懂托水电站溢流坝的坝型选择及水力设计
溢洪道水力设计—出口消能段设计
挑流式
a.重力式消能 b.衬砌式消能
2.设计原则：
设计原则同溢流坝，唯有泄槽末端的挑流坎构造与溢流堰的鼻坎 不同，现说明如下：
挑流坎
重力式：土基，如图（a）。
衬砌式：（坚硬完整）岩基，如图（b）。用锚筋 与岩基连接，可减少开挖与砼量。
面板
面板
齿墙
齿墙
(a)
护坦
(b)
★挑流坎的构造：坎上需设通气孔、排水孔。
★作用
通气孔：向水舌下补气，减免真空影响挑距和空蚀。
排水孔 坎上 坎下
排除反弧段积水 排除渗水，降低墙后渗水压力
225.5 i=0.4
218.3
R1 =12.0 1:0.9 1:0.9
1:2
1
R 2=18.0
230.6
228.0
223.9 4！
消能防冲设施
项目6 河岸溢洪道 水布垭水电站溢洪道
岳城水库溢洪道上游
岳城水库溢洪道下游
桥墩水库溢洪道
公伯峡
糯扎渡水电站
消能防冲设施
（1）底流式：适用于地质条件较差或溢洪道出口距坝较
1.消能方式：
近的情况。
（2）挑流式：适用于水头大，有较好的岩基或泄槽末端远 离拦河坝，挑流冲刷坑不影响建筑物的安全。
溢流坝段剖面设计
溢流坝段设计不设闸门的堰顶高程就是水库的正常蓄水位，库水位超过堰顶后就溢过堰顶泄向下游，这种型式结构简单、管理方便，适用洪水流量大、上游淹没损失不大的中小型工程。
坝顶表孔溢洪道优点：（1）结构简单，检查维修方便，（2）水流平顺，（3）便于排除漂浮物，不易堵塞，（4）泄流量与堰顶水头H 的3/2次，超泄潜力大。
但表孔位置较高，在开始泄流时流量很小，不能及时加大泄量降低库水位。
另外它不能满足排砂、放库等要求。
1.1 溢流堰泄流能力计算基本公式： 32s W Q Cm =σε 式中：Q —流量，m 3/s ；B —溢流堰净宽，m ；H w —堰顶以上作用水头，m ；g —重力加速度，m/s 2；m —流量系数，根据P/H d ≥3时，可取m=m=0.47～0.49,本设计取0.49； C--上游面为铅直时，C 取1.0；ε—侧收缩系数，取1.0；δs —淹没系数，取1.0；H w =(1438.1-1435.5) ⨯90%=2.34m333220.4925 2.34194.13/s w Q Cm m s σε==⨯=1.2 堰剖面设计溢流坝段的堰面曲线，当设置开敞式溢流孔时可采用实用堰曲线。
设计水头可以取0.75～0.95倍的校核水位时的堰上水头。
H d =H max ×90%=(1438.1-1435.5) ×90%=2.34m堰顶O 点上游三段圆弧的半径及其水平坐标值为R 1=0.5Hd=0.5×2.34=1.17mR2=0.2Hd=0.2×2.34=0.47mX 2=-0.276Hd=-0.276×2.34=-0.65mR 3=0.04Hd=0.04×2.34=0.09mX 3=-0.282Hd=-0.282×2.34=0.66m1.2.1 反弧半径的计算查溢洪道设计规范《SL 253-2000》2.5.4挑流消能可用于岩石地基的高中水头枢纽。
董箐水电站坝址选择及边坡工程地质问题综述
董箐水电站坝址选择及边坡工程地质问题综述
董箐水电站坝址选择及边坡工程地质问题综述
贵州是我国可溶岩分布最广泛的省份之一,复杂的喀斯特水文地质问题常成为大江大河水电开发的控制性因素,其勘察论证也十分繁琐.北盘江董箐水电站正好位于可溶岩与非可溶岩的交界部位,为避开复杂的喀斯特水文地质问题,该电站选择了以砂岩、泥岩为主的下坝址,由此也带来相应的边坡稳定等工程地质问题,使工程处理措施复杂化,工期也受到一定的影响,其经验教训值得总结.
