水工建筑物溢洪道.pptx

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1、简介一、河岸溢洪道的型式二、河岸溢洪道的位置选择第一节第一节 概概 述述第1页/共89页第二节第二节 正正 槽槽 溢溢 洪洪 道道水渠段控制段泄槽段消能防冲设施出水渠第2页/共89页一、侧槽溢洪道的布置特点二、侧槽设计1、堰长2、槽底纵坡3、侧槽横断面底宽（b0、bL ）4、侧槽横向边坡系数5、侧槽始端槽底高程与末端水深三、侧槽水力计算要点第三节第三节 侧侧 槽槽 溢溢 洪洪 道道第3页/共89页非常溢洪道简介非常溢洪道类型漫流式自溃式爆破引溃式第四节第四节 非非 常常 溢溢 洪洪 道道思考题思考题第4页/共89页 河岸溢洪道简介河岸溢洪道简介:在在水水利利枢枢纽纽中中，为为了了防防止止洪洪水

2、水漫漫过过坝坝顶顶，危危及及大大坝坝和和枢枢纽纽的的安安全全，必必须须布布置置泄泄水水建建筑筑物物，以以宣宣泄泄水水库库按运行要求不能容纳的多余来水量。按运行要求不能容纳的多余来水量。常常用用的的泄泄水水建建筑筑物物有有河河床床式式溢溢洪洪道道、河河岸岸溢溢洪洪道道。对对于于以以土土石石坝坝及及某某些些轻轻型型坝坝型型为为主主坝坝的的枢枢纽纽，常常在在坝坝体以外的岸边或天然垭口布置溢洪道，称河岸溢洪道。体以外的岸边或天然垭口布置溢洪道，称河岸溢洪道。溢溢洪洪道道除除应应有有足足够够的的泄泄洪洪能能力力外外，还还应应保保证证在在运运用用期期间间的的自自身身安安全全和和下下泄泄水水流流与与原原河河

3、道道水水流流得得到到良良好好的衔接。的衔接。第一节第一节 概概 述述第5页/共89页一、河岸溢洪道的型式一、河岸溢洪道的型式 河岸溢洪道其主要型式有河岸溢洪道其主要型式有 正槽溢洪道正槽溢洪道 侧槽溢洪道侧槽溢洪道 井式井式 虹吸式虹吸式（1 1）正正槽槽溢溢洪洪道道：其其泄泄槽槽与与溢溢流流堰堰轴轴线线正正交交，过过堰水流与泄槽轴线方向一致，如堰水流与泄槽轴线方向一致，如图图6-16-1所示。所示。正槽溢洪道适用于各种水头和流量，并且水流正槽溢洪道适用于各种水头和流量，并且水流条件好，运用管理方便。因此，在实际工程中，条件好，运用管理方便。因此，在实际工程中，大多数以土石坝为主坝的水利枢纽都

4、采用这种溢大多数以土石坝为主坝的水利枢纽都采用这种溢洪道。洪道。第第一一节节 概概 述述第6页/共89页图图6-16-1正槽溢洪道布置图正槽溢洪道布置图1 1进水段进水段;2;2控制段控制段;3;3泄槽泄槽;4;4消能防冲段消能防冲段;5 5出水渠出水渠;6;6非常溢洪道非常溢洪道;7;7土坝土坝第第一一节节 概概 述述第7页/共89页第8页/共89页第9页/共89页第第一一节节 概概 述述第10页/共89页第11页/共89页第第一一节节 概概 述述第12页/共89页第13页/共89页（2 2）侧槽溢洪道）侧槽溢洪道：其溢流堰与泄槽的轴线接近平：其溢流堰与泄槽的轴线接近平行，过堰水流在较短距离

5、内转弯约行，过堰水流在较短距离内转弯约9090，再经泄槽，再经泄槽泄入下游。它适宜坝肩山体高，岸坡较陡的情况。泄入下游。它适宜坝肩山体高，岸坡较陡的情况。图图6-2 6-2 侧槽式溢洪道布置图侧槽式溢洪道布置图 1 1洪道洪道;2;2侧槽侧槽;3;3泄水槽泄水槽;4;4出口布消能出口布消能段段5 5上坝公路上坝公路;6;6土石坝土石坝第第一一节节 概概 述述第14页/共89页第第一一节节 概概 述述第15页/共89页（3 3）井式溢洪道）井式溢洪道：图图6-36-3所示，这种溢洪道由溢所示，这种溢洪道由溢流喇叭口段、竖井段和泄洪隧洞段组成。水流进流喇叭口段、竖井段和泄洪隧洞段组成。水流进入环行

6、溢流堰后，经竖井和泄水隧洞段流入下游。入环行溢流堰后，经竖井和泄水隧洞段流入下游。这种泄水设施的主要建筑物是泄水隧洞这种泄水设施的主要建筑物是泄水隧洞.缺点缺点:水流条件复杂，超泄能力小，容易产生空水流条件复杂，超泄能力小，容易产生空蚀和振动。在工程实践中，布置这种泄洪设施往蚀和振动。在工程实践中，布置这种泄洪设施往往与导流隧洞相结合，施工期采用隧洞导流，竣往与导流隧洞相结合，施工期采用隧洞导流，竣工后废洞利用。专门布置竖井式溢洪道泄洪在我工后废洞利用。专门布置竖井式溢洪道泄洪在我国应用较少。国应用较少。第第一一节节 概概 述述第16页/共89页 图图6-3 6-3 竖井式溢洪道示意图竖井式溢

