河岸溢洪道知识讲义（46内容丰富）

第六章章河岸溢溢洪道道目的：：了解解溢洪洪道的的作用用、分分类、、组成成重点：：分类类、优优点课时：：2节[本章学学习重重点]了解并并掌握握河岸岸溢洪洪道的的作用用、类类型、、运用用条件件，掌掌握正正槽溢溢洪道道和侧侧槽溢溢洪道道的组组成、、优缺缺点及及相应应适用用条件件。在水利利枢纽纽中，，为了了防止止洪水水漫过过坝顶顶，危危及大大坝和和枢纽纽的安安全，，必须须布置置泄水水建筑筑物，，以宣宣泄水水库按按运行行要求求不能能容纳纳的多多余来来水量量。常常用的的泄水水建筑筑物有有溢流流坝段段、河河岸溢溢洪道道、深深式泄泄水建建筑物物等。。常在在坝体体以外外的岸岸边或或天然然垭口口布置置溢洪洪道，，称河河岸溢溢洪道道，一一般适适用于于土石石坝，，堆石石坝以以及某某些轻轻型坝坝等水水利枢枢纽。。泄水建建筑物物：用用来宣宣泄洪洪水期期间或或其他他情况况下水水库（（或渠渠道））中多多余水水量以以保证证大坝坝安全全的建建筑物物。包包括河河床溢溢洪道道（如如溢流流坝、、泄洪洪闸、、泄水水孔等等）和和河岸岸溢洪洪道（（明渠渠和泄泄水隧隧洞等等）。。河岸溢溢洪道道的适适用条条件1、河谷谷狭窄窄，洪洪峰流流量大大，采采用河河床布布置有有困难难；2、坝体体不宜宜作河河床溢溢洪道道；3、有垭垭口地地形；；4、利用用施工工导流流洞改改建。。第一节节、河河岸溢溢洪道道的型型式河河岸岸溢洪洪道的的主要要型式式有正正槽溢溢洪道道、侧侧槽溢溢洪道道、井井式溢溢洪道道和虹虹吸式式溢洪洪道等等。1．正槽槽溢洪洪道正正槽溢溢洪道道泄槽槽与溢溢流堰堰轴线线正交交，过过堰水水流与与泄槽槽轴线线方向向一致致，如如图5—l所示。。正槽溢溢洪道道水流流平顺顺，超超泄能能力大大，结结构简简单，，运用用管理理方便便，适适用于于各种种水头头和流流量。。因此此，在在实际际工程程中，，大多多数以以土石石坝为为主坝坝的水水利枢枢纽都都采用用这种种溢洪洪道。。2．侧槽槽溢洪洪道该该型式式的溢溢洪道道的溢溢流堰堰与泄泄槽的的轴线线接近近平行行，过过堰水水流在在侧槽槽段的的较短短距离离内转转弯约约90’’，如图图5—2所示，，再经经泄槽槽泄人人下游游。因因而水水流在在侧槽槽中的的紊动动和撞撞击都都很强强烈，，且距距坝头头较近近，直直接关关系到到大坝坝的安安全。。它适适宜用用在坝坝肩山山体较较高、、岸坡坡较陡陡的中中小型型水库库中。。3．井式式溢洪洪道如如图图5—3所示，，这种种溢洪洪道由由溢流流喇叭叭口段段、竖竖井段段和泄泄洪隧隧洞段段组成成。水水流进进入环环形溢溢流堰堰后，，经竖竖井和和泄水水隧洞洞段流流入下下游。。它适适用于于岸坡坡陡峻峻、地地质条条件良良好、、地形形条件件适宜宜的情情况。。它的的缺点点是水水流条条件复复杂，，超泄泄能力力小，，容易易产生生气蚀蚀和振振动。。在于于程实实践中中，布布置这这种泄泄洪设设施往往往与与导流流隧洞洞相结结合，，施丁丁期采采用隧隧洞导导流，，竣工工后废废洞利利用。。专门门布置置竖井井式溢溢洪道道泄洪洪在我我国应应用较较少，，仅在在某些些山区区渠道道退水水工程程中应应用过过。4．虹吸吸式溢溢洪道道它它是由由具有有虹吸吸作用用的曲曲管和和淹没没在上上游水水位以以下的的进口口(又叫遮遮檐)所组成成，如如图5—4所示。。