作者：张国富 ZHANG Guo-fu 作者单位：中国水电顾问集团贵阳勘测设计研究院,贵州,贵阳,550081 刊名：贵州水力发电英文刊名：GUIZHOU WATER POWER 年，卷(期)：2009 23(5) 分类号：P642 关键词：工程地质学喀斯特水文地质坝址选择砂泥岩边坡稳定分析施工处理董箐水电站。
坝型选择设计范文
坝型选择设计范文坝型选择是坝体工程设计的重要环节之一，其目的是根据具体工程场地条件、水利工程要求和经济可行性，选择最合适和安全的坝型。
在进行坝型选择设计时，需要考虑以下几个方面的因素。
首先，要考虑工程场地条件。
工程场地地形、地质地貌、水文地理等因素会直接影响到坝型的选择。
对于河流干流陡峭的峡谷地形，常采用拱坝型；而对于平缓的河谷地形，可以选择重力坝型。
此外，地质条件如地层岩性、地下水位等也是选择坝型时需要考虑的因素。
其次，要考虑水利工程要求。
根据工程的具体功能和要求，选择适合的坝型。
例如，对于拦截大型水库的建设，通常选用重力坝或拱坝；而对于小型水库或者提供灌溉水源的坝体，可以选择土石坝类型。
第三，要考虑工程的安全性。
坝型的选择应满足工程的安全要求。
对于高坝、大坝工程，应选择安全性能较高的坝型，如重力坝或拱坝。
需要考虑的因素包括坝体稳定性、渗透性、抗震性等。
为了确保坝体安全，还需要结合具体工程地质探测和参数分析。
第四，要考虑经济可行性。
坝型的选择还应考虑经济成本和投资回报。
如对于工程规模较小的坝体工程，土石坝可能是更经济、可行的选择；而对于大型水利工程，为了保证长期投资回收，可能需要选择耐久性和安全性较高的重力坝或拱坝。
综合以上因素，坝型选择设计应以全面考虑工程条件和要求为基础，在合理性、经济性和安全性之间进行权衡。
在进行坝型选择的过程中，还需要运用包括水文学、土力学及结构力学等相关专业知识，结合具体工程实践和先进的技术手段进行科学分析和评估。
最后，需要强调的是，坝型选择设计是一个复杂的过程，需要考虑多种因素和不同专业知识之间的综合运用。
只有在充分了解和评估各项因素的基础上，才能选择到最合适和安全的坝型，确保水利工程的顺利实施。
溢洪道水力设计—泄槽段设计
θ也可用经验公式计算：
tan
1
KFr
经验系数，一般取0.3
扩散段起、止断面的平均弗 劳德数
平均弗劳德数： 3.弯道段：
Fr
扩散段起、止断面的平均 流速，m/s
v
gh
扩散段起、止断面的平 均水深，m
因地形限制需设弯曲段时，弯曲段的转弯半径不宜过小，一般弯道半
径宜采用R=（6~10）B（如上图所示），R为轴线转弯半径，B为泄槽底
（二）泄槽的平面布置：
1.尽可能布置成直线、等宽、对称断面。
2.实际工程中，为减小溢洪道工程量，首段常设 收缩段，末端设扩散段。
1.收缩段：
在溢洪道控制段之后布置过渡段（收缩段），作用是用来连接过渡段和 泄槽。收缩角θ可通过经验公式计算确定，θ﹤6º
收缩段长： 2.扩散段：
L Bb
2 tan
扩散段的扩散角必须保证水流扩散时不能与边墙分离，避免产生竖轴漩 涡。按直线扩散的扩散角θ一般不宜超过60~80。
0.5
（五）泄槽的构造
1.衬砌： （1）目的：防止冲刷，保证泄槽安全泄水。 （2）总要求：
光滑平整 止水可靠 排水畅通 坚固耐用
可减小糙率，防止空蚀、负压的产生。
防止高速水流钻入缝内将底板掀起。 可有效降低扬压力，增加衬砌的稳定性。
能抵抗水流冲刷、温度、风化等作用， 延长寿命。
（3）类型：
条石或块石衬砌—岩基上V＜15m/s的中小型工程。 砼衬砌 v高的大中型工程或土基。
泄槽
项目6 河岸溢洪道 水布垭水电站溢洪道
岳城水库溢洪道上游
岳城水库溢洪道下游
桥墩水库溢洪道
公伯峡
糯扎渡水电站
泄槽
泄槽的底坡为陡坡，所以又称之为陡槽，以便将过堰水流迅速安全地 泄向下游。 （一）泄槽水流特点
溢流坝
溢流坝溢流坝（overflow dam），坝顶可泄洪的坝，亦称滚水坝。
溢流坝一般由混凝土或浆砌石筑成。
按坝型有溢流重力坝、溢流拱坝、溢流支墩坝和溢流土石坝。
后者仅限于溢流面和坝脚有可靠防护设施、单宽流量比较小的低坝。
和厂房结合在一起，作为泄洪建筑物的坝内式厂房溢流坝、厂房顶溢流和挑越厂房顶泄流的厂坝联合泄洪方式，可用在高山狭谷地区，是宣泄大流量时，解决溢洪道和电站厂房布置位置不足的一种途径，也是从溢流坝发展起来的新形式。
1、溢流坝过流形式有①坝顶溢流(跌流)，②坝面溢流，③大孔口坝面溢流（见图）。
前两者属表面溢流，能顺利排放冰凌等漂浮物。
堰顶可设或不设闸门。
无闸门的溢流坝，蓄水位只能与堰顶齐平，泄洪时要靠壅高库水位形成水头，逐渐增加泄量，适用于较小水库或具有较长溢流前沿的溢流坝。
设有闸门的溢流坝，能够调节水库蓄水位和下泄流量。
其堰顶高程和溢流前沿长度需根据水库和枢纽建筑物功能、泄水要求经水库调洪计算确定。
堰顶设有闸墩，用以支撑闸门，墩上架桥以装设闸门启闭设备或设置通道。
坝顶溢流的闸门检修容易、操作方便可靠，是最常见的溢流坝形式。
