岸边溢洪道设计 (1)
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H 0 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：
3
20
=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，9.812m/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.
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：
1
n 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。
本次设计Hd=0.8Hmax=0.8x24.45=19.56m,P1=Hd=19.56=19.56,则引水渠底板高程为1818.44m 。p2=0.6Hd~1.33Hd=18m.
根据表A.1.1 确定堰面参数值：
因为P1/.Hd=1,所以取K=2.2;其中
n=1.85,R1=0.5Hd,a=0.175Hd,R2=0.2Hd,b=0.282Hd 。
即公式1
n n d x KH y -== 1.850.852.219.56x y =?
可以得出 1.8527.55
x y =
上游段曲线采用三圆弧法，圆弧半径为：R 1=0.5H d =9.78m ，R 2=0.2H d =3.912m ，R 3=0.04H d =0.7824m 。对应的水平范围为L 1=0.175 H d =3.432m ，L 2=0.276 H d =5.40m ，L 3=0.282 H d =5.52m 。 闸墩顶部高程=校核水位+安全超高=1862.55+0.41862.95m.
图7-1控制段曲线图
衔接面计算：
1.直线段和堰面曲线切点xc,yc 确定。对 1.85
27.55x y =
求导，坡率为1:0.65,x=10.64,y=2.88.
7.4.2.2泄流能力计算
开敞式幂曲线WES 实用堰的泄流能力
320
m Q C δε= (7-6) 式中：
Q ——流量，m 3/s ；
B ——溢流堰总净宽，m ，定义B =nb ； b ——单孔宽度，m ；
C ——上游坡度影响系数，上游铅直，C=1; H 0——堰上水头，m;
m ——流量系数，取0.5；
ε——收缩影响系数，取0.9；
m δ——淹没系数，取1。
33322
110.90.52820.225074/m Q C m s
δε==????=
5074>4645m 3/s (设计洪水情况，满足要求)。
7.5 泄槽设计
正槽溢洪道在溢流堰后多用泄槽与消能防冲设施相连接，以便将过堰洪水安全泄向下游河道。河岸溢洪道的落差主要集中在这段。泄槽坡度常大于临界坡度，所以又叫做陡槽。泄槽横断面宜采用矩形断面。当结合岩石开挖采用梯形断面时，边坡不宜缓于1︰1.5，并应注意由此引起的流速不均匀问题。
7.5.1 泄槽的平面布置及纵、横剖面
泄槽在平面上应尽可能的采用直线、等宽对称布置。可以让水流平顺流入下游，而且这样结构简单，便于施工。实际中可以设置收缩短，减少工程开挖量和衬砌。出口设置扩散段减少单宽流量，有益于消能防冲，减少对河道的侵蚀。
泄槽纵剖面设计主要是决定纵坡。泄槽纵坡必须保证泄槽中的水位不影响溢流堰自由泄流和在槽中不发生水跃，水流始终处于急流状态。所以纵剖i 必须大于临界坡度ic ，此种情况下，泄槽起点的水深等于临界hc,矩形泄槽ic 和hc 值如下：
2c g L
i ac B
=?（7-7）
c h =7-8） 上式中：C —谢才系数，1
61
C R n
=?
其中R 为水力半径（m ）,
n-为粗糙系数，对于混凝土n=0.014～0.016； g —重力加速度，g=9.81m/s2； α—流速分布系数，取α=1.0； L —泄槽横断面湿周，m ； B —水面宽度，m ； q —单宽流量，m3/s 。 泄水槽宽度为：L=2×14+3+2×1=33m 单宽流量为：q=Q/B=7136/33=216.24m3/s
临界水深：
16.83c h m ==
临界水力半径为：
1
16
6
16.8328
7.642216.8328117.64100.240.014
c c c h B R m
h B C R n ?===+?+=
?=?=
229.81330.00151100.2428c g L i ac B ?=
?==?? 由公式：
21
32
2
2423
A
Q R i n
Q n i A R
=?=
采用混凝土护面n=0.014，h=hc 故
2
222
44223
3
71360.0140.003(2816.83)7.46
Q n
i A R ?=
=
=??
大于临界坡度，泄水槽内水流为明槽恒定急变流。为了减小工程量，泄槽沿程可随地形、地质边坡，但变坡次数不宜过多，而且在两种坡度连接处，要用平滑曲线连接，以免在变坡处发生水流脱离边壁引起负压或空蚀。，当坡度由陡变缓时，需用反弧连接，流速大时宜选用较大值。边坡位置应尽量与泄槽在平面上的变化错开，尤其不要在扩散段变坡，泄槽变坡处易遭动水压力破坏。常用的纵坡为1%～5%，有时可达10%～15%，此工程地基为坚硬的岩基，可以陡些，取泄槽纵坡为5%；泄槽的横剖面，在岩基上接近矩形，以使水流分布均匀，有利于下游消能。 7.5.1.2试算槽内正常水深
h 的计算（坝下游收缩断面水深） 根据《水力学》（公式10-5）可知
2
1
32A Q R i n
= i=0.05 可以得出试算表
表7-5hc 试算结果
所以，下游反弧段断面正常水深hc=5.4m ，泄槽起始底板高程为1822.7m. 根据《水工建筑物》溢洪道的相关设计要求，反弧半径可采用（3～6）h （h 为校核洪水位闸门全开时反弧最低点的水深），反弧R=(28.5~57),取40m ，.圆心角=43.32°。
7.5.1.3 推算水面曲线
泄槽水面线由能量方程，用分段求和法计算：
2222112112
cos cos 22V V h h g g L i j
ααθθ-??????+-+??
? ??????
?=- (7-13)
2243
n V
J R =
(7-14)
式中：
12L - —分段长度m ；
h1、h2分段始末断面水深m ；
a1，a2，—流速分布不均匀系数取1.05； V1、V2—分段始末断面平均流速m/s ； θ —泄槽底坡角度 i=tg θ，θ=3°； J —分段内平均摩阻坡降； n —泄槽糙率系数n=0.014；
V —分段平均流速m/s ；
R —分段平均水力半径m 。
在水位情校核况下计算h1，取溢流堰末端断面为开始计算断面，高程为：1822.7m, 校核洪水位到该断面的水位差为： 1862.45-1822.7=39.75m
0.925.1m/s Vc ===
17136h 8.623325.1
c Q m BV =
==?
由溢洪道所处地形条件可知，溢洪道泄槽变坡断面处距离上游控制断面接近234.5m ，由推算结果可知溢洪道进口处断面水深为8.7m ，流速为24.9m/s ；泄槽变坡处断面水深为7.7m ，流速为28.1m/s 。
7.5.3 掺气减蚀
水流沿泄槽下泄，流速沿程增大，水深沿程减小，即水流的空化数沿程递减，经过一段流程之后，就会产生水流空化现象。空化水流到达高压区，因空泡溃灭而使泄槽壁遭受空蚀破坏，抗空蚀措施有：掺气减蚀、优化体形、控制溢流表面的不平整度和采用抗空蚀材料等。
工程实践表明，临近固体边壁水流掺气，有利于减蚀和免蚀。掺气减蚀的机理很复杂，水流掺气可以使过水边界上局部负压消除或减轻，有助
于制止空蚀的发生，空穴内含有一定量空气成为含气型空穴，溃灭时破坏力较弱；过水边界附近水流掺气，气泡对空穴溃灭的破坏力起一定的缓冲气垫作用。
掺气设施主要包括两个部分：一是借助于低挑坎、跌坎或掺气槽，在射流下面形成一个掺气空间的装置；一是通气系统，为射流下面的掺气空间补给空气。掺气装置的主要类型有掺气槽式、挑坎式、跌坎式、挑坎与掺气槽联合式、跌坎与掺气槽联合式、此外还有突扩式和分流墩式等，该工程选择挑坎与掺气槽联合式，其水流流态比其他的几种较好。
在掺气装置中，通过改变坎的形式和尺寸，可以改变射流下面掺气空间的范围，从而达到控制空气和水混合浓度的目的。挑坎高度为0.2m，挑角为7°，挑坎斜面坡度为1/10。跌坎高度一般在0.6m。
由于地形原因，需要进行一次变坡。由缓坡变陡坡i=0.14。中间可以用抛物
线连接。抛物线方程按公式：
2
2
tan
(4cos)
O
x
y x
k H
θ
θ=+
式中：x,y:抛物线横纵坐标，泄槽末端为原点；
θ为上端坡角；
k：落差系数取k=1.3
H:抛物线起始断面的比能；其中H按照公式计算H=h+av2/2g;
h:抛物线起始断面的水深；
v:抛物线起始断面的平均流速，m/s;
a:动能修正系数，可以近似取1.
