河岸溢洪道河海大學演示文稿當前1頁，總共35頁。（優(yōu)選）河岸溢洪道河海大學當前2頁，總共35頁。第一節(jié)概述

溢洪道是河川水利樞紐中必備的泄水建筑物，其作用是排泄規(guī)劃中確定的水庫不能容納的多余洪水，以防洪水漫頂，危及擋水建筑物的安全。一、河岸溢洪道的適用場合

在混凝土壩中溢洪道可以與擋水建筑物相結(jié)合，建于河床中，如溢流壩、滑雪道式溢洪道等。但不是所有的混凝土壩都具備修建壩身溢洪道如：

1.輕型支墩壩，早期的薄拱壩；2.河谷過于狹窄，廠房與壩身溢洪道布置產(chǎn)生矛盾時。當前3頁，總共35頁。

也不是所有壩型都適合修建壩身溢洪道。如土壩、堆石壩。因此河岸溢洪道適用于：1.輕型支墩壩；2.土石壩；3.河谷狹窄；4.泄量很大的水利樞紐，河床河岸同時布置，如第一、第二溢洪道；5.有天然埡口，在高程上合適，地質(zhì)上抗沖能力強。如劉家峽水電站，是我國最高最早的重力壩，采用了河岸溢洪道。(H=147m,N=122.5萬kW)

當前4頁，總共35頁。

劉家峽水電站當前5頁，總共35頁。二、河岸溢洪道的工作方式與分類1.工作方式有閘門----大多數(shù)情況下無閘門----中小型工程，多雨地區(qū)

兩者比較：①堰頂高程不同；②水位在堰頂以上，泄流能力不同；③壩高不同；④防洪庫容相同，但位置不同；⑤管理方式不同；⑥溢流前緣長不同。當前6頁，總共35頁。2.分類

由于地形條件和地質(zhì)條件的不同，河岸溢洪道可有多種形式。

按水流方向是否變化分為：正槽溢洪道——過堰水流方向與堰下泄槽縱軸線方向一致，此型式應用最廣。(p.314圖8-3)側(cè)槽溢洪道——水流過堰后急轉(zhuǎn)彎近90°，再經(jīng)過泄槽或斜井，或隧洞下泄；(p.343圖8-36)（增加前緣長度，開挖量增加不大時，但泄量增加，可通過加大L換取較低的設(shè)計洪水位，即用較高的堰頂高程來增加興利庫容）當前7頁，總共35頁。井式溢洪道——水流從平面上呈環(huán)形的溢流堰四周向心匯入，再經(jīng)豎井和隧洞下泄。(p.348圖8-41)虹吸溢洪道——利用虹吸作用,使水流翻過堰頂?shù)暮缥?，再?jīng)泄槽下泄，主要是希望在小水頭時得到較大的泄量。(p.354圖8-47)

按使用頻率分正常溢洪道——上述四種溢洪道均為正常溢洪道。非常溢洪道——設(shè)在岸邊，當來特大洪水時，自潰或炸毀泄洪，以確保大壩安全。當前8頁，總共35頁。第二節(jié)正槽溢洪道一、正槽溢洪道的組成、功用及其布置1.組成及功用引水渠溢流堰泄槽消能段尾水渠當前9頁，總共35頁。2.布置從地質(zhì)上講：堅硬的巖石，開挖困難，但可省去襯砌；軟弱的巖石開挖容易，但襯砌、沖能防沖措施工程量大；從地形上講：在壩址附近尋找馬鞍形埡口以減少土石方開挖量，泄槽線路選在地形低洼處；從水流條件講：a.水流通暢不影響其他建筑物；

當前10頁，總共35頁。b.控制堰上游應開闊，使堰前水頭損失?。籧.泄槽在平面上最好不設(shè)彎段，以避免離心力和沖擊波的影響；d.泄槽末端消能段應遠離壩腳也不應影響通航建筑物和水電站尾水。從施工上講：

a.充分利用開采出來的石渣；b.爆破開挖不影響相鄰建筑物。當前11頁，總共35頁。二、溢洪道各組成部分的設(shè)計

1.引水渠的設(shè)計設(shè)計要求：A.進流平順，水頭損失小，渠內(nèi)流速限制在以下；B.沿水流方向的中心線盡量布置成直線或平緩的曲線，轉(zhuǎn)彎