2、溢流坝设计要满足①有足够的溢流前沿长度和泄流能力以满足防洪要求；②水流平顺，坝面无不利的负压或振动；③下泄水流不造成危害性冲刷。
高水头溢流坝泄水流速可达30～40m/s或更大,下游河床单宽消能功率可达几万甚至几十万千瓦。
从溢流或泄水段到下游消能工设计要解决好：空蚀和磨蚀、掺气和雾化、轻型结构的振动、河床和岸坡的冲刷等一系列高速水流问题。
要选择合适的坝顶和堰面曲线形式：既要有较大泄流能力，又要有稳定的水流形态和免遭空蚀破坏、容易施工的体型。
较好的消能工形式和尺寸对枢纽各建筑物的安全运行具有重要意义。
近期的高坝建设中，在新型消能工技术、通气减蚀措施等许多方面都获得了较大的进展。
3、已有建筑溢流重力坝是溢流坝中修建较多、运行经验丰富的坝型。
巴西图库鲁伊水电站的重力坝，最大坝高86m,23个溢流孔，总泄流量104400m3/s；中国河北省潘家口水利枢纽重力坝，坝高107.5m,设计最大泄流量56200m3/s，部分采用宽尾墩形式的新型消能工。
水电站的典型布置型式
水电站的典型布置型式水电站的分类方式很多，如按工作水头分为低水头、中水头和高水头水电站；按水库的调节能力分为无调节（径流式）和有调节（日调节、年调节和多年调节）水电站；按在电力系统中的作用分为基荷、腰荷及峰荷水电站等。
本教材着重讲述水电站的组成建筑物及其特征，根据这一原则，水电站可以有坝式、河床式及引水式三种典型布置型式。
一、坝式水电站坝式水电站靠坝来集中水头。
其中最常见的布置方式是水电站厂房位于非溢流坝坝趾处，此称为坝后式水电站，如图10-1及图10-2所示的湖北丹江口水电站。
我国正在兴建的三峡水电站也采用这种布置。
这种水电站常建于河流中、上游的高山狭谷中，集中的落差为中、高水头。
当河谷较窄而水电站机组较多、溢流坝和厂房并排布置有困难时，可将厂房布置在溢流坝下游：或者让溢流水舌挑越厂房顶泄人下游河道，或者让厂房顶兼作溢洪道渲泄洪水。
前者称为挑越式水电站，如图18-2所示的贵州乌江渡水电站；后者称为厂房顶溢流式水电站，如图14-3 (a)所示浙江新安江水电站。
当坝体足够大时，还可将厂房移至坝体空腹内，成为坝内式水电站，如厂房位于溢流坝坝体内的江西上犹江水电站，见图14-3 (b)和厂房位于空腹重力拱坝内的湖南凤滩水电站，见图14-4。
图10-1 丹江口（坝后式）水电站枢纽布置图（单位：m）图10-2 丹江口（坝后式）水电站横剖面图（单位：m）采用当地材料坝时，厂房可布置在坝趾，由穿过坝基的引水道供水；或布置在坝下游河岸上，由穿过坝肩山体的引水隧洞供水。
采用轻型坝时，厂房位置可因坝型、地形的不同而异，布置更为灵活，除上述各种布置方式外，还有颇具特色的安徽佛子岭水电站的连拱坝拱内厂房等。
二、河床式水电站河床式水电站的特点是：位于河床内的水电站厂房本身起挡水作用，从而成为集中水头的挡水建筑物之一，如图10-3和图10-4所示广西西津水电站。
这类水电站一般见于河流中、下游，水头较低，流量较大。
图10-3 西津（河床式）水电站枢纽布置图图10-4 西津（河床式）水电站厂房横剖面图（单位：m）河床式水电站枢纽最常见的布置方式是泄水闸（或溢流坝）在河床中部，厂房及船闸分踞两岸，厂房与泄水闸之间用导流墙隔开，以防泄洪影响发电。
溢洪道水力设计—控制段设计
项目6 河岸溢洪道 水布垭水电站溢洪道
岳城水库溢洪道上游
岳城水库溢洪道下游
桥墩水库溢洪道
公伯峡
糯扎渡水电站
溢流堰
控制段
（一）型式选择
宽顶堰 实用堰
常用
驼峰堰
折线形堰
控制段又叫溢流堰或控制堰， 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。
溢流堰应根据地形、地质条件、运用要求、通过技术经济比较选定。 通 常 用 开 敞 式 或 带 胸 墙 孔 口 式 的 宽 顶 堰 （ 2.5H ＜ δ ＜ 10H ） ， 实 用 堰 （0.67H＜δ＜2.5H），驼峰堰，折线形堰。开敞式溢流堰具有较大的超 泄洪能力，宜优先选用。
堰顶上游可采用双圆弧、三圆弧或椭圆曲线： ①双圆弧曲线
水库校核洪水位
max d
o
x
x
R2
y1ຫໍສະໝຸດ x n=kH nd-1yy
堰顶上游为双圆弧曲线、下游为幂曲线
②三圆弧曲线
d d
d
o
x
x n =kHnd-1y
堰顶上游为三圆曲线、下游为幂曲线
y
d 1
2d d
3
③ 椭圆曲线
椭圆曲线，可按下列方程计算：
x2 (aHd
0.119 Hd
0.282Hd 0.237 Hd
0.214 Hd
——
R1
0.5Hd 0.68Hd 0.48Hd 0.45Hd
R2
0.2 Hd 0.21 Hd 0.22 Hd
——
为了使溢流堰具有较大的流量系数m，在设计和施工中，堰高、堰面 坐标、堰面曲线长度和下游堰坡均需要满足规定要求（水力学已讲 过），否则将影响流量系数m或使堰面压强降低，产生空蚀的危险。
软基上的水力自控翻板闸门溢流坝设计(1)