y=0.05x+0.00495x2,推出关于x,y的曲线坐标值
表7-3曲线坐标值推算表
溢洪道变坡进口断面的水深难为7.5m,流速28.8m/s,出口水深为6.2m.流速34.9m/s。
7.5.4 边墙高度确定
因为水流为急流，水深沿程下降，考虑摻气水深h b=(1+ζV/100)h
安全加高取1m。
，进口断面处边墙高度h=A+h b
h b=(1+ζV/100)h+1=(1+1.2×24.9/100)×8.7+1=13m
出口断面处边墙高度h=A+h b
h b=(1+ζV/100)h+1=(1+1.2×28.1/100)×7.7+1=12m
h b=(1+ζV/100)h+1=(1+1.2×34.9/100)×6.2+1=10m
最终取边墙厚度取2.5m.
7.5.5 泄槽的衬砌
为了保护地基不受冲刷，岩石不受风化，泄水槽一定要做衬砌。对衬砌的要求如下：表面要光滑平整，以防止产生负压和空蚀；分缝止水可靠，以避免高速水流侵入底板以下，产生脉动压力引起破坏；排水系统要通畅，以减小底板扬压力。衬砌材料要能抵抗空蚀和冲刷，寒冷地区还应有一定的抗冻性。本溢洪道为Ⅱ级溢洪道，采用混凝土衬砌。混凝土的抗空蚀能力强，随其抗压强度增加而增加，因此容易产生空蚀的部位应采用高强度混凝土。衬砌厚度取0.4m。为了适应混凝土的变形，需要设置纵横分缝，缝距为10～15m取20m。泄水槽两侧的边墙横缝布置一般与底板一致，本身不设纵缝，多在边墙接近的底板上设纵缝。衬砌纵横缝下必须设置排水沟，且相互连通，渗水由横向排水沟集中到纵向排水沟内排向下游,管周围填满1～2cm的卵砾石。
7.6 溢洪道消能设计
从河岸溢洪道下泄的水流流速高、能量大，必须进行有效的消能，以避免冲刷下游河床和坝脚，危急工程安全。消能方式常用挑流和底流两种。
在土基或破碎软弱岩基上的溢洪道，一般采用底流消能。但对泄流较小的，也可考虑采用挑流消能。本设计，考虑采用挑流消能。消能计算的目的是主要确定挑流射程和冲坑深度，并且确定冲刷坑是否危急主体建筑物的安全。挑流消能反弧半径R 一般为（6～10）h ，h 为挑流鼻坎反弧最低点水深，近似取6.2m ，R 取6h ≈38m 挑角为40度。鼻坎顶高程=1797m 。挑距：
2
111sin cos cos L v v g θθ?=
+?
式中L ——自挑流鼻坎末端算起至下游河床床面的挑流水舌外缘挑距，m ；
θ——挑流水舌水面出射角，近似可取用鼻坎挑角，(°)； h 1——挑流鼻坎末端法向水深，5m ；
h 2——鼻坎坎顶至下游河床高程差，m ，如计算冲刷坑最深点距鼻坎的距离，该值可采用坎顶至冲坑最深点高程差；
v 1——鼻坎坎顶水面流速，m/s ，可按鼻坎处平均流速v 的1.1 倍计。 V1=1.1x28.1=38.3m/s;L=147.2m. 冲坑最大深度为
0.50.25t Kq H =式（7-22）
坎顶单宽流量
q=Q/b=7136/33=216.24m/s H=1862.45-1795=67.45m
10.50.25
0.252
1.1216.2467.4546.35t Kq H
m ==??=
为了保证泄水建筑物不允许受冲坑影响，挑流消能设计应满足以下要求：
2/4~5L t H -> (7-23)
式中：H2——下游水深
2/()147.2/46.3511 4.24L t H -=-=>满足要求。
8.1地基处理的主要要求
地基处理的主要要求是：①控制渗流，减小渗流比降，避免管涌等有害的渗流变形，控制渗流量；②保持坝身和坝基的静力和动力稳定，不产生过大的有害变形，不发生明显的不均匀沉降，竣工后，坝基和坝体的总沉降量一般不宜大于坝高的1%；③在保证坝安全运行的条件下节省投资。 8.2地基的处理
在坝趾处河床砂卵石覆盖层平均厚度5—7米，出露岩性为大红峪组石英砂岩与板状粉细砂岩互层，岩石坚硬、构造简单、渗透性小。右岸已查明的小段层有6-7条，软弱夹层有13条；左岸山坡平缓，覆盖着31m 厚的山麓堆积物，有断层一条。河床坝基
岩石构造较为发育，开挖揭露出断层40余条，其中相对较大的有10多条。因此，在坝趾处开挖7m将河床砂卵石覆盖层清除并使河床平整并设置齿槽，对于较小的断层用用化学材料灌浆或做混凝土塞，对于较大的断层进行开挖回填混凝土处理。
8.3岸坡的处理
土坝的岸坡应清理为缓变的坡面，开挖边坡不宜太陡。岩石岸坡不宜陡于1：0.5～1:0.75。土坝岸坡不陡于1：1.5砂砾石坝壳部位的岸坡以维持自身岸坡稳定为原则。
8.3帷幕灌浆
帷幕深度是根据相对不透水层的位置确定的。按《碾压式土石坝设计规范》（SL274－2001）要求，相对不透水层是按羽容值确定的。对1 级坝相对不透水层为3～5 Lu，但考虑到黑河工程为供水工程，应尽量减少水库渗漏量，故相对不透水层按3 Lu 控制。
根据灌浆试验和规范要求确定在坝基设两排帷幕孔，排距 2 m，孔距2. 5 m。帷幕的厚度为排距再加0.6～0.7倍的孔距，设计为3. 6 m，全长645m，帷幕深度标准控制为单位吸水率≤3 Lu，初步确定灌浆孔深为42～68m。由于坝基1770.07m高程以下有一厚达20～30m的相对隔水层，因此帷幕下限不超过440m，左右岸坡帷幕应与地下水位衔接，左岸地下水位埋深70m
左右，右岸地下水位埋深近80m。
左岸坝肩为单排帷幕，帷幕长60m，向左接古河道防渗灌浆灌浆。右岸坝肩为单排帷幕，帷幕长163m。
溢洪道水力计算书
1.基本资料 1.1 水文规划资料 根据调洪计算成果，后胡水库溢洪道消能防冲按30年一遇洪水标准设计，其相应下泄流量为204m3/s，50年设计洪水其相应下泄流量为234.5m3/s。1000年洪水校核，其相应下泄流量为651.7m3/s。 1.2 溢洪道现状 溢洪道位于大坝左岸，为开敞式，进口高程153.50m，下游河底高程136.00m，总落差17.50m，溢洪道总长457.4m，最大泄量651.7m3/s。现状溢洪道一级明渠段右岸边坡进行了护砌，左岸边坡未防护，一级陡坡以下工程均未修建。 2. 设计标准 本次设计溢洪道轴线结合工程现状布置进行布置，溢洪道总长度为396.581m，底宽28.0m。溢洪道工程共分9个部分，具体设计如下。 1、进水渠段 位于溢洪道桩号0+000～0+038.8之间，总长38.8m，底宽28.0m，底坡为-1/1000，底部不护砌。进水渠段右岸边坡维持现状护坡不变，左岸采用M7.5浆砌石护坡，厚30cm，坡度为1：1。 2、控制段 位于溢洪道桩号0+038.8～0+058.8之间，总长20m，底宽28.0m，底坡为平坡，采用M7.5浆砌石护底，厚30cm。控制段右岸边坡维持现状护坡不变，左岸采用M7.5浆砌石护坡，厚30cm，坡度为1：1。
