第6章河岸溢洪道

1、2021-12-7 16:03第六章第六章 河岸河岸溢洪道溢洪道2课时课时2021-12-7 16:03授课内容授课内容、河岸溢洪道的作用、类型和运用条件。、河岸溢洪道的作用、类型和运用条件。、正槽溢洪道组成、优缺点及适用条件。、正槽溢洪道组成、优缺点及适用条件。、简介侧槽溢洪道。、简介侧槽溢洪道。、非常泄洪设施。、非常泄洪设施。2021-12-7 16:03教学要求教学要求、了解溢洪道的功用、类型。、了解溢洪道的功用、类型。 、掌握正槽溢洪道组成、溢流堰的布置、泄、掌握正槽溢洪道组成、溢流堰的布置、泄槽的水流特点及结构型式。槽的水流特点及结构型式。、了解侧槽溢洪道和非常泄洪设施。、了解侧槽溢

2、洪道和非常泄洪设施。重点：溢洪道的功用、类型。重点：溢洪道的功用、类型。难点：正槽溢洪道组成、溢流堰的布置、泄槽难点：正槽溢洪道组成、溢流堰的布置、泄槽的水流特点及结构型式。的水流特点及结构型式。2021-12-7 16:03概述概述2021-12-7 16:03概述概述1、溢洪道功用、溢洪道功用泄水、保护工程安全泄水、保护工程安全2、溢洪道与拦水坝相结合使用、溢洪道与拦水坝相结合使用1、土石坝坝身不过水、土石坝坝身不过水2、重力坝坝身过水与坝后厂房有矛盾、重力坝坝身过水与坝后厂房有矛盾3、薄拱坝或支墩坝，高水头大流量情况、薄拱坝或支墩坝，高水头大流量情况2021-12-7 16:03概述概述

3、2021-12-7 16:03概述概述2021-12-7 16:032021-12-7 16:03概述概述 （3）竖井式溢洪道）竖井式溢洪道在平面上，进口为一环形溢流堰，水流过后，在平面上，进口为一环形溢流堰，水流过后，经竖井和隧洞泄出经竖井和隧洞泄出当水位上升时，喇叭口溢流堰顶淹没后，堰流当水位上升时，喇叭口溢流堰顶淹没后，堰流转变为孔流转变为孔流竖井式溢洪道的超泄能力较小竖井式溢洪道的超泄能力较小宣泄小流量时，井内水流连续性遭到破坏时，宣泄小流量时，井内水流连续性遭到破坏时，水流很不稳定，易产生振动和空蚀水流很不稳定，易产生振动和空蚀我国目前采用较少我国目前采用较少2021-12-7 16

4、:03概述概述2021-12-7 16:032021-12-7 16:032021-12-7 16:032021-12-7 16:032021-12-7 16:03概述概述 （4）虹吸式溢洪道）虹吸式溢洪道与坝体结合，利用虹吸作用，能在较小的水位与坝体结合，利用虹吸作用，能在较小的水位条件下，得到较大的泄流量，水流出虹吸管后条件下，得到较大的泄流量，水流出虹吸管后由泄槽泄下由泄槽泄下管理方便，可自动泄水和停止泄水，能比较灵管理方便，可自动泄水和停止泄水，能比较灵敏的自动调节上游水位敏的自动调节上游水位结构复杂，管内检修不便，进口易堵塞，真空结构复杂，管内检修不便，进口易堵塞，真空度较大时，易引

5、起空蚀，超泄能力小度较大时，易引起空蚀，超泄能力小2021-12-7 16:03概述概述2021-12-7 16:03概述概述 2、按泄水方式分类、按泄水方式分类（1）开敞式溢洪道（堰流）开敞式溢洪道（堰流） 超泄能力大，工作可靠，适应性强超泄能力大，工作可靠，适应性强（2）封闭式溢洪道（闸流）封闭式溢洪道（闸流） 没有超泄能力，闸门承受水压力大，操作检修困没有超泄能力，闸门承受水压力大，操作检修困难难 进口高程低，能预泄洪水进口高程低，能预泄洪水 3、按设计标准分类、按设计标准分类（1）正常溢洪道（设计洪水标准和校核洪水标准）正常溢洪道（设计洪水标准和校核洪水标准）（2）非正常溢洪道（可能最

