土質(zhì)心墻土石壩的溢洪道設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程案例目錄TOC\o"1-3"\h\u29830土質(zhì)心墻土石壩的溢洪道設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程案例 1219441.1溢洪道位置及型式選擇 1285611.1.1洪道位置選擇 1260271.2進(jìn)水渠 211821.3控制段設(shè)計(jì) 3326291.3.1溢流堰 3137131.3.2閘門(mén)設(shè)計(jì) 5220891.3.2閘墩設(shè)計(jì) 6179621.3.4收縮段設(shè)計(jì) 6283791.3.5工作橋和交通橋 81191.3.6啟閉機(jī) 826931.4泄槽設(shè)計(jì) 8189221.4.1泄槽的平面布置 8257291.4.2泄槽的橫斷面設(shè)計(jì) 9302301.4.3泄槽的縱剖面設(shè)計(jì) 967121.4.4水面線推求 10277441.4.5邊墻高度 1378541.4.6泄槽襯砌 1482301.4.7泄槽底板 14231781.5消能防沖設(shè)計(jì) 1559271.5.1挑流鼻坎設(shè)計(jì) 15259521.5.2挑距計(jì)算 15225841.5.3沖刷坑深度計(jì)算 16271561.5.4尾水渠 171.1溢洪道位置及型式選擇1.1.1洪道位置選擇根據(jù)《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL-253-2018），溢洪道的布置應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)、樞紐布置、壩型、施工、生態(tài)與環(huán)境、運(yùn)行管理及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等因素，經(jīng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較選定。根據(jù)第四章樞紐布置方案可知：壩址左岸存在有接近一堰頂高程的天然埡口，左岸天然埡口處覆蓋層比較薄，地質(zhì)條件好，兩岸山體整體穩(wěn)定，因此可在壩址左岸天然埡口處布置溢洪道，采用岸邊溢洪道形式。岸邊溢洪道一般采用地面開(kāi)敞式的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，泄水能力與庫(kù)水位的1.5次方成正比，超泄能力較大，洪水翻壩漫頂可能性較低。常在堰頂設(shè)置表孔閘門(mén)以增大水庫(kù)的調(diào)洪能力以及方便調(diào)度運(yùn)行。除此之外，岸邊開(kāi)敞溢洪道還有便于檢查、安全可靠的特點(diǎn)，加之其充分利用天然地形，進(jìn)而可以減少開(kāi)挖量。岸邊溢洪按流態(tài)可分為正槽溢洪道、側(cè)槽溢洪道、井式溢洪道和虹吸溢洪道。根據(jù)本工程實(shí)際，參考各種形式溢洪道的優(yōu)缺點(diǎn)和適用條件，壩址左岸存在有接近一堰頂高程的天然埡口，能夠減少土石開(kāi)方。因此本工程在左岸埡口處建造結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、水力條件好的正槽式溢洪道。1.2進(jìn)水渠正槽式溢洪道分別由進(jìn)水渠、控制段、泄槽、消能防沖段和出水渠構(gòu)成。溢洪道的開(kāi)始部分為進(jìn)水渠。進(jìn)水渠的主要作用是將水庫(kù)中的水平穩(wěn)水平的引至溢流堰前。進(jìn)水渠的水流條件不僅影響泄流量及控制段的均勻泄流，而且還影響著泄槽的水流流態(tài)。因此，要求沿進(jìn)水渠軸線方向進(jìn)水流暢、水流平穩(wěn)、均勻入渠。 