3、一级明渠段 位于溢洪道桩号0+058.8～0+148之间，总长89.2m，底宽28.0m，底坡1/1000，底部在桩号0+138.8～0+148之间采用M7.5浆砌石护底，厚30cm，其余不护砌。明渠段右岸边坡桩号0+058.8～0+076之间维持现状护坡不变；右岸桩号0+076～0+148采用M7.5浆砌石护坡，厚30cm，坡度为1:1。明渠段左岸桩号0+058.8～0+148之间采用M7.5浆砌石护坡，厚30cm，坡度为1：1。 4、一级陡坡段 位于溢洪道桩号0+148～0+198之间，长50m，底宽28m，为梯形断面，底坡1/5，落差7.85m。护砌结构型式为：陡坡段底部采用C25钢筋砼护底，厚40cmm，底板下垫层采用溢洪道原有素混凝土，并设置纵横向软式透水管；陡坡段两岸采用现状浆砌石防护，外挂C25素混凝土面板防护，在桩号0+148～0+188之间护砌形式由 C25素混凝土面板防护渐变为C25现浇钢筋砼悬臂式挡墙护砌，墙高3.2m，挡墙底部设碎石垫层，厚10cm；挡土墙基础与底板交接处设一道伸缩缝，宽2cm，采用低发泡沫塑料板填缝，并设置651型橡胶止水带。 5、一级消能防冲段 位于溢洪道桩号0+198～0+220.8之间，消力池长22m，池深2.2m，宽28m，为矩形断面。护砌结构型式为：消力池底板采用C25钢筋砼护砌，厚1.0m，底板下依次设400g/m2土工布一层，碎石垫层，厚15cm；消力池两侧采用C25现浇钢筋砼扶臂式挡土墙进行防护，墙高5.2m，挡土墙底部设碎石垫层，厚10cm；消力池尾部设C25现浇钢筋砼消力坎，坎高2.2m，顶宽0.8m；挡土墙基础与消力池底板交接处设一道伸缩缝，宽2cm，采用低发泡沫塑料板填缝，并设置651型橡胶止水带。 在消力池的左岸有一冲沟，为防止对消力池边墙及消力池底的冲刷，对冲沟进行护砌。护砌结构形式为：底板采用C25钢筋砼护砌，长20m，宽11.4m，厚40cm，
溢洪道工程施工设计方案(方案)
宣威市东山镇长洼子水库工程溢洪道进口引水段分部工程 施工组织设计（方案） 一、工程概况 本工程位于宣威市东山镇，本工程主要工程量为拦河坝工程、溢洪道工程、输水管和引水管道工程、导流工程等。 二、工期计划 2013年2月27～2013年3月4日，共计6天，基础土石方开挖。2013年3月20～2013年4月15日，共计26天，浆砌石砌筑、钢筋制安及砼施工。 三、主要施工机械设施 主要机械设备表
四、施工方案 1、基础土石方开挖 1）土方开挖 土方开挖前，根据设计图纸，结合施工场地的实际地形、地质情况，对其位置、方向、长度、高程进行复核，定出方向桩人工配合挖掘机开挖，边坡预留20cm 改用人工清理。 （1）开挖工艺流程 施工测量放样→场地清理→临时排水系统→分层开挖→自卸汽 车运输→人工修整→验收。 （2）施工测量 进场后根据监理单位提供的施工区围导线点及水准点的基本数 据建立工程测量控制网，以保证施工放样、定位的准确性；每开挖一个单元前，进行边线及高程放样。 （3）施工清理 对测量出的清理围，用人工或机械清除该围的全部有碍物，围外的清理按监理单位要求进行。 （4）土方开挖 场地清理完成后，采用1.2m3反铲挖机开挖，15t自卸汽车运输，土方运至指定的弃碴场。 （5）弃碴场 开挖料运至弃碴场后，分区堆放，并保持渣料堆体的边坡稳定，并有良好的自由排水措施。
2）石方开挖 （1）根据岩石的开挖难易，确定开挖方法。石质挖方边坡采用风钻或破碎锤破碎，对风化严重节理发育的岩层采用小挖掘机直接开挖，保证边坡稳定。对于高边坡开挖施工，按图纸设置开挖平台，每台从上向下同时完成边坡防护工程。 （2）施工中确定边坡的危险区，采取有效的措施防止人、畜、建筑物和其它公共设施受到危害和损失。在危险区的边界设置明显的标志，建立警戒线，防止滚石。 2、浆砌石砌筑 分段和分台阶进行护坡的施工，采用移动式砂浆拌和机进行砂浆的拌制。 （1）砌筑前先按设计图纸测量放样，保证护坡的坡度符合设计要求。 （2）砌筑时先在基础面铺筑一层30～50mm厚的砂浆，再砌筑第一层块石，块石大面向下。块石砌筑前先润湿且表面保持干净。 （3）石块间较大空隙先填塞砂浆，再用碎石嵌实，石块间不能相互接触。 （4）砌体顶部用水泥砂浆找平抹光，防止地表水流入。在一定的间隔设置排水孔，以利于边坡的排水。 （5）浆砌石出露面砂浆缝宽大致相等，对设计有勾缝要求的其勾缝保持块石砌合的自然接缝，并做到牢固、美观、匀称、表面平整，勾缝砂浆单独配制。
河岸溢洪道水力计算实例
河岸溢洪道水力计算实例 一﹑ 资料及任务 某水库的带胸墙的宽顶堰式河岸溢洪道，用弧形闸门控制泄流量，如图15.7所示。溢洪道共三孔，每孔净宽10米。闸墩墩头为尖圆形，墩厚2米。翼墙为八字形，闸底板高程为33.00米。胸墙底部为圆弧形，圆弧半径为0.53米，墙底高程为38.00米。闸门圆弧半径为7.5米，门轴高程为38.00米。闸后接第一斜坡段，底坡1i =0.01，长度为100米。第一斜坡段后接第二斜坡段，底坡i 2=1:6，水平长度为60米。第二斜坡段末端设连续式挑流坎，挑射角=α25°。上述两斜坡段的断面均为具有铅直边墙，底宽B 1=34米的矩形断面，其余尺寸见图15.7。溢洪道用混凝土浇筑，糙率n=0.014。溢洪道地基为岩石，在闸底板前端设帷幕灌浆以防渗。水库设计洪水位42.07米，校核洪水位为42.40米，溢洪道下游水位与流量关系曲线见图15.8。当溢洪道闸门全开，要求： 1. 1.绘制库水位与溢洪道流量关系曲线； 2. 2.绘制库水位为设计洪水位时的溢洪道水面曲线； 3. 3.计算溢洪道下游最大冲刷坑深度及相应的挑距。 图7 图8 二﹑ 绘制库水位与溢洪道流量关系曲线 （一）确定堰流和孔流的分界水位 宽顶堰上堰流和孔流的界限为= H e 0.65。闸门全开时，闸孔高度e =38.0－33.0=5.0 米，则堰流和孔流分界时的相应水头为
H =7 .765.00.565.0==e 米 堰流和孔流的分界水位=33.0+7.7=40.7米。库水位在40.7米以下按堰流计算；库水位在40.7米以上按孔流计算。 （二）堰流流量计算 堰流流量按下式计算： 2 /302H g mB Q σε= 式中溢流宽度B=nb=3×10=30米。因溢洪道上游为水库，0v ≈0则0H ≈H 。溢洪 道进口上游面倾斜的宽顶堰，上游堰高a=33.0－32.5=0.5米，斜面坡度为1：5，则 θctg =5（θ为斜面与水平面的夹角），宽顶堰流量系数m 可按H a 及ctg θ由表11.7 查得；侧收缩系数ε按下式计算： =ε1－0.2[(n －1)k ζζ+0 ]nb H 0 其中孔数n=3；对尖圆形闸墩墩头，=0ζ0.25；对八字形翼墙，=k ζ0.7。因闸后为陡坡段，下游水位较低，不致影响堰的过水能力，为宽顶堰自由出入流，取=σ1。 设一系列库水位，计算相应的H ，m ，ε和Q ，计算成果列于表1 因胸墙底缘为圆弧形，闸孔流量可按具有圆弧底缘的平面闸门下自由孔流流量公式计算 Q=μeB e H g eB εμ'-0(2 已知 e =5.0米，B=30米，H 0≈H 自由孔流流量系数?εμ'=，由表11.12取闸孔流速系数=?0.95，垂向收缩系数ε'按式计算： ε' ])( 1[11 2H e k -+= 其中系数k=e r 16 718 .24 .0，而门底（即胸墙底）圆弧半径r=0.53 米，106.00.553 .0==e r ， 则 k =106.016718.24.0?==7 .1718.24 .00.073
