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1、第十章河 岸 溢 洪 道 施工验收内容第一节河岸溢洪道工程施工方式及要求一、泄水建筑物的作用、类型泄水建筑物是水库枢纽中的主要建筑物，它承担着宣泄洪水、保证工程安全的重要作用。其型式有深式泄水建筑物和溢洪道两类。深式泄水建筑物有坝身泄水孔、水工隧洞和坝下涵管等。其泄水孔道位于库水位以下，深度较大，除向下游宣泄部分洪水外，还可用于供水泄放，并可兼作施工导流、放空水库、排沙以及在洪水到来之前预泄部分库水作调洪之用。这类建筑物因泄水能力较小，一般仅作为辅助的泄洪建筑物。溢洪道是水库枢纽中的主要泄水建筑物。按布置位置的不同，又可分为河床式与河岸式两种型式。在混凝土坝与浆砌石坝枢纽中，常利用布置在原河床
2、中的溢流坝泄洪，该溢流坝即为河床式溢洪道。在土石坝枢纽中，一般不允许从坝顶溢流，通常是在河岸的适当位置单独修建溢洪道，称为河岸式溢洪道。二、河岸式溢洪道的类型河岸式溢洪道分为开敞式溢洪道和封闭式溢洪道两大类。开敞式溢洪道的整个流程是完全开敞的，水流具有自由表面，而封闭式溢洪道的泄水道是封闭式的（包括竖井式、虹吸式等） 。由于封闭式溢洪道超泄能力小，易产生空蚀等，故应用较少，通常采用开敞式河岸溢洪道。开敞式河岸溢洪道又有正槽式溢洪道和侧槽式溢洪道两种型式。正槽式溢洪道的型式如图 !“ # ! 所示，它的泄槽与堰上水流方向一致，所以其水流平顺，结构简单，运用安全可靠。这是一种采用最多的溢洪道型式。
3、侧槽式溢洪道的特点是水流过堰后约转$“%弯经泄槽流入下游（图 !“ # &） ，因而水流在侧槽中的紊动和撞击都很强烈，且距坝 头较近，直接关系到大坝的安全。$(第十章河岸溢洪道施工验收内容图 !“ # !正槽式溢洪道!引水渠；$溢流堰；%泄槽；&消力池；泄水渠；(土石坝本章重点讲述最常采用的正槽式溢洪道，对侧槽式溢洪道仅作简要介绍。三、溢洪道的位置选择溢洪道位置选择是否得当，对水库工程的安全和造价有很大影响。溢洪道位置的选 择，主要应考虑以下条件：（!）地形条件。这是决定溢洪道型式和布置的主要因素。较理想的地形条件是，离大坝不远的库岸有通向下游的马鞍形山垭口，其高程在正常蓄水位附近，垭口后面有
4、长度不大的冲沟直通原河道，出口离下游坝脚较远，这对工程的经济、安全及管理运用均有利，且易于解决下泄水流的归河问题（图 !“ # !） 。如果坝肩具有有利的地形条件，且高程适宜，可将溢洪道布置在坝肩上。这种布置形式工程量省，对于土石坝枢纽还具有利用其开挖料作为筑坝材料的优点。当两岸山坡陡峻时，可将溢流堰沿岸坡等高线方向布置，即采用侧槽式溢洪道，以减小开挖工程量。（$）地质条件。这是影响溢洪道安全的关键因素。溢洪道应尽量布置在坚固、完整、稳定的岩石地基上，以减小砌护工程量并有利于工程的安全。溢洪道两侧山坡也必须稳定，以防止泄洪时山坡崩塌堵塞或摧毁溢洪道，危及大坝安全。（%）水流条件。溢洪道的轴线一
5、般宜取直线，力求水流顺畅，流态稳定。如因地形或地质条件的限制而需转弯时，应尽量将弯道设置在进水渠或出水渠段。为避免冲刷坝体，溢洪道进口距坝端不宜太近，一般最少要在 $“) 以上。溢洪道出口距坝脚不应小于 “ * (“)，以免水流冲刷坝脚或其它建筑物。但为了管理方便，溢洪道也不宜距离大坝太远。（&）施工条件。应避免溢洪道开挖与其它建筑物施工相互干扰，出渣路线及堆渣场所应便于布置，“+新编水利水电工程项目竣工资料编制与规范管理实用手册并尽量利用开挖土石料填筑坝体。图 !“ # $侧槽式溢洪道!溢洪道；$侧槽；%斜槽；&出口消能段；上坝公路；(土石坝四、正槽式溢洪道正槽式溢洪道一般由进水渠、控制段（