根據(jù)《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL-253-2018），進(jìn)水渠的設(shè)計(jì)流速應(yīng)大于懸移質(zhì)不淤流速，小于渠道不沖流速，且水頭損失小。在渠道設(shè)計(jì)流速宜采用3~5m/s。根據(jù)最大流量擬定渠道斷面，使得渠水流速度符合要求，并且斷面的過(guò)水流量大于控制段面的過(guò)水流量。進(jìn)水渠通常采用平坡或者逆坡，進(jìn)水渠終點(diǎn)渠底高程應(yīng)比堰頂高程低0.5倍溢流堰定型設(shè)計(jì)水頭，，本次設(shè)計(jì)中取=14m，初步擬定渠底高程為179m，渠底底坡為平坡，渠底寬度取70m。渠底采用厚為0.3m的混凝土襯護(hù)。進(jìn)水渠的斷面形狀在巖基上可采用矩形或者梯形。新鮮巖石上的進(jìn)水渠邊坡一般為1:0~1:0.3；風(fēng)化巖石上的邊坡一般為1:0.5~1:1.0。資料中說(shuō)明左岸埡口巖石風(fēng)化情況不太嚴(yán)重，故邊坡初步設(shè)計(jì)時(shí)取1：0.5。斷面形狀取梯形。根據(jù)調(diào)洪演算結(jié)果可知，最高水位為202.92m，對(duì)應(yīng)下泄流量6423.80m3/s，此時(shí)進(jìn)水渠流速計(jì)算結(jié)果滿足渠道設(shè)計(jì)流速范圍3~5m/s。過(guò)程如下：為了保證土石壩安全穩(wěn)定不受溢洪道影響，應(yīng)在溢洪道穿過(guò)土石壩的兩側(cè)修建擋土墻。根據(jù)擋土墻的設(shè)計(jì)要求，擋墻頂部寬度為擋墻高度H的1/12，擋墻底部寬度為（0.5～0.7）H。本設(shè)計(jì)中擬定擋墻頂部寬度為2m，底部寬度為8m。1.3控制段設(shè)計(jì)溢洪道的控制段是控制溢洪道泄流能力的關(guān)鍵部位。包含溢流堰、工作橋、交通橋、閘門(mén)和閘墩等，是控制溢洪道泄流能力的關(guān)鍵部位。1.3.1溢流堰1.3.1.1溢流堰的堰型選擇溢洪道通常選用實(shí)用堰、寬頂堰、駝峰堰等型式。（1）寬頂堰的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有利于施工，對(duì)承載力較差的地基適應(yīng)性強(qiáng)。但流量系數(shù)較低（0.32～0.385），一般應(yīng)用在下泄流量較小或者地形平緩的小型工程。（2）實(shí)用堰的流量系數(shù)較大，相對(duì)工程量較小，但是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，施工難度大。實(shí)用堰多適用于岸坡較陡的大中型工程。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)優(yōu)先采用超泄能力較大的開(kāi)敞式實(shí)用堰。（3）駝峰堰是中國(guó)從工程實(shí)踐中總結(jié)出來(lái)的，其流量系數(shù)可達(dá)0.42以上，但駝峰堰目前沒(méi)有確定的剖面，設(shè)計(jì)時(shí)也需要進(jìn)行水工實(shí)驗(yàn)。根據(jù)調(diào)洪演算結(jié)果可知，本工程洪峰下泄流量較大，加之有較好的地形條件，故溢流堰選擇開(kāi)敞式實(shí)用堰。1.3.1.2堰頂高程、溢流前緣凈寬及閘孔寬度根據(jù)4.4.3中溢流堰尺寸計(jì)算結(jié)果可知：溢流堰堰頂高程為181.40m，溢流堰前緣凈寬為50m。其中，單孔凈寬10m，共5孔，1.3.1.3堰面曲線設(shè)計(jì)根據(jù)《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL-253-2018），采用冪曲線作為本次設(shè)計(jì)溢流堰堰面曲線型式。開(kāi)敞式堰面曲線原點(diǎn)上游有橢圓曲線、雙圓弧曲線和三圓弧曲線三種型式。本設(shè)計(jì)采用三圓弧曲線，上游堰面鉛直。