6、大洪水，加设自溃堤）非正常溢洪道（可能最大洪水，加设自溃堤）2021-12-7 16:03正槽式溢洪道正槽式溢洪道2021-12-7 16:03正槽式溢洪道正槽式溢洪道2021-12-7 16:032021-12-7 16:03正槽式溢洪道正槽式溢洪道三、设计三、设计1、引水渠、引水渠 （1）引水渠的作用就是将水库的水平顺的引至溢流前缘）引水渠的作用就是将水库的水平顺的引至溢流前缘 （2）设计原则：）设计原则：在合理开挖方量的前提条件下，尽量减小在合理开挖方量的前提条件下，尽量减小水头损失，以增加溢洪道的泄流能力水头损失，以增加溢洪道的泄流能力 （3）设计要求）设计要求 1）水头损失要小，引水

7、渠段平且直，水流平顺均匀，）水头损失要小，引水渠段平且直，水流平顺均匀，有足够大的断面尺寸，流速控制在不冲不淤之间有足够大的断面尺寸，流速控制在不冲不淤之间 2）渠底可根据地形做成平底或具有小逆坡底，渠底高）渠底可根据地形做成平底或具有小逆坡底，渠底高程应高于堰顶高程程应高于堰顶高程 3）引水渠在平面布置上应力要平顺，避免断面突变和）引水渠在平面布置上应力要平顺，避免断面突变和水流急转水流急转2021-12-7 16:03正槽式溢洪道正槽式溢洪道（3）设计注意）设计注意 1）引水渠不得不转弯时，轴线弯曲半径）引水渠不得不转弯时，轴线弯曲半径R（4-6）B 2）弯道至溢流堰应有）弯道至溢流堰应有

8、d（2-3）H 3）设计流速宜采用）设计流速宜采用v=3-5m/s 4）引水渠长度尽量缩短）引水渠长度尽量缩短 5）引水渠过水断面大于控制段过水断面）引水渠过水断面大于控制段过水断面 6）开挖和衬砌：基岩）开挖和衬砌：基岩-接近矩形；土基接近矩形；土基-梯形，要梯形，要衬砌衬砌 7）溢流堰为实用堰时，渠底在溢流堰处低于堰顶）溢流堰为实用堰时，渠底在溢流堰处低于堰顶至少至少0.5Hd2021-12-7 16:03正槽式溢洪道正槽式溢洪道2、控制段、控制段 （1）控制溢洪道的过流能力）控制溢洪道的过流能力 （2）设计原则）设计原则纵断面的最高点纵断面的最高点平面上常设于坝轴线附近平面上常设于坝轴线

9、附近工程量最少工程量最少 （3）设计要求）设计要求有足够泄水能力有足够泄水能力2021-12-7 16:03正槽式溢洪道正槽式溢洪道3、堰型选择、堰型选择 （1）宽顶堰）宽顶堰 1）结构简单，施工方便，流量系数低）结构简单，施工方便，流量系数低0.32-0.385 2）多用于泄洪量不大的中小型水库）多用于泄洪量不大的中小型水库 （2）实用堰）实用堰 1）流量系数高）流量系数高0.47-0.49 2）工程量小，施工复杂）工程量小，施工复杂 3）适用于大中型工程）适用于大中型工程 （3）驼峰堰）驼峰堰 复合圆弧低堰，流量系数大，施工方便，适用于软弱地复合圆弧低堰，流量系数大，施工方便，适用于软弱地

10、基基2021-12-7 16:03正槽式溢洪道正槽式溢洪道 （4）折线型堰）折线型堰1）平面上折线型，也称迷宫堰）平面上折线型，也称迷宫堰 （5）体形设计要求）体形设计要求1）尽量增大流量系数）尽量增大流量系数2）尽量不产生空穴水流或诱发危险振动负压）尽量不产生空穴水流或诱发危险振动负压 （6）常用堰型）常用堰型宽顶堰、实用堰宽顶堰、实用堰2021-12-7 16:03正槽式溢洪道正槽式溢洪道4、实用堰、实用堰 （1）多采用非真空堰）多采用非真空堰 （2）高堰：）高堰：P1/Hd1.33 （3）低堰：）低堰：0.3P1/Hd1.33 （4）流量系数介于重力坝和宽顶堰之间）流量系数介于重力坝和宽