7、洪道示意图 1 1环形喇叭口环形喇叭口;2;2渐变段渐变段;3;3竖井段竖井段 4 4隧洞隧洞;5;5混凝土坝混凝土坝第第一一节节 概概 述述第17页/共89页第第一一节节 概概 述述第18页/共89页（4 4）虹虹吸吸式式溢溢洪洪道道：如如图图6-46-4所所示示，它它是是一一种种封封闭闭式式溢溢洪洪道道，其其工工作作原原理理是是利利用用虹虹吸吸的的作作用用泄泄水水。当当库库水水位位达达到到一一定定的的高高程程时时，淹淹没没了了通通气气孔孔，水水流流经经过过堰堰顶顶并并与与空空气气混混合合，逐逐渐渐将将曲曲管管内内的的空空气气带带出出，使使曲曲管管内内产产生生真真空空，虹虹吸吸作作用用发发生

8、生而而自自动动泄泄水水。这这种种溢溢洪洪道道的的优优点点是是能能自自动动调调节节上上游游水水位位，不不需需设设置置闸闸门门。其其缺缺点点是是超超泄泄能能力力较较小小，构构造造复复杂杂，且且工工作作可靠性较差，在大中型工程应用较少。可靠性较差，在大中型工程应用较少。以以上上四四种种类类型型的的泄泄洪洪设设施施，前前两两种种设设施施的的整整个个流流程程是是完完全全敞敞开开的的，故故又又称称为为开开敞敞式式溢溢洪洪道道，而而后后两两种又称为封闭式溢洪道。种又称为封闭式溢洪道。第第一一节节 概概 述述第19页/共89页图图6-4 6-4 虹吸工溢洪道示意图虹吸工溢洪道示意图 1 1遮檐遮檐;2;2通气

9、孔通气孔;3;3挑流坎挑流坎;4;4曲管曲管第第一一节节 概概 述述第20页/共89页二、河岸溢洪道的位置选择二、河岸溢洪道的位置选择 考考虑虑枢枢纽纽总总体体布布置置、地地形形、地地质质、施施工工及及运行、经济指标等因素。运行、经济指标等因素。（1 1）枢枢纽纽总总体体布布置置:溢溢洪洪道道布布置置应应结结合合枢枢纽纽布布置置全全面面考考虑虑，避避免免泄泄洪洪、发发电电、航航运运及及灌灌溉溉等等建建筑筑物物在在布布置置上上的的干干扰扰。其其布布置置时时合合理理选选择择泄泄洪洪消消能能布布置置和和型型式式，进进水水口口应应短短而而直直，出出水水渠渠应应与与下下游游河河道道平平顺顺连连接接，避避

10、免免下下泄泄水水流流的的冲冲刷及淤积，刷及淤积，（2 2）地地形形、地地质质条条件件，溢溢洪洪道道应应布布置置在在地地形形适适宜宜、地地质质坚坚固固且且稳稳定定的的岸岸边边或或天天然然垭垭口口的的岩基上，以减少开挖量。岩基上，以减少开挖量。第第一一节节 概概 述述第21页/共89页并并应应尽尽量量避避免免深深挖挖，以以免免造造成成高高边边坡坡失失稳稳或或边边坡坡处处理理困困难难等等问问题题。需需要要特特别别指指出出的的是是，在在选选择择溢溢洪洪道道的的位位置置时时，应应充充分分考考虑虑水水文文地地质质条条件件，以确保溢洪道的安全。以确保溢洪道的安全。（3 3）施工和运行）施工和运行:应应使使开

11、开挖挖出出渣渣线线路路和和堆堆渣渣场场地地便便于于布布置置，并并考考虑虑利利用用开开挖挖出出来来的的土土石石料料作作为为筑筑坝坝材材料料，以以减减少少弃弃料料为为运运行行方方便便，溢溢洪洪道道不不宜宜离离水水库库管管理理处处太远。太远。第第一一节节 概概 述述第22页/共89页 正正槽槽溢溢洪洪道道一一般般由由进进水水渠渠段段、控控制制段段、泄泄槽槽段段、消能防冲设施和出水渠五个部分组成。消能防冲设施和出水渠五个部分组成。一、进水渠一、进水渠 进水渠是水库与控制段之间的连接段进水渠是水库与控制段之间的连接段;作作用用:进进水水及及调调整整水水流流。当当控控制制段段邻邻近近水水库库时时，进进水水

12、渠渠可可用用一一喇喇叭叭形形进进水水口口代代替替，具具体体布布置置应应从从三三个个方方面面考虑：考虑：（1 1）平平面面布布置置：进进水水渠渠在在平平面面上上最最好好按按直直线线布布置置，且且前前缘缘不不得得有有阻阻碍碍进进流流的的山山头头或或建建筑筑物物，以以便便水水流流均均匀匀平平顺顺入入渠渠。受受地地形形、地地质质条条件件及及上上游游河河势势的的影影响响需需设设置置弯弯道道时时，弯弯道道轴轴线线的的转转弯弯半半径径不不宜宜小小于于4 4倍倍渠渠底底宽宽度度。弯弯道道与与控控制制段段之之间间应应布布置置一一（2-3)H2-3)H直直线线段段过过渡。渡。第二节第二节 正正 槽槽 溢溢 洪洪