软基上的水力自控翻板闸门溢流坝设计(1)摘要：碧莲水电站拦水坝系建在软基上的水力自控翻板闸门溢流坝，此坝型可有效地减少上游的洪水淹没损失及水库泥沙淤积；同时，采用地下混凝土连续墙进行地基防渗处理及面流消能，节省了工程投资。
该工程的设计对其他建固定坝淹没损失过大或在软基上建造的低重力式堰坝的类似工程具有参考价值。
关键词：水力自控翻板闸门软基地下混凝土防渗墙面流消能碧莲水电站碧莲水电站位于浙江省永嘉县楠溪江的最大支流小楠溪上。
坝址以上集水面积为425km2，多年平均径流总量亿m3，正常蓄水位m，总库容万m3，引水系统全长2993m，电站加权平均水头m，装机容量4×800kW，总投资2983万元。
工程等别为四等，电站采用股份合作制集资。
1 坝址工程地质条件碧莲水电站坝址处溪流流向近东西向，河床底高程m，河底宽约80m。
坝址区地层岩性为侏罗系上统诸暨组a段，灰色晶屑玻屑熔结凝灰岩。
坝址区无断层通过，仅左、右岸各有一组节理。
碧莲水电站坝址区左、右岸山坡基岩裸露，凝灰岩弱风化带厚1～2m，岩石完整坚硬。
坝址河床上部为第四系砂砾卵石覆盖层，厚1～13m，下伏基岩块状坚硬，弱风化带厚1～2m。
第四系覆盖层砂砾卵石和卵石层为强～极强透水层，渗透系数为25～180m／d；基岩具裂隙透水性，左、右山坡及河床相对隔水层埋深在基岩面以下1～2m。
坝基混凝土与弱风化岩抗剪参数f′=，c′=MPa；混凝土与砂卵石摩擦系数f=。
承载力标准值：弱风化岩fk=1700～1800kPa，砂卵石层fk=300～350kPa，卵石层fk=400～500kPa。
2 坝型选择该电站为低水头引水电站，为了洪水期不淹没上游岸上较低处的民房、不迁移人口以及不淹没左岸省道永缙公路，而平时又能适当抬高水位增加发电效益，因此只有采用活动坝。
因橡胶坝存在老化快、易破坏、寿命短、难管理且运行费用高、投资又大等缺点，橡胶坝方案被舍弃。
经比较最终采用水力自控翻板闸门坝。
董箐水电站工程溢洪道宽大泄槽掺气设施设计
14. 2m，新型掺气坎的掺气空腔长度比传统掺气坎增 加 3. 2m。
5
结
语
对于宽大泄槽掺气设施的研究目前存在几个问 题 ： 一是关于泄槽掺气的研究都是针对纵向掺气效果 方面 ，未见有对宽大泄槽的横向掺气均匀性和泄槽中 部掺气效果方面的研究 ； 二是目前的研究成果基本都 是基于泄洪洞窄泄槽的掺气体型 ，所涉及的掺气设施 规模都比较小 ，对宽大泄槽的大型掺气体型设计与研
中图分类号： TV212
文献标识码： A
8241 （ 2014 ） 12005203 文章编号： 1673-
Design of Large Chute Aerator Facility in Dongqing Hydropower Station Project Spillway
LI Shuisheng ，LI Xiaobin，SHEN Xianzhu
3 量 266. 94m / （ s·m） ，最大流速 37. 64m / s。1概 Nhomakorabea况
董箐水电站位于贵州省贞丰县与镇宁县交界处 ， 装机容量 880MW，为Ⅱ 等大 （ 2 ） 型工程 。 开敞式溢 洪道 布 置 在 左 岸 ， 引 渠 底 板 高 程 460m， 堰 顶 高 程 468m，堰顶为 4 孔出流，孔口尺寸为 13m × 22m （ 宽 × 高） ， 泄 槽 等 宽 段 净 宽 50m、 长 680m， 纵 坡 i = 7. 50% ，采 用 挑 流 消 能 。 溢 洪 道 在 校 核 洪 水 位 493. 08m 时 ，最大泄流量 13347. 07m3 / s， 相应单宽流
溢洪道在采用传统方式进行两侧掺气坎水力学模 型试验过程中发现 ，在泄槽中部位置坎后空腔回水较 多，补气空腔较小 。分析认为 ，宽大泄槽由于气流被 靠近掺气孔位置的水流带走 ，导致中间部位水流掺气 效果差 ，泄槽中部存在掺气不足的可能 。 为此 ， 董箐 水电站对掺气坎的掺气方式进行了研究 ， 从重点解决 泄槽中间部位掺气的思路出发 ，设计了宽大泄槽掺气
大坝水利枢纽布置及泄水建筑物设
大坝水利枢纽布置及泄水建筑物设计一、大坝水利枢纽布置1. 大坝的选择与布置大坝是水利工程中的重要组成部分，它主要用于拦截水体形成蓄水库，并提供稳定的水源供应。
在选择大坝的位置时，需要考虑以下几个因素：•地质条件：大坝的建设需要稳定的地质条件，通常选择坚硬的岩石或者厚实的黏土作为基础。
•水文条件：需要确定大坝所处水体的水源情况、水流量等方面的信息，以便确定大坝的高度和长度。
•地貌条件：选择地貌平坦或者适宜建设的地点，以便降低施工难度。
•经济条件：综合考虑建设投资、运营成本等经济因素，选择最优的建设方案。
大坝布置主要包括坝体主体和附属结构的设置。
坝体主体主要包括溢洪道、放空洞、冲击坎、溢流堰等构筑物，它们的布置应根据大坝水文、地质等条件灵活选择，以保证工程的安全性和可靠性。
2. 溢洪道溢洪道是大坝工程中的重要泄水结构，主要用于在洪水来临时，将多余的水流引导至安全地点，以保证大坝的安全运行。
