1、溢洪道設(shè)計實例黑龍江農(nóng)墾林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院1進水渠進水渠是將水流平順引至溢流堰前。 采用梯形斷面，底坡為平坡，邊坡采用 1: 1.50為提高泄洪能力，渠內(nèi)流速u 3.0m/s,渠底寬度大于堰寬，渠底高程是 360.52m。進水渠斷面擬定尺寸，具體計算見表 1表1水位（mm）泄量(m3/s)H(m)B(m)計算公式（假設(shè)u =2m/s）設(shè)計校核363.62364.815408003.14.2982.486.7Q= u A A=（B+mh）hA過水斷面積；B渠底寬 度由計算可以擬定引渠底寬B=90米（為了安全）進水渠與控制堰之間設(shè)20米漸變段，采用圓弧連接，半徑 R=20m，弓陳長L=150 米。2

2、、控制段其作用是控制泄流能力。本工程是以灌溉為主的小型工程，采用無閘控制， 溢洪道軸線處地形較好，巖石堅硬，堰型選用無坎寬頂堰，斷面為矩形。頂部高 程與正常蓄水位齊平，為 360.52m。堰厚S擬為30米（2.5H S 10H）?？矊捰闪髁糠匠糖蟮?，具體計算見表2 表2（忽略行近水頭u 2/2g）水位（m）泄量(m3/s)H0(m)計算公式及符號意義b(m)設(shè)計 洪水 位363.625403.1bQ_式中 m 流量系61.56校核 洪水 位364.818004.29數(shù)，等于0.364; H0堰上水頭， 不包括行進水頭；Q泄量；b控 制堰寬。56.02由計算知，控制堰寬取b=65m為宜。3、泄槽

3、泄槽是渲泄過堰洪水的，槽底布置在基巖上，斷面必須為挖方，且要工程量最小，坡度不宜太陡。為適應(yīng)地形、地質(zhì)條件，泄槽分收縮段、泄槽一段和泄槽 二段布置。據(jù)已建工程擬收縮段收縮角B =12,首端底寬與控制堰同寬，b1=65m,末端底寬b2擬為40m，斷面取為矩形，則漸變段長L1 b158.81m，取整則L12tg為60m，底坡i 50540m,底坡i1200泄槽二段斷面為寬40m的矩形，長L3為80m，底坡i -。84、出口消能溢洪道出口段為沖溝，巖石比較堅硬，離大壩較遠，采用挑流消能，水流沖 刷不會危及大壩安全。5、尾水渠其作用是將消能后的水流，較平穩(wěn)地泄入原河道。 為了防止小流量產(chǎn)生貼流，淘刷鼻

4、坎，鼻坎下游設(shè)置長L=10m護坦。1、溢流堰泄流能力校核：當引渠很長時，水頭損失不容忽視。（1）基本公式如下：hj式中,22g hj2 2 2、；hf 丄； R -；CFx局部水頭損失，米；局部水頭損失系數(shù)；C 丄 R： onhf-沿程水頭損失，米；引渠流速，m/s；g重力加速度（m/s ）；L引渠長度，米；動能系數(shù)，一般為1.0;c謝才系數(shù)；R水力半徑，米；A-過水斷面面積，米2；x濕周，米；n-引渠糙率；Q3smb . 2gH0 ；式中,S-淹沒系數(shù)，取1.0；m-無坎寬頂坎的流量系數(shù)；b -堰寬，m ；H0包括行近流速水頭的坎上水頭，m ；Q流量，m3/s。求堰前水深和堰前引水渠流速采用

5、試算法，聯(lián)立公式h H ,H （ 尸可求得，具體計算見表12gsmbj2g表1計算情況泄量QH0h假設(shè)試算設(shè)計水位363.625402.992.782.02.06校核水位364.818003.893.622.32.32由計算表中流速可知，均小于 3m/s，滿足要求求引渠總水頭損失h o2h hj hf，m 血hf2 2 .n L 4 ；R3hk 3.q2/g； q - ； ik -； R bCk Bk式中 hk臨界水深，m； Q槽內(nèi)泄量，m3/s；q單寬流量，m3/s.m;ik臨界坡降；Ak12；AKbhk；C K RK 6Xknb泄槽首端寬度，m；g重力加速度，m/s2;Bk 相應(yīng)臨界水深的

6、水面寬，具體計算成果見表2表2計算情 況hhjaxrnLhf設(shè)計2.782.00.200.02261.79100.022.623.610.0161500.0370.057校核3.622.30.270.027345.46103.053.355.010.0161500.0350.062作出庫水位流量關(guān)系。 庫水位=堰頂高程+堰上水頭+水頭損失，具體計算見表3表3Q(m3/s)H0(m)(m)堰頂咼 程（m）庫水位（m）5402.990.057360.52363.5676503.140.062360.52363.7228003.890.062360.52364.4722、溢洪道水面曲線計算（1）基本