開(kāi)敞式堰面堰頂下游堰面WES冪曲線按公式（1.1）計(jì)算： （1.1）式中：——堰面曲線定型設(shè)計(jì)水頭，（對(duì)于上游堰高的高堰，取，對(duì)于的低堰，取，為校核流量下的堰上水頭），本次設(shè)計(jì)中，=202.92-181.4=11.52m，取=14m；——原點(diǎn)下游堰面曲線橫縱坐標(biāo)；——與上游堰坡有關(guān)的指數(shù)，取1.85；——與的值有關(guān)，取2.0。堰頂上游三圓弧半徑及水平控制長(zhǎng)度計(jì)算如下：=0.5×14=7m=0.2×14=2.8m=0.04×14=0.56m=0.175×14=2.45m=0.276×14=3.864m=0.282×14=3.948m以堰頂頂點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，下游堰頂方程為，WES標(biāo)準(zhǔn)堰面基本坡面還滿足，故可計(jì)算出堰頂下游堰面曲線終點(diǎn)的坐標(biāo)為：x=0.85×14=11.9，y=0.37×14=5.18m。根據(jù)下游堰頂方程可計(jì)算曲線末端直線段斜率如下：將k=0.81轉(zhuǎn)換為坡度為1：1.24。實(shí)用堰采用反弧與下游底板相連接，下游反弧半徑一般取4.584~11.46m，最終取R=10m。其坡面簡(jiǎn)圖如圖1.1所示：圖1.1WES堰剖面簡(jiǎn)圖1.3.2閘門(mén)設(shè)計(jì)為了能夠按照要求開(kāi)啟或局部開(kāi)啟孔口，以達(dá)到調(diào)節(jié)流量和上下游水位、宣泄洪水、船只航運(yùn)、泥沙排放等作用，需要設(shè)置水工閘門(mén)。本次溢洪道設(shè)計(jì)5個(gè)閘孔，根據(jù)《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知，有檢修必要。需在每個(gè)閘孔設(shè)置一道工作閘門(mén)和檢修閘門(mén)。平板式和弧形式是常用的閘門(mén)型式，其優(yōu)缺點(diǎn)如下：平板閘門(mén)的優(yōu)點(diǎn)：所占順?biāo)鞣较蚩臻g尺寸??；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便；檢修和運(yùn)行方便；需要的啟閉設(shè)備簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是：需要的工作橋高度和閘墩厚度大；需要設(shè)置門(mén)槽；所需啟閉力較大。弧形閘門(mén)的優(yōu)點(diǎn)是：需要的工作橋高度和閘墩厚度較??；一般不設(shè)置影響水流流態(tài)的門(mén)槽；需要的啟閉力小。缺點(diǎn)是：所需閘墩較長(zhǎng)；運(yùn)行和檢修不便；結(jié)構(gòu)復(fù)雜。工作閘門(mén)一般在動(dòng)水中啟閉，所需啟閉力大。在本次溢洪道設(shè)計(jì)中，由于溢流道孔口尺寸較大，相較平板閘門(mén)，選擇弧形閘門(mén)鋼筋用量會(huì)大大增加。因此本次設(shè)計(jì)中工作閘門(mén)和檢修閘門(mén)均采用平板閘門(mén)。工作閘門(mén)頂部高程為為“正常高水位+安全超高”。工作閘門(mén)頂部高程一般超過(guò)正常蓄水位1.0～1.5m，本設(shè)計(jì)取超高1.4m。為了有利于壓低泄流水舌和減少堰面出現(xiàn)負(fù)壓的機(jī)會(huì)，工作閘門(mén)底部設(shè)置在堰頂最高點(diǎn)的下游側(cè)（0.1～0.2）處。本次設(shè)計(jì)閘門(mén)落點(diǎn)位置設(shè)在堰頂下游0.1=1.4m處。經(jīng)計(jì)算可知閘門(mén)頂部高程為191.8+1.4=193.2m，閘門(mén)高度為193.2-181.4=1.8m。