溢洪道的设计电子教案
溢洪道的设计
2012年8月 目录 1 设计目的和要求 (1) 2设计资料 (1) 2.1 工程概况 (1) 2.2 基本资料 (1) 2.2.1 气象 (1) 2.2.2 洪水 (2) 2.2.3 地质 (2)
2.2.4 其他 (2) 3 工程设计 (2) 3.1 工程布置 (2) 3.1.1枢纽的等别、溢洪道级别及洪水设计标准 (2) 3.1.2溢洪道的位置、型式及组成 (3) 3.2 溢洪道的型式及尺寸 (6) 3.2.1进口段 (6) 3.2.2控制段 (6) 3.2.3 泄槽段 (7) 3.2.4消能段 (8) 3.2.5 尾水渠 (8) 4 设计计算 (8) 4.1水力计算 (8) 4.1.1过流能力的计算 (8) 4.1.2泄槽水面线计算 (8) 4.1.3消能防冲计算 (12) 4.1.4渗流计算 (13) 4.2 控制段稳定计算 (13) 4.2.1计算公式： (13) 4.2.2荷载组合： (14) 4.2.3列表计算： (14) 4.2.4计算结果 (18)
1 设计目的和要求 通过课程设计培养学生了解并掌握实际水利工程的设计内容、方法和步骤，巩固专业课、技术基础课及基础课所学的知识，培养运用所学知识解决实际工程问题的能力，训练学生编写设计书、绘图的能力和技巧，培养查阅文献及规范的能力。 要求每个学生对设计内容中的各个环节做出系统的个人成果。每个人必须编写完整的课程设计成果。说明书简明扼要、条理清楚，计算方法得当、结果准确，设计方案合理可行，水工图纸布局合理、线条标注规范、图面整洁，能正确反应设计意图。 2设计资料 2.1 工程概况 吴岭水库枢纽工程位于汉北河支流东河上，坝址在湖北省某县境内，距县城22km。水库控制东河上流余家嘴、斋婆店两条主要河流，河道平均坡度为3‰。水库坝址以上乘雨面积102km2。流域多年平均降雨量1020.9mm。水库总库 容7220万m3，是一座以灌溉为主、兼有防洪、水产养殖、城镇供水等综合利用的中型水利工程。吴岭水库枢纽工程主要由大坝、副坝1、副坝2、正常溢洪道、东输水管、西输水管及灌区工程等组成。 2.2 基本资料 2.2.1 气象 本流域属北亚热带湿润季风气候区，多年平均气温16℃，极端最高气温41℃(1971年7月)，极端最低气温-10℃(1995年1月)，多年平均最大风速78级(17.32m/s），多年平均日照时数2030h，全年无霜期平均长达254d。多年平均降雨量1020.9mm（统计到期1998年），东河流域洪水来自暴雨，汛期为每年的410月。
溢洪道设计
某水库溢洪道设计 一、设计方案理论论证 某水库由于当年的条件限制，所以工程质量较差，加之近40年的运行，反复冻融破坏，结构、设备老化，水库诸多隐患，水库经专家鉴定，评价为：溢洪道无底板，右侧边墙短，破坏严重，安全评定为C级。根据中华人民共和国行业标准《溢洪道设计规范》（SL253-2000），对溢洪道进行计算和设计。该工程中河岸式溢洪道由引水渠、控制段、泄槽、出口消能和尾水渠等部分组成。 （一）、溢洪道水力计算 由正常、设计、校核洪水位时所对应的下泄流量查坝址水位流量关系曲线可得出下表。 溢洪道开挖后，为减轻糙率和防止冲刷，需进行衬砌，糙率取n=0.016。 溢洪道为3级建筑物，按10年一遇设计，20年一遇校核的洪水标准。 （二）、进水渠的设计 根据《溢洪道设计规范》（SL253-2000），进水渠的布置应依照以下原则：选择有利的地形、地质条件；在选择轴线方向时，应使进水顺畅。 进水渠是将水流平顺引至溢流堰前。进水渠的地基为土基，故采用梯形断面；底坡为平底坡，边坡采用m=0.5。根据《溢洪道设计规范》（SL253-2000）进水渠设计流速宜采用3~5m/s，渠内流速取υ=3.0m/s，渠底宽度大于堰宽，渠底高程是18.259m。 进水渠断面拟定尺寸，具体计算见表1-2。 表1-2 进水渠断面尺寸计算表 - 1 -
- 2 - 由计算可以拟定引渠底宽B=10 m （为了安全），引渠长L=10m 。 （二）、控制段的设计 控制段也叫溢流堰段，控制段包括溢流堰及两侧连接建筑物，其作用是控制泄流能力。本工程是以灌溉为主的小型工程，溢洪道轴线处地形较好，岩石坚硬，开敞式溢流堰有较大的超泄能力，故堰型选用开敞式宽顶堰，断面为矩形。顶部高程与正常蓄水位齐平，为18.80m 。堰厚δ拟为8米（2.5H<δ<10H ）。堰宽由流量方程求得，具体计算见表1-3。 表1-3 堰宽计算表 (忽略行近水头υ2/2g) 由计算知，控制堰宽取b=15m 为宜。 （三）、泄槽的设计及水力计算 泄槽设计时要根据地形、地质、水流条件、与经济等因素合理确定其形式和尺寸。泄槽是渲泄过堰洪水的，槽底布置在基岩上，断面必须为挖方，且要工程量最小，坡度不宜太陡。为适应地形、地质条件，泄槽分收缩段（收缩角θ≦11.25°）和泄槽段，采用均一坡度023.0=i ，拟断面为矩形。 根据《溢洪道设计规范》（SL253-2000）附录A 中的泄槽水力计算规范，泄槽边墙收缩段角度可按经验公式v r k h g F k tg ?=?= 1 θ 计算。本工程拟定收缩段收缩角θ=6°，首端底宽与控制堰同宽b 1=15m,末端底宽b 2拟为8m ，断面取为矩形，则渐变段长 m tg b b L 30.3322 11=-= θ，取整则L 1为35m ，底坡i=0.023。 泄槽段上接收缩段，拟断面为矩形，宽b=8m ，长L 2为65m ，底坡和收缩段相同 023.0=i 。 （四）、出口消能 溢洪道出口段为冲沟，岩石比较坚硬，离大坝较远，采用挑流消能，水流冲刷不会危及大坝安全。
溢洪道设计实例