7、公式如下：m；Ak,Xk,Rk,Ck臨界水深時對應(yīng)的過水斷面積（m2）、濕周（m）、水力半徑（m2）、謝才系數(shù)。E1+i L=E2+hf；2E1=1 2g12E22g% ；式中 E11-1斷面的比能，m；E2-一2-2斷面的比能，m；h1,h21-1及2-2斷面水深，m；1-1及2-2斷面平均流速，m/s；hf沿程水頭損失，m；iL 1-1及2-2斷面的底部高程差，m；L斷面間長度，m；n泄槽糙率；兩斷面間平均流速，m/s；R兩斷面間平均水力半徑， m臨界水深hk及臨界底坡ik漸變段首端寬bi=65米，尾端寬b=40米，斷面為矩形。具體計算見表 4表4計算情 況QBkqKhKAkXkRkCk設(shè)

8、計水位540658.311.92124.868.841.8169.000.00218校核水 位8006513.312.49161.8569.982.3171.860.00204漸變段i丄，故屬陡坡急流， 槽內(nèi)形成bn型降水曲線。屬明渠非均勻50流計算。漸變段水面線計算 首端斷面水深為臨界水深hk,具體計算見表5。表5計算情 況Qh1q1A1X1R1V1E1i1設(shè)h2q2A2設(shè)計水位5401.928.31124.868.841.814.332.880.022.7513.5110校核水8002.4913.31161.8569.982.314.943.740.023.520140位X2R2V2E2|

9、2LnhfE1+ilE2+hf45.5 2.42 4.913.980.022.054.60600.016 0.12 4.084.10472.99 5.715.160.020.585.30600.016 0.12 4.945.28由計算得漸變段末端水深分別為 h設(shè)=2.75米，h校=3.5米(3)泄槽一段水面線計算匯槽一段斷面為矩形，寬40m，長540m，i丄200臨界水深hk和臨界坡降ik 具體計算見表6。表6計算情 況QBkqKhKAkXkRkCk設(shè)計水位5404013.52.6510645.32.3472.010.00214校核水 位80040203.44137.646.882.9474.

10、810.00205i僉，故泄槽一段屬急流，按陡槽計算。泄槽一段末端水深(正常水深 h0)采用試算法具體計算見表7表 7 | 計算情 | Q | b | i | 設(shè) ho | A0 | X。| R0 丨 C0況設(shè)計水位540402.0381.244.061.8469.497619.83539校核水 位800402.610445.22.371.8111326.15800.88經(jīng)試算，設(shè)計水位時，ho=2.O3米校核水位時，ho=2.6米。泄槽一段水面線計算采用分段求和法，按水深進行分段，具體計算見表8(4)泄槽二段水面線計算泄槽二段斷面為矩形，寬40m，長80m，底坡i丄。8計 算 情 況斷 面h

11、o(m)A(m2)V(m/s)V2/2g(m)Es(m)Es(m)X(m)R(m)L(m)設(shè)計水位1-12.651065.091.323.970.0145.32.3472.010.0022030.0027973.583.582-22.601045.191.373.9845.22.371.810.020.00250.0025811.583-32.45985.511.554.0044.92.1871.170.060.0030440.00145630.6742.254-42.30925.871.764.0644.62.0670.50.010.0037500.0012580122.255-52.158

12、66.282.014.1644.31.9469.80.130.0045670.000433300.23422.286-62.0381.26.652.264.2944.061.8469.19校核水位1-13.51405.711.675.1660.003472.9874.970.0020880.0029121.031.032-23.351345.971.825.16946.72.8774.500.0240.0024050.0025959.2510.283-33.201286.251.995.19346.42.7674.020.0750.0028630.00213735.1045.384-43.00

13、1206.672.275.268462.6173.330.1350.0035320.00146891.96137.345-52.81127.142.605.40345.62.4672.600.2160.0044310.000569379.61516.956-62.61047.693.025.61945.22.3071.81求臨界底坡ik，控制斷面水深ho（正常水深）。因泄槽二段同泄槽一段流量、形狀、斷面尺寸相同，故臨界底坡和臨界水深 不變。設(shè)計水位時，ik=0.00214;校核水位時，ik=0.00205。i 1 ik，屬陡坡急流，按陡槽非均勻流計算?？刂茢嗝嫠頷0用試算法，具體計算列于表

