溢洪道弯道到设计

1收缩段设计

为了减少工程量，降低工程造价，在控制段后设置收缩段。收缩角θ按如下经验公式确定：tgθ= =。式中θ——收缩段边墙与泄槽中心线夹角，（°）；Fr——收缩段首、末断面的平均弗劳德数；h——收缩段首、末断面的平均水深，m；——收缩段首、末断面的平均流速，m/s；k——经验系数，可取k =3.0。

或先根据设计规范，结合实际地形初拟收缩段长度及泄槽段宽度，再进行试算。因收缩角小于6°时，可不进行急流冲击波验算，本工程控制段宽4m，初拟收缩段长度15m，泄槽段宽度2.6m，收缩角2.7°，水面曲线以校核流量按分段法由电算进行（或手工按水力学公式ΔS = =试算），能算过则说明布置可行。试算过程中的起始断面水深采用控制段的临界水深。

计算出水面曲线后，再按式h b =(1+ )h计算出掺气后水深，加上必要的安全超高，就得到设计断面，衬砌形式仍采用浆砌石内衬C20钢筋砼。上面水面计算也是整条溢洪道（控制段---消力池前）水面曲线的计算过程。

2陡槽段中的弯道设计

溢洪道设计中，经常因地形决定，必须在陡槽段中设置转弯段，因槽内多为高速水流，在弯道段内外侧横向会形成不同大小的水面差，并以此确定处理方法，避免溢洪道在泄流过程中造成事故。如我县大箐水库，在陡槽下段0+140.5m处设转角，右转27.45°。

弯道不采取措施情况下内外侧水面差应分别按小扰动冲击波理论及经验公式计算，取两者中大值。

本溢洪道为矩形，弯道半径宜6～10倍槽宽（2.6m），但因弯道在尾段，流速较高，因此加大弯道半径，取r=50m，按上面的方法确定弧段起始断面的水深，计算其相应流速。

分别按下式计算波角β1、最大横向水面差所在断面位置转角θ0、边墙水深h。

Sinβ1= =；θ0=tg-1；h = sin2(β1±)

计算得最大横向水面差断面外侧水深h =1.89m，内侧水深h =0.31m，则最大横向水面差Δh =1.58m。

按经验公式计算最大横向水面差Δh：Δh =k。计算得Δh =1.75 m。

可见两者大值为Δh =1.75 m，设计中本应取用该值，但因考虑实际运行情况下泄流量一般小于校核流量，最后取Δh =1.6 m。

对于这种弯道水流横断面内外侧高差较大情况的处理办法，一般有两类。第一类是干扰处理法，如复曲线段法、斜槛法等，即在曲线的起点和终点，引入与原来的扰动大小相等但相位相反的反扰动，来消除原来扰动的影响。第二类是施加侧向力，如渠底超高法、弯曲导流墙法等，即采取工程措施，向弯曲段水流施加作用力，使之与水流所受的离心力相平衡，以达到消除干扰之目的。

大箐水库就是采用渠底超高法。该法结构简单直观，但不应做成突变，和上、下游直线段有妥善的过度连接，做成平面转弯扇形抬高面，这样可将横向水面差Δh降低为不采取措施情况下水面差值的一半，仅0.8m，也就是两边墙顶的高差。结构上保持轴线高程不变的情况下，将外侧底板逐渐提高，至弧线中点位置与轴线高差为Δh/2，即0.4m，然后再逐渐降低，至弧线末端降至轴线高程，内侧则相反，可保持两边墙高度一致。这样在转弯段横向形成一个横向坡度，利用重力沿横向坡度产生的分力，与弯曲段水体的离心力平衡，以调整横剖面上的流量分布，使之均匀，改善流态，减小冲击波和保持弯曲段水面的稳定性。衬砌形式同前。

3消力池设计

消能方式要根据地形、地质条件确定，多为底流水跃消能，大箐水库就为这种，采用渐扩式矩形断面。

溢洪道泄槽末端流速及水深按上面介绍的方法试算确定。先以等宽矩形断面按下两式分别计算自由水跃共轭水深及水跃长度。

h2= ( -1）；L = 6.9（h2- h1）

渐扩式矩形断面的h2及L分别为等宽矩形的及0.8倍。消力池的池长、池深计算。

L k=0.8L；d =σh2- h t-ΔZ。其中ΔZ = （–）

而出口处水深h t因下游无水，不能直接取用，先拟定出口明渠的宽度，一般同b2，并计算出该断面的临界水深h k作为h t。

根据上面公式，计算并确定大箐水库溢洪道消力池池长L k =14.5m，池深d =1.5m，宽度从2.6m渐扩至4.0m，按σh2加上安全超高确定消力池帮高为4.0m。衬砌形式同前。

大箐水库除险加固工程至2009年10月主体工程已基本完成，溢洪道按设计施工，效果很好。