依據(jù)《水利水電工程鋼閘門(mén)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL74-2013）規(guī)定，兩道閘門(mén)之間的最小凈距應(yīng)滿足門(mén)槽混凝土強(qiáng)度與抗?jié)B、啟閉機(jī)布置與運(yùn)行、閘門(mén)安裝與維修和水力學(xué)條件等因素的要求，且不宜小于1.50m，本次設(shè)計(jì)取3.0m。綜合上述內(nèi)容以及4.4中溢洪道尺寸擬定結(jié)果。最終閘門(mén)尺寸擬定如下：溢流堰閘孔單孔孔凈寬10m，共5孔，溢流堰凈寬為50m，堰頂高程為181.4m。工作和檢修閘門(mén)采用平板閘門(mén)，高度均為1.8m，閘門(mén)厚度均取1.0m。1.3.2閘墩設(shè)計(jì)閘墩的作用是分隔閘孔、支撐閘墩上部結(jié)構(gòu)重量、承受傳遞水壓力。閘墩將閘門(mén)、胸墻以及閘墩本身?yè)跛惺艿乃畨毫鬟f給底板。閘墩的修建的原則：應(yīng)當(dāng)使水流平順，減少孔口水流的側(cè)收縮。一般采用上游為半圓形、下游為流線型或尖角形的閘墩。閘墩的厚度應(yīng)根據(jù)強(qiáng)度和穩(wěn)定條件確定。閘墩厚度，對(duì)于中間閘墩厚度一般為孔徑的1/7～1/8，邊墩厚度約為1/10～1/11。閘墩的長(zhǎng)度一般由上部結(jié)構(gòu)的布置要求決定，閘墩厚度除滿足結(jié)構(gòu)安全外，還應(yīng)注意與閘的整體外形相協(xié)調(diào)。根據(jù)所給資料，初步選定閘墩的長(zhǎng)度為20m，閘墩厚度為2.5m，邊墩厚度取1.25m，工作閘門(mén)門(mén)槽深0.6m，門(mén)槽凈寬1.0m。此外，為了提高閘室的穩(wěn)定性，對(duì)中間閘墩進(jìn)行分縫設(shè)計(jì)，分縫距離不宜超過(guò)20cm。本次設(shè)計(jì)中在中墩軸線處設(shè)置15cm分縫。故溢流堰前緣總寬度=5×10+4×2.5+4+2×1.25+4×0.15=63.1m。閘墩細(xì)部構(gòu)造圖如圖1.2所示：圖1.2閘墩細(xì)部構(gòu)造圖根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，閘墩及岸墻頂部高程應(yīng)取一下三種工況的最大值：（1）在校核洪水情況下，高程應(yīng)大于等于校核洪水位與安全加高值之和；（2）在設(shè)計(jì)洪水情況或者正常蓄水位情況下，高程應(yīng)大于等于設(shè)計(jì)洪水位或正常蓄水位加波浪計(jì)算高度和安全加高值；（3）溢洪道緊靠壩肩時(shí)，控制段頂部高程應(yīng)與大壩壩頂高程協(xié)調(diào)；本次設(shè)計(jì)中閘墩高程與土石壩壩頂高程通告，取204.0m。1.3.4收縮段設(shè)計(jì)溢洪道的收縮段設(shè)計(jì)，是指在保證泄流流量要求的情況下，適當(dāng)?shù)販p少泄槽斷面面積，提高泄槽斷面流速，從而達(dá)到減少泄槽工程開(kāi)挖量的目的。本次設(shè)計(jì)中初步選定收縮段，收縮后斷面寬度取50m，又因?yàn)橐缌餮咔熬墝挾葹?3.1m。則收縮段長(zhǎng)度為（63.1-125）/0.06=131.4m依據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，泄槽邊墻收縮（擴(kuò)散）角可按經(jīng)驗(yàn)公式1.4確定： （1.4）式中：——泄槽中心線和收縮（擴(kuò)散）段邊墻夾角，°；——收縮（擴(kuò)散）段開(kāi)始、結(jié)束斷面的平均弗勞德數(shù)；——收縮（擴(kuò)散）段開(kāi)始、結(jié)束斷面的平均水深，m；——收縮（擴(kuò)散）段開(kāi)始、結(jié)束斷面的平均流速，m/s；——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取3.0。通過(guò)實(shí)用堰流量公式計(jì)算得=6267.5m3/s，進(jìn)而可以算出堰頂?shù)倪^(guò)水?dāng)嗝嫫骄魉贋?6267.5/（202.92-181.4）/50=7.59m/s。