在水水库正正常高高水位位以上上设有有通气气孔，，当库库水位位超出出正常常高水水位时时，淹淹没了了通气气孔，，水流流经过过堰顶顶开与与空气气混合合，逐逐渐将将曲管管内的的空气气带出出，使使曲管管内产产生真真空，，虹吸吸作用用发生生而自自动泄泄水。。这种种溢洪洪道的的优点点是能能自动动调节节上游游水位位，不不需设设置闸闸门。。其缺缺点是是超泄泄能力力较小小，构构造复复杂，，且进进口易易堵塞塞，管管内易易空蚀蚀。适适用于于上游游淹没没高程程有严严格限限制的的情况况。以上四种类类型的泄洪洪设施，前前两种设施施的整个流流程是完全全敞开的，，故又称为为开敞式溢溢洪道，而而后两种称称为封闭式式溢洪道。。1河岸溢洪道道的位置选选择河河岸溢溢洪道位置置选择是否否得当，对对水库工程程的安全利利造价有很很大影响。。其位置选选择主要考考虑以下条条件。(1)枢纽总体布布置方面。。溢洪道布布置应结合合枢纽布置置全面考虑虑，避免泄泄洪、发电电、航运及及灌溉等建建筑物在布布置上的干干扰。其布布置时合理理选择进出出位置，保保证水流顺顺畅。进水水口应短而而直，出水水渠应与下下游河道平平顺连接，，避免下泄泄水流对坝坝址下游河河床的严重重冲刷及淤淤积，保证证其他建筑筑物的正常常工作(2)地形条件，，这是决定定溢洪道型型式和布置置的主要因因素。较理理想的地形形条件是，，离大坝不不远的库岸岸有通向下下游的马鞍鞍形垭口，，其高程在在正常蓄水水位附近，，垭口后面面有长度不不大的冲沟沟直通原河河道，出口口离坝脚较较远，不威威胁大坝安安全，且易易解决下泄泄水流的归归河问题。。(3)地质条件。。这是影响响溢洪道安安全的关键键因素。溢溢洪道应布布置在坚固固、完整且且稳定的岩岩体上。第二节、正正槽溢洪道道工作特点点开敞式正面面进流.泄槽与溢流流堰轴线正正交,过堰水流与与泄槽方向向一致.组成:进水段（引引水渠）,控制段,泄槽(陡槽),消能段,尾水渠.优点:结构简单,进流量大,泄流能力强强,工作可靠,施工、管理理、维修方方便，因而而被广泛采采用。一、正槽溢溢洪道各组组成部分的的设计1、引水渠作用：使水水流平顺地地进入控制制段，改善善堰身及泄泄槽的流态态。设计原理：：在合理的的开挖方量量下，尽量量减少水头头损失，以以增加溢洪洪道的泄水水能力。断面形式：：岩基上接接近矩形，，土基上采采用梯形。。进口布置形形式：喇叭叭口。图6-2溢洪道的整整体布置单单位：：m2、控制堰段段作用:控制溢洪道道的泄流能能力.横断面:矩形纵剖面:实用堰和宽宽顶堰设计要求:有足够的泄泄流能力.*实用堰:流量系数大大，需要的的溢流前缘缘较短，较较之宽顶堰堰可减少工工程量。但但施工复杂杂，多用于于岩石地基基上，尤其其是岸坡较较陡的大中中型工程。。*宽顶堰:结构简单，，施工方便便。但流量量系数较小小，需要的的溢流前缘缘较长。多多用于泄洪洪量不大或或附近地形形较平缓的的中小型工工程中。图6-3常用的控制制堰3、泄槽段工作特点：：在溢流堰堰后用泄槽槽与消能段段相接，为为使槽内水水流呈急流流状态其纵纵坡常为大大于临界坡坡度的陡坡坡，因此又又称其为陡陡槽。由于于泄槽内水水流流速较较高，设计计时必须考考虑高速水水流产生的的冲击波、、脉动和空空蚀现象，，在布置和和构造上予予以重视，，一般应加加高、加固固泄水槽的的边墙，以以确保溢洪洪道的安全全。