溢流壩段消能設(shè)計(jì)計(jì)算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u9519溢流壩段消能設(shè)計(jì)計(jì)算案例 1273411.1消能方式選擇 1141151.2消能防沖計(jì)算 216591.3沖砂閘設(shè)計(jì) 31.1消能方式選擇（1）底流消能：把快速水流變?yōu)榫徛魍ㄟ^(guò)水躍的方式，使多余的水流能量得以消耗，水躍會(huì)產(chǎn)生表面漩渦，底部水流會(huì)產(chǎn)生劇烈的紊動(dòng)、摻渾、剪切作用等，適用中、低水頭泄水建筑物。優(yōu)點(diǎn)：水流的流態(tài)穩(wěn)定，消減多余的水流能量的效果比較好，能很強(qiáng)的適應(yīng)不同的地質(zhì)條件和溢流壩不同的尾水位，且水流的霧化不大。缺點(diǎn)：護(hù)坦的修建需要較長(zhǎng)，開(kāi)挖大量的土方，使用較大量的混泥土，較高的工程造價(jià)。（2）挑流消能：通過(guò)挑流鼻坎將水庫(kù)中的水流拋向空中，使水流與大氣接觸產(chǎn)生熱量，使機(jī)械能變?yōu)闊崮?，達(dá)到減弱水流能量和機(jī)械能能量的目的后，然后水流會(huì)掉入經(jīng)過(guò)挑流計(jì)算的位置且遠(yuǎn)離建筑物的下游沖刷坑之中，銜接下游水流，以達(dá)到消減多余水流能量的效果，適用高、中水頭泄水建筑物。優(yōu)點(diǎn)：可以控制拋向空中水流落到下游的位置，流量的分布和范圍；可很強(qiáng)的適應(yīng)不同的尾水位；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；方便施工和維修；工程量比較少。缺點(diǎn)：由于水流與空氣的摩擦作用，霧化嚴(yán)重，沖刷量較大，有較多的堆積物，對(duì)河床的破壞嚴(yán)重。（3）面流消能：將鼻坎設(shè)置在水下，其在水下使水流能夠形成反向的漩渦，將主水流挑出到水面位置，將水流與河床分離，以達(dá)到消減主流多余水流能量的目標(biāo)，適用于尾水位較深的泄流建筑物。優(yōu)點(diǎn)：可適用于有排冰，漂木的情況，下游護(hù)坦不需要。缺點(diǎn)：對(duì)下游岸坡造成性較強(qiáng)破壞，下游尾水位變化較大時(shí)不能適用，（4）消力戽消能：與挑流消能相似，在水下設(shè)置挑流鼻坎，無(wú)自由水舌。通過(guò)戽斗使水流產(chǎn)生漩渦，在經(jīng)過(guò)挑流鼻坎，將下泄水流挑到下游的水流表面，通過(guò)這種方式減小多余水流能量。優(yōu)點(diǎn)：無(wú)霧化現(xiàn)象出現(xiàn)，工程量小，施工簡(jiǎn)單，對(duì)下游河床沖刷小。缺點(diǎn)：只適用于尾水位較深的情況，變幅小，要求岸坡和河床條件較高。根據(jù)本工程的情況，下游河床無(wú)較大的斷裂構(gòu)造通過(guò)，庫(kù)區(qū)周?chē)襟w雄厚，出露巖層為非可溶巖，因此可以選用挑流消能的消能方式。1.2消能防沖計(jì)算（1）設(shè)計(jì)洪水位時(shí)消能防沖計(jì)算①挑距和沖坑的估算連續(xù)式的挑流鼻坎，其水舌挑距按水舌的外緣計(jì)算，查規(guī)范得，水舌拋距公式為：（1.17）式中：水舌拋距，；坎頂水面流速，,本設(shè)計(jì)取；鼻坎挑流角度，??；坎頂垂直方向水深，，； 坎頂至河床面高差，；則 ，取。②沖坑水墊厚度估算：查規(guī)范，水墊厚度估算公式為：（1.18）式中：；—單寬流量，；H—上下游水位差，m；沖坑系數(shù)，根據(jù)基本資料，本次設(shè)計(jì)工程的基巖堅(jiān)硬完整，取。故設(shè)計(jì)洪水位時(shí)，挑流式消能所能形成的水流沖坑不會(huì)對(duì)于大壩的整體安全不利。（2）校核洪水位時(shí)消能防沖計(jì)算①挑距和沖坑的估算則取。②沖坑水墊厚度估算：故校核洪水位時(shí)，挑流式消能所能形成的水流沖坑不會(huì)對(duì)于大壩的整體安全不利。1.3沖砂閘設(shè)計(jì)（1）壩身泄水孔在水面下方的排水裝置中安裝泄水口，滿足項(xiàng)目排洪和預(yù)排水的要求、在特定的時(shí)刻用于排沙和導(dǎo)流。壩身泄水孔具體用途：維修和檢查時(shí)清空水庫(kù)；可以排除淤沙、減小揚(yáng)壓力；滿足下游用水、航運(yùn)需求；準(zhǔn)備泄洪時(shí)預(yù)排水；施工導(dǎo)流。在泄水孔流量過(guò)大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生負(fù)壓和空蝕作用，負(fù)壓和空蝕不利于壩體的安全和穩(wěn)定，可以阻止更多滲流。當(dāng)閘門(mén)浸沒(méi)時(shí)，產(chǎn)生較大的水壓力，導(dǎo)致閘門(mén)打開(kāi)的力變大，開(kāi)啟設(shè)施更復(fù)雜，投資大。（2）泄水孔型式選擇無(wú)壓閘門(mén)孔可以通過(guò)升高頂部產(chǎn)生無(wú)壓水流，當(dāng)關(guān)閉閘門(mén)時(shí)沒(méi)有水流通過(guò)，設(shè)計(jì)施工簡(jiǎn)單，安全可靠，需要的輔助設(shè)備少。本次設(shè)計(jì)，選用無(wú)壓水泄水孔。（3）尺寸設(shè)計(jì)考慮壩底高程和淤沙高度，在溢流壩段底孔處設(shè)置沖砂閘。排沙高程940.00m，進(jìn)水口為圓形喇叭形，半徑取1.0m。出水口半徑2.0m。流量計(jì)算公式如下： （1.19）式中：孔口流量系數(shù)，??；淹沒(méi)出流時(shí)，上下游水位高程之差；底孔泄流量；孔口出口面積，。①設(shè)計(jì)洪水位時(shí)：設(shè)計(jì)洪水位泄流量為345.35/s。②校核洪水位時(shí)：校核洪水位泄流量為342.18m3/s。（4）細(xì)部構(gòu)造為了達(dá)到減少水流中泥沙的目的設(shè)置沖砂閘，降低泥沙產(chǎn)生的摩擦力，使水流平順流暢，減少橫向收縮，減少下游進(jìn)水閘一側(cè)的水流發(fā)生不良布置現(xiàn)象，高程與河床齊平。平板閘門(mén)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但受力不均?；⌒伍l門(mén)受力均勻，但其承受荷載的能力差。本次設(shè)計(jì)選用平板閘門(mén)，以滿足其較大的荷載。（5）閘墩與工作橋①閘墩閘墩要保證水流順直，減小下游河岸的沖刷，使下游水流布置不發(fā)生