6、溢流堰） 、泄槽、消能防冲设施及出水渠五部分组成（图 !“ # !） 。（一）进水渠进水渠的作用是将水库的水平顺地引至溢流堰前。其设计原则是在合理的开挖方量下尽量减小水头损失，以增加溢洪道的泄洪能力。为此，进水渠布置时应注意以下几点：（!）平面布置。进水渠在平面上宜布置成直线，进口呈喇叭形，使水流逐渐收缩，末端接近控制段处应做成渐变过渡段。渐变段由堰前导水墙或翼墙形成，导水墙长度可取堰上水头的 ) ( 倍，墙顶应高出最高水位。 若受地形或地质条件限制，进水渠必须转弯时，应使弯曲半径不小于 & 倍的渠底宽度，并力求在控制段前有一直线段，以保证控制段为正向进水。进水渠长度应尽量短，在不引起其它组成
7、部分工程量增加过多的情况下，应尽量使溢流堰直接面临水库，这样就不需要进水渠，只在堰前做一个喇叭形进水口即可。（$）横断面。尺寸应足够大，以降低渠内流速，减小水头损失。渠道设计流速宜采用 % ) *+,。进水渠的边坡根据稳定要求确定。为了减小糙率和防止冲刷，进水渠一般应做衬砌。（%）纵断面。应做成平底或底坡较小的反坡。!-第十章河岸溢洪道施工验收内容（二）控制段（溢流堰）控制段是控制水库水位和下泄流量的关键部位。小型水库控制段一般采用宽顶堰，并且为了管理运用方便，堰上一般不设闸门控制，这时堰顶高程与水库正常蓄水位齐平。控制段宽度即通常所说的溢洪道宽度，由下式计算：! ! “#$“#$ 式中! 溢
8、洪道泄洪流量，%“&； # 控制段宽度，%；$ 堰顶水深，%；“ 流量系数，“ ! %$!%，与堰的进口形状有关，可参考表 () * ( 选用。 由上式可知，当溢洪道设计流量 ! 确定后，溢洪水深 $ 增大，则控制段 # 就减小，溢洪道开挖量少，但 $ 加大，会相应地增加坝顶高程，增大坝体工程量，另外还增加上游淹没损失。反之，若 $ 减小，则控制段 # 增大，增加溢洪道的开挖量，但坝高降低，坝体工程量减小。因此，要通过方案比较，最后才能确定经济的溢洪水深 $。小型水库的溢洪水深一般取 ( + (,-%，不宜超过 $%。表 () * (不同溢洪水深 $ 和不同进流条件 “ 时单宽流量 & 值表水
9、深 $（%）单宽流量&%“&（ %） 堰顶入口没加做成圆形 “ ! (,.$堰顶入口做成钝角形状 “ ! (,./堰顶入口边缘做成圆形 “ ! (,-具有很好的圆形入口和极光滑的路径 “ ! (,0$),-),-)$),-$“),-.1),-1$),0),00),0/1),1$),1-$),1),/“),/00),2)-),2.1),/(,)(-(,)-2(,()2(,(-2),2(,$()(,$0“(,“$“(,“/$(,)(,.$)(,./)(,-)(,0$)(,$(,/0-(,2.-$,).)$,(“)(,.$,“-$,.-$,-1)$,0/-$1-新编水利水电工程项目竣工资料编制与规范
10、管理实用手册续表水深 !（!）单宽流量“!“#（$ !） 堰顶入口没加做成圆形 # % &()堰顶入口做成钝角形状 # % &(*堰顶入口边缘做成圆形 # % &+具有很好的圆形入口和极光滑的路径 # % &,)&,)*-.)/.“&“.“)-.&*“().“+-+“-(.“/&.).(.&+(&*+(“/.(+*.溢流堰顶可高于进水渠渠底，也可与渠底齐平。堰顶一般均用混凝土或浆砌石护砌，使堰面光滑平整以增加过水能力，并保护堰底不受冲刷。为应用方便，按式取 $ % &!（即 “ % #!“0)）制成表 &. 1 &。计算时，根据选定的溢洪水深 ! 及进口条件，查得 $ % &! 时堰上通过的最
11、大单宽流量 “，然后由式 $ % %0“，即可算得控制段宽度 $。反之，如已知 % 及 $，亦可求得 “ 和!。（三）泄槽泄槽的作用是将过堰水流迅速地泄向下游消能段，其坡度较大，一般均大于临界水力坡降，所以又叫陡槽或陡坡段。泄槽的特点是坡陡、流急，槽内流速大、紊动剧烈，惯性力大，因此对边界条件的变化非常敏感。布置泄槽时，应使之适应高速水流的特点，尽量避免高速水流给工程带来的冲击波、掺气、气蚀等不利影响，这是泄槽布置时应遵循的重要原则。（&）平面布置。泄槽在平面上应尽可能采用直线、等宽、对称布置，以使水流顺畅，保证工程安全。但在实际工程中，为了减少土石方开挖量，常在泄槽首端设置对称收缩段。为避免