建立堰頂斷面和收縮斷面的能量方程 （1.5）上述的實(shí)用堰流量公式已將局部水頭損失考慮在內(nèi)，因此在堰頂斷面至堰下游收縮段起始斷面處的水力計(jì)算過(guò)程中可不計(jì)水頭損失。經(jīng)計(jì)算得=15.94m/s，=1.26m。收縮段結(jié)束斷面水流流速同樣可以根據(jù)能量方程求解得出，具體如方程組1.6所示。在求解方程組過(guò)程中，水頭損失只考慮沿程水頭損失，不計(jì)局部水頭損失。 （1.6）在計(jì)算中，為進(jìn)一步提高結(jié)果的準(zhǔn)確性，沿程水頭損失中流速、水深和泄槽寬度均取首末斷面平均值。經(jīng)計(jì)算可得：收縮段結(jié)束段面流速=19.09m/s，水深=1.598m。代入經(jīng)驗(yàn)公式1.4中得：=0.14，即=7.97°。大于初步擬定收縮段的收縮角=0.06，符合規(guī)范設(shè)計(jì)要求。1.3.5工作橋和交通橋?yàn)榱朔奖銌㈤]機(jī)安裝和工作人員的操作，一般要設(shè)置工作橋。為了方便兩岸的交通連接情況等條件，一般要設(shè)置交通橋。在溢流堰堰頂上布置工作橋及交通橋時(shí)，應(yīng)該根據(jù)工程運(yùn)行、觀測(cè)、檢修、交通以及閘門(mén)啟閉設(shè)備布置等要求確定，橋下凈空應(yīng)滿足泄洪及排漂要求。本次設(shè)計(jì)中采用門(mén)式啟閉機(jī)，需要設(shè)置工作橋。在上游側(cè)布置工作橋，位置與閘門(mén)一致，擬定工作橋?qū)挾葹?m；在閘室下游位置布置交通橋，擬定交通橋?qū)挾葹?m。1.3.6啟閉機(jī)在水工閘門(mén)啟閉機(jī)設(shè)備選用時(shí)，通常選用移動(dòng)式啟閉機(jī)、螺桿式啟閉機(jī)、卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)、液壓式啟閉機(jī)等。其中，移動(dòng)式啟閉機(jī)具有設(shè)備靈活，可移動(dòng)的特點(diǎn)，因此可以達(dá)到一臺(tái)啟閉機(jī)多個(gè)閘門(mén)共用的效果。此外，移動(dòng)式啟閉機(jī)可以通過(guò)將閘門(mén)提升至路面方便安裝、維修。故本次設(shè)計(jì)中采用移動(dòng)式啟閉機(jī)。根據(jù)《水利水電工程鋼閘門(mén)設(shè)計(jì)規(guī)范》可知，溢流閘門(mén)應(yīng)提到水面以上一定的高度以免水上漂浮物與閘門(mén)發(fā)生撞擊。規(guī)定超出水面以上高度為1～2m，本設(shè)計(jì)中將閘門(mén)高度提升至與壩頂高程同高，此時(shí)閘門(mén)超出校核洪水最高水高1.08m（介于1～2m），符合規(guī)范要求。1.4泄槽設(shè)計(jì)溢洪道的泄槽段是指在溢流堰堰頂后并與下游消能防沖段平順連接的泄水陡槽。泄槽段的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括泄槽的平面布置、縱橫斷面設(shè)計(jì)、水面線推求、邊墻高度和分縫設(shè)計(jì)。1.4.1泄槽的平面布置為了將溢洪道水流安全下泄，在溢流堰消能段后連接泄水陡槽。泄槽內(nèi)流速大于臨界流速，屬于急流。由于高速水流對(duì)邊界條件特別敏感，泄槽在平面上應(yīng)盡可能采取直線，若有設(shè)置轉(zhuǎn)彎的需要時(shí)，轉(zhuǎn)彎半徑不宜小于10倍的泄水槽；同時(shí)，為了使水流平順，工程結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便，要等寬、對(duì)稱布置泄槽平面，避免彎道或橫斷面尺寸的變化。1.4.2泄槽的橫斷面設(shè)計(jì)泄槽的橫斷面形式取決于泄槽部位的地質(zhì)條件和槽身的襯砌設(shè)計(jì)。常采用矩形或者梯形斷面作為巖基中的挖方斷面以及有襯砌的陡槽斷面。