溢洪道的设计

坝 2、正常溢洪道、东输水管、西输水管及灌区工程等组成。
基本资料
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 7 8 级 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（统计到期 1998 年），东河流域洪水来自暴雨，汛期为
正常 设计
校核
Q（m3/s）
特征水位下的堰顶高程 H(m)
设计（2%） 校核（1%） 正常 设计
校核
287
闸孔总宽度 B（m）
设计
校核
初定堰顶高程 H（m）
38
49
Bmax（m）
49 初定设计值（m）
堰型：宽顶堰（无闸门）
B
高程（m） 闸孔数
单孔宽度 （m）
上游坡度
H
0
0
90
55
闸口总宽度 B（m）
溢洪道的型式及尺寸
进口段 进水渠的作用是将水流平顺、对称的引向控制段，并具有调整水流的作用。进水渠在布置时短而
直，其轴线方向宜进水顺畅。进水渠采用梯形断面，边墙坡度为 1:,底坡为平坡，其末端用渐
变段与控制段的矩形断面连接，渐变段长度为 20m。进水渠底板厚度为。可设渠首底板面宽度 为 13m，渠首边墙顶部宽度为 18m，边墙厚度为。渠尾宽度为 13m。渠首前段设置齿墙，深度 为，长度为。靠坝侧设置导流墙。 控制段 ① 控制段的孔口设计 设计过程及结果见（表 6） ② 控制段结构布置 控制段底板布置：采用整体式平地板，闸底板长度设定为 20m，厚度为，结构为矩形设计。地 板混凝土为满足强度、抗渗和防冲要求，采用强度等级为 C25 的混凝土，为钢筋混凝土结构。 闸墩结构布置：闸墩厚度为，迎流端采用锥弧形设计。尾端采用圆弧形设计。 上部结构型式：堰顶高程设计值取为。工作桥高度取为 5m，宽度为 4m。上设启闭机，采用装 配式板梁结构。交通桥底部高程取为，宽度为，高度为。
12
表 6 有效闸门宽度计算
堰型：宽顶堰(有闸门)
闸孔数 2
单孔宽度 b 闸孔总宽
（m）
度（m）
6
12
H0/b>1
边墩影响系数ξk 中墩影响系数ξ0
闸墩
数目 n
单个厚度 d （m）
闸墩总宽度 （m）
1
1
1
有效宽度 Bc
由计算结果可以看出，当闸门宽度设为 12m 时，能够较好的适应地形条件。故对控制段，堰型 选择为宽顶堰（设闸门），堰顶高程为。闸孔总宽度为 12m。孔数为 2，单孔宽度为 6m。其对 应的各特征水位如下：正常蓄水位（）、设计洪水位（）及校核洪水位（）。
HD
0
将上表中计算所得的宽度值在地形图中经验算可知，不能很好的适应地形条件，故选择设置闸门
方案。
初步设定闸底板板面高程为，进口段顶面高程为。以校核情况计算，结果见下表 5。（忽略动水
水头）
表 5 设闸门时闸孔设计宽度
堰高 P （m）
堰上水头 H（m）
特征水位 HD（m）
0
正常 设计
校核
P/H
安全超高△H（m）
溢洪道的型式及尺寸 错误!未定义书签。 进口段 错误!未定义书签。 控制段 错误!未定义书签。
泄槽段 错误!未定义书签。 消能段 错误!未定义书签。
尾水渠 错误!未定义书签。 4 设计计算 错误!未定义书签。 水力计算 错误!未定义书签。 过流能力的计算 错误!未定义书签。 泄槽水面线计算 错误!未定义书签。 消能防冲计算 错误!未定义书签。 渗流计算 错误!未定义书签。
HO=Y*pow(B+2*srm*H2,/(B+M*H2); if(fabs(HO-H2)>=
H2=HO; else
