面板堆石坝泄水建筑物设计

溢洪道设计 流量

校核 3702m ³/s 设计 2660m ³/s

1、进水渠

为引流平顺，其进口形状做成喇叭口，为减小损失其长度不宜过长。由于是在基岩上，引流段截面设计为接近矩形的梯形，边坡为1:0.5,。由于溢洪道位于破碎带上，F17断层由此经过，渗漏稳定问题严重，应采用混凝土砌护兼做防渗铺盖，一般厚度0.3~0.5m ，不设止水、排水或锚筋，本设计取衬砌厚度0.4m 。 2、控制段

通过调洪演算，溢流堰顶高程为598m ，堰上最大水头为max H =607.35 -598=9.35m ，则堰上定性水头d H =(0.65~0.85)max H =6.0775~7.9475m ，所以可以取堰上定性水头d H =7m 。

取流量系数为0.45，d H P 1=0.2，d H H 0=0.6。所以1P =1.4m ，0H =4.2m 。下游堰高P 2应大于0.6H d ，

由调洪演算可知，溢流堰净宽65m ，闸孔数为5，闸门采用弧形闸门，闸门孔宽高为13×10m ，一般，对于露顶弧形闸门来说，其弧面半径R=（1.1~1.5）h ，故半径R 可取为7.15~9.75m ，初步拟定为9m 。

闸墩厚度设为1.5m ，共设4个。 边墩厚度设为2.5m 。

溢洪道总宽B=b+(n-1)D=65+4×1.5=71m 。

闸墩顶高程=校核洪水位+安全加高=607.35+0.4=607.75m 确定堰面曲线

根据规范及工程经验，堰顶上游采用三圆弧曲线，下游为幂曲线，如图 所示。

幂曲线方程为;

y H x d 85.085.12=

故可的得幂曲线方程为：

85.10956.0x y =

其中： 1R =0.5d H =3.5m ；

2R =0.2d H =1.4m ； 3R =0.04d H =0.28m ；

1L =0.175d H =1.225m ； 2L =0.276d H =1.932m ； 3L =0.282d H =1.974m ；

堰面曲线坐标计算表

X 0.5

1

1.5 2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

5.5

6

Y

0.03 0.10 0.2

0.34 0.52 0.73 0.97 1.24 1.54 1.88 2.24 2.63

剖面衔接计算

直线段和堰面曲线切点xc 、yc 确定

溢流堰顶部曲线的长短对流量系数有一定的影响，当堰面曲线长度不足以保持标准实用堰的外形轮廓时，流量系数将受到影响而降低。根据实验分析，WES 型标准堰面大致范围是x=(-0.282~0.85)d H =-1.974~5.95m ，y=(0~0.37)d H =0~2.59m 。因此取直线段的坡率为1:0.8，对堰面曲线

85.10956.0x y =求导得85.0177.0x y ='，可求得切点的xc=2.55，带入堰面曲线

得yc=5.9，因此直线段和堰面曲线切点为(2.55,5.9)。 反弧段半径确定

泄槽坡度为1:10，反弧半径按(3~6)h 确定，其中H 为校核水位闸门全开时反弧最低点的水深，初步计算可近似使用堰下收缩断面的水深。

堰下收缩断面的水深计算公式为

()θ

φcos 2h H g q

h -=

其中 q —起始计算断面单宽流量，L Q q /校==3702/71 m³/s ；

H —为起始计算断面渠底以上总水头，H=607.35-598+1P

=10.75m ；

θ—泄槽底坡坡角，为5.71°；

φ—起始计算断面流量系数，取为0.95；

迭代算得堰下收缩水深为5.29m 。反弧半径取值范围是15.87~31.74，

取为20m 。

同理可计算出设计水位时，堰下收缩水深为4.03m 。

泄槽水面线计算

矩形断面临界水深和临界坡降计算

3

2

2

gb Q h k α=

k k k h b h A 71=⨯=

k

k

k h b A R 2+=

61

1R n

C k =

k

k k k k R C A Q i 222

=

临界水深和临界坡降计算表

Q k

h k

A k

R k

C k

i k

校核

3702.0 6.52 463.06 5.51 120.82 0.00079 设计

2660.0 5.23 371.48 4.56 117.07 0.00082 泄槽的纵坡一般设计为大于临界坡度的陡坡，通常i=1%~5%，有时可达10%~15%。因此，在该工程中取为i=0.1。 正常水深的计算

00bh A =

02h b bh R +=

6/1001R n

C =

由谢才公式i R n

A i R C A Q 3/20

0001==得： 3

/20

3/50)2()(h b bh i nQ

+= 化简得：3

/203

/50)2()(h b n bh i Q +=。

将校核水位的流量3702m³/s 带入方程得，校核水位情况下，泄槽中的正常水位为1.45m ；将设计水位的流量2660m³/s 带入方程得，设计水位情况下，泄槽中的正常水位为1.19m ；

校核水位 设计水位 流量(m³/s) 3702 2660 控制水深(m) 5.29 4.03 正常水深(m) 1.45 1.19 临界水深(m)

6.52

5.23

两种水位情况下都满足k c h h h <<0，水面曲线为水深沿程降低的降水曲线（b 2型降水曲线），下游以N —N 线为渐近线。以收缩断面为起始位置，依次向下游计算水面曲线。

水面线计算

各断面的计算公式如下：

bh A =；h b 2+=χ；h b bh R 2+=

；A Q v =；6/11R n C =；)(2

1

1++=m m R R R ；)(211++=m m C C C ；)(211++=m m v v v ；R C v J 22=；g

v h E s 2cos 2

+=θ；

J

i E E s sm

sm --=

∆+1

泄槽段的掺气水深为h v

h b )100

1(ξ+

=，其中