水位（mm ） 泄量 (m) 计算公式（假设 υ=2m/s ） 表 2(忽略行近水头 υ2/2g) 溢洪道设计实例 黑龙江农垦林业职业技术学院 1、进水渠 进水渠是将水流平顺引至溢流堰前。采用梯形断面，底坡为平坡，边坡采 用 1：1.5。为提高泄洪能力，渠内流速 υ<3.0m/s ，渠底宽度大于堰宽，渠底高 程是 360.52m 。 进水渠断面拟定尺寸，具体计算见表 1。 表 1 （m 3/s ） H (m) B Q =υA , A =(B+mh)h 设计 校核 363.62 364.81 540 800 3.1 4.29 82.4 86.7 A —过水断面积； B —渠底宽 度 由计算可以拟定引渠底宽 B =90 米（为了安全） 进水渠与控制堰之间设 20 米渐变段，采用圆弧连接，半径 R =20m ，引渠 长 L =150 米。 2、控制段 其作用是控制泄流能力。本工程是以灌溉为主的小型工程，采用无闸控制， 溢洪道轴线处地形较好，岩石坚硬，堰型选用无坎宽顶堰，断面为矩形。顶部 高程与正常蓄水位齐平，为 360.52m 。堰厚 δ 拟为 30 米（2.5H<δ<10H ）。坎 宽由流量方程求得，具体计算见表 2。 3、泄槽 泄槽是渲泄过堰洪水的，槽底布置在基岩上，断面必须为挖方，且要工程 量最小，坡度不宜太陡。为适应地形、地质条件，泄槽分收缩段、泄槽一段和 泄槽二段布置。 据已建工程拟收缩段收缩角 θ=12°，首端底宽与控制堰同宽，b 1=65m,末 端底宽 b 2 拟为 40m ，断面取为矩形，则渐变段长 L 1 = b 1 - b 2 2tg θ = 58.81m ，取整则
河岸开敞式溢洪道设计大纲
32010 水利水电工程技术设计阶段 河岸开敞式溢洪道设 计大纲范本 水利水电勘测设计标准化信息网 1998年8月
_____________ 工程技术设计阶段河岸开敞式溢洪道设计大纲 主编单位: 主编单位总工程师：参编单位: 主要编写人员：软 件开发单位：软件 编写人员： _______ 勘测设计研究院 ______ 年—月
目次 1. 引言. (4) 2. 设计依据文件和规范. (4) 3. 基本资料. (5) 4 设计原则与假定. (6) 5. 水力设计. (7) 6. 结构设计. (10) 7. 地基及边坡处理. (13) 8. 观测设计. (16) 9. 专题研究. (19) 10. 工程量计算. (20) 11. 应提供的设计成果. (20)
(1) 12-78 水利水电枢纽工程等级划分及设计标准和补充规定 （山区、丘陵区部分）（试行）; (2) 217—87 水利水电枢纽工程等级划分及设计标准（平原、滨海部 分）（试行）； ⑶ 50201-94 ⑷ 341-89 防洪标准；溢洪道设计规范; ⑸20-78 ①水工钢筋混凝土结构设计规范（试 行）； ⑹ 47-94水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规 范; ② (7) 10-78水工建筑物抗震设计规范（试行）； (8) 62-94水工建筑物水泥灌浆施工技术规范； (9) 57-85水利水电地下工程锚喷支护施工技术规范； (10) 46-94水工预应力锚固施工规范； 水利水电工程设计工程量计算规定（试行）。 ①范本是按SDJ20-78编写的，如用新规范 ②范本是按SDJ 10-78编写的，如用新规范SL/T191-96（或DL/T5057-1996），则有关内容需作相应修改。DL 5073-1997，则有关内容需作相应修改。 1引言 ____ 工程位于 ,是以为主，等综合利用的水利水电枢纽工程。正常蓄水位m ，最大坝高m ，总库容亿m 3，电站总装机容量，保证出力 : 年发电量? h。 本工程可行性研究报告于年月审查通过，选定坝址为，坝线为 , 枢纽布置为 ,坝型为 ,泄洪建筑物有、、 ,其尺寸分别为_m_、m,相应进口高程m 、m 、m 。 2设计依据文件和规范 2.1 有关本工程的文件 （1） __ 工程可行性研究报告； （2） __ 工程可行性研究报告审批文件; （3）技术设计任务书； （4）可行性研究阶段中间报告及审批文件; （5）专题报告。 2.2 主要设计规范 水规设字第8号文 (11)(88)
小型水库溢洪道和放水设施除险加固设计
小型水库溢洪道和放水设施除险加固设计 摘要：本文主要针对小型水库溢洪道和放水设施的除险加固设计展开了探讨，通过结合具体的工程实例，对工程存在的问题作了详细的阐述，并对建筑物的加固设计作了深入的分析，以期能为有关方面的需要提供参考借鉴。 关键词：水库溢洪道；放水设施；除险加固设计 引言 所谓的溢洪道，是用于宣泄规划库容所不能容纳的洪水，保证坝体安全的开敞式或带有胸墙进水口的溢流泄水建筑物，而放水设施，顾名思义，就是指水库中的排水建筑。这两者的正常运行对水库有着重要的作用。因此，我们重视水库溢洪道和放水设施的质量，并做好除险加固的设计工作，以为水库溢洪道和防水设施除险加固的施工提供帮助。 1 工程概况 某水库控制流域面积为3.84km2，坝址以上沟道长度2.38km，比降35.8‰，水库原设计总库容50万m3，有效库容40万m3，死库容10万m3，现已淤积18万m3，有效库容为32万m3。大坝原设计为均质土坝，坝高28m，坝顶长130m。正常水位100m，设计洪水位101.13m，校核洪水位102.11m，死水位88.5m，是一座以农田灌溉为主，兼有防洪、养殖、林业等功能的Ⅴ等小（Ⅱ）型水库。该水库始建于1970年，1975年建成并蓄水运行。水库坝址以上控制流域面积3.84km2，坝址以上沟道长度2.38km，比降35.8‰，水库坝址以上流域地形由两部分组成，。流域内植被覆盖率低，水土流失较为严重。根据水库淤积量及淤积年限计算，多年平均输沙模数达3480t/km2。水库位处的沟谷下切严重，切割深度50m～70m，沟道狭窄，呈“V”型沟，沟底宽10m～30m，斜坡坡度在25°～55°，坡体较稳定。 2 工程存在的问题 经过对水库监测资料分析、现场安全检查、工程质量监测及地质勘查等综合考量，水库主要建筑物存在以下问题： （1）坝体：坝体工程基本完整，但是迎水坡风浪冲刷淘空严重；背水坡杂草丛生，坡面不平整，左坝肩放水洞出口以下出现30m2塌坑一处。 （2）溢洪道：溢洪道建筑物损坏达70%，严重堵塞，行洪不畅。施工缝杂草丛生，底板大面积毁坏，而且溢洪道进口已成为右岸村民行走的道路，滑落泥土严重阻塞了溢洪道行洪的畅通。 （3）放水设施：卧管损毁达90%，且现在的卧管全为砖砌，严重影响了大坝蓄水。坝后灌溉渠道的衬砌已有部分毁坏及断裂，从放水洞出来的水经过很短的一段灌溉渠后直接从断开处下落至坝体背水面，影响坝体安全。 （4）管理设施及防汛设施：水库原管理房已被当地政府拆除。目前，仅有养殖户的两间简易房，无法满足水库管理需要。管理人员不足，资金困难，管理工作粗放，大坝观测工作没有开展。水库无管理站房和防汛设施，无照明线路，通信设备，抢修道路不畅。 （5）现仅有2m宽的上坝土路，未硬化，坡陡弯急，防汛抢险重型车辆无法到达坝顶，严重影响防汛抢险工作的开展。 3 主要建筑物加固设计 3.1 大坝加固设计 设计对迎水坡坡面进行干砌石砌护，厚度30cm，自上而下坡比为1：2.52、
溢洪道设计