13、道道第23页/共89页（2 2）横断面布置）横断面布置进进水水渠渠一一般般按按梯梯形形断断面面，在在控控制制段段前前缘缘过过渡渡成成矩矩形形断断面。进水渠应有足够的断面尺寸。面。进水渠应有足够的断面尺寸。一一般般可可先先拟拟定定流流速速，由由流流速速控控制制断断面面尺尺寸寸。进进水水渠渠流流速速，应应以以大大于于库库水水悬悬移移质质的的不不淤淤流流速速和和小小于于渠渠底底不不冲冲流流速速，一一般般不不应应大大于于4m/s4m/s。在在山山势势陡陡峭峭、开开挖挖量量较大的情况下，也可达较大的情况下，也可达(5(57m/s7m/s）。）。进进水水渠渠一一般般可可不不衬衬护护，当当为为了了减减小小水

14、水头头损损失失或或满满足足抗抗冲要求时，也可用混凝土、浆砌石衬护。冲要求时，也可用混凝土、浆砌石衬护。（3 3）纵断面布置）纵断面布置进进水水渠渠的的纵纵断断面面应应布布置置成成平平坡坡或或不不大大的的反反坡坡（倾倾向向水水库库）。当当控控制制段段采采用用实实用用堰堰时时，堰堰前前渠渠底底高高程程宜宜比比控控制段堰顶高程低制段堰顶高程低0.5Hs0.5Hs（HsHs为堰面设计为堰面设计第第二二节节 正正 槽槽 溢溢 洪洪 道道第24页/共89页水水头头），以以保保持持良良好好的的入入流流条条件件和和增增大大堰堰的的流流量量系系数数。当当控控制制段段采采用用宽宽顶顶堰堰时时，渠渠底底高高程程可可

15、与与堰堰顶顶齐齐平或略为降低。平或略为降低。二、控制段二、控制段控控制制段段又又称称溢溢流流堰堰段段，是是控控制制溢溢洪洪道道泄泄洪洪流流量量的的关关键部位。键部位。1 1、堰型选择、堰型选择 通常选宽顶堰、通常选宽顶堰、实用堰实用堰，有时采用，有时采用驼峰堰驼峰堰。（1 1）宽顶堰）宽顶堰 宽顶堰的特点是结构简单，施工方便，宽顶堰的特点是结构简单，施工方便，水流条件稳定，但流量系数较小。在泄洪量不大的水流条件稳定，但流量系数较小。在泄洪量不大的中小型工程应用较广，堰型布置中小型工程应用较广，堰型布置如图如图6-56-5（a a）所示。所示。第第二二节节 正正 槽槽 溢溢 洪洪 道道第25页/

16、共89页宽顶堰的堰体用混凝土或浆砌石进行衬宽顶堰的堰体用混凝土或浆砌石进行衬砌，使堰基免受冲刷，保持堰面平整光砌，使堰基免受冲刷，保持堰面平整光滑，以增加泄水能力。在坚实的岩基，滑，以增加泄水能力。在坚实的岩基，有抗冲能力，可以不衬砌，但应开挖的有抗冲能力，可以不衬砌，但应开挖的平整度对流量系数的影响。平整度对流量系数的影响。图图6-5 6-5 控制段堰形控制段堰形(a)(a)宽顶堰宽顶堰 (b)(b)实用堰实用堰第第二二节节 正正 槽槽 溢溢 洪洪 道道第26页/共89页（2 2）实用堰）实用堰 实实用用堰堰的的优优点点是是堰堰面面流流量量系系数数比比宽宽顶顶堰堰大大，泄泄水水能能力力强强，

17、但但施施工工相相对对复复杂杂。在在大大中中型型工工程程中中，特特别别是是在在泄泄洪洪流流量量较较大大的的情情况况下下，多多采采用用这这种种堰堰型型，如如图图6-56-5（b b）所示。）所示。我我国国多多采采用用：WESWES标标准准剖剖面面堰堰和和克克一一奥奥剖剖面面堰堰；堰堰面面的的水水力力学学参参数数可可参参见见水水力力学学或或有有关关设设计计手手册册。对对于于重重要要工工程程，其其水水力力学学参参数数应应由由水水工工模模型型试试验验进进行验证或修正。行验证或修正。第第二二节节 正正 槽槽 溢溢 洪洪 道道第27页/共89页（3 3）驼峰堰）驼峰堰 驼驼峰峰堰堰是是一一种种复复合合圆圆弧

18、弧低低堰堰，如如图图6-66-6所所示示。它它的的特特点点是是堰堰体体较较低低，流流量量系系数数较较大大，设设计计与与施施工工难难度度介介于于WESWES堰堰与与宽宽顶顶堰堰之之间间，对对地地基基要要求求相相对对较较低低，适适用用于于软软弱弱岩岩性性地基。地基。图6-6 驼峰堰常见的剖面图第第二二节节 正正 槽槽 溢溢 洪洪 道道第28页/共89页2 2、堰面参数对流量的影响、堰面参数对流量的影响(1)(1)定定型型设设计计水水头头HdHd的的选选择择 在在堰堰顶顶水水头头不不变变的的情情况况下下，HdHd愈愈小小，流流量量系系数数愈愈大大，但但是是，过过小小的的HdHd将将对对 堰堰 面面