（1）泄槽的纵纵剖面设计计泄槽的纵坡坡一般做成成为大于临临界坡度的的陡坡，通通常i=1%～5%，有时可达达10%～15%。*变坡：泄泄槽很长时时，为适应应地形、地地质条件而而设。由陡变缓，，变坡处用用反弧段连连接R8～10倍水深，易易出现动水水压力破坏坏，应尽量量避免。由缓变陡：：变坡处用用抛物线连连接。槽底底易产生负负压。图6-4泄槽变坡处处的竖曲线线（2）泄槽的平平面布置从高速水流流考虑，泄泄槽在平面面上应尽量量直线、等等宽、对称称布置。实际上，由由于地质（（形）条件件的限制，，或从减少少开挖、处处理洪水归归河、有利利消能等方方面考虑，，往往改变变横断面，，设置收缩缩段、弯曲曲段或扩散散段。图6-5泄槽的平面面布置(3)断面型式在岩基上一一般接近矩矩形断面，，土基上用用梯形较多多，边坡不不宜太缓以以防止水流流外溢和对对流态不利利，一般应应做衬砌。。(4)弯曲段：渠渠底超高法法—作用是使流流量分布均均匀并适当当改善流态态。对弯曲的泄泄槽，为使使槽内流量量分布均匀匀和改善流流态，可将将渠底做成成外侧高于于内侧的横横向底坡，，用重力来来平衡离心心力。图6-6弯道上的泄泄槽5)收缩段与扩扩散段收缩段的收收缩角大小小直接影响响由于断面面收缩而产产生的冲击击波的大小小。收缩角角越小，冲冲击波就越越小，通常常收缩角≤≤11.25º.扩散段一般般设在泄槽槽的末端有有利于消能能.在高速水流流的条件下下,扩散角不宜宜过大以免免水流于边边墙脱离.4、消能设施施：泄水槽槽出口处，，作用是为为了消除下下泄水流具具有破坏作作用的动能能，从而防防止建筑物物被水流冲冲刷，保证证安全。消能方式：：底流消能能和挑流消消能。5、尾水渠:当流经泄槽槽的急流经经过消能后后，不能直直接进入原原河道，需需布置一段段尾水渠，，要求短、、直、平顺顺，底坡尽尽量接近原原河道的坡坡度，以使使水流能平平稳顺畅地地归入原河河道图6-7溢洪道挑流流坎布置图图单位位：m第三节侧侧槽溢洪道道一、侧槽溢溢洪道的特特点和布置置1、特点：水水流经过溢溢流堰，泄泄入与堰大大致平行的的侧槽后，，在槽内转转向约90°，经泄槽或或泄水隧洞洞流入下游游。侧向进进流，纵向向泄流。2、适用:坝址山头较较高、岸坡坡较陡的情情况，尤其其适于中小小型水库中中无闸门控控制的溢洪洪道中。3、组成：一一般由控制制段、泄槽槽、消能防防冲设施和和尾水渠组组成。图6-8侧槽溢洪道道典型布置置第四节非非常溢溢洪道在建筑物运运行期间，，出现超过过设计标准准的洪水，，由于这种种洪水出现现机会极少少，所以可可用构造简简单的非常常溢洪道来来宣泄。一一旦发生超超过设计标标准的洪水水，即启用用非常溢洪洪道泄洪，，只要求能能保证大坝坝安全，水水库不出现现重大事故故即可。一、漫流式式非常溢洪洪道这种溢洪道道将堰顶建建在准备开开始溢流的的水位附近近，且听任任其自由溢溢流。这种种溢洪道的的溢流水深深一般取得得较小，因因而溢流堰堰较长，多多设于垭口口或地势平平坦之处，，以减少土土石方开挖挖量。漫流式非常常溢洪道的的布置与正正槽溢洪道道类似，堰堰顶高程应应选用与非非常溢洪道道启用标准准相应的水水位高程。。控制段（（溢流堰））通常采用用混凝土或或浆砌石衬衬砌，设计计标准应与与正槽溢洪洪道控制段段相同，以以保证泄洪洪安全。控控制段下游游的泄槽和和消能防冲冲设施，如如行洪过后后修复费用用不高时可可简化布置置，甚至可可以不做消消能设施。。