前言 (1) 第一章水力学课程设计基本资料 第一节绪论 (2) 第二节溢洪道的基本资料 (2) 第三节泄洪洞的基本资料 (3) 第二章溢洪道的水力计算 第一节确定引水渠断面 (4) 第二节确定控制段垂直水流方向的宽度 (5) 第三节校核渐变段长度是否满足要求 (9) 第四节计算溢洪道水面曲线 (9) 第五节拟定挑坎形状和尺寸及其校核 (13) 第三章泄洪洞的水力计算 第一节验算泄洪洞是否满足泄洪要求 (15) 第二节判别泄洪洞下游水流衔接形式、设计消力池尺寸 (17) 附录溢洪道布置示意图 (20) 泄洪洞布置示意图 (21) 溢洪道水面曲线简图 (22) 总结 (23)
水力学是一门专业技术基础课。是高等职业技术教育水利类各专业的支撑性课程，为了使学生掌握水力学。学好水力学，本书主要编写了段村水利枢纽的设计计算过程，该过程点概了水利类各专业需要的基本知识。根据各主业的需要，可适当调整。水力学试验在水力学学科中占有重要的地位。为提高实践技能，本书介绍了段村水利枢纽的基本试验过程。通过该过程的练习，使学生能理论联系实际，掌握水力学试验的方法和步骤。水力学试验也是水力学课程考核的重要内容，应引起重视。本书把计算和试验结合在一起，能使同学对水力学有个更新的认识。 本次设计与计算是水工0708班邓亮亮经过一个星期的努力完成的。在此期间得到了田老师的大力指导和帮助，在此表示感谢。同时因时间仓促，设计中的缺点和错误在所难免。望老师和同学们予以批评指正。 计算者：邓亮亮 整理编辑：邓亮亮 编者 2009年4月 第一章
水利学课程设计基本资料 第一节绪论 段村水利枢纽工程位于颖河上游，登封县境内。控制流域面积94.1平方公里，根据水能计算。该枢纽死水位348米。最多兴利水位360.52米。相应库容1423.07万立方米。设计水位安50年一遇363.62米。相应库容为1998.36万立方米。溢洪道泄洪量540万立方米每秒。泄洪洞泄流量为90立方米每秒。校核洪水位按500年一遇，为364.81米。相应库容为2299.68万立方米，溢洪道泄流量800立方米每秒。泄洪洞些流量为110立方米每秒。根据地形地质条件和水利条件初步拟定。 第二节溢洪道基本资料 溢洪道有六段组成。如附图一所示 1.引水渠长120米底坡i = 1:5 混凝土衬砌。 2．控制段采用平底宽顶堰，顺水流长度20米。 3．渐变段断面为矩形，长60米。底坡1: 50 。 4．第Ⅰ陡槽段断面为矩形，底宽40米，坡降为1/200，长596米。 5．第Ⅱ陡槽段断面开头及尺寸同第Ⅰ陡槽段，坡降1/8，长40米。 6．挑流坎消能下泄设计洪水时，挑坎下游尾水渠水位350.64米。下有水位高程347.2米。
某山塘加固设计报告
设计证书号：A144001143 设计证书等级：乙级 南雄市云峰山生态旅游景区下青草围水库工程 可行性研究 设计报告书 四会市水利水电勘测设计院 二O—六年五月
设计证书号：A144001143 设计证书等级：乙级 南雄市云峰山生态旅游景区下青草围水库工程 可行性研究 设计报告书 俯划分 核 定 审 核 校 垓
目录 1综合说明 (1) 1.1工程概况 (1) 1.2 水文 (1) 1.3工程地质 (2) 1.4 工程任务和规模 (5) 1.5 工程布置及建筑.物 (5) 1.6工程管理 (6) 1.7 施工组织设计 (6) 1.8 环境保护设计 (9) 1.9工程占地 (9) 1.10水土保持设计 (9) 1.11工程设计估算 (10) 2水文 (13) 2.1流域概况 (13) 2.2水文气象 (13) 2.3洪水计算 (13) 2.4水库调洪演算 (15) 2.5泥沙 (16) 3工程地质 (17) 3.1概述 (17) 3.2区域地质 (17)
3.3 岩土物理力学性.质 (18) 3.4 天然建筑材料 (19) 3.5 结论与建议 (19) 4工程任务和规模 (21) 4.1 工程建设的必要.性 (21) 4.2 工程任务和规模 (21) 4.3 工程枢纽布置 (21) 4.4坝顶高程 (21) 5工程布置及建筑物 (23) 5.1设计依据 (23) 5.2工程枢纽总体布.置 (24) 5.3工程建筑物 (24) 5.4大坝渗流稳定分析和坝坡稳定.计...算 .. (25) 5.5溢洪道设计有关计..算 (27) 6工程管理 (29) 6.1管理机构 (29) 6.2管理设施 (29) 6.3 工程管理运用 (29) 7施工组织设计 (31) 7.1施工条件 (31) 7.2施工导流 (33) 7.3 料场的选择与开.采 (33)
开敞式溢洪道设计要点文献综述
开敞式溢洪道的设计要点 作者：指导教师： 摘要：本文归纳了开敞式溢洪道设计要点方面的研究内容，概括了在不同地区，不同库容，不同防洪条件下各种溢洪道的设计要点，总结了开敞式溢洪道设计中易出现的问题等研究成果，本文着重探讨目前开敞式溢洪道存在的一些问题，并从规划布局、水力计算等方面详细阐述了具有针对性的解决策略。为完善中小型水库溢洪道设计提供一些意见和建议。 关键词：溢洪道水力计算地基处理施工要点问题分析研究开敞式溢洪道的设计合理与否，不仅直接影响到水库的安全，而且关系到整个工程造价。土石坝一般中小型溢洪道，约占水库枢纽工程造价的25~30%及劳动力的25%，故溢洪道合理的设计，在水库工程设计中是一个比较重要的环节。 一、溢洪道布置 当挡水建筑物为土坝时，溢洪道应布置在坝体以外的岸边或天然垭口处，其轴线力求短而直，沿线的地质、水文地质条件较好，便于施工，并可保证运行期间溢洪道自身的安全。根据工程的地形地质条件，溢洪道布置在水库的右岸处，该处地形较低洼，既经济又合理，一方面溢洪道整体均可放置在弱风化岩基上，从而保证工程运行安全; 另一方面可降低工程造价。根据该处地形条件，将溢洪道设计为开敞正槽式进水，控制段设计为有底坎的宽顶堰型式。溢洪道工程的规划布局应尽量利用有利地形地貌，即要经济合理又要保证安全。如大坝四周有天然山坳可以布设溢洪道则最为理想，如主坝口子狭窄无法布置正堰则可考虑选择侧槽式溢洪道。其规划布置的主要原则是：基础坚硬均一，线路短，无弯道，出口远离坝体；工程严禁布置在滑坡或崩塌体地上。如堰体较宽则应在其横向设置温度缝与沉陷缝，其间距可按10~15m布设。泄流段该段平面均采用直线布置，并尽量避免弯道和设置扭坡顺引流态的急骤变化甚至产生负压；其纵断面设计应因地制宜地根据地形、地质而选用缓坡、陡坡或多级跃水等多种形式；陡坡段应采用均一比降；由于泄水段流速很高，故应尽量布置在岩基上，如为非岩基则该
隧洞设计实例
隧洞设计实例 一、隧洞的基本任务和基本数据 1、隧洞的基本任务 泄水隧洞的进口全部淹没在水下，进口高程接近河床高程，其担负的任务如下： (1) 预泄库水，增大水库的调蓄能力。 (2) 放空水库以便检修。 (3)排放泥沙，减小水库淤积。 (4) 施工导流。 (5) 配合溢洪道渲泄洪水。 2、设计基本数据 (1) 洞壁糙率泄洪洞采用钢筋砼衬砌，n=0.014~0.017，考虑到本隧洞施工质量较好，故取较小值n=0.014。 (2) 水利计算成果见表1。 二、隧洞的工程布置 1、洞型选择 由于段村坝址为石英砂岩，地质条件较好，所以采用圆形有压隧洞，圆形断面的水流条件和受力条件比较好，并且可以充分利用围岩的弹性抗力，从而减小衬砌的工程量，降低施工的难度和造价。同时有压隧洞水流较平顺、稳定，不易产生不利流态。 2、洞线位置 洞轴线布置在右岸，这样出口水流对段村无影响，进口山势较陡，进流条件好，洞线为直线，较短，工程量小又利于泄洪。 3、工程布置 泄洪隧洞由进口段、洞身段、出口段三部分组成。 (1)进口型式 由于进口部位山体岩石条件较好，故采用竖井式进口，在岩体中开挖竖井，将闸门放在竖井底部，在井的顶部布置启闭机及操作室、检修平台，竖井式进口结构简单，不受风浪影