12、产生冲击波，边墙收缩角不宜大于 &)+2。在泄槽末端，如果下游采用消力池消能，为了减小单宽流量，有利于消能，有时需要设置扩散段。扩散角一般不宜大于-2，以免高速水流脱离边墙，给消能带来不利影响。（)）纵剖面布置。泄槽纵坡应尽量采用均一坡度，但为了减小开挖量，纵坡通常应以尽量适应地形条件为原则。当由于地形或地质条件限制必须分段设置不同坡度时，分段也不宜太多，而且宜采用先缓后陡的坡度，在变坡处用抛物线平顺连接，避免水流脱离槽底产生负压。实践证明，坡度由陡变缓，泄槽极易遭到动水压力的破坏，应尽量避免。槽底纵坡一般大于临界坡度，常用 &3 4 +3，有时可达 &.3 4 &+3，在坚硬的基岩上可以更大
13、。“-+第十章河岸溢洪道施工验收内容（!）横断面。泄槽的横断面应尽可能做成矩形并加以衬砌，土基上的泄槽断面可以做成梯形，但边坡不宜太缓，以免水流外溢和对流态不利。泄槽边墙或衬砌高度应按掺气后水深加安全超高来确定。一般流速 ! “ # $ %&( 时，则需考虑掺气问题。掺气后的水深 “#可按下式估算：“#) “（* +! *,）式中“、“# 泄槽计算断面的水深及掺气后的水深，&；! 不掺气情况下泄槽计算断面的流速，&(；! 修正系数，可取 *-, $ *-.(&，流速大者取大值。 安全超高一般取 ,-/ $ *-/&。（.）泄槽的构造。泄槽通常均需衬砌。对衬砌的要求是：光滑平整、止水可靠、排水通
14、畅、坚固耐用。建于土基上的泄槽，通常采用混凝土衬砌，其厚度一般为 ,-!&。若槽内流速小于 /$ #&( 时，可用浆砌石衬砌，建于坚固岩基上的泄槽，在离开控制段较远的地方也可 不衬砌，只需将岩石加以平整即可。为适应温度变形，衬砌每隔 *, $ */& 需设置一道伸缩缝，缝内应设止水，以防高速水流钻入底板，将底板掀起。接缝表面一定要求平整，特别是垂直于水流方向的横缝，必须防止下游块有升坎现象。为此，横缝应做成搭接式以防止下游块升起（图 *, 0 !） 。土基上的伸缩缝构造如图 *, 0 . 所示。图 *, 0 !岩基伸缩缝构造（单位：&）（$）横缝构造； （#）纵缝构造图 *, 0 .土基伸缩缝
15、构造底板的排水设备，一般设在纵、横伸缩缝的下面，渗水由横向排水集中到纵向排水内排入下游。岩基上的横向排水设备通常是在岩面上开挖沟槽而成，沟槽尺寸一般为.%/新编水利水电工程项目竣工资料编制与规范管理实用手册!“#$% !“#$，沟内填不易风化的碎石。岩基上的纵向排水设备通常是在沟内放置缸瓦 管（图 &! #） ，直径一般为 &! ( )!*$。在土基上或很差的岩基上，常在底板下设置厚约 #!*$ 的碎石垫层（图 &! +） ，形成平面排水。如为粘土地基，应先铺一层厚 !“) (!“,$ 的砂砾垫层，垫层上再铺碎石排水层；或在砂砾垫层中做纵、横排水管，管周做 反滤层。如地基为细砂，应先铺一层粗砂
16、，再做碎石排水层，以防渗透破坏。（四）消能设施由泄槽下泄的水流，具有很大的动能，故在其末端必须采用有效的消能防冲措施。消能的方式主要有两种：一种是底流式消能（图 &! ,） ，适用于地质条件较差或溢洪道出口距坝脚较近的情况；另一种是挑流消能，适用于较好的岩基或挑流冲刷坑距坝脚较远，不危及坝的安全的情况。图 &! ,溢洪道的消力池&“ 底流式消能表 &! ) 和图 &! , 给出不同溢洪水深、不同跌差时的降低护坦式消力池各部分尺寸，可供参考。表 &! )溢洪道下游消力池尺寸参考值单位：$溢洪水深!跌差消力池长“&斜坡段水平长度“)护坦长度“#消力池侧墙高#消力池深$!“,-)“,!“#)“!&“#!“#.)“,!“#)“!&“#!“#&!)“,!“#)“!&“#!“#&)“,!“#)“!&“#!“#&+)“,!“#)“!&“#!“#,/,第十章河岸溢洪道施工验收
