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同学们好

本节课我们学习溢洪道中

被广泛采用的型式-正槽溢洪道

所谓正槽

即溢流堰轴线与泄槽轴线接近正交

过堰水流流向与泄槽轴向一致

如图所示

正槽溢洪道通常由引渠段、控制段

泄槽、出口消能段等部分组成

以下分别简要介绍

1、引渠段

其作用在于将库水平顺地引向溢流堰

引渠中的水流应平顺、均匀

在合理开挖的前提下减小渠中水流的流速

减少水头损失

流速应大于悬移质不淤流速

小于渠道的不冲流速

一般采用3~5m/s

引渠在平面布置上应力求平顺

避免断面的突然变化

和水流流向的急剧转变

当引渠在平面上如需转弯时

转弯半径一般需大于4~6倍渠底宽度

溢流堰前端一般保留2~3倍堰上

水头的直线长度

以便调整水流

使之均匀平顺入堰

渠底可以做成平底或具有不大的逆坡

并根据地质情况、渠线长短

流速大小等条件确定是否需要砌护

衬护时可以采用混凝土或浆砌石护底

厚度一般为0.3m

2、控制段

控制段如图所示

包括溢流堰及其两侧的连接建筑

控制段的顶部高程

在宣泄洪水时

应高于校核洪水位+安全加高

挡水时

应高于设计洪水位+波浪高度+安全加高

当溢洪道紧靠坝肩时

应与坝顶高程协调一致

溢流堰是控制泄流能力的关键部位

需合理选择溢流堰的型式和尺寸

常用的溢流堰型式

有实用堰、宽顶堰、驼峰堰等

实用堰如图所示

其特点是流量系数较大

一般在0.48~0.50左右

在相同泄量条件下

需要的溢流前沿长度较短

工程量相对较小

但施工复杂,多用于大、中型水库

常用的堰面曲线有WES型

克奥型、幂次曲线等

近年来

我国多采用WES曲线型式

其堰面曲线设计可根据规范进行

宽顶堰如图所示

其特点是结构简单、施工方便

但流量系数较低

约为0.32~0.385

宽顶堰高度较小

荷载小

对承载力较差的土基的适应能力强

因此

在泄量不大或地形平缓的中小工程中

应用较广

宽顶堰的堰顶通常采用衬砌

对于小型工程

若基岩条件较好

也可以不衬砌

但应考虑岩石不平整面对其流量系数的影响

驼峰堰如图所示

是一种复合圆弧形低堰

其堰体低

但是流量系数较大

一般为0.40~0.46

设计与施工简便

对地基的要求低

适用于软弱地基

确定溢流堰型式后

下一步需确定溢流孔口尺寸

及溢流堰的前沿长度

其设计方法与溢流重力坝相同

同样根据开敞溢流泄量计算公式

结合地形、地质和水流条件选定单宽流量

在满足溢洪道泄量条件下

反推溢流孔口尺寸

关于闸墩的体形及分缝和闸顶布置

与重力坝相同

参见重力坝一章内容

3、泄槽段

泄槽段的平面布置应尽可能采用

如图所示的直线、等宽、对称布置

使得水流平顺、结构简单、施工方便

当地形、地质条件受限时

或从减少开挖、利于泄水归槽

和消能方面考虑

可以设置收缩段、扩散段、弯曲段

收缩段可以节省

泄槽土石坝开挖量和衬砌工作量

出口扩散段可以减小出口单宽流量

有利于下游消能

泄槽的纵剖面设计

主要是纵坡

泄槽纵坡必须保证泄流时

溢流堰下为自由出流

使水流始终处于急流状态

因此

泄槽纵坡比如大于临界坡度

常用的纵坡为1%~5%

在坚硬的基岩上可以更陡一些

有的可达10%~15%

为减少工程量

泄槽可以采用变坡

在变坡处采用平滑曲线连接

当坡度由缓变陡时

应采用竖向射流抛物线来连接

当坡度由陡变缓时

需采用反弧连接

泄槽的横剖面

在基岩上一般采用矩形

使水流分布均匀

有利于下游消能

在土基上则采用梯形

但两侧坡度不宜太缓

以防止水流外溢和影响流态

一般为1:1~1:1.5

溢洪道水流下泄时

流速较高

易在泄槽段产生空蚀破坏

与泄水重力坝类似

可以采用的抗空蚀措施

有优化溢流面体形

控制溢流面不平整度

采用抗冲耐磨材料

也可以采用掺气

工程实践表明

掺气对于防止泄槽段的

空蚀破坏具有明显的效果

当泄槽内水流流速超过35m/s时

应设置掺气措施

常用的掺气措施如图所示

借助于低挑坎、跌坎或掺气槽等

在射流下面形成掺气空间

经通气系统为掺气空间补给空气

使得水流边界上的局部负压消除或减轻

有利于防止空蚀的发生

如图所示为糯扎渡水电站溢洪道泄槽段

采用跌坎掺气槽形成掺气空腔

通过两端的掺气井吸入空气

实现掺气减蚀效果

为保护槽底不受冲刷

防止高速水流钻入岩石裂隙

将岩石掀起

泄槽底板都需要进行衬砌

底板的衬砌需满足以下要求

衬砌材料能抵抗水流冲刷

在各种荷载下能保持稳定

表面光滑平整

避免产生空蚀破坏

底板下设置排水

减小扬压力

做好接缝止水

防止高速水流侵入底板底面

并考虑温度变化和抗冻要求

对于岩基上的泄槽

衬砌可以采用混凝土

水泥浆砌条石或块石等

水泥浆砌条石或块石适用于

流速小于10m/s的小型水库溢洪道

对于大、中型工程

泄槽中流速较高

一般采用混凝土衬砌

厚度不小于30cm

为防止产生温度裂缝

需要设置纵缝、横缝

分缝间距一般10~15cm

并在靠近衬砌表面配置温度钢筋

为使得衬砌与基岩紧密结合

增强衬砌的稳定性

可以设置锚筋将二者连接

锚筋的尺寸、间距和锚入深度等

根据现场岩石条件确定

4、出口消能段

溢洪道出口的消能方式

与溢流重力坝基本相同

多采用挑流消能

有的采用底流消能

设计时需要注意下泄水流出口

与下游坝脚和其他建筑物保持一定距离

与原河道水流进行妥善衔接

以免影响其他建筑物的安全运行

当下泄水流不能直接归入原河道时

可以布置一段短、直、平顺的尾水渠

使下泄水流能顺畅平稳地归入原河道

以上就是本章的全部内容

相对简单

在学习时需要多参考溢流重力坝的相关设计内容

以加深理解