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1、岸边溢洪道设计6.3.1溢洪道说明溢洪道其主要任务是泄洪,土石坝不允许水过坝顶,需要专门修建泄洪建 筑物.根据本工程的地形条件 ,上游坝址左岸沿河流方向有一道呈现弧形的 纵向凹槽,所以选择溢洪道设置在大坝左岸 ,为带胸墙孔口式岸边溢洪道.溢 洪道由引渠段、 堰闸段、 泄槽段、 挑流鼻坎段组成.6.3.2 溢洪道引水渠为了 使水流平缓,减小或不发生漩涡和翻滚现象,进口采用喇叭口,进口 宽度B=50米设计流速4米/s，横断面在岩基上接近矩形，边坡根据稳定要求 确定这里选择边坡坡度 为 1:0.5;采用梯形断面,进水渠的纵断面做成平底 . 在靠近溢流堰前断区，由于流速较大，为了 防止冲刷和减少水头损
2、失，可采用 混泥土护面厚度 为0.5米.6.3.3控制段控制段包括溢流堰及两侧连接建筑物，溢流堰通常可以选择宽顶堰、实用 堰、驼峰堰. 溢流堰的体形应尽量满足增大流量系数 ，溢流堰作用是控制泄 流能力，本次设计采用实用堰，优点是流量大，在相同的泄流条件下需要的堰 流前缘长，工程量小.采用弧形闸门.初步拟定堰顶高程H-设计洪水位一堰顶最大泄水位H0堰顶高程 H=1838=1858.22H0 则 H=20.22 米 胸墙式孔口溢流堰形式的下泄流量 Q 公式为:Q = mB.QgH：溢0式中:闸墩侧收缩系数,0.9;米流量系数,0.48:;g重力加速度 ,9.81 m/s 2;B堰宽,12米;水位为
3、设计洪水位1858.22米时，堰顶高程1838米，设计Q溢=4645米3/s. 则由上面公式计算得出的B=26.69米，取B=14米.表 6.3-1 溢洪道宽顶堰堰宽计算（忽略流速）计算情 况上游水位流量Q堰上水头H0流量系数控制堰宽nb计算取 b=28 米,孔口数 2 孔,弧形工作闸门取值 14x19 米(宽 x 高).中墩厚 3 米,边墩宽 1 米,闸室宽度 =14x2+3+2x1=33 米.堰面曲线的确定 开敞式堰面曲线,幂曲线按式(7-2)计算:Xn = KH n-1 y(7-2)d式中Hd堰面曲线定型设计水头,对于上游堰高Pl1.33Hd的高堰, 取 Hd=(0.750.95)H 米
4、 ax,对于 P11.0 时,k 值见表 A.1.1,当 P1/HdW1.0 时，取 k=2.022本次设计 Hd=O.8H 米 ax=0.8x24.45=19.56 米,P1=Hd=19.56=19.56，则引 水渠底板高程为1818.44米.p2=0.6Hd1.33Hd=18米.根据表A.1.1确定堰面参数值：根据表A.1.1堰面曲线参数上游面坡度knR1aR2b3:021.850.5Hd0.175Hd0.2Hd0.282Hd3:11.9361.8360.68Hd0.139Hd0.21Hd0.237Hd3:21.9391.810.48Hd0.115Hd0.22Hd0.214Hd3:31.8
5、731.7760.45Hd0.119Hd因为 P1/.Hd=1,所以取 K=2.2;其中 n=1.85,R1=0.5Hd,a=0.175 Hd,R2=0.2 Hd,b=0.282 Hd.即公式 xn=2.2 xl9.56o.85 yd可以得出y = 27.55表 7-2 幂曲线x02468101214161825y0.000.130.471.001.702.573.604.796.137.6214.00上游 段 曲 线采 用 三 圆弧 法 , 圆弧 半 径 为 :R1=0.5Hd=9.78 米,R2=0.2Hd=3.912 米,R3=0.04Hd=0.7824 米.对应的水平范围为 L=0.1
6、75 Hd =3.432 米,L2=0.276 Hd =5.40 米,L3=0.282 Hd =5.52 米.闸墩顶部高程=校核水位+安全超高=1862.55+0.41862.95米.图 7-1 控制段曲线图衔接面计算:1.直线段和堰面曲线切点xc,yc确定.对y = X1527.55求导,坡率为 1:0.65,x=10.64,y=2.88.7.4.2.2泄流能力计算开敞式幂曲线 WES 实用堰的泄流能力Q 二 C5 s mB 莎H t(7-6)m0式中:Q流量，米3/s;B溢流堰总净宽，米，定义B=nb;b单孔宽度，米；c上游坡度影响系数，上游铅直,C=1;H0堰上水头，米；米流量系数，取0
7、.5;s收缩影响系数，取0.9;5淹没系数，取1.m33Q 二 C5 smB丽H2 二 1x 1x 0.9 x 0.5 x 28 x 空2x9.81 x 20.22?二 5074m3 /sm050744645 米 3/s （设计洪水情况,满足要求）.7.5 泄槽设计正槽溢洪道在溢流堰后多用泄槽与消能防冲设施相连接,以便将过堰洪 水安全泄向下游河道.河岸溢洪道的落差主要集中在这段.泄槽坡度 常大于 临界坡度 ,所以又叫做陡槽.泄槽横断面宜采用矩形断面.当结合岩石开挖采 用梯形断面时，边坡不宜缓于1 ： 1.5，并应注意由此引起的流速不均匀问题. 7.5.1 泄槽的平面布置及纵、横剖面泄槽在平面上