本次設(shè)計(jì)中埡口沿著下游區(qū)域?yàn)閹r石基礎(chǔ)，采用矩形斷面作為泄槽的斷面形狀，方便開(kāi)挖與泄流。擬定泄槽寬度為50m。1.4.3泄槽的縱剖面設(shè)計(jì)泄槽的縱剖面設(shè)計(jì)主要是確定縱坡。地形、地質(zhì)條件、襯砌材料特性及施工條件等因素均會(huì)影響泄槽縱坡的取值。泄槽縱坡應(yīng)該大于水流的臨界坡度以保證槽中的水位不影響溢流堰自由泄流以及泄水時(shí)槽內(nèi)不會(huì)發(fā)生水躍、水流處于急流狀態(tài)。坡底常見(jiàn)取值1%~5%，在堅(jiān)硬的巖石上，坡底可取更大值；在條件容許下應(yīng)盡量采用一坡到底；如若必須改變坡度，為了避免高速水流在變坡處產(chǎn)生不利水利條件，宜用曲線在變坡處連接。水流臨界坡度計(jì)算如式1.6所示： （1.6）式中：——?jiǎng)幽苄拚禂?shù)，取1.0；——泄槽底部坡率，泄槽采用漿砌石底坡，糙率取0.025；——臨界濕周；——泄槽寬度，取50m；——臨界水力半徑；——泄槽單寬流量，=6423.8/50=128.476m3/s；——臨界水深，=11.90m；通過(guò)計(jì)算，11.90m，0.0045泄槽的開(kāi)挖量多少與泄槽的底坡大小相關(guān)。泄槽底坡越小，泄槽開(kāi)挖工程量越小，工程造價(jià)也會(huì)相應(yīng)降低。根據(jù)水庫(kù)的地形地質(zhì)圖可知：泄槽收縮段起始斷面到下游水面水平距離約為360m，高差為181.4-10-149.35=27.05m。因此可以計(jì)算出泄槽首端到下游水面的直線斜率約為27.05/360=0.075＞0.0045。綜合考慮底坡對(duì)工程開(kāi)挖量的影響以及臨界坡度的要求，初步擬定泄槽底坡i=0.05。1.4.4水面線推求為了確定泄槽的邊墻高度以及泄槽長(zhǎng)度，在溢洪道泄槽設(shè)計(jì)中需對(duì)泄槽內(nèi)的水流進(jìn)行水面線推求。泄槽邊墻高度等于水面線高度與安全超高之和。推求采用分段求和法進(jìn)行泄槽水面線推求，取校核工況作為計(jì)算工況，計(jì)算公式如式（1.7）、（1.8）所示： （1.7） （1.8）式中：——計(jì)算段的長(zhǎng)度，m；——計(jì)算段開(kāi)始和結(jié)束斷面的水深，m；——計(jì)算段開(kāi)始和結(jié)束斷面的平均流速，m/s；——流速分布不均勻系數(shù)，均取1.0；——泄槽坡角，=0.05，=°；——泄槽坡度，為0.05；——分段內(nèi)平均摩阻坡降；——泄槽槽身糙率系數(shù)，一般為混凝土面，取0.013；——分段平均流速，，m/s；——分段平均水力半徑,,m；根據(jù)1.3.4中收縮段的設(shè)計(jì)得出=1.598m，泄槽水面線為降水曲線，當(dāng)泄槽足夠長(zhǎng)時(shí)，泄槽水深最終將趨于正常水深，對(duì)于矩形斷面，泄槽邊坡坡度m=0，的計(jì)算公式（1.9）表示如下：（k=0，1，2，……） （1.9）經(jīng)迭代計(jì)算的=3.86m，從開(kāi)始以0.1m水深降水向泄槽末端推進(jìn)，結(jié)合式（1.10）（1.11）（1.12），泄槽水面線計(jì)算表如表1.1所示： （1.10） （1.11） （1.12）表1.1水面線計(jì)算表斷面11.598329.919.095.220.0287.810.0125.190.0021.532519.3819.235.165.190.0287.630.010.010.0425.660.4711.4611.4631.432019.6819.535.105.130.0287.450.010.010.0421.160.5012.4923.9541.331519.9919.845.035.060.0287.270.010.010.0421.690.5313.3737.3251.231020.3120.154.975.000.0287.080.010.010.0427.250.5614.3251.6461.130520.6520.484.904.940