1溢流壩段設(shè)計(jì)案例 1 1 1 1 3 3 3 4 51.1溢流壩剖面形狀在設(shè)置閘門的時(shí)候，我們要將所設(shè)置的閘門高度與高水位一致些就可以用閘門的開啟高度進(jìn)行水位和泄水量的調(diào)節(jié)過程，而且由于本工程是中型工程，(1)頂部曲線段本文設(shè)計(jì)中溢流壩采用的WES型壩面曲線，壩體的上游面鉛直，以堰頂為界分為上2游段和下游段兩個(gè)部分。上游段曲線采用三圓弧型曲線：下游段坐標(biāo)原點(diǎn)為堰頂，計(jì)算公式如下：x185=2.0Ha?5y式中Ha—一定型設(shè)計(jì)水頭，本文去校核洪水位時(shí)堰頂水頭的80%,為(247.06-245)×0.8=1.65這里取1.7。(2)下游段曲線為：x185=2.0H085y(3)中間直線段中間直線段要與壩頂曲線相切，坡度與非溢流段坡度相同，應(yīng)本設(shè)計(jì)為表孔下泄水流與中孔挑起水流相撞，直線段坡度與非溢流段相同為0.8,由此可求切點(diǎn)(12.815,8.653)(4)反弧半徑及調(diào)射角為了讓挑射的水流造成的沖刷坑不影響整個(gè)壩體的安全，我們要選擇更為合適的鼻坎形式和高程、反弧半徑和挑射角等。為了減少施工過程中的麻煩以及為了避免空蝕的問題，保證沖刷坑不會(huì)危及到壩體的安全，選用連續(xù)式鼻坎較為合理。連續(xù)式挑流鼻坎的挑射角，按質(zhì)點(diǎn)拋射運(yùn)動(dòng)考慮，挑角越大對建筑物威脅越大，所以挑角不宜選的過大，挑角一般在15°~35°之間。反弧段半徑R的確定。水流在挑坎反弧段內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的離心力，將是反弧段內(nèi)壓力加大。反弧段半徑愈小，離心力愈小，挑坎內(nèi)水流的壓能增大，動(dòng)能減小，射程也減小。因此，為保證有較好的挑流條件，反弧段半徑R至少應(yīng)大于反弧最低點(diǎn)水深h的4倍。一般設(shè)計(jì)時(shí)，多采用R=(4～10)h。在校核情況下，采用水力學(xué)中斷面能量公式：3E?——上、下游端面能量差φ——流速系數(shù)，對于該樞紐為中等長度的溢流面取為0.95;h.——該斷面處水深。將地形地質(zhì)條件以及工程規(guī)模要求相結(jié)合，比較之下我們最終選擇挑流消能。并且根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，挑射θ=20°根據(jù)下泄水流應(yīng)該在高于下游最高水位大約1~2M處將水流挑出，鼻坎高程可選用校核洪水為作為最高下游水位，則鼻坎高程為：可按下式求得反弧段的半徑v=φ√2gH式中φ——堰面流速系數(shù)，取0.96;H——庫水位至坎頂高差，H=247.06-216=31.06m,故算出v=23.70m3/sQ——校核洪水時(shí)溢流壩下泄流量；B——鼻坎處水面寬度，B=31+2×2.5=36m1.2消能設(shè)計(jì)1.2.1消能方式為了保護(hù)下游河床免受沖刷我們要采用效果好、安全可靠、能夠防止空蝕和磨損、保證壩體和有關(guān)建筑物的安全的消能措施，并且根據(jù)給定的數(shù)據(jù)綜合考慮。1.2.2消能驗(yàn)算連續(xù)式挑流鼻坎的水舌挑距L按水舌外緣計(jì)算，公式為：4L——水舌挑距，m;v?——坎頂水面流速，按鼻坎處平均流速的1.1倍計(jì)，32.70×1.1=36h?——坎頂垂直方向水深，m,h=hcosθh?——坎頂至河床面高差，m。h=hcosθ=3.52×cos20°=L=128m最大沖坑水墊厚度估算公式：式中t——水墊厚度，自水面算至坑底；q——單寬流量式中H?—一下游水深α——沖坑系數(shù)，堅(jiān)硬完整的基巖α=0.9~1.2,堅(jiān)硬但完整性較差的基巖α=1.2~1.5,軟弱破碎、裂隙發(fā)育的基巖α=1.5~2.0,取α=1.2所以認(rèn)為，符合要求1.2.3荷載計(jì)算動(dòng)水壓力計(jì)算：PH、Pv——總動(dòng)水壓力的水平和鉛直分量a?、α?——反弧最低點(diǎn)兩側(cè)弧度所對的中心角q——單寬流量51.2.3泄槽水力計(jì)算(1)臨界水深和臨界底坡計(jì)算：參考《水力學(xué)》中臨界水深和臨界底坡計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，公式如下：q?——泄槽單寬流量，m2/s;α——?jiǎng)幽苄拚禂?shù)，近似的取1.0;g——重力加速度9.81m/s2;n——泄槽槽深糙率系數(shù)0.014;BA——泄槽寬度，m;C——謝才系數(shù)。Xk=2h+B=57.36(2)水面線計(jì)算起始斷面水深計(jì)算，按《溢洪道規(guī)范》P54中公式計(jì)算h?—一起始斷面水深，m;q—一起始計(jì)算斷面單寬流量，m2/s;8——重力加速度9.81m/s2;式中H?—一起始計(jì)算斷面渠底以上總水頭，m;θ——泄槽底坡坡角，θ=arccot5=11式中可知久=6△E,——流段的兩端斷面上斷面比能差值；E——流段下游端面比能；E——流段上游斷面比能；J——流段平均水力坡度；式中