溢洪道的选择和设计需考虑以下几个因素：•洪水流量：根据设计洪水，确定溢洪道的设计流量。
•洪水过程：了解洪水的流量变化过程，确定溢洪道开启和关闭的时机。
•溢洪流型：根据溢洪流型选择适当的溢洪道形式，如自由溢流式、控制溢流式等。
溢洪道的设计要满足以下几个基本要求：•正常下泄：确保大坝正常下泄的能力，以确保水库的正常运行。
•洪水安全：在设计洪水下，能够安全、稳定地排洪，保证大坝的安全。
•通行交通：考虑溢洪道安全通行和溢洪水对下游的交通影响，确保交通畅通。
•砂淤处理：要考虑溢洪道对砂淤的影响，采取相应的疏浚措施，确保溢洪道的畅通。
二、泄水建筑物设计1. 泄水建筑物的类型泄水建筑物是大坝工程中的重要组成部分，它主要用于控制和调节水库的出流，以维持一定的水位和水流量。
根据不同的用途和功能，泄水建筑物可以分为以下几种类型：•泄洪道：用于控制洪水的泄洪，通常位于大坝的下游，通过调节泄洪流量，防止洪水对下游产生影响。
•底孔排水孔：用于控制水库的水位，通过开启或关闭排水孔，可以调节水位，以满足水库的用水需求。
溢流坝段设计
4、溢流坝设计4.1 孔口设计4.1.1 泄水方式的选择重力坝的泄水主要方式有开敞式溢流和孔口式溢流，前者除泄洪外还可以排除冰凌或其他漂浮物。
设置闸门时，闸门顶高程大致与正常高水位齐平，堰顶高程较低，可利用闸门的开启高度调节水位和下泄流量，适用于大中型工程，所以为是水库有较大的泄洪能力，本设计采用开敞式溢流。
4.1.2 洪水标准的确定本次设计的重力坝是2级建筑物，根据《水利工程水工建筑物洪水标准》采用500年一遇的洪水标准设计，2000年一遇的洪水标准校核。
4.1.3 流量的确定经水文、水利调洪演算确定：设计情况下，溢流坝的下泄流量为5327.7m3/s；校核情况下，溢流坝的下泄流量为6120.37m3/s。
4.1.4 单宽流量的选择坝址处基岩比较完整，根据综合枢纽的布置及下游的消能防冲要求，单宽流量取100～150 m3/（s.m）。
4.1.5 孔口净宽拟定分别计算设计和校核情况下溢洪道所需的孔口宽度。
计算成果见表2-5表2-5孔口净宽计算成果表孔口净宽B（m）计算情况流量Q（m3/s）单宽流量q[m3/（s.m）]设计情况5327.70 100～150 53.28～35.52校核情况6120.37 100～150 61.20～40.80根据以上计算，溢流坝孔口净宽取45m，设每孔宽度为15m，则孔数为3。
4.1.6 溢流坝段总长度确定初步拟定闸墩厚度，中墩厚d=4.5m，边墩厚t=3m，则溢流坝段的总长度B0为：B0=nb+（n-1）d+2t=45+9+6=60m4.1.7 堰顶高程的确定初拟侧收缩系数ε=0.95，流量系数m=0.502。
因过堰水流为自由出流，故ζs=1，由堰流公式Q=ζsεmnb（2g）0.5H01.5计算堰上水头H0，计算水位分别减去相应的堰上水头即为堰顶高程。
计算成果见表2-6表2-6堰顶高程计算成果表计算情况流量m3/s 侧收缩数流量系数孔口净宽m 堰上水头m 堰顶高程m 设计情况5327.70 0.95 0.502 45 14.65 201.57校核情况6120.37 0.95 0.502 45 16.07 201.07 根据以上计算，取堰顶高程为201.07m。
河海大学水工建筑物(重力坝)教学课件05溢流坝和坝身泄水孔.
设计底流消能时，首先要进行水力计算用以判断水流衔接状态。通过 水力计算可以求出下泄流量Q与跃后水深h2的关系曲线Q～h2，再与下游 流量和河道水深t的关系曲线Q～t相比较，便可判断需要采用何种消能措 施。
(d)当由于溢流要求，按水力条件拟定的溢流坝剖面较为宽厚，超出基本三角形剖面 较多，为节省工程量并满足泄水条件，可考虑下游溢流面与基本三角形下游坡斗致， 而将上游面顶部做成悬臂状。 (e) 当挑流鼻坎超出基本剖面且L/H>0.5时，应该验算a-a’截面的应力，即将鼻坎作 为固定在a-a’断面上的悬臂梁处理，承受自重、尾水压力、反弧段上的动、静水压 力以及地基反力和剪力的作用，按偏心受压公式计算鼻坎段的应力分布，如拉应力 超过材料的抗拉强度，可在坝体与鼻坎之间用缝分开。如我国石泉坝等。
溢流薄拱坝—坝顶跌流
a)水流经过坝顶自由跌入河床， 其溢流坝顶通常采用非真空的 标准堰型。这种溢流形式具有 结构简单和施工方便的优点， 但水舌落水点距坝脚较近，冲 刷坑的位置靠近坝基，冲刷严 重时会威胁大坝安全。适用于 下游河床基岩良好，下游坝坡 较陡或向下游倒悬的双曲拱坝。 对于高拱坝的坝顶跌流，为了 防止发生严重的冲刷，常需采 用消能防冲设施，如采用跌流 消力池，或在下游设二道坝抬 高水位形成水垫消能。 b)目前泄洪流量最大的坝顶跌流工程是美国的莫西罗克拱坝，坝高185m，在坝顶中 部设置4个由13m×15.2m弧形闸门控制的溢流孔，总泄洪流量为7800m3/s，单宽流 量为150(m3/s/m ) 。跌流落差最大的为英古里拱坝，坝高272m，坝顶设6个溢流孔， 总泄洪流量为2500m3/s。 我国建造几十座砌石双曲拱坝，采用坝顶跌流的砌石双曲拱坝中以群英拱坝为最高 (95m)，在坝顶中部设置7个溢流孔。