19、产产 生生 不不 利利 影影 响响。对对 于于 低低 堰堰（P11.33HdP11.33Hd），堰堰面面出出现现危危险险负负压压的的机机会会比比高堰少。高堰少。当当P11.33Hd P11.33Hd 时时，取取Hd=(0.65Hd=(0.650.85)Hmax0.85)Hmax。当当P11.33HdP11.33Hd时，取时，取Hd=(0.75Hd=(0.750.95)Hmax0.95)Hmax。（2 2）实实用用堰堰高高度度选选择择 堰堰高高对对流流量量系系数数也也有有较较大大的的影影响响，实实践践证证明明，低低实实用用堰堰的的流流量量系系数数随随P1/HdP1/Hd的的减减小小而而减减小小。

20、在在确确定定HdHd的的前前提提下下，P1P1愈愈小小，则则m m愈愈小小。当当P1/HdP1/Hd0.30.3时时，m m值值明明显显降降低低，为为了了获获得得较较大大流流量量系系数数，一一般般要要求求P P应应大大于于0.3Hd0.3Hd。对对驼峰堰取驼峰堰取P1=P1=（.24-0.34.24-0.34）HdHd。第第二二节节 正正 槽槽 溢溢 洪洪 道道第29页/共89页表表6-1 P/H 6-1 P/H m m关系表关系表 P/H m 0.10.10.20.20.30.30.40.40.50.50.60.60.70.70.80.80.90.9 堰堰 面面克一奥克一奥0.4260.42

21、60.4460.4460.460.460.4690.4690.4760.4760.480.480.4830.4830.4850.4850.490.49恳务局恳务局0.4220.4220.4450.4450.4580.4580.4670.4670.4730.4730.4770.4770.480.480.4830.4830.4920.492第第二二节节 正正 槽槽 溢溢 洪洪 道道第30页/共89页在在低低堰堰中中，下下游游堰堰高高不不足足时时，过过堰堰水水流流将将不不能能保保证证自自由由宣宣泄泄，从从而而出出现现流流量量系系数数随随着着堰堰顶顶水水头头增增加加而而降降低低的现象。的现象。因此因此

22、:下游堰高下游堰高P2P2必须保持一定的高度，必须保持一定的高度，一般一般:P20.6Hd:P20.6Hd。（3 3）堰长对流量的影响）堰长对流量的影响对对于于宽宽顶顶堰堰，堰堰长长L L（沿沿水水流流方方向向）对对流流量量影影响响也也很很大大。当当堰堰长长L L10H10H时时（H H为为堰堰顶顶水水头头），堰堰面面流流态态已已发发生生了了质的变化。此时，不能按宽顶堰公式计算过堰流量。质的变化。此时，不能按宽顶堰公式计算过堰流量。第第二二节节 正正 槽槽 溢溢 洪洪 道道第31页/共89页三、泄槽三、泄槽 泄泄槽槽的的水水流流特特点点是是高高速速、紊紊乱乱、掺掺气气、惯惯性性大大，对对边边界

23、界变变化化非非常常敏敏感感。当当边边墙墙有有转转折折时时，就就会会产产生生缓缓冲冲击击波波，对对下下游游消消能能产产生生不不利利影影响响；当当水水流流的的佛佛氏氏数数FrFr2 2时时，将将会会产产生生波波动动和和掺掺气气现现象象；若若流流速速超超过过15m/s15m/s时时，可可能能产产生生空空蚀蚀问问题题。因因此此，应应注注重重泄槽的合理布置。泄槽的合理布置。1 1、泄槽的平面布置、泄槽的平面布置泄泄槽槽在在平平面面上上应应尽尽量量按按直直线线、等等宽宽和和对对称称布布置置。当当泄泄槽槽较较长长，为为减减少少开开挖挖，可可在在泄泄槽槽的的前前端端设设收收缩缩段段、末末端端设设扩扩散散段段，

24、但但必必须须严严格格控控制制。为为了了适适应应地地形形地地质条件，减少工程量，泄槽轴线也可设置弯道。质条件，减少工程量，泄槽轴线也可设置弯道。第第二二节节 正正 槽槽 溢溢 洪洪 道道第32页/共89页（1 1）收缩角与扩散角）收缩角与扩散角当当泄泄槽槽的的边边墙墙向向内内收收缩缩时时，将将使使槽槽内内水水流流产产生生陡陡冲冲击击波波。冲冲击击波波的的波波高高取取决决于于边边墙墙的的偏偏转转角角，其其值值越越大大，波波高高则则越越大大。当当边边墙墙向向外外扩扩散散时时，水水流流将将产产生生缓缓冲冲击击波波。若若扩扩散散角角过过大大，水水流流将将产产生生脱脱离离边边墙墙的的现现象象。因因此此，应

25、应严严格格控控制制其其边墙的收缩角和扩散角。一般不宜大于边墙的收缩角和扩散角。一般不宜大于6-86-8。第第二二节节 正正 槽槽 溢溢 洪洪 道道第33页/共89页设计时，边墙的收缩角和扩散角可按下式计算：设计时，边墙的收缩角和扩散角可按下式计算：(6-1)(6-1)式中式中 边墙与泄洪槽中心线夹角（边墙与泄洪槽中心线夹角（）；）；K K经验系数，一般取经验系数，一般取3.03.0；FrFr扩散段或收缩段的起、止断面的平均佛扩散段或收缩段的起、止断面的平均佛氏数；氏数；h h扩散段的起、止断面的平均水深，扩散段的起、止断面的平均水深，m m；扩散段的起、止断面平均流速（扩散段的起、止断面平均流