响，地震影响也较小，比较安全。 (2) 进口段 包括进口喇叭口段、闸室段、通气孔、渐变段等。 1) 进口喇叭口段 为了与孔口的水流型态相适应，使水流平顺，避免产生不利的负压和空蚀破坏，同时尽量减少局部水头损失，提高泄流能力，在隧洞进口首部，其形状应与孔口锐缘出流流线相吻合，一般顺水流方向做成三向收缩的矩形断面喇叭口形，其收缩曲线为1/4椭图曲线，顶面椭圆方程为： 1)5.33.0(5.32 222 =?+y x ，用下列坐标绘制顶面曲线，见表1。 表1 侧面曲线方程为：1)5.32.0(5.32 2=?+x ，用下列坐标绘制侧面曲线，见表2。 表2 2) 进口闸室段 闸孔尺寸为3.5×3.5m ，闸室段长度参照工程经验取6.0m ，在闸门上端设置操作室，后设工作桥与坝面相连，桥面高程为365.81m ，与坝顶路面高程一致，在操作室与闸室之间设置检修平台，平台高程在正常高水位360.52m 以上，取361.50m 。 闸门用5.0×4.0m 的平面钢闸门，闸门槽宽度为1.0m ，深度为75cm ，由于高速水流通过平面闸门闸孔时，水流在门槽边界突变，容易发生空化水流，致使门槽及附近的边墙或底板发生空蚀。为此，将门槽的下游壁削去尖角，用半径为R=10cm 的圆弧代替，并做成1:12的斜坡，错距采用8cm 。 3) 通气孔 在闸室右部设置通气孔，其作用是在关闭检修门，打开工作门放水时，向孔中充气，使洞中水流顺利排出；检修完毕后，关闭工作门，向检修闸门和工作闸门之间充水时，排出洞中空气，使洞中充满水。通气孔的断面积一般取泄水孔断面积的0.5%~1%，此 泄水孔的断面积为9.62m 2 )4 5.314.3(2 ?，所以通气孔取0.25×0.25m ，通气孔的进口必须与闸门启闭机室相分离，以免在充、排气时影响工作人员的安全。 4)渐变段 为使水流平顺过渡，防止产生负压和空蚀，设置渐变段，由于渐变段施工复杂，故不宜太长，但是为使水流过渡平顺，又不能太短，一般用洞身直径的2~3倍，取渐变段长度为8.0m 。 根据本隧洞的任务，其进口高程应设置得低一些，河床的平均高程为340m ，这样既便于施工期导流，降低围墙高程，又可在运用期泄水，力争一洞多用，以求隧洞施工方便，运用安全，造价低廉。 (3) 洞身段 考虑到所选洞线的地形、地质情况，并运用情况，洞线长为230m ，洞身段长198.5m ，为了便于施工时出碴和检修时排除积水，坡降i =1/500，顺坡。 初拟洞径：按管流公式计算，公式为 02gH w Q μ=； 式中 μ—流量系数，μ=0.74~0.77 ，这里取0.74； w —出口断面面积(m 2 )； H 0—作用于隧洞的有效水头；H 0=库水位一出口顶部高程。 分别列表(3)计算设计及校核洪水位时所需的洞径：
浅谈水库溢洪道消能设计
浅谈水库溢洪道消能设计 发表时间：2015-10-10T10:06:28.913Z 来源：《基层建设》2015年8期作者：郑富春[导读] 深圳市水务规划设计院本文对于水库溢洪道消能工的各种型式选择原则及方法进行阐述，并结合工程实际对溢洪道消能设计和消能率复核的方法进行说明。深圳市水务规划设计院 摘要：本文对于水库溢洪道消能工的各种型式选择原则及方法进行阐述，并结合工程实际对溢洪道消能设计和消能率复核的方法进行说明。 关键词：水库；溢洪道；消能设计前言 溢洪道的建设是为保证水库大坝的安全，宣泄超过规划库容的洪水，防止洪水溢坝，必须设置溢洪道。溢洪道下泄水流能量巨大，若不经妥善处理，必会导致下游河床受到严重冲刷，甚至可能引起岸坡坍塌、大坝失事的灾难性后果，所以又必须设置消能设施。溢洪道消能设计主要基于能量转换原理，通过造成水流内部紊动漩滚、水股之间扩散碰撞、水流与固体边界摩擦撞击、水流与周围空气摩擦掺混等途径，消耗水流动能，减轻对下游河床的冲击和破坏。《溢洪道设计规范》（DL/T 5166-2002）在其条文说明5.5.1条中列出了4种消能型式，即底流消能、挑流消能、面流消能和戽流消能。目前，水库溢洪道使用比较多的是挑流消能和底流消能，据统计两种型式比例分别达到85%和15%。随着水利水电工程实践的发展，近年来出现了一些新的消能型式，例如引入T型墩、宽尾墩、台阶式消能、多种消能型式复合等。水利工程与当地自然地理、气候条件、水文地质等关系很大，因势利导、因地制宜的特点非常突出，反映在溢洪道消能设计方面也是百花齐放、各具特色，因此如何选择溢洪道消能型式、怎样进行消能防冲设计是一个常讲常新的话题，本文就此进行了分析和探讨。 一、溢洪道消能型式选择（一）消能型式选择原则消能型式应满足技术经济原则。从技术上讲，应选择先进、可靠、安全、消能率高的型式，例如戽流消能虽具有消能效果好、体积小、工程量少、施工方便等优点，但国内几乎没有溢洪道戽流消能案例[1]，理论研究和工程实践都不成熟，所以不应成为首选。从经济角度考虑，工程量要小、造价适中。溢洪道是特定条件下使用的泄水建筑物，一般不会使用很频繁，因此在保证安全可靠的前提下，没有必要设计的过于复杂，为了提高经济效益，应选择简洁、高效的型式，这样有利于控制成本。（二）消能工型式选择方法4种主要消能型式的优缺点、适用范围如表1所示。 表1 溢洪道消能工适用表 在考虑消能工型式时，主要从地形条件、地质条件、泄流条件以及运行方式、下游水深、河床抗冲能力、下游水流衔接、泄流雾化影响等方面综合考虑。由表1可见，面流消能和戽流消能适用于下游水深较大的场合，而挑流消能和底流消能对这方面的要求不高，所以通过水利计算得到的消能所需的下游水深-单宽流量的消能率定曲线，与根据下游水位流量关系绘制的下游水深-单宽流量的尾水率定曲线进行比较，可以判断选择哪一类消能型式更适合。 由于河道较宽，任何流量条件下溢洪道满足消能所需的下游水深始终大于尾水深度。由于尾水深度不足，显然不适合采用面流消能和戽流消能型式，所以应在挑流消能和底流消能之间进行选择。再结合地质情况，因为地表依次为耕作土层、粉土层、强风化岩层和中风化岩层，总厚度达8～15m，抗冲条件较差。再加上水头较小，其下泄校核标准流量的挑距为31m，冲刷坑深度达11.8m，存在严重安全隐患，所以选择挑流消能型式也不适合，只有选用底流消能型式了。 二、溢洪道消能防冲设计（一）消能结构设计
溢洪道设计规范