11、顶堰之间 （5）定型水头：）定型水头：Hd=（0.65-0.85）Hmax （6）上游堰高：）上游堰高：P10.3Hd；下游堰高下游堰高：P20.6Hd （7）反弧半径：）反弧半径：R=（3-6）h（校核洪水位闸门全开时反弧（校核洪水位闸门全开时反弧最低点水深）最低点水深） （8）当反弧下游为平直段或者消力池护坦时，）当反弧下游为平直段或者消力池护坦时，R=（6-12）h；且；且v较大时宜对应选用较大值较大时宜对应选用较大值2021-12-7 16:03正槽式溢洪道正槽式溢洪道2021-12-7 16:03正槽式溢洪道正槽式溢洪道5、堰顶高程的确定（同重力坝）、堰顶高程的确定（同重力坝） （1

12、）不设闸门：）不设闸门： 堰堰= 正常正常 （2）设闸门：）设闸门： 堰堰= 设计设计-H设设6、泄槽、泄槽 （1）水力特征：底坡陡，急流）水力特征：底坡陡，急流 （2）相关高速水流问题：冲击波、水流掺气、空蚀、脉动）相关高速水流问题：冲击波、水流掺气、空蚀、脉动压力压力 （3）冲击波的波动范围可能延伸很远，使水流沿横剖面分）冲击波的波动范围可能延伸很远，使水流沿横剖面分布不均匀，从而增加边墙高度，并给泄槽工作及出口消能带布不均匀，从而增加边墙高度，并给泄槽工作及出口消能带来不利的影响。来不利的影响。2021-12-7 16:03正槽式溢洪道正槽式溢洪道7、泄槽平面布置、泄槽平面布置 （1）直

13、线等宽对称布置）直线等宽对称布置水流平顺，减少冲击波水流平顺，减少冲击波 （2）转弯半径大于等于）转弯半径大于等于10倍直线段平均宽度倍直线段平均宽度 （3）末端设扩散段）末端设扩散段减小末端单宽流量，利消能防冲减小末端单宽流量，利消能防冲8、泄槽纵断面布置、泄槽纵断面布置 （1）底坡大于临界底坡，最好一坡到底，底坡一般取）底坡大于临界底坡，最好一坡到底，底坡一般取1%-5% （2）陡坡变缓坡时，需用反弧连接，反弧半径取）陡坡变缓坡时，需用反弧连接，反弧半径取3-6倍边坡倍边坡断面水深，断面水深，v大者取大值大者取大值 （3）缓坡变陡坡，应采用竖向射流抛物线连接）缓坡变陡坡，应采用竖向射流抛物

14、线连接2021-12-7 16:03在甘肃省永靖县内在甘肃省永靖县内, ,距离兰州市距离兰州市8080公里的路程，位于宁公里的路程，位于宁夏永靖县城西南夏永靖县城西南1 1公里处，是第一个五年计划期间，中国公里处，是第一个五年计划期间，中国自己设计、自己施工、自己建造的大型水电工程，竣工于自己设计、自己施工、自己建造的大型水电工程，竣工于19741974年，为黄河上游开发规划中的第年，为黄河上游开发规划中的第7 7个梯阶电站，兼有个梯阶电站，兼有发电、防洪、灌溉、养殖、航运、旅游等多种功能。发电、防洪、灌溉、养殖、航运、旅游等多种功能。岸溢洪道全长岸溢洪道全长872.8m872.8m，首部设有

