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1、水土保持治沟骨干工程溢洪道设计军竦In85o鋼盧囂&MIS 二一、调洪演算采用公式：(=Q (1-)ppWpq =MBhi.5p式中：q 溢洪道最大下泄流量(m3/s)pQ 一设计洪峰流量(m3/s)pW 一设计洪水总量(万m3)pVt调节库容(万m3)M溢洪道(宽顶堰)流量系数取1.5B溢洪道底宽(m)H溢洪道水深(m)进行调洪，先假设一个滞洪水深，可从库容曲线上查得总库容，由此减去起调水位以下的库容(死库容)，即得调节库容，再用上述公式可计算得溢洪道底宽。列表如下：调洪演算结果表项目水位H(m)滞洪水深h(m)V淤V调W总Q泄bq，设 计 情 况通过粗调，可确定溢洪道的底宽，也可大致确定滞
2、洪水深和溢洪道的下泄流量。pp根据溢洪道宽B,及q =MBhi.5 设不同h,求q ,并利用库容曲线，查出与h相应的H总和V总，然后在库容曲线上方绘制Hq曲线。总总pHq 曲线表%q溢00.5H总、总有了以上条件,就可以根据某一时段内进库水量与出库水量之差,求得v= (2 + Q2)At- (qi -2) At= 1 (S +S ) At = SAt该时段内库水量增减的变化过程,基本公式如下：222 i 2式中：AVAt时段内库水量增减量(增为正)(m3/s);At时段历时(s);QQ2时段始末进库流量(m3/s);12qq2时段始末溢洪道泄量(m3/s);12SS2为上、下时段蓄水率(m3/
3、s)12S为平均蓄水率时段时段历时At入库流量Q出库流量q蓄水率S平均 蓄水率库容 增减时段末 库容时段末 水位0123说明：1、表中、栏由洪水过程线中抄来；2、先假设栏，则=-，由此可以算出，=X，=死库容+，由查库容曲线可得出；3、由查Hq曲线得出q,若与假设一致，试算完，若不一致，p则应重新假设，重复上述计算，至相符为止。4、试算当AV出现负值时，详调结束。二、溢洪道布1、一般规定溢洪道布置包括进水渠，控制段，泄槽，消能防冲设施及出水渠。溢洪道的布置应根据地形，地质，工程特点，枢纽布置，坝型，施工及运用条件,经济指标等综合因素进行全面考虑。 溢洪道布置应结合枢纽总体布置全面考虑,避免放水
4、建筑物在布置上的相互干扰溢洪道布置应合理选择泄洪消能布置和型式，出口水流应与下游河道 平顺连接，避免下泄水流对坝址下游、河床和岸坡的严重淘刷， 保 证枢纽其它建筑物的正常运行。 溢洪道的位置应选择有利的地形和地质条件布置在岸边或垭口，并宜 避免开挖而形成高边坡。 当两岸坝肩山势陡峻而布置上又需要较大的溢流前缘宽度时，可采用 侧槽式或其他型式的进口。 溢洪道进、出口的布置，应使水流顺畅。 溢洪道轴线宜取直线。如需转弯时，宜在进水渠或出水渠段内设置弯 道。 当溢洪道靠近坝肩布置时，其布置及泄流不得影响坝肩及岸坡的稳 定。2、进水渠 进水渠的布置应遵循下列原则：1）选择有利的地形，地质条件。2）在选
5、择轴线方向时，应使进水顺畅。3）进水渠较长时，宜在控制段之前设置渐变段，其长度视流速等条件 确定，不宜小于2 倍堰前水深。4）渠道需转弯时，轴线的转弯半径不宜小于 4 倍渠底宽度，弯道至控 制堰（闸）之间宜有长度不小于2 倍堰上水头的直线段。进水渠进口布置应因地制宜，使水流平顺入渠，体型宜简单。当进口布置在坝肩时，靠坝一侧应设置顺应水流的曲面导水墙，靠山 一侧可开挖或衬护成规则曲面。 当进口布置在垭口面临水库时，宜布置成对称或基本对称的喇叭口型 式。 进水渠底宽顺水流方向收缩时，进水渠首，末端底宽之比宜在 1.53 之间，在与控制段连接处应与溢流前缘等宽。底板宜为平底或不大的 反坡。 基岩上的