26、速（m/sm/s）。）。第第二二节节 正正 槽槽 溢溢 洪洪 道道第34页/共89页工程经验和试验资料表明工程经验和试验资料表明:当收缩角和扩散角控制当收缩角和扩散角控制在在6 6以内时，槽内的水流流态较好。当以内时，槽内的水流流态较好。当 66时，可不进行冲击波验算。对重要工程还应进行时，可不进行冲击波验算。对重要工程还应进行水工模型试验。水工模型试验。（2 2）弯道设计）弯道设计 泄槽在平面上必须设弯道时，弯道应设置在流泄槽在平面上必须设弯道时，弯道应设置在流速较小、水流平稳、底坡较缓，且无变化的部位。速较小、水流平稳、底坡较缓，且无变化的部位。转弯时，应采用较大的转弯半径及适宜的转角。转

27、弯时，应采用较大的转弯半径及适宜的转角。矩形断面矩形断面:可取可取r=(4-6)Br=(4-6)B，转角，转角 20 20。图。图6-6-7 7所示。可在直线与弯道之间设缓和过渡段。所示。可在直线与弯道之间设缓和过渡段。第第二二节节 正正 槽槽 溢溢 洪洪 道道第35页/共89页图图6-7 6-7 泄槽平面布置示意图泄槽平面布置示意图第第二二节节 正正 槽槽 溢溢 洪洪 道道第36页/共89页泄水槽断面形状泄水槽断面形状弯道曲线的几何形状弯道曲线的几何形状K K值值矩矩 形形简单圆曲线简单圆曲线1 1梯梯 形形简单圆曲线简单圆曲线1 1矩矩 形形 带有缓和曲线过渡带有缓和曲线过渡段的复曲线段的

28、复曲线0.50.5梯梯 形形 带有缓和曲线过渡带有缓和曲线过渡段的复曲线段的复曲线1 1矩矩 形形 既有缓和曲线的过既有缓和曲线的过渡段，槽底又横向渡段，槽底又横向斜倾斜倾0.50.5第第二二节节 正正 槽槽 溢溢 洪洪 道道第37页/共89页缓和曲线段可采用大圆弧曲线，其轴线半径缓和曲线段可采用大圆弧曲线，其轴线半径r r可取可取2rc,2rc,长度取长度取 。2 2、泄槽的纵剖面布置、泄槽的纵剖面布置 泄槽纵剖面设计主要是选择适宜的纵坡。，因此，泄槽纵剖面设计主要是选择适宜的纵坡。，因此，对于长度较短的泄槽，宜采用单一的纵坡。为了保对于长度较短的泄槽，宜采用单一的纵坡。为了保证不在泄槽上产

29、生水跃，纵坡不宜太缓，而太陡的证不在泄槽上产生水跃，纵坡不宜太缓，而太陡的纵坡对泄槽的底板和边墙的自身稳定不利。因此，纵坡对泄槽的底板和边墙的自身稳定不利。因此，必须大于水流临界坡。常用纵坡为必须大于水流临界坡。常用纵坡为1%-15%1%-15%。当泄槽较长时，为了适应地形地质条件，减少开当泄槽较长时，为了适应地形地质条件，减少开挖量，泄槽沿程可随地形、地质变化而变坡，但变挖量，泄槽沿程可随地形、地质变化而变坡，但变坡次数不宜多，且以由缓变陡为好。坡次数不宜多，且以由缓变陡为好。第第二二节节 正正 槽槽 溢溢 洪洪 道道第38页/共89页图图6-8 6-8 变坡处抛物线连接变坡处抛物线连接第第

30、二二节节 正正 槽槽 溢溢 洪洪 道道第39页/共89页纵坡由缓变陡，应避免缓坡段末端出射的水流脱离纵坡由缓变陡，应避免缓坡段末端出射的水流脱离陡坡段始端槽底而产生负压和空蚀现象。为此，应陡坡段始端槽底而产生负压和空蚀现象。为此，应在变坡处采用与水流轨迹相似的抛物线过渡，如图在变坡处采用与水流轨迹相似的抛物线过渡，如图6-86-8所示。抛物线方程按下式确定所示。抛物线方程按下式确定 （6-26-2）式中式中 H0H0抛物线起始断面的比能（抛物线起始断面的比能（m m），），h h抛物线起始断面水深（抛物线起始断面水深（m m）；）；抛物线起断面平均流速抛物线起断面平均流速 （m/sm/s）；）

31、；变坡处前段坡角（变坡处前段坡角（）；）；K K 系数，重要工程取系数，重要工程取1.51.5；其余；其余1.11.11.31.3。第第二二节节 正正 槽槽 溢溢 洪洪 道道第40页/共89页纵坡由陡变缓时，由于槽面体型变化和离心力的纵坡由陡变缓时，由于槽面体型变化和离心力的作用，流态复杂，压力分布变化大，水流紊动强作用，流态复杂，压力分布变化大，水流紊动强烈，该处容易发生空蚀，应尽量避免。如无法避烈，该处容易发生空蚀，应尽量避免。如无法避免，变坡处用免，变坡处用 R(8R(810)H 10)H 反弧段。反弧段。3 3、泄槽的横断面、泄槽的横断面 泄槽的横断面应尽可能按矩形布置，并进行泄槽的横