某水电站溢流坝设计及结构计算
2018年22期设计创新科技创新与应用Technology Innovation and Application某水电站溢流坝设计及结构计算余昌华1，彭建中2（1.三峡大学水利与环境学院，湖北宜昌443002；2.宜昌高新投资开发有限公司，湖北宜昌443000）1工程概况某水电站枢纽工程地处湖北省宜昌市清江流域，坝址处河床高程198m ，坝址以上集水面积114.5km 2，河道长20.9km ，加权平均坡降18.1‰。
大坝水库正常蓄水位203.80m ，设计洪水位206.62m ，校核洪水位208.16m ，大坝左岸坝段为溢流坝段，溢流净宽50.0m ，右岸为非溢流坝段。
工程以发电为主，水库总库容为15.7万m 3，工程规模为小（2）型，工程等级为V 等。
坝址区两岸地形不对称，为横向河谷，岩层倾向上游。
不存在邻谷渗漏问题。
坝基岩体依据《水利水电工程地质勘察规范》分类为中硬质岩（B Ⅱ-B Ⅲ类），饱和抗压强度30MP <Rb ≤60MPa 。
坝址未见断层发育，仅发育两组裂隙，其线性长度短、贯通性差，库岸岩质边坡整体稳定。
2溢流坝段设计2.1坝高确定坝基河床高程198.0m ，基岩面高程192.3m ，弱风化下限高程191.7m 。
根据《混凝土重力坝设计规范》SL319-2005规定的一般布置原则，坝高低于30m 时，可建在弱风化至强风化中上部基岩上，本工程坝高属于低坝，基岩面可选择弱风化部，取大坝最低建基面高程为190.5m 。
本工程堰顶高程与正常蓄水位取一致，为203.80m 。
根据堰顶高程和大坝建基面高程可以确定坝高为13.30m 。
2.2堰顶曲线段计算我国多采用WES 曲线[3]，其基本剖面见图1。
WES 型溢流堰顶部曲线以堰顶为界分上游段和下游段两部分，坐标原点设在堰顶最高点。
（1）堰顶上游段上游段采用三圆弧曲线，三圆弧半径及水平坐标值见表1。
表中H d 为定型设计水头[4]，一般为校核洪水位时堰顶水头的75%~95%，堰顶水头=校核洪水位-正常蓄水位=208.16m-203.80m=4.36m ，取堰顶水头80%，定型设计水头为3.5m 。
溢流坝设计：
溢流坝设计：溢流坝设计:(一)泄水方式的选择溢流重力坝既要挡水又要泄水，不仅要满足稳定和强度要求，还要满足泄水要求。
因此需要有足够的孔口尺寸、较好体型的堰型，以满足泄水的要求;且使水流平顺，不产生空蚀破坏。
溢流坝的泄水方式主要有以下两种:1、开敞溢流式除泄洪外，它还可排除冰凌或其它漂浮物，如图1所示。
堰顶可设置闸门，也可不设。
不设闸门时，堰顶高程等于水库的正常高水位，泄洪时库水位雍高，从而加大了淹没损失，但结构简单，管理方便，适用于泄洪量不大、淹没损失小的中小型工程;设置闸门的溢流坝，闸门顶高程大致与正常高水位齐平，堰顶高程较低，可利用闸门的开启高度调节库水位和下泄流量，适用于大型工程及重要的中型工程。
2、孔口溢流式为了降低堰顶闸门的高度，增大泄流可采用带有胸墙的溢流堰，如图2所示。
这种型式的溢流孔可按洪水预报提前放水，从而腾出较大库容蓄纳洪水，提高水库的调洪能力。
为使水库具有较大的泄洪潜力，宜优先考虑开敞式溢流孔。
图1 开敞溢流堰图2 孔口溢流堰(二)孔口设计,、洪水标准的确定根据建筑物的级别及运用情况确定洪水标准。
见表1 表1 山区、丘陵区水利工程水工建筑物洪水标准水工建筑物级别1 2 3 4 51000,500 500,100 100,50 50,30 30,20 洪水重现设计情况5000,2000 2000,1000 100,500 500,200 200,100 期(年) 校核情况,、设计流量的确定确定设计流量时，先拟定溢流坝的泄水方式，然后进行调洪演算，求得各方案的防洪库容、设计洪水位和校核洪水位及其相应的下泄流量;然后估算淹没损失、枢纽造价、效益，进行综合比较，选出最优方案。
若考虑泄水孔及其它建筑物能分担一部分泄洪任务，则通过坝顶溢流的下泄流量,为:,,,s,α,o (1)式中 ,s—下泄流量(经过调洪演算确定的枢纽中总的下泄流量);α—系数，考虑电站部分运行等因素对下泄流量的影响，正常运用时，α,0.75,0.9，校核情况α,1.0;,o,经过泄水孔、电站、船闸等建筑物下泄的流量。
溢流坝的孔口设计溢流坝的剖面设计溢流坝的结构布置溢流坝
—1 溢流坝的孔口设计—一、孔口形式【坝顶溢流式、大孔口溢流】 —二、孔口尺寸拟定【下泄流量、孔口尺寸】 —2 溢流坝的剖面设计—一、溢流面曲线—二、溢流重力坝的剖面布置—3 溢流坝的结构布置—一、坝顶布置—二、边墩和导墙—4 溢流坝的消能防冲—挑流消能、底流消能、面流消能、戽流消能①闸门承受的水头较小，孔口尺寸可以较大。
②闸门全开时，下泄流量与堰顶水头H 0 3/2 成正比，超泄能力强。