時其豐徑不小于4-6倍渠底寬度；C.渠底應平緩或設(shè)成不大的逆坡，渠底高程常低于堰頂。當前12頁，總共35頁。對實用堰：其差值應大于(1/3-1/5)水頭，以爭取較大的泄

流能力；對寬頂堰：其差值不受限制渠底可與堰頂齊平。D.根據(jù)最大泄量擬定渠道斷面。E.近堰一段過水斷面應呈喇叭口型，自堰兩邊邊墩起向上游逐漸加寬成為漸變過渡段，其長度取堰頂水頭的5-6倍。襯砌厚度約需20-30cm。當前13頁，總共35頁。2、溢流堰溢洪道的控制段，是控制溢洪道泄流能力的關(guān)鍵部位（一）堰型

1、寬頂堰：簡單、方便、m低（0.32—0.385），適用于地基條件差、泄量小的地形平緩的中小型工程。

2、實用堰：m高，工程量小，施工復雜，適用于岸坡較陡的大中型工程。要求：增大流量系數(shù)，不產(chǎn)生負壓及空蝕當前14頁，總共35頁。

（1）體型：標準WES、克－奧曲線、冪次曲線（2）低堰為滿足流量系數(shù)要求（3）

的確定：

常取較小的，使堰面曲線較瘦小，高水位時，出現(xiàn)適度負壓，以增大流量系數(shù)，減小工程量。當前15頁，總共35頁。（4）溢流堰頂部曲線長度：克－奧I型：WES型：

（5）直線段坡度緩于1:1.4

（6）反弧半徑：為校核洪水位時的堰上水頭（7）

堰的平面布置：堰軸直線布置。也可以泄槽軸線為對稱軸，采用曲線布置。三不宜原則當前16頁，總共35頁。3、駝峰堰（復合圓弧低堰）：m高,可達0.42以上；設(shè)計施工簡便，對地基要求低，適用于軟弱地基。4、帶胸墻的溢流孔口：減小門高，延長泄洪歷時（二）溢流孔口的確定同重力壩當前17頁，總共35頁。3、泄槽——將過堰水流送往下游要求：泄槽水位不能影響溢流堰自由泄流，槽中不能發(fā)生水躍。（1）水流特點：a.陡坡i＞icr、急流Fr＞1b.高速水流問題——脈動、摻氣、振動、沖擊波、空化空蝕作用：輸水，是長距離輸水建筑物。當前18頁，總共35頁。（2）平面布置及縱橫剖面總原則：a.直線、等寬、對稱布置，但工程中常采用收縮段（以減小工程量）擴散段（減小單寬流量）彎曲段（解決洪水歸河問題）挖方工程：深窄斷面填方工程：寬淺斷面達到經(jīng)濟目的當前19頁，總共35頁。c.橫斷面：巖基上為矩形；土基上為梯形，但邊坡不宜太緩；以防水流外溢，一般取1:1-1:2。底寬由泄流量確定；邊墻高由摻氣水深確定：b.縱斷面：陡坡。由陡至緩，以反弧連接；由緩至陡，采用射流拋物曲線連接

當前20頁，總共35頁。4、收縮段、擴散段、彎曲段的設(shè)計（1）收縮段

b.設(shè)計內(nèi)容及目的：確定收縮角、收縮段長度，使沖擊波的影響最小

c.收縮角的確定：

沖擊波的最大波高取決于收縮角的大小，因此泄槽的收縮段多采用直線收縮，而不是流線型的曲線體型。a.水力現(xiàn)象：產(chǎn)生沖擊波，使水流斷面分布不均、局部水深加大。當前21頁，總共35頁。幾何關(guān)系：局部水流連續(xù)條件：(1)水躍基本方程：(2)(3)當前22頁，總共35頁。整體水流連續(xù)條件：(4)計算步驟：

驗算。

驗算出口，要求；

初選，由(2)(3)計算得和；

將所求得的當作，當作，經(jīng)過同樣計算，可得和；

由式(1)得，進而得到和；當前23頁，總共35頁。（2）擴散段——負向沖擊波要求：消能方便，減小出口單寬流量，不發(fā)生水流脫離邊墻的現(xiàn)象。擴散角的確定：的取值：水平槽底取小值，即擴散角可大些斜坡槽底取大值，即擴散角可小些當前24頁，總共35頁。（3）彎曲段——受離心力作用，外側(cè)水深大，流速與單寬流量分布不均。