.0281.890.010.010.0427.850.6015.3767.027630020.9920.824.844.870.0281.700.010.010.0428.480.6311.5383.5485.929521.3521.174.774.810.0281.510.010.010.0429.150.6717.80101.3495.829021.7221.534.714.740.0281.310.010.010.0429.860.7119.20120.54105.728522.1021.914.644.670.0281.100.010.010.0430.610.7520.77141.31115.628022.4922.294.584.610.0285.900.010.010.0431.410.8022.52163.84125.527522.9022.704.514.540.0285.690.020.020.0332.250.8524.49188.32135.427023.3223.114.444.470.0285.470.020.020.0333.150.9021.71215.04145.326523.7623.544.374.410.0285.250.020.020.0334.110.9629.24244.28155.226024.2223.994.304.340.0285.030.020.020.0335.131.0232.15271.43165.125524.7024.464.244.270.0284.800.020.020.0331.221.0935.51311.9417525025.1924.944.174.200.0284.570.020.020.0337.371.1639.43351.37184.924525.7025.454.104.130.0284.330.020.020.0338.611.2344.08395.45194.824021.2425.974.034.060.0284.090.020.020.0339.931.3249.64445.09204.723521.8021.523.963.990.0283.840.030.030.0241.341.4151.43501.52214.623027.3827.093.893.920.0283.590.030.030.0242.851.5164.87561.391.4.5邊墻高度邊墻的高程可由1.4.4中泄槽水面線計(jì)算結(jié)果加上摻氣水深與安全超高之和確定。根據(jù)《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL-253-2018）可知，泄槽段的邊墻高度安全超高取值介于0.5～1.5m，本次設(shè)計(jì)中取安全超高=1.0m。摻氣水深可按式1.13計(jì)算： （1.13）式中：——泄槽計(jì)算斷面的水深，m；——泄槽摻氣后的水深，m；——不摻氣情況下計(jì)算斷面的流速，m/s；——修正系數(shù)，可取1.0～1.4s/m，流速大者取大值，設(shè)計(jì)中統(tǒng)一取1.2。由前文知泄槽首端底部高程為181.4-10-131×0.05=169.85m。邊墻高度及高程的計(jì)算結(jié)果如表1.2所示：表1.2邊墻高度計(jì)算表安全超高邊墻高度泄槽底部高程邊墻頂部高程1.59819.098.1119.110.00167.85171.961.519.388.0119.0111.46167.28171.291.419.687.9118.9123.95161.65175.561.319.997.8118.8137.32165.98174.801.220.317.7118.7151.64165.27173.981.120.657.6118.6167.02164.50173.11620.997.5118.5183.54163.67172.185.921.357.4118.41101.34162.78171.195.821.727.3118.31120.54161.82170.135.722.107.2118.21141.31160.78