③闸门在顶部，操作方便，易于维修，安全可靠。
④能排水及其他漂浮物。
堰头设闸门——大中型——调节库水位和下泄流量堰头不设闸门——小型——结构简单，管理方便（一）孔口型式1、坝顶溢流式优点：2、大孔口溢流式：上部设胸墙，降低堰顶高 程。
胸墙：固接胸墙，活动胸墙优点：可根据洪水预报提前放水，提高了调洪能力。
（二）孔口尺寸拟定下泄流量确定在设计和校核情况下，通过枢纽的下泄流量和相应的 库水位要根据建筑物的级别确定相应的洪水标准和洪 水过程线，经过水库的调洪演算加以确定。
孔口尺寸的确定溢流坝的前缘总净宽度可以下式确定一般的说，增大q 值，可以减少前缘宽度。
设置闸门的溢流坝，常用闸墩将其分成若干孔，若孔 口数位n ，单孔净宽为b ，闸墩厚度为d ，溢流前缘总 宽度为L 0为 Q L q= 0 (1) L nb n d =+-溢流前缘的总净宽L 和堰顶水头H 0 决定了溢流坝 的总泄流能力，它应与要求达到的下泄流量Q 相对应。
因此在调洪演算中，堰顶搞成应与泄水前缘宽度L 同 时拟定，拟定后还应通过相应的水力学公式进行计算。
对于坝顶自由溢流，可按下式计算对于有胸墙的大孔口溢流，可按下式计算3/2 02 Q C Lm g H e = 0 2 Q LD gH m =溢流重力坝的基本剖面也是三角形，但为适应 泄流要求，溢流坝顶和下游部分需做成溢流面， 溢流面由顶部曲线段、中间直线段和下部反弧段 组成，上游可做成铅直面或折坡面。
溢洪道设计计算说明
岸边溢洪道设计6.3.1溢洪道说明溢洪道其主要任务是泄洪，土石坝不允许水过坝顶，需要专门修建泄洪建筑物。
根据本工程的地形条件，上游坝址左岸沿河流方向有一道呈现弧形的纵向凹槽，所以选择溢洪道设置在大坝左岸，为带胸墙孔口式岸边溢洪道。
溢洪道由引渠段、堰闸段、泄槽段、挑流鼻坎段组成。
6.3.2 溢洪道引水渠为了使水流平缓，减小或不发生漩涡和翻滚现象，进口采用喇叭口，进口宽度B=50m.设计流速4m/s，横断面在岩基上接近矩形，边坡根据稳定要求确定这里选择边坡坡度为1:0.5；采用梯形断面，进水渠的纵断面做成平底。
在靠近溢流堰前断区，由于流速较大，为了防止冲刷和减少水头损失，可采用混泥土护面厚度为0.5m。
6.3.3 控制段控制段包括溢流堰及两侧连接建筑物，溢流堰通常可以选择宽顶堰、实用堰、驼峰堰。
溢流堰的体形应尽量满足增大流量系数，溢流堰作用是控制泄流能力，本次设计采用实用堰，优点是流量大，在相同的泄流条件下需要的堰流前缘长，工程量小。
采用弧形闸门。
初步拟定堰顶高程H=设计洪水位—堰顶最大泄水位H0堰顶高程H=1838=1858.22—H 0，则H 0=20.22m 胸墙式孔口溢流堰形式的下泄流量Q 公式为：320=Q ε溢式中：ε ——闸墩侧收缩系数，0.9； m ——流量系数，0.48:； g ——重力加速度，9.81 2m/s ； B ——堰宽，12m;水位为设计洪水位1858.22m 时，堰顶高程1838m ，设计Q 溢=4645m3/s.则由上面公式计算得出的B=26.69m,取B=14m.表6.3-1溢洪道宽顶堰堰宽计算（忽略流速）计算取b=28m,孔口数2孔，弧形工作闸门取值14x19m(宽x 高)。
中墩厚3m,边墩宽1m,闸室宽度=14x2+3+2x1=33m.堰面曲线的确定开敞式堰面曲线，幂曲线按式（7-2）计算：1n n d x KH y -= （7-2）式中 Hd ——堰面曲线定型设计水头，对于上游堰高P1≥1.33Hd 的高堰，取Hd=(0.75～0.95)Hmax ，对于P1<1.33Hd 的低堰，取Hd=(0.65～0.85)Hmax ，Hmax 为校核流量下的堰上水头.x 、y ——原点下游堰面曲线横、纵坐标； n ——与上游堰坡有关的指数，见表A.1.1；k ——当p1/Hd>1.0 时，k 值见表A.1.1，当P1/Hd ≤1.0 时，取k=2.0～2.2。
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ｌ 概 述
懂托水 电站工程位 于广西河池市南丹县 中堡
乡， 拦河 坝 坝址 位 于 中堡 乡 西北侧 的曹渡河 干 流上 ，
要求 。
本工程是径流式电站 ， 洪峰流量大 ， 水库无调蓄
能力 。在 可行 性研 究 阶段 ， 根据 坝址 地形 、 地质 和 当 地建 材 条 件 ， 并考 虑 施 工期 导 流 、 施 工进 度 等 条件 ， 溢 流坝段 的坝型选 择有 混凝 土重 力坝 及混凝 土 单 曲
２ ． １ ． １ 堰 顶设 闸方 案
重力坝采用实体混凝土结构 ，由河中壅水溢流
闸坝段 和 两岸 非溢 流坝 段组 成 。坝轴 线垂直 于河 床 布置 ，坝 顶总 长 １ ３ ９ ． １ ０ ｍ。溢 流 闸坝段 置于 河床 中
２ 坝 型选择
本 工 程拦 河 坝 坝 址处 在 低 中山 陡坡 地 带 ， 该 河 段 呈南 西 流 向 ， 流态 比较顺 直 。坝 址河 床下 部狭 窄 ，