break; i++; } while(i<=30); return H2; } doublefe(double h) { double A,R; A=(B+M*h)*h; R=A/(B+2*h*sqrt(1+M*M)); V2=Q/A; J2=pow(N*V2,2)/pow(R,3)); E2=sqrt(1-I*I)*h+alfa*V2*V2/; return E1-E2+DR*DS*(I-(J1+J2)/2); } double ERF(double(*f)(double x),double X1,double X2,double EPS) { doublea,b,Fa,Fb,h,Fm; int j; a=X1; b=X2; Fa=(*f)(a);Fb=(*f)(b); if(Fa*Fb>0) cout<<"No root in (X1,X2),please input new X1,X2"<<endl; for(j=1;j<=30;j++) { h=(a+b)*; if(fabs(b-a)<EPS)
每年的 4 10 月。
洪水
设计洪水的计算结果见表 1
表 1 吴岭水库溢洪道设计洪水结果
频率
%
2%
1%
%
%
下泄流量(m³/s）
地质
溢洪道场地内上覆土层为第四系上更新统残坡积物，主要由粘土、含碎石粘土组成，层底高程左
右。下伏基岩为二迭系下统栖霞组含燧石结核基岩。
地基土力学指标：
残坡积粘土：湿重 m³,孔隙比 e=，内摩察角Φ=9 ，凝聚力 C=m²，渗透系数 K= 壤变形系数 E=，地基允许承载力[σ]=190Kpa。
表 3 永久性水工建筑物级别
由水库的总库容值为 7220 万 m³可知，该工程的工程等别为Ⅲ，溢洪道主要建筑物级别为 3 级， 可取其对应的设计洪水及校核洪水分别为 50 年一遇（2%）及 100 年一遇（1%）。
溢洪道的位置、型式及组成 ① 溢洪道的型式及总体布置 观察该地形图，以垭口所在位置，初步画出溢洪道轴线及水流轴线，溢洪道轴线与水流方向近于 垂直，由划线结果可以看出，该区域适合设置正槽式溢洪道，控制段应设置在垭口区域的最高地 理位置附近，以减少修建闸室时对土方的开挖，节省工程资金。该设计溢洪道由进口段、控制段、 泄槽段、消能段及尾水渠段组成。各组成段的相关尺寸设计见（溢洪道的型式及尺寸）。 ② 控制段的堰型 观察该地形图可以看出，该区域地形坡度较缓，且垭口地面的高程略高于正常蓄水位，泄流量较 小，故该溢洪道的控制段适宜选择宽顶堰（平顶堰）。该堰型的优点为结构简单、施工方便，有 利于排泄冰块等漂浮物，缺点是流量系数较小，过流能力较差。但对于该流域而言，由于其流量 较小，故可以选用该堰型。 ③ 闸门设置及闸孔总宽度 由校核洪水估算控制段总宽度，由资料可知，校核洪水（1%）下泄流量为 m3 / s ，在不设置闸门 的情况下，初步设定控制端底板板面高程为，进口段顶面高程为。以校核情况计算，计算结果见 下表 4。（忽略动水水头）
2 设计资料
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。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
double Y,H1,HK; int k=1; Y=Q*Q*alfa/sqrt(1-I*I);H1=; do {
HK=pow((Y*(B+2*M*H1)),3))/(B+M*H1);
if(fabs(HK-H1)>= H1=HK;
k++; } while(k<=30); return H1; } double HO(double Q,doubleI,doubleN,doubleM,double B) { double Y,H2,HO,srm; inti=1; Y=pow((Q*N/sqrt(I)),;H2=;srm=sqrt(1+M*M); do {
控制段稳定计算 错误!未定义书签。 计算公式： 错误!未定义书签。 荷载组合： 错误!未定义书签。 列表计算： 错误!未定义书签。 计算结果 错误!未定义书签。
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。