6、进水渠渠底可不衬护。当水头损失较大或不满足不冲流速要 求时，是否衬护，应通过经济比较确定。 当岩性差时，应进行衬护。 进水渠的直立式导墙的平面弧线曲率半径不宜小于 2 倍渠道底宽。 导墙顺水流方向的长度宜大于堰前水深的 2 倍，导墙墙顶高程应高 于泄洪时最高库水位。 紧靠土石坝坝体的进水渠，其导墙长度以挡住大坝坡脚为下限。距控 制段 2 倍堰前水深距离以内的导墙，其墙顶应高出泄洪时最高库水 位；2 倍堰前水深长度以远的导墙，可设置为下潜式，其墙顶应超出 坝面适当高度。3、控制段控制堰的型式应根据地形，地质条件，水力条件，运用要求，通过技术 经济综合比较选定。堰型可选用开敞式或带胸墙孔口式的实用
7、堰，宽顶堰，驼峰堰等型式。开敞式溢流堰有较大的超泄能力，宜优先选用。侧槽式溢洪道的侧堰可采用实用堰，堰顶可不设闸门。侧槽断面宜采用 窄深式梯形断面。靠山一侧边坡可根据基岩特性确定，靠堰一侧边坡可 取 1 : 0.51 : 0.9。当溢洪道紧靠坝肩时，控制段的顶部高程应与大坝坝顶高程协调一致。4、泄 槽 在选择泄槽轴线时，宜采用直线。当必须设置弯道时，弯道宜设置在流 速较小，水流比较平稳，底坡较缓且无变化的部位。泄槽在平面上设置弯道时，宜满足下列要求：1) 横断面内流速分布均匀。2) 冲击波对水流扰动影响小。3) 在直线段和弯段之间，可设置缓和过渡段。4) 为降低边墙高度和调整水流，宜在弯道及缓
8、和过渡段渠底设置横向 坡。5) 矩形断面弯道的弯道半径宜采用610倍泄槽宽度。泄量大，流速 高的泄槽，弯道参数宜通过水工模型试验确定。泄槽的纵坡，平面及横断面布置，应根据地形，地质条件及水力条件等 进行经济技术比较确定。1) 泄槽纵坡宜大于水流的临界坡。当条件限制需要变坡时，纵坡变化 不宜过多，且宜先缓后陡。2) 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。5、消能防冲设施溢洪道消能防冲设施的型式应根据地形，地质条件，泄流条件，运行方 式，下游水深及河床抗冲能力，消能防冲要求，下游水流衔接及对其他建筑 物影响等因素，通过技术
9、经济比较选定。河岸式溢洪道可采用挑流消能或底 流消能，亦可采用面流，戽流或其他消能型式。挑流消能可用于岩石地基的高，中水头枢纽。溢洪道挑流消能设施的平 面型式可采用等宽式，扩散式，收缩式.挑流鼻坎可选用连续式，差动式和各 种异型鼻坎等。6、出水渠当溢洪道下泄水流经消能后不能直接泄入河道而造成危害时，应设置出 水渠。选择出水渠线路应经济合理，其轴线方向应顺应下游河势。出水渠宽度 应使水流不过分集中，并应防止折冲水流对河岸有危害性的冲刷。三、水力设计对于骨干坝而言，溢洪道水力设计主要包括如下内容：1 泄流能力计算。2 水面线计算。3 消能防冲水力设计。4 弯道水力计算。溢洪道的水力设计应满足下列要