8、应尽可能的采用直线、等宽对称布置.可以让水流平顺流入 下游，而且这样结构简单，便于施工.实际中可以设置收缩短，减少工程开挖量 和衬砌.出口设置扩散段减少单宽流量，有益于消能防冲，减少对河道的侵蚀.泄槽纵剖面设计主要是决定纵坡.泄槽纵坡必须保证泄槽中的水位不影 响溢流堰自由泄流和在槽中不发生水跃，水流始终处于急流状态.所以纵剖i 必须大于临界坡度ic,此种情况下，泄槽起点的水深等于临界he,矩形泄槽ic 和 hc 值如下 :i(7-7)(7-8)上式中:C谢才系数,C =丄R 6n其中R为水力半径（米），n-为粗糙系数，对于混凝土 n=0.0140.016; g一重力加速度，g=9.81米/s2
9、;a一流速分布系数，取a=1.0;L泄槽横断面湿周，米；B水面宽度，米； q单宽流量，米3/s.泄水槽宽度 为:L=2x14+3+2x1=33米 单宽流量为:q=Q/B=7136/33=216.24米 3/s临界水深:h 二:aq 2严 216242 二 16.83mc3 g 139.81临界水力半径为:hBc2h + BI683 3 28 二 7.64m2 316.83 + 28C 二- R6 二3 7.646 = 100.24n 0.014gac29.813 331x100.242 3 28二 0.0015由公式:A 2 1Q = R 3 i 2ni_ Q2n 24A2 R 3米用混凝土护
10、面n=0.014,h=hc故Q2n 2i =4A2 R 37136230.0142(28 316.83)2 3 7.463大于临界坡度 ,泄水槽内水流为明槽恒定急变流.为了 减小工程量,泄槽 沿程可随地形、地质边坡,但变坡次数不宜过多,而且在两种坡度 连接处,要 用平滑曲线连接,以免在变坡处发生水流脱离边壁引起负压或空蚀 .,当坡度 由陡变缓时,需用反弧连接,流速大时宜选用较大值.边坡位置应尽量与泄槽 在平面上的变化错开,尤其不要在扩散段变坡 ,泄槽变坡处易遭动水压力破 坏.常用的纵坡为1%5%,有时可达10%15%,此工程地基为坚硬的岩基，可 以陡些,取泄槽纵坡为5%;泄槽的横剖面,在岩基上
11、接近矩形,以使水流分布均 匀,有利于下游消能.7.5.1.2试算槽内正常水深h的计算（坝下游收缩断面水深）根据水力学（公式10-5）可知A 2 1Q = R3i2i=0.05可以得出试算表n表7-5hc试算结果h03455.15.25.35.4所以，下游反弧段断面正常水深hc=5.4米,泄槽起始底板高程为1822.7米. 根据水工建筑物溢洪道的相关设计要求反弧半径可采用（36）h（h为校 核洪水位闸门全开时反弧最低点的水深），反弧R=（28.557），取40米，.圆心 角=43.32 .7.5.1.3推算水面曲线泄槽水面线由能量方程,用分段求和法计算:1-2T7 、h cos 0 +2 222
12、 g丿 i 一 j一 h cos0 +17 n V2J =4R 3式中：L 一分段长度米；1-2h1、h2分段始末断面水深米； a1,a2,流速分布不均匀系数取1.05;V1、V2分段始末断面平均流速米/s; 0一泄槽底坡角度i=tg0 ,0 =3 ;J分段内平均摩阻坡降；n泄槽糙率系数n=0.014;(7-13)(7-14)V 分段平均流速米/s;R分段平均水力半径米.在水位情校核况下计算h1,取溢流堰末端断面为开始计算断面，高程为:1822.7米，校核洪水位到该断面的水位差为：1862.45-1822.7=39.75米Vc = .2 gh = 0.9 x 2 x 9.81x 39.7 =
13、25.1m/sh = =7136 二 8.62 mi BV 33 x 25.1c表7-3水面线推算表断面1234567891011Q71367136713671367136713671367136713671367136h（米）8.78.68.58.48.38.28.18.07.97.87.70A（米2287.1283.8280.5277.2273.9270.6267.3264.0260.7257.4254.1X50.450.250.049.849.649.449.249.048.848.648.4R5.75.75.65.65.55.55.45.45.35.35.3V24.925.125.425.726.126.426.727.027.427.728.1C95.595.395.295.195.094.894.794.694.494.394.2J0.0120.0130.0130.0130.0140.0140.0150.0150