15、胸墙式溢洪孔，首部设有胸墙式溢洪孔3 3孔，孔孔，孔口宽口宽10m10m，高，高8.5m8.5m，堰顶高程，堰顶高程1715m1715m，设计最大泄流量，设计最大泄流量3785m3785m3 3/s/s。其中，泄槽纵坡由其中，泄槽纵坡由6 6个坡段组成，变坡个坡段组成，变坡5 5次，次，19691969年断年断续过水总时数续过水总时数324h324h，最大流量，最大流量2350m2350m3 3/s/s，泄槽破坏比较严，泄槽破坏比较严重的有重的有3 3处，都发生在陡坡变缓坡的位置，底板被掀起，处，都发生在陡坡变缓坡的位置，底板被掀起，地基被冲刷，最深达地基被冲刷，最深达13m13m 2021-

16、12-7 16:032021-12-7 16:03正槽式溢洪道正槽式溢洪道9、泄槽横剖面布置、泄槽横剖面布置 （1）岩基：矩形或接近矩形）岩基：矩形或接近矩形 （2）土基或节理发育和破碎带岩基上：梯形）土基或节理发育和破碎带岩基上：梯形1:1-1:2 （3）末端设扩散段）末端设扩散段减小末端单宽流量，利消能防冲减小末端单宽流量，利消能防冲10、收缩段：、收缩段：以使引起的冲击波最下为设计标准以使引起的冲击波最下为设计标准11、扩散段：、扩散段：保证水流扩散时不发生边墙脱离现象保证水流扩散时不发生边墙脱离现象12、弯曲段、弯曲段 （1）使断面内流量分布均匀）使断面内流量分布均匀 （2）消除或抑制

17、这种冲击波）消除或抑制这种冲击波2021-12-7 16:03侧槽溢洪道侧槽溢洪道一、布置一、布置 适用于水头较高，岸坡较陡，岩石坚固而泄量较小的情况，适用于水头较高，岸坡较陡，岩石坚固而泄量较小的情况，一般不宜修建在土基上一般不宜修建在土基上二、组成二、组成 由溢流堰、侧槽、泄槽、出口消能组成，与正槽式不同的由溢流堰、侧槽、泄槽、出口消能组成，与正槽式不同的只是侧槽只是侧槽三、水力三、水力 侧向进水，纵向泄流，在坝长范围内，侧槽流量沿程递增。侧向进水，纵向泄流，在坝长范围内，侧槽流量沿程递增。2021-12-7 16:03侧槽溢洪道侧槽溢洪道四、设计四、设计 1、任务：保证泄洪安全，流态良好

18、，施工方便、任务：保证泄洪安全，流态良好，施工方便 2、原则、原则 （1）假定泄流量沿侧槽均匀增加）假定泄流量沿侧槽均匀增加 （2）槽底应有一定的坡度）槽底应有一定的坡度 （3）水流应处于缓流状态）水流应处于缓流状态 （4）侧槽中的水面高程要保证溢流坝为自由出流）侧槽中的水面高程要保证溢流坝为自由出流 3、断面形式：侧槽多做成窄而深的梯形断面、断面形式：侧槽多做成窄而深的梯形断面 4、底宽变率：底宽应沿程逐渐加宽、底宽变率：底宽应沿程逐渐加宽 5、底坡：不宜设计为急流，一般、底坡：不宜设计为急流，一般0.01-0.052021-12-7 16:03溢洪道设计规范溢洪道设计规范（SL253-20

19、00）2021-12-7 16:03水电站位于四川成都西北岷江上游，水电站位于四川成都西北岷江上游，地处都江堰市麻溪乡，距都江堰市地处都江堰市麻溪乡，距都江堰市约约9 9公里。是一座以灌溉和供水为公里。是一座以灌溉和供水为主，结合发电、防洪、旅游等的大主，结合发电、防洪、旅游等的大型综合利用水利枢纽工程。型综合利用水利枢纽工程。2021-12-7 16:032021-12-7 16:03溢洪道为开敞式，布置在河床溢洪道为开敞式，布置在河床左岸，主要由进水渠、堰首控左岸，主要由进水渠、堰首控制段、泄槽和挑流鼻坎四个部制段、泄槽和挑流鼻坎四个部分组成，总长分组成，总长686m686m，堰首控制，堰首控制段长段长47m47m，顶端高程，顶端高程456.00m456.00m。溢洪道设溢洪道设3 3孔溢流表孔