10、求：1 泄流能力必须满足设计和校核工况下所要求的泄量。2 体型合理，简单，水流平顺，稳定，并避免发生空蚀。3 下泄水流不得影响坝肩及岸坡的稳定。（一）进水渠 进水渠水力设计应使渠内水流平顺，稳定，水面波动及横向水面比降小， 并应避免回流和漩涡。进水渠中的设计流速应大于悬移质不淤流速，小于渠道不冲流速，且水 头损失较小。渠道设计流速一般控制在35m/s。渠道水面线可由引水渠首部到位于堰前 35 倍堰上水头处的控制断面 之间建立能量方程，用试算法计算。（二）泄槽 泄槽段的水力设计，应根据布置和最大流量计算诸水力要素，确定水流 边壁的体型，尺寸及需要采取的工程措施。泄槽段的水面线，应根据能量方程用分
11、段求和法计算，计算中应正确确 定起始计算断面及其水深。计算公式：气 + iL=E2 + hfE +iL=h +112gau 2E2=h2+u 2 Lh = f C 2R对于大陡坡而言，陡坡起始水深近似为临界水深。泄槽段底坡变化处，应采用曲线连接：当底坡由缓变陡时，可采用抛物线连接，抛物线方程可按下式计算：y 二 Xtg9 + K（4HCos29）oH 二 h + 丝o2 g式中x，y以缓坡泄槽段末端为原点的抛物线横，纵坐标，m；0缓坡泄槽底坡坡角，（）;H抛物线起始断面比能，m；Oh抛物线起始断面水深，m;v抛物线起始断面流速，m/s;a流速分布不均匀系数，取a=1.0;K系数，对于落差较大的
12、重要工程，取K=1.5，对于落 差较小者，取K=1.11.3。当底坡由陡变缓时，可采用圆弧连接，圆弧半径R可采用36倍变坡 处的断面水深h,流速大者宜取用大值。泄槽段边墙高度，应根据计入波动及掺气后的水面线，再加上0.5 1 .5m 的超高。对于收缩（扩散）段，弯道段等水力条件比较复杂的部位，宜取大值。（三）消能防冲底流消能底流消能防冲的水力设计，应满足下列要求：1 保证消力池内形成低淹没度稳定水跃，并应避免产生两侧回流。2 消力池宜采用等宽的矩形断面。3 护坦上是否设置辅助消能工，应结合运用条件综合分析确定。当跃前 断面平均流速超过1618m/s时，池内不宜设置趾墩，消力墩等辅助消能 工。底
13、流消能的水力设计，应对各级流量进行计算，确定池底高程，池长及 尾坎布置等。消力池两侧边墙高度，可根据跃后水深加适当超高确定。对于 不设辅助消能工的消力池水力计算，按水利部规范公式进行计算。消力池跃后水深计算：h，旦（：+ 沁-1）22gh32消力池长度计算：1广（35）叮消力池深度的确定：d= 1.1 h h2s式中h为紧接消力池出口的下游沟道水深，可根据下游沟道断面（一 s般近似按梯形断面考虑）利用明渠均匀流公式试算得出，土基糙率系数取0.04。式计算：1 L = v2 sin 0 cos 0 + v cos 0 v 2 sin 2 0 + 2g (h cos 0 + h )g 11112式中L自挑流鼻坎末端算起至下游河床床面的挑流水舌外缘挑距，m;e挑流水舌水面出射角，近似可取用鼻坎挑角，（）；h1挑流鼻坎末端法向水深，m;h2鼻坎坎顶至下游河床高程差，m,如计算冲刷坑最深点距鼻坎2的距离,该值可采用坎顶至冲坑最深点高程差;V鼻坎坎顶水面流速，m/s，可按鼻坎处平均流速v的1.1倍计。关于鼻坎平均流速v,可按下列两种方法计算：1、按流速公式计算。适用范围，Sv18q2/3：v =忖2 gZhh 2 二 1 f jZ Zooh = 0.014S 0.767Z 1.5 / qfo式中v鼻坎末端断面平均流速，m/s；Z鼻坎末端断面