要求：使斷面內(nèi)流量分布均勻，抑制沖擊波設(shè)計方法：施加側(cè)向力法，如渠底超高法；干擾處理法，如螺旋線過渡段法渠底超高法：又當前25頁，總共35頁?？栈瘴g的原因：（三）空化空蝕及其減蝕措施泄水建筑物的體型不合理；泄水建筑物表面不平整；放樣不準；模板走樣；混凝土質(zhì)量不佳；泥沙的不均勻磨損；空化：壓力降低至蒸汽壓力后，出現(xiàn)蒸汽氣穴(初始空化)空蝕：氣核膨脹遇高壓潰滅，撞擊固壁使固壁發(fā)生破壞，

即發(fā)生空蝕。當前26頁，總共35頁。衡量水流發(fā)生空化可能性的指標:

空化開始時的空化數(shù)稱為初生空化數(shù):

實際水流空化數(shù)的計算：產(chǎn)生空化的條件:為未受擾動處水的流速；實際水流空化數(shù)大于初生空化數(shù)，則不發(fā)生空化。反之，壓力越低、流速越高則越容易出現(xiàn)空蝕破壞。當前27頁，總共35頁。

減蝕方法：選用好的體型采用高強度的抗蝕材料提高抗滑平整度摻氣減蝕（四）泄槽的襯砌——防沖、防滲、防風化、承載

混凝土及砌石結(jié)構(gòu)，分縫但縫內(nèi)必須做止水，襯砌底部設(shè)排水設(shè)備，有時襯砌要以鋼筋錨固。當前28頁，總共35頁。四、出口消能段挑流消能：采用新型挑流消能工——扭曲挑坎、斜切挑坎、差動挑坎、窄縫式挑坎等。適用于：巖基底流消能：適用于土基其特點：是強迫水流擴散、促進紊動、增大入水面積，減小單位面積河床上的沖擊荷載。當前29頁，總共35頁。五、尾水渠要求：短、平、直，底坡與下游尾水河道一致，使出口水流與尾水平順連接，且不影響其它建筑物的安全。當前30頁，總共35頁?！?-3其它形式的溢洪道

在壩址處山高坡陡，采用正槽式溢洪道將使挖方量增加很多時，可采用側(cè)槽式溢洪道。

2、特點：堰軸線、泄槽軸線可與山坡等高線平行布置，開挖量小，但側(cè)槽中水流流態(tài)復雜。

1、組成：溢流堰、側(cè)槽、調(diào)整段、泄槽、出口消能段、尾水渠。一、側(cè)槽式溢洪道當前31頁，總共35頁。3、側(cè)槽的設(shè)計：

槽底高程應保證溢流堰為自由溢流，側(cè)槽中水流應為緩流流態(tài)，底坡坡度為緩坡，1:0.01—1:0.05；

泄流量沿側(cè)槽軸線均勻增加，所以側(cè)槽斷面積應沿程增大，始末斷面底寬比約為1:1—1:4；

槽斷面應為深窄型梯形斷面，堰一側(cè)邊坡為1:0.5，山坡一側(cè)邊坡為1:0.3—1:0.5；當前32頁，總共35頁。

調(diào)整段是側(cè)槽后的平底梯形斷面的渠道，作用是穩(wěn)定水流，長度應大于2hk，hk

為臨界水深。4、調(diào)整段的設(shè)計：

調(diào)整段與泄槽間利用斷面的局部收縮或槽底小坎構(gòu)成一控制斷面，使側(cè)槽水流壅高后入泄槽。當前33頁，總共35頁。二、井式溢洪道組成：溢流喇叭口、漸變段、彎曲段、泄水隧洞、出口消能段及尾水渠。特點：小流量——堰流，井內(nèi)水流的連續(xù)性易遭破壞，水流不穩(wěn)，容易出現(xiàn)振動和空蝕破壞；大流量——井口淹沒出流，孔流，超泄能力較?。?/p>

進口斷面形式：實用堰：流量系數(shù)大，適用于大流量情況。平頂堰：施工方便，安裝閘門方便，小流量時用得較多。當前34頁，總共35頁。