169.005.622.497.1118.11163.84159.66167.775.522.907.0118.01188.32158.43161.455.423.321.9117.91215.04157.10165.015.323.761.8117.81244.28155.64163.455.224.221.7117.71271.43154.03161.745.124.701.6117.61311.94152.25159.86525.191.5117.51351.37150.28157.794.925.701.4117.41395.45148.08155.494.821.241.3117.31445.09145.60152.914.721.801.2117.21501.52142.77149.994.627.381.1117.11561.39139.53141.641.4.6泄槽襯砌由于泄槽段的水流流速較高，故需要對(duì)邊墻進(jìn)行襯砌，防止對(duì)邊墻的沖刷，避免邊墻滑坡堵塞泄槽。依據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，邊墻采用混凝土或鋼筋混凝土?xí)r，墻頂寬度不宜小于0.3m；采用砌石墻頂寬度不宜小于0.5m。本設(shè)計(jì)中采用邊墻采用砌石墻，厚度取0.5m，分縫間距取12m。1.4.7泄槽底板溢洪道泄槽底板設(shè)計(jì)包括泄槽底板厚度設(shè)計(jì)和泄槽底板的結(jié)構(gòu)縫設(shè)計(jì)。前者設(shè)計(jì)受多種因素影響，包括溢洪道的工程規(guī)模、溢洪道與土石壩的相對(duì)位置關(guān)系、沿線的工程地質(zhì)情況和水文地質(zhì)狀況、氣候等。參考類(lèi)似工程經(jīng)驗(yàn)可知，泄槽底板設(shè)計(jì)厚度應(yīng)≥0.3m，寒冷及嚴(yán)寒地區(qū)應(yīng)≥0.4m。本次設(shè)計(jì)中，泄槽地基為堅(jiān)硬性較好的巖石基礎(chǔ)，可以采用混凝土作為底板材料，厚度取0.5m。泄槽的結(jié)構(gòu)縫設(shè)計(jì)包括橫縫設(shè)計(jì)和縱縫設(shè)計(jì)。其中，橫縫垂直于水流方向，縱縫平行于水流方向。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，橫縱縫間距一般可取10~15m。本次設(shè)計(jì)中橫縱縫間距均取12m。在縱橫接縫中設(shè)置止水片，防止高度水流進(jìn)入面板底部。邊墻處不設(shè)縱縫，通過(guò)橫縫與底板分開(kāi)。底板的縱橫縫下設(shè)置排水設(shè)施。橫縫底部排水設(shè)施為排水溝，在基巖上直接開(kāi)挖溝槽，采用尺寸為0.3m×0.3m的正方形形狀；縱向排水設(shè)施為半徑為0.1m的缸瓦管。具體設(shè)計(jì)如圖1.3、1.4所示：圖1.3橫向排水溝圖 圖1.4縱向排水溝圖1.5消能防沖設(shè)計(jì)在溢洪道中，大壩和溢洪道的安全受水流的流速影響。當(dāng)溢洪道中水流流速越大，其動(dòng)能越大，水流對(duì)下游河床和岸坡的沖刷破壞作用越強(qiáng)，溢洪道和大壩越不穩(wěn)定。因此，為保證泄槽中的水流與下游河床平穩(wěn)銜接，需要在溢洪道出口處對(duì)其進(jìn)行消能處理。常用的消能方式有底流消能、挑流消能、窄縫式挑坎消能、平臺(tái)水躍擴(kuò)散消能等多種方式。其中，挑流消能是在泄水建筑物下游端修一挑流坎，利用下泄水流的巨大動(dòng)能，將水流挑入空中，然后降落在遠(yuǎn)離建筑物的下游消能。具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、便于維修的特點(diǎn)，其下游不用修建護(hù)坦。故本次設(shè)計(jì)采用連續(xù)性挑流鼻坎挑流消能。1.5.1挑流鼻坎設(shè)計(jì)參考以往工程經(jīng)驗(yàn)，一般情況下挑流鼻坎高程比下游最高水位高1~2m，鼻坎挑射角