32、断面应尽可能按矩形布置，并进行衬砌。这种断面流态较好，特别是消能设施采用衬砌。这种断面流态较好，特别是消能设施采用底流消能时，能保证较好的消能效果。对于岩基底流消能时，能保证较好的消能效果。对于岩基较软弱破碎或土基上的泄槽，可按梯形断面布置，较软弱破碎或土基上的泄槽，可按梯形断面布置，并加固边坡护面或用挡土墙护砌。边坡系数不应并加固边坡护面或用挡土墙护砌。边坡系数不应大于大于1.51.5（以（以1.11.11.51.5为宜），以免水流外溢。为宜），以免水流外溢。第第二二节节 正正 槽槽 溢溢 洪洪 道道第41页/共89页泄槽的边墙或衬护高度应按水流波动及掺气后的水泄槽的边墙或衬护高度应按水流波

33、动及掺气后的水深加安全超高确定，水流波动及掺气后的水深可按深加安全超高确定，水流波动及掺气后的水深可按下式估算下式估算 （6-36-3）式中式中hbhb、h h分别为计入和不计入波动及掺气的分别为计入和不计入波动及掺气的 计计算断面水深（算断面水深（m m）；）；为不计波动掺气时计算断面上的平均流速为不计波动掺气时计算断面上的平均流速（m/sm/s）。修正系数，一般取修正系数，一般取1.01.01.41.4（s/ms/m），当），当20 m/s20 m/s时宜取大值。时宜取大值。泄槽的安全超高可根据工程的规模和重要性决定，泄槽的安全超高可根据工程的规模和重要性决定，一般取一般取0.50.51.

34、5m1.5m。第第二二节节 正正 槽槽 溢溢 洪洪 道道第42页/共89页设置弯道后，弯道处由于离心力和冲击波共同作设置弯道后，弯道处由于离心力和冲击波共同作用下产生的横向水面高差用下产生的横向水面高差（图（图6-96-9）按下式计算按下式计算 （6-36-3）式中式中 Z Z横向水面高差（横向水面高差（m m）；）；K K超高系数，其值可查表超高系数，其值可查表6-26-2；计算断面平均流速（计算断面平均流速（m/sm/s）；）；B B计算断面水面宽度在水平方向的投影（计算断面水面宽度在水平方向的投影（m m）；）；rcrc弯曲中心轴线对应的半径（弯曲中心轴线对应的半径（m m）。）。第第二

35、二节节 正正 槽槽 溢溢 洪洪 道道第43页/共89页图图6-9 6-9 弯道横向水面超高弯道横向水面超高第第二二节节 正正 槽槽 溢溢 洪洪 道道第44页/共89页为为消消除除弯弯道道冲冲击击干干扰扰，常常将将内内侧侧渠渠底底高高程程降降低低Z Z，外侧抬高外侧抬高Z Z。4 4、泄槽的构造、泄槽的构造 （1 1）泄泄槽槽的的衬衬砌砌 为为了了保保护护槽槽基基不不受受冲冲刷刷和和风风化化，泄泄槽槽一一般般都都要要进进行行衬衬砌砌。并并且且要要求求衬衬砌砌表表面面平平整整光光滑滑，避避免免槽槽面面产产生生负负压压和和空空蚀蚀；接接缝缝处处止止水水可可靠靠，防防止止高高速速水水流流钻钻入入缝缝内

36、内将将衬衬砌砌掀掀动动；排排水水畅畅通通，有有效降低衬砌底面的扬压力而增加衬砌的稳定性。效降低衬砌底面的扬压力而增加衬砌的稳定性。泄泄槽槽一一般般采采用用混混凝凝土土衬衬砌砌，流流速速不不大大的的中中小小型型工工程程也也可可以以采采用用水水泥泥砂砂浆浆或或细细石石混混凝凝土土砌砌石石衬衬砌砌，但但应适当控制砌体表面的平整度。应适当控制砌体表面的平整度。第第二二节节 正正 槽槽 溢溢 洪洪 道道第45页/共89页衬砌厚度衬砌厚度:工程规模，流速和地质条件决定。工程规模，流速和地质条件决定。目目前前，衬衬砌砌厚厚度度尚尚未未形形成成成成熟熟的的计计算算方方法法和和公公式式，工工程程应应用用中中主主

37、要要还还是是采采用用工工程程类类比比法法确确定定:一一般般取取0.40.40.5m0.5m左左右右，不不应应小小于于0.3m0.3m。当当单单宽宽流流量量或或流流速较大时，适当加厚达速较大时，适当加厚达0.8m0.8m。为为了了防防止止温温变变应应力力引引起起温温度度裂裂缝缝，重重要要的的工工程程常常在在衬衬砌砌临临水水面面配配置置适适量量的的钢钢筋筋网网，纵纵横横布布置置，每每方向的含钢率约为方向的含钢率约为0.1%0.1%0.2%0.2%。岩基上必要的情况下可布置锚筋岩基上必要的情况下可布置锚筋:插插入入新新鲜鲜岩岩层层，锚锚筋筋的的直直径径25mm25mm以以上上，间间距距1.51.53

38、.0m3.0m，插入岩基，插入岩基1.01.01.5m1.5m。土基土基:可增加衬砌厚度或增设上下游齿墙。可增加衬砌厚度或增设上下游齿墙。第第二二节节 正正 槽槽 溢溢 洪洪 道道第46页/共89页（2 2）衬砌的分缝、止水和排水）衬砌的分缝、止水和排水为为控控制制温温度度裂裂缝缝，除除了了配配置置温温度度钢钢筋筋外外，泄泄槽槽衬衬砌砌还还需要在纵、横方向分缝需要在纵、横方向分缝.一般采用一般采用101015m15m，衬砌较薄时取小值，衬砌较薄时取小值。图图6-10 6-10 衬砌的接缝型式衬砌的接缝型式第第二二节节 正正 槽槽 溢溢 洪洪 道道第47页/共89页 衬砌的接缝衬砌的接缝:平接、

