪水时需三级都投入使用外，其他稀遇洪水 情况只需启用一级或两级，则行洪后的修复 工程量亦可减少。 自溃式非常溢洪道的优点是结构简单，施工 方便，造价低廉；缺点是运用的灵活性较差， 溃坝时具有偶然性，可能造成自溃时间的提 前或滞后。所以，自溃坝的高度常有一定的 限制，国内已建工程一般在6m以下。

(2)地形条件，这是决定溢洪道型式和布 置的主要因素。较理想的地形条件是， 离大坝不远的库岸有通向下游的马鞍形 垭口，其高程在正常蓄水位附近，垭口 后面有长度不大的冲沟直通原河道，出 口离坝脚较远，不威胁大坝安全，且易 解决下泄水流的归河问题。 (3)地质条件。这是影响溢洪道安全的关 键因素。溢洪道应布置在坚固、完整且 稳定的岩体上。
图6-3 常用的控制堰
3、泄槽段 工作特点：在溢流堰后用泄槽与消能段 相接，为使槽内水流呈急流状态其纵坡常为 大于临界坡度的陡坡，因此又称其为陡槽。 由于泄槽内水流流速较高，设计时必须考虑 高速水流产生的冲击波、脉动和空蚀现象， 在布置和构造上予以重视，一般应加高、加 固泄水槽的边墙，以确保溢洪道的安全。 （1）泄槽的纵剖面设计 泄槽的纵坡一般做成为大于临界坡度的 陡坡，通常i=1%～5%，有时可达10%～15%。
4．虹吸式溢洪道 它是由具有虹吸作用的曲管和淹没在上 游水位以下的进口(又叫遮檐)所组成，如图 5—4所示。在水库正常高水位以上设有通气 孔，当库水位超出正常高水位时，淹没了通 气孔，水流经过堰顶开与空气混合，逐渐将 曲管内的空气带出，使曲管内产生真空，虹 吸作用发生而自动泄水。这种溢洪道的优点 是能自动调节上游水位，不需设置闸门。其 缺点是超泄能力较小，构造复杂，且进口易 堵塞，管内易空蚀。适用于上游淹没高程有 严格限制的情况。
消能方式：底流消能和挑流消能。 5、尾水渠:当流经泄槽的急流经过消能 后，不能直接进入原河道，需布置一段 尾水渠，要求短、直、平顺，底坡尽量 接近原河道的坡度，以使水流能平稳顺 畅地归入原河道

图6-7 溢洪道挑流坎布置图 单位：m
第三节 侧槽溢洪道



一、侧槽溢洪道的特点和布置 1、特点：水流经过溢流堰，泄入与堰大致平行的 侧槽后，在槽内转向约90°，经泄槽或泄水隧洞 流入下游。侧向进流，纵向泄流。 2、适用:坝址山头较高、岸坡较陡的情况，尤其 适于中小型水库中无闸门控制的溢洪道中。 3、组成：一般由控制段、泄槽、消能防冲设施和 尾水渠组成。
图6-6 弯道上的泄槽


5)收缩段与扩散段 收缩段的收缩角大小直接影响由于断面 收缩而产生的冲击波的大小。收缩角越小， 冲击波就越小，通常收缩角≤ 11.25º.扩散 段一般设在泄槽的末端有利于消能.在高速水 流的条件下,扩散角不宜过大以免水流于边墙 脱离. 4、消能设施：泄水槽出口处，作用是为了消 除下泄水流具有破坏作用的动能，从而防止 建筑物被水流冲刷，保证安全。

漫流式非常溢洪道的布置与正槽溢洪道类似， 堰顶高程应选用与非常溢洪道启用标准相应 的水位高程。控制段（溢流堰）通常采用混 凝土或浆砌石衬砌，设计标准应与正槽溢洪 道控制段相同，以保证泄洪安全。控制段下 游的泄槽和消能防冲设施，如行洪过后修复 费用不高时可简化布置，甚至可以不做消能 设施。控制段可不设闸门控制，任凭水流自 由宣泄。溢流堰过水断面通常做成宽浅式， 故溢流前缘长度一般较长。因此，这种溢洪 道一般布置在高程适宜、地势平坦的山坳处， 以减少土石方开挖量。
第六章河岸溢洪道
目的：了解溢洪道的作用、分类、组成 重点：分类、优点 课时：2节
[本章学习重点] 了解并掌握河岸溢洪道 的作用、类型、运用条件，掌握正槽溢洪 道和侧槽溢洪道的组成、优缺点及相应适 用条件。 在水利枢纽中，为了防止洪水 漫过坝顶，危及大坝和枢纽的安全，必须 布置泄水建筑物，以宣泄水库按运行要求 不能容纳的多余来水量。常用的泄水建筑 物有溢流坝段、河岸溢洪道、深式泄水建 筑物等。常在坝体以外的岸边或天然垭口 布置溢洪道，称河岸溢洪道，一般适用于 土石坝，堆石坝以及某些轻型坝等水利枢 纽。