前言 本规范是根据水利部水利水电规划设计管理局水规局技[1997]7号文《关于印发水利水电勘测设计技术标准修订工作会议有关文件的通知》,对SDJ341-89《溢洪道设计规范》(以下简称原《规范》)修订而成. 本规范保留了原《规范》的章节结构,共分为总则,溢洪道布置,水力设计,建筑物结构设计,地基及边坡处理设计,安全监测设计等六章,并有五个附录. 本规范对原《规范》主要作了如下修改： (1)明确本规范使用范围为大中型水利水电工程中岩基上的1,2,3级河岸式溢洪道,删去了原《规范》中"兼顾厂顶溢流,厂前挑流及泄洪隧洞出口的水力设计"的内容. (2)充实了关于侧槽溢洪道的内容,并增加了关于面流戽流消能布置的内容.对进水渠直线段长度,首末端底宽比,泄槽弯道半径等规定了具体数值. (3)水力设计方面,在实用堰堰顶负压,WES堰,宽顶堰泄流能力,侧槽内横向水面差,边墙脉动压力,挑流鼻坎流速,泄槽收缩段,弯道及消力池等计算中,增加了若干系数的取值规定,补充了若干计算公式,图表.在防空蚀设计中,综合国内外近期研究成果,给出了若干常见体型的初生空化数,供不具备进行减压箱试验时判别能否发生空蚀. (4)在"建筑物结构设计"一章中,混凝土的强度指标改用了强度等级体系；按照GB50287-99《水利水电工程地质勘察规范》改写了混凝土与基岩接触面以及软弱夹层的抗剪断强度指标表；删去了堰(闸)基抗剪(纯摩)计算公式；在控制段荷载组合中,增加了完建和施工两种工况；增加了闸后段边墙的荷载组合表；增加了边墙抗倾及抗滑稳定的计算公式. (5)在地基及边坡处理一章中,增写了在确定建基面时不宜只通过开挖手段,还应考虑采取加固措施改善地基条件的内容.在边坡稳定分析中,采用了在传统基岩分类基础上,考虑岩层结构与边坡的几何关系的分类法,并将各类岩体可能失稳方式和常见处理措施一并列于附录D中. (6)将观测设计更名为安全监测设计,且将巡视检查列入监测内容,将仪器监测分为必设和选设两类,不再沿用《原规范》中一般性,专门性观测的分类. 本规范的归口管理单位和解释单位：水利部水利水电规划设计总院 本规范修订的主编单位：水利部天津水利水电勘测设计研究院 本规范的主要起草人：李启业郭竟章夏毓常牟广丞倪世生目次 1总则 2溢洪道布置 2.1一般规定 2.2进水渠 2.3控制段 2.4泄槽 2.5消能防冲设施 2.6出水渠 3水力设计 3.1一般规定 3.2进水渠 3.3控制段 3.4泄槽
溢洪道水力计算(报告部分)
1.1 溢洪道 溢洪道基本情况说明 1.1.1 溢洪道水力计算 1、临界水深计算 采用以下公式计算： 3 2 g q h k α= 式中： k h :临界水深，m ； α：不均匀系数，取1.05； q ：单宽流量，m 3/(s.m)； 计算得：=k h m 。 2、正常水深计算 采用以下公式计算： Q=CA Ri 式中： Q ：溢洪道200年一遇泄量，m 3/s ； C ：谢才系数，采用曼宁公式计算，C=n 1R 1/6 R ：水力半径，R=A/X A:过水面积，A=(B+mh 0) h 0 X:湿周，X=B+2h 021m +
B:溢洪道底宽，m ； h 0:溢洪道的正常水深，m ； m ：溢洪道边坡坡率； n:糙率； i ：溢洪道的设计坡降。 计算得：=0h m 。 3、判别 因h 0
n ：糙率系数； v ：分段平均流速，v ＝（v 1+v 2）/2，m/s ； R ：分段平均水力半径，R ＝（R 1+R 2）/2，m 。 代入数据，计算得200年一遇标准洪水溢洪道水面线数据如下表。 溢洪道水力计算成果表 若溢洪道有较大弯道，还应计算弯道雍水值： 按《溢洪道设计规范》（SL253—2000），溢洪道中弯道段最大横向水面差按下式计算： o gr b v K h 2=? 式中： Δh ：弯道外侧水面线与中心线水面的高差，m ； b ：弯道宽度，m ； r 0：弯道中心线曲率半径，m ； K ：超高系数，1.0。 经计算，溢洪道弯道段的水流最大横向水面差为 m ，由此确定此处的溢洪道两岸顶高程。
溢洪道设计实例
溢洪道设计实例 1、进水渠 进水渠是将水流平顺引至溢流堰前。采用梯形断面，底坡为平坡，边坡采用1：1.5。为提高泄洪能力，渠内流速υ<3.0m/s ，渠底宽度大于堰宽，渠底高程是360.52m 。 进水渠断面拟定尺寸，具体计算见表1。 进水渠与控制堰之间设20米渐变段，采用圆弧连接，半径R =20m ，引渠长L =150米。 2、控制段 其作用是控制泄流能力。本工程是以灌溉为主的小型工程，采用无闸控制，溢洪道轴线处地形较好，岩石坚硬，堰型选用无坎宽顶堰，断面为矩形。顶部高程与正常蓄水位齐平，为360.52m 。堰厚δ拟为30米（2.5H<δ<10H ）。坎宽由流量方程求得，具体计算见表2。 23、泄槽 泄槽是渲泄过堰洪水的，槽底布置在基岩上，断面必须为挖方，且要工程量最小，坡度不宜太陡。为适应地形、地质条件，泄槽分收缩段、泄槽一段和泄槽二段布置。 据已建工程拟收缩段收缩角θ=12°，首端底宽与控制堰同宽，b 1=65m,末端底宽b 2拟为40m ，断面取为矩形，则渐变段长m tg b b L 81.5822 11=-= θ ，取整则L 1
为60m ，底坡50 1 = i 。 泄槽一段上接收缩段，下接泄槽二段，拟断面为矩形，宽b =40m ，长L 2为540m ，底坡200 1 = i 。 泄槽二段断面为宽40m 的矩形，长L 3为80m ，底坡8 1=i 。 4、出口消能 溢洪道出口段为冲沟，岩石比较坚硬，离大坝较远，采用挑流消能，水流冲刷不会危及大坝安全。 5、尾水渠 其作用是将消能后的水流，较平稳地泄入原河道。 为了防止小流量产生贴流，淘刷鼻坎，鼻坎下游设置长L =10m 护坦。 1、溢流堰泄流能力校核：当引渠很长时，水头损失不容忽视。 （1）基本公式如下： g h j 22 αυζ =； 3 42222 R l n r c hf υυ= = ； x A R =； 61 1R n C =。 式中，hj ——局部水头损失，米； hf ——沿程水头损失，米； ζ——局部水头损失系数； υ——引渠流速，m/s ； g ——重力加速度（m/s 2）; L ——引渠长度，米； α——动能系数，一般为1.0； C ——谢才系数； R ——水力半径，米； A ——过水断面面积，米2； x ——湿周，米； n ——引渠糙率； 230 2'H g b m Q S σ=； g H H 22 0υ?+= 式中，S σ——淹没系数，取1.0； m '——无坎宽顶坎的流量系数； b ——堰宽，m ； H 0——包括行近流速水头的坎上水头，m ； Q ——流量，m 3/s 。 ①求堰前水深和堰前引水渠流速 采用试算法，联立公式3 2 020)2'( ,2g b m Q H g H h S συ=- =可求得，具体计算见表1。 ②求引渠总水头损失ωh 。