14、9表9計算情 況Qbi設(shè)hoA0X0R0C0設(shè)計水 位540400.7630.441.520.7359.341541.17545校核水800400.9638.441.920.9261.592268.59802位經(jīng)試算，設(shè)計水位時，h0=0.76米校核水位時，h0=0.96米。泄槽二段水面線計算泄槽二段首端控制水深，設(shè)計水位時 h=2.03米；校核水位時，h=2.6米。 采用分段求和法計算水面曲線，具體計算見表10。表中僅推到泄槽二段末端，若推到正常水深時，陡槽長已超過設(shè)計長度，這 是不切實際的。故泄槽二段內(nèi)不產(chǎn)生正常水深。由計算知末端水深在設(shè)計水位時為 h=0.93米；在校核水位時為h=1.2

15、9米表10計算情況斷面h(m)A(m2)V(m/s)Es(m) Es(m)X(m)R(m) L(m)1-12.0381.26.654.2860.28144.061.8469.200.0058380.1191622.362.362-21.85747.304.56743.71.6968.230.360.0077500.117252.995.353-31.70687.944.91743.41.5767.360.760.0108540.1141466.2711.624-41.50609.05.63343.01.4066.071.1690.0167890.10821110.8022.425-51.305

16、210.386.80242.61.2264.611.9830.0279060.09709420.4242.846-61.104412.278.78542.21.0462.942.8960.481990.07680137.7180.557-70.9337.214.5211.68141.860.8961.281-12.61047.695.6190.32445.22.3071.810.0056720.1193282.722.722-22.4968.335.94344.82.1470.960.4740.0074080.1175924.036.75校核13-32.2889.096.41744.41.98

17、70.050.6850.0099130.1150875.9512.70核水位4-42.08010.07.10244.01.8269.050.9970.0136850.1113158.9621.665-51.87211.118.09943.61.6567.951.4730.0196370.10536313.9835.646-61.66412.509.57243.21.4866.732.2400.0294870.09551323.4559.097-71.45614.2911.81242.81.3165.361.7420.0417460.08325420.9280.018-81.2951.615.5

18、013.55442.581.2164.53(5)溢洪道水面曲線成果及護砌高度計算溢洪道水面線是為確定邊墻高度、邊墻及襯砌底板的結(jié)構(gòu)設(shè)計和下游 消能計算提供依據(jù)。溢洪道邊墻高度計算公式為： 式中 h不摻氣時水深，m；hb當流速大于78m/s時摻氣增加水深，m； 安全超高，設(shè)計時取1.0，校核時取0.7, m； H 邊墻咼度，m。邊墻高度計算 引水渠邊墻高見表11表 11(v78m/s)參情況h(m) (m)H=h+ (m)設(shè)計水位2.781.03.78校核水位3.620.74.12控制堰邊墻高度與引渠等高。設(shè)計水位時，邊墻高度 H=3.78米；校核水位 時，邊墻高度H=4.12米。收縮段邊墻高度

19、具體計算見表 12。收縮段最大流速 v=5.71米/秒78米/秒，不考慮摻氣所增加水深，故 H=h+ 。泄槽一段邊墻高 度具體計算見表13。泄槽二段邊墻高度具體計算見表14。表12計算情況斷面斷面距漸變 斷首端距離(m)計算水深h(m)超全超咼 (m)邊墻咼度H (m)設(shè)計水位首端01.921.02.92尾端602.751.03.75校核水位首端02.490.73.19尾端603.50.74.20表13計算情況斷面斷面距 離槽首 端距離(m)計算水 深 h(m)流速V(m/s)(m)(m)H(m)1-102.751.03.752-23.582.601.03.63-311.582.451.03.

20、454-442.252.301.03.35-5122.252.151.03.156-6422.282.031.03.031-103.50.74.2校2-21.033.356.677.147.690.74.05核3-310.283.200.200.73.9水4-445.383.00.200.73.7位5-5137.342.80.73.76-6516.952.60.73.5表14計算情況斷面斷面距 離槽首計算水流速V(m)H端距離深 h( m)(m/s)(m)(m)(m)1-102.036.650.1350.1350.1350.1350.1350.1351.0r 3.03設(shè)計水位2-22.361.

21、857.301.02.993-35.351.707.941.02.844-411.621.509.01.02.645-522.421.3010.381.02.446-642.841.1012.271.02.247-780.550.9314.521.02.071-102.67.690.200.73.52-22.722.48.330.200.73.3校3-36.752.29.090.200.73.1核4-412.702.0100.200.72.9水5-521.661.811.110.200.72.7位6-635.641.612.50.200.72.57-759.091.414.290.200.72.38-880.011.2915.500.200.72.19(6)出口消能計算溢洪道出口消能計算的任務(wù)是：估算下泄水流的挑射距離；選擇挑流鼻坎 形式，確定挑流鼻坎方式、反弧半徑、挑射角等尺寸，以保證達到最優(yōu)消能 效果；估算下游沖刷坑的深度和范圍。計算公