39、搭接和键槽接等平接、搭接和键槽接等如如图图6-106-10所所示示。垂垂直直于于流流向向的的横横缝缝比比纵纵缝缝要要求求高高，宜宜采采用用搭搭接接式式，岩岩基基较较坚坚硬硬且且衬衬砌砌较较厚厚时时也也可可采采用用键槽缝；纵缝可采用平接缝。键槽缝；纵缝可采用平接缝。为为防防止止高高速速水水流流通通过过缝缝口口钻钻入入衬衬砌砌底底面面，将将衬衬砌砌掀掀动动，所所有有的的伸伸缩缩缝缝都都应应布布置置止止水水，其其布布置置要要求求与水闸底板基本相同。与水闸底板基本相同。衬衬砌砌的的排排水水设设施施:在在纵纵、横横伸伸缩缩缝缝下下面面布布置置，纵纵、横贯通。横贯通。岩岩基基上上的的横横向向排排水水，通通

40、常常在在岩岩基基开开挖挖沟沟槽槽并并回回填填碎碎石石形形成成。沟沟槽槽尺尺寸寸一一般般取取0.3m0.3m0.3m0.3m，顶顶面面盖盖上上木木板板或或沥沥青青油油毛毛毡毡，防防止止浇浇筑筑衬衬砌砌时时砂砂浆浆进进入入而而影影响排水效果。响排水效果。第第二二节节 正正 槽槽 溢溢 洪洪 道道第48页/共89页纵纵向向排排水水:一一般般在在沟沟内内放放置置透透水水的的混混凝凝土土管管，直直径径10 cm10 cm20cm20cm，视渗水多少而定。，视渗水多少而定。施施工工时时:纵纵、横横排排水水沟沟应应注注意意开开挖挖成成一一定定的的坡坡度度，保保证证横横向向排排水水汇汇集集的的渗渗水水尽尽快快

41、地地汇汇集集到到纵纵向向排排水水管，并顺畅地排往下游。管，并顺畅地排往下游。土基平铺式排水土基平铺式排水:由由30cm30cm厚度的碎石层形成。厚度的碎石层形成。粘粘性性土土地地基基:应应先先铺铺一一层层厚厚0.20.20.5m0.5m的的砂砂砾砾垫垫层层，再再铺铺碎碎石石，或或直直接接在在砂砂砾砾垫垫层层中中布布置置透透水水混混凝凝土土管管形形成成排排水水层层。对对于于细细砂砂地地基基，则则应应先先铺铺一一层层厚厚0.20.20.4m0.4m的粗砂，再做碎石排水层。的粗砂，再做碎石排水层。第第二二节节 正正 槽槽 溢溢 洪洪 道道第49页/共89页泄槽两侧的边墙泄槽两侧的边墙:墙墙顶顶高高程

42、程:可可由由泄泄槽槽的的水水面面曲曲线线高高程程并并考考虑虑水水流流波动和掺气高度及安全超高确定。波动和掺气高度及安全超高确定。边边墙墙的的结结构构:如如基基岩岩良良好好，可可做做成成衬衬砌砌式式，其其结结构构与与底底板板衬衬砌砌相相同同，厚厚度度一一般般不不小小于于30cm30cm，且且用用钢钢筋筋与与岩岩坡坡锚锚固固。边边墙墙本本身身无无需需设设置置纵纵缝缝，但但多多在在与与边边墙墙接接近近的的底底板板设设置置纵纵缝缝（见见水水闸闸分分离离式式底底板板布布置置）；横缝应与底板贯通。横缝应与底板贯通。较差岩基将边墙做成重力式挡土墙。较差岩基将边墙做成重力式挡土墙。边墙止水和排水边墙止水和排水

43、:排水应与底板下面横向排水连通。排水应与底板下面横向排水连通。注注意意:止止水水排排水水是是防防止止动动水水压压力力和和扬扬压压力力对对衬衬砌砌稳稳定定影影响响而而采采取取的的有有力力措措施施，对对保保证证泄泄槽槽的的安安全全运运用用是是很很重重要要的的，切切勿勿忽忽视视其其作作用用而而马马虎虎从从事事，以以致致造造成工程事故。成工程事故。第第二二节节 正正 槽槽 溢溢 洪洪 道道第50页/共89页四、消能防冲设施四、消能防冲设施溢溢洪洪道道泄泄水水:单单宽宽流流量量大大、流流速速高高，能能量量集集中中，如如果果消消能能设设施施考考虑虑不不当当，出出槽槽的的高高速速水水流流与与下下游游河河道道

44、的的正正常常水水流流不不能能妥妥善善衔衔接接，易易造造成成下下游游河河床床和和岸坡冲刷，甚至会危及溢洪道的安全。岸坡冲刷，甚至会危及溢洪道的安全。河岸溢洪道消能设施河岸溢洪道消能设施:一一般般采采用用挑挑流流消消能能或或底底流流消消能能，有有时时也也可可采采用用其其他型式的消能措施。他型式的消能措施。挑能消能挑能消能:一一般般适适用用岩岩石石地地基基的的高高中中水水头头枢枢纽纽，消消能能设设施施的的平平面面形形式式有有等等宽宽式式，扩扩散散式式和和收收缩缩式式（包包括括窄窄缝缝式式），挑挑流流鼻鼻坎坎有有连连续续式式，差差动动式式等等。采采用用挑挑流流消消能能时时，应应考考虑虑挑挑射射水水流流