③ 防渗排水设计：底板上下游两端设浅齿墙，深度为，长度为；闸室前部设有灌浆帷幕，深入 岩层厚度 5m。排水设施采用反滤层，取 3 种不同粒径的石料（砂、砾石和卵石）组成每层厚度 为 20cm 的透水层，粒径级别由小到大为 、1 5mm、5 20mm。
泄槽段 ① 平面及纵向布置 平面上，泄槽轴线与溢流堰轴线垂直，且泄槽与控制段顺直连接。纵向上，依据地形，合理设置 泄槽段的坡度。 ②底部衬砌及边墙尺寸设计 底部采用钢筋混凝土衬砌，纵缝形式为平接缝，间距采用 10m，排水设施设有横向排水沟及若 干道纵向排水沟。泄槽段宽度设为 13m，厚度为，长度为 80m。坡度取为 1:。边墙尺寸见水力 计算。 消能段 消能方式采用底流式消能，消力池采用下挖式。护坦厚度采用，为保证护坦材料的抗冲耐磨性， 护坦材料采用混凝土。护坦尾部设有齿墙，深度为，宽度为。为了降低护坦底部的渗透压力，在 护坦的后半部设置排水孔，其孔径为 10cm，间距为。成梅花形排列。排水孔内充填碎石，这样 既能是渗水通过，又有助于排除水流中的泥沙。排水孔底部设置有反滤层。消力池后设置海漫， 同时在海漫末端加设防冲槽，海漫下设垫层。构造及尺寸见水力计算（表 7）。
其中圆角宽顶堰 ： m 0.36 0.01 3 P / H （ 0 P / H 3 ） 1.2 1.5 P / H
下泄流量： Q m 2g BH03/2 （下同）
表 4 无闸门时闸孔设计宽度
堰高 P
堰上水头
（m）
H（m）
P/H
流量系数：m
特征水位 HD（m）
正常 设计
校核
安全超高△H（m）
尾水渠 尾水渠采用明渠式输水方式，渠首与消能段平顺连接，渠道宽度设为 13m。纵向坡度为 1:22。 采用浆砌石做防冲材料，下设有垫层。
4 设计计算
水力计算
过流能力的计算 特征水位的确定：见（表 5）。 泄槽水面线计算 上游水位取校核水位（），则上游水深为，下游水深取为。由矩形断面的临界水深计算公式
hk 3 q 2 g 计算得临界水深 hk=。
对泄槽水面线过程编程（程序如下） 条件：流量 Q= 坡度 i= 糙率 n= 边坡 m=0 底宽 b=13 计算长度 l=80 #include<> #include<> #include<> double Q,I,M,B,N,J1,DS,E1,V2,J2,E2;int DR; doublealfa=; double HK(double Q,doubleI,doubleM,double B) {
s，地基土
填土与墙后摩擦角δ= 0。本区不考虑地震作用。
其他
根据该工程的实际情况，溢洪道两岸为四级公路；闸门采用弧形闸门；根据下游的用水要求及水
库的水量平衡，水库正常蓄水位为。为了减小上游的淹没损失，上游最高洪水位不宜超高。
3 工程设计
Fra Baidu bibliotek
工程布置
枢纽的等别、溢洪道级别及洪水设计标准 查询《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL 252—2000）（见表 2、表 3） 表 2 水利水电工程分等指标
流量系数：m
正常 设计
校核
Q（m3/s）
特征水位下的堰顶高程 H(m)
设计（2%） 校核（1%） 正常 设计
校核
287
闸孔总宽度 B（m）
设计
校核
初定堰顶高程 H（m）
8
10
Bmax（m）
10 初定设计值（m）
堰型：宽顶堰（有闸门）
B
高程（m） 闸孔数
单孔宽度 （m）
上游坡度
H
2
1
90
12
HD
闸口总宽度 B（m）
吴岭水库枢纽工程 —溢洪道设计书
2012 年 8 月
目录 1 设计目的和要求 错误!未定义书签。 2 设计资料 错误!未定义书签。
工程概况 错误!未定义书签。 基本资料 错误!未定义书签。 气象 错误!未定义书签。 洪水 错误!未定义书签。 地质 错误!未定义书签。 其他 错误!未定义书签。 3 工程设计 错误!未定义书签。 工程布置 错误!未定义书签。 枢纽的等别、溢洪道级别及洪水设计标准 错误!未定义书签。 溢洪道的位置、型式及组成 错误!未定义书签。