修 闸门Байду номын сангаас弧形工作闸门各一道 ： 上游检修闸门则 由
一
台单 向台车式启闭机启闭 ；工作闸门则采用卷扬
式启闭机启闭。 闸墩顶设交通桥、 人行工作桥及启闭
排 架 。该方 案代 表 剖面 如 图 １ 所示 。
收稿 日期 ：２ ０ １ ３ — ０ ９ — ２ ６
作者简介：粱
鹏（ １ ９ ８ ５ 一 ） ， 男（ 壮族 ） ， 广西德保县人 ， 助理工程师 ， 主要从 事水利水电设计 工作 ， Ｅ — ｍ ａ ｉ ｌ ： ｄ ａ ｎ ｉ ｅ １ ０ ０ ３ ７ ＠ ｑ ｑ ． ｃ ｏ ｎ ｒ 。
面如 图 ２ 所示。
经造价估算 ，堰顶设闸方案比堰顶无 闸方案直 接投资节省 ９ ． ６ ％， 故推荐堰顶设闸方案 。
２ ． ２ 混凝土 单 曲拱坝
拱坝采用混凝土结构 ，为定圆心定外半径单曲
拱坝 。坝 顶总 长 １ ９ １ ． ９ ８ ６ ｍ， 外 弧半径 为 １ ０ ０ ｍ， 中心 角为 ２ ５ ． ３ ２ ３ 。 ～１ １ ０ 。 ， 分溢 流 坝段 和 非溢 流坝 段 。溢
部， 溢流前缘长 ３ ９ ． １ ０ ｍ， 溢流净宽 ２ ９ ． １ ０ ｍ， 堰顶高 程４ ３ ３ ｍ， 堰面采用 ＷＥ Ｓ曲线 ， 挑流消能。 溢流堰最 大堰高 ４ １ ｍ， 梯形断面。 堰顶设 闸门控制 ， 分为 ３ 孔，
闸孔 口尺 寸为 ９ ． ７×１ ２ ． ５ ｍ（ 宽 ×高 ） 。每孔设 平 面检
万 ｍ ， 电站 装 机 容 量 ３ ０ Ｍｗ ， 是 一 座 有压 引水 式 中
等水头 电站， 工程等别属 Ⅳ等， 工程规模为小（ １ ） 型。
拦 河 坝 为 ４级建 筑 物 ， 洪 水 标 准按 ５ ０年 一 遇 设计 ， ２ ０ ｏ年一 遇校 核 。
结合 坝址 处河 床宽 度状 况 ，混凝 土重力 坝 坝型 又拟 定 了堰顶 设 闸方案 与堰 顶无 闸方 案进行 比较 。
摘
要： 文章叙述 了广 西南丹县 懂托 水 电站溢流坝坝型 比较 ， 推荐技术 可行 、 经济合 理、 便 于施 工的重 力式溢流闸坝
设计方案 ， 简介 了溢流 闸坝布置及堰面 曲线、 消能设计 。文 中介绍的 闸坝设计思路值得 类似 中等水 头水 电站溢流坝设
计借鉴。
关键词： 溢流坝； 坝型选择 ； ＷＥ Ｓ型实用堰 ； 水力设计 ； 懂托水 电站 中国分类号： Ｔ Ｖ ３ １ ４ 文献标识码： Ａ 文章编号： １ ０ ０ １ － － ４ ０ ８ Ｘ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ０ — ０ ０ ０ ５ — ０ ５
第３ ３ 卷第 １ 期
２ ０ １ ４年 ２月
红 水 河
Ｈｏ ｎ ｇ Ｓ ｈ ｕ ｉ Ｒｉ ｖ ｅ ｒ
Ｖ ｏ １ ． ３ ３ ， Ｎｏ ． １ Ｆ ｅ ｂ ． ２ ０ １ ４
懂托水电站溢流坝的坝型选择及水力设计
梁 鹏
（ 广西南宁水利电力设 计院 ， 广西 南宁 ５ ３ ０ ０ ０ １ ）
５
红水 河 ２ ０ １ ４年第 １ 期
图 １ 堰 顶 设 闸 方 案溢 流 坝 剖 面 图
２ ． １ ． ２ 堰 顶无 闸方 案
等别 提高 、 规模增 大 ， 从而增 加 了工程 造 价 。
重 力坝 结构 及布 置形 式 同堰顶设 闸方 案 。坝轴
线垂直于河床布置 ， 坝顶总长 １ ５ ４ ． １ ５ ｍ。 溢流坝段置 于河床 中部 ，溢流前缘长 ４ ８ ． ３ ０ ｍ，溢流净宽 ４ ３ ． ５ ０ ｍ， 堰顶高程 ４ ４ ５ ｍ， 堰面采用 ＷＥ Ｓ型曲线 ， 挑 流消 能。 溢流堰 最 大堰 高 ５ ３ ｍ， 梯 形断 面 。 该方 案代 表剖
ｍ ３
ｏ
拱坝等两种坝型进行 比较。经坝体稳定分析和坝基 应力计算 ，坝址处地基条件能满足这两种坝型的基
础设 计要 求 。
２ ． １ 混凝 土重 力坝
根据曹渡河干流梯级规划成果 ， 确定水库正常蓄
水位 ４ ４ ５ ． ０ ０ ｍ， 相应库容 ８ ０ ９ 万ｍ ３ 水库总库容 ９ ４ ６
地形坡度 陡， 上部左岸稍缓 ， 右岸较陡 ， 岸坡不太对 称， 河谷断面呈明显的“ Ｖ ” 字型。坝址均为灰岩 ， 左
岸多数属厚层至块状 ， 右 岸 为 中薄 层 状 ， 整 体 性 良
好。 岩石致密 ， 质硬 ， 属坚硬岩类 ， 具有较好的物理力 学性质 ， 相应 的坝基容许压应力 ［ 】 ＝ ２ ． ５ Ｍ Ｐ ａ 、 抗剪 断摩擦系数 ｆ ＝ １ ． ０ 、混凝土 ／ 岩接触面抗剪断粘聚 力ｃ ＝ ０ ． ９ Ｍ Ｐ ａ 。坝址工程地质条件满足 中低坝建坝
处于广西 与贵州交界河段 ， 发 电厂房位于拦河坝下 游左岸 ， 距 中堡乡约 ３ ． ０ ｋ ｍ， 距南丹县 城约 ８ ０ ｋ ｍ 。 懂 托水 电站坝址 以上控制 流域集 雨 面积为 ２ ０ ２ ５ ｋ ｍ ， 多年平均流量 ４ １ ． １ ｍ ３ ／ ｓ ， 年径流 总量 １ ２ ． ９ ６ 亿