45、的的雾雾化化对对枢枢纽纽其其他他建建筑筑物运行的影响。物运行的影响。第第二二节节 正正 槽槽 溢溢 洪洪 道道第51页/共89页挑流坎的结构型式挑流坎的结构型式:如如图图6-116-11所所示示，图图（a a）为为重重力力式式，图图（b b）为为衬衬砌砌式式，前前者者适适用用较较软软弱弱岩岩基基或或土土基基，后后者者适适用用坚坚实完整岩基。实完整岩基。挑挑流流坎坎上上还还常常设设置置通通气气孔孔和和排排水水孔孔，如如图图6-126-12所所示示。通通气气孔孔的的作作用用是是从从边边墙墙顶顶部部孔孔口口向向水水舌舌补补充充空空气气，以以免免形形成成真真空空影影响响挑挑距距或或造造成成结结构构空空

46、蚀蚀。坎坎上上排排水水孔孔用用来来排排除除反反弧弧段段积积水水；坎坎底底排排水水孔孔则则用用来来排排放放地地基基渗渗水水，降降低低扬扬压压力力。底底流流消消能能适适用用于于土土基基或或软软弱弱岩岩基基，其其消消能能原原理理和和布布置置与与水水闸闸相相应内容基本相同。应内容基本相同。第第二二节节 正正 槽槽 溢溢 洪洪 道道第52页/共89页图图6-11 6-11 挑流鼻坎的型式挑流鼻坎的型式(a)(a)重力式重力式 (b)(b)锚筋薄护层式锚筋薄护层式1 1面板；面板；2 2齿墙；齿墙；3 3护坦；护坦；4 4钢筋；钢筋；5 5锚筋锚筋第第二二节节 正正 槽槽 溢溢 洪洪 道道第53页/共89

47、页图图6-12 6-12 挑坎构造挑坎构造 （单位：）（单位：）1 1纵向排水；纵向排水；2 2护坦；护坦；3 3混凝土齿墙；混凝土齿墙；4 45050通气孔；通气孔；5 51010排水管排水管第第二二节节 正正 槽槽 溢溢 洪洪 道道第54页/共89页五、出水渠五、出水渠出出水水渠渠的的作作用用是是使使溢溢洪洪道道下下泄泄的的洪洪水水顺顺畅畅地地流流入入下下游游河河床床。当当消消能能防防冲冲设设施施直直接接与与河河床床连连接接时时，可可不不另另设设出出水水渠渠。此此时时，必必须须通通过过水水文文计计算算和和洪洪水水调调查查等等方方法法确确定定下下游游河河床床水水位位，同同时时还还应应考考虑虑

48、建建库库后可能发生的水位变化。后可能发生的水位变化。出出水水渠渠的的布布置置优优先先考考虑虑利利用用天天然然沟沟谷谷，并并采采用用必必要要的的工工程程措措施施，如如明明挖挖或或布布置置成成小小型型跌跌水水，以以较较小小的的投投资资，保保证证沟沟谷谷受受到到冲冲刷刷或或坍坍塌塌时时不不影影响响泄泄洪洪和和危危及及当当地地民民房房及及其其他他建建筑筑物物的的安安全全，使使出出流流平平顺顺归归入入原河道。原河道。第第二二节节 正正 槽槽 溢溢 洪洪 道道第55页/共89页一、侧槽溢洪道的布置特点一、侧槽溢洪道的布置特点 侧侧槽槽溢溢洪洪道道一一般般适适用用于于坝坝肩肩山山头头较较高高，岸岸坡坡较较陡

49、陡，不利于布置正槽溢洪道且泄流量相对较小的情况。不利于布置正槽溢洪道且泄流量相对较小的情况。其布置特点：其布置特点：溢溢流流堰堰在在侧侧槽槽的的侧侧边边，进进槽槽水水流流从从侧侧向向进进流流，纵纵向向泄泄流流，溢溢流流堰堰既既是是低低堰堰也也是是侧侧槽槽的的一一边边槽槽壁壁。其其主主要要优优点点是是溢溢流流堰堰可可大大致致沿沿地地形形等等高高线线布布置置，并并沿沿河河岸岸向向上上游游延延伸伸，以以减减少少开开挖挖量量。其其主主要要缺缺点点是是进进堰堰水水流流首首先先冲冲向向对对面面的的槽槽壁壁，再再向向上上翻翻腾腾，产产生生旋旋涡涡，逐逐渐渐转转向向再再泄泄经经下下游游，形形成成一一种种不不规

50、规则则的的复复杂杂流流态态，与下游水面衔接难以控制，给侧槽的布置造成困难。与下游水面衔接难以控制，给侧槽的布置造成困难。第第三三节节 侧侧 槽槽 溢溢 洪洪 道道第三节第三节 侧侧 槽槽 溢溢 洪洪 道道第56页/共89页 由由于于岸岸坡坡较较陡陡，侧侧槽槽的的横横断断面面宜宜按按窄窄深深式式布布置置。这这样样，有有利利于于增增加加槽槽内内水水深深，稳稳定定流流态态。在在陡陡峭峭的的山山坡坡上上，窄窄深深断断面面要要比比宽宽浅浅断断面面节节省省开开挖挖量量。以以图图6-136-13为为例例，如如窄窄深深断断面面过过水水面面积积为为1 1，宽宽浅浅断断面面过过水水面面积积为为2 2，当当1 1=