控制段可可不设闸门门控制，任任凭水流自自由宣泄。。溢流堰过过水断面通通常做成宽宽浅式，故故溢流前缘缘长度一般般较长。因因此，这种种溢洪道一一般布置在在高程适宜宜、地势平平坦的山坳坳处，以减减少土石方方开挖量。。二、自溃式式非常溢洪洪道自溃式非常常溢洪道有有漫顶溢流流自溃式和和引冲自溃溃式两种型型式。漫顶顶溢流自溃溃式由自溃溃坝（或堤堤）、溢流流堰和泄槽槽组成。自自溃坝布置置在溢流堰堰顶面，坝坝体自溃后后露出溢流流堰，由溢溢流堰控制制泄流量，，如图6-17所示。自溃溃坝平时可可起挡水作作用，但当当库水位达达到一定的的高程时应应能迅速自自溃行洪。。为此，坝坝体材料宜宜选择无粘粘性细砂土土，压实标标准不高，，易被水流流漫顶冲溃溃。当溢流流前缘较长长时，可设设隔墙将自自溃坝分隔隔为若干段段，各段坝坝顶高程应应有差异，，形成分级级分段启用用的布置方方式，以满满足库区出出现不同频频率稀遇洪洪水的泄洪洪要求。浙江江南南山山水水库库自自溃溃式式非非常常溢溢洪洪道道，，采采用用2m宽的的混混凝凝土土隔隔墙墙将将自自溃溃坝坝分分为为三三段段，，各各段段坝坝顶顶高高程程均均不不同同，，形形成成三三级级启启用用形形式式，，除除遇遇特特大大洪洪水水时时需需三三级级都都投投入入使使用用外外，，其其他他稀稀遇遇洪洪水水情情况况只只需需启启用用一一级级或或两两级级，，则则行行洪洪后后的的修修复复工工程程量量亦亦可可减减少少。。自溃溃式式非非常常溢溢洪洪道道的的优优点点是是结结构构简简单单，，施施工工方方便便，，造造价价低低廉廉；；缺缺点点是是运运用用的的灵灵活活性性较较差差，，溃溃坝坝时时具具有有偶偶然然性性，，可可能能造造成成自自溃溃时时间间的的提提前前或或滞滞后后。。所所以以，，自自溃溃坝坝的的高高度度常常有有一一定定的的限限制制，，国国内内已已建建工工程程一一般般在在6m以下下。。引冲冲自自溃溃式式也也是是由由自自溃溃坝坝、、溢溢流流堰堰和和泄泄槽槽组组成成，，在在坝坝顶顶中中部部或或分分段段中中部部设设引引冲冲槽槽。。当当库库水水位位超超过过引引冲冲槽槽底底部部高高程程后后，，水水流流经经引引冲冲槽槽向向下下游游泄泄放放，，并并把把引引冲冲槽槽冲冲刷刷扩扩大大，，使使坝坝体体自自溃溃泄泄洪洪。。这这种种自自溃溃方方式式在在溃溃决决过过程程中中流流量量逐逐渐渐加加大大，，对对下下游游防防护护较较有有利利，，故故自自溃溃坝坝体体高高度度可可以以适适当当提提高高。。对对于于溢溢流流前前缘缘较较长长的的坝坝，，也也可可以以按按分分级级分分段段布布置置。。引引冲冲槽槽槽槽底底高高程程、、尺尺寸寸和和纵纵向向坡坡度度可可参参照照已已建建工工程程拟拟定定。。应当当指指出出，，自自溃溃式式溢溢洪洪道道在在溃溃坝坝泄泄洪洪后后，，需需在在水水位位降降落落后后才才能能修修复复，，如如果果堰堰顶顶高高程程较较低低，，还还会会影影响响水水库库当当年年的的蓄蓄水水量量。。但但是是，，非非常常溢溢洪洪道道的的启启用用机机遇遇是是很很小小的的，，故故这这种种影影响响一一般般不不大大。。关关键键的的问问题题是是保保证证自自溃溃土土坝坝在在启启用用时时必必须须能能按按设设计计要要求求被被冲冲溃溃，，为为此此应应参参照照已已建建工工程程经经验验进进行行布布置置，，并并应应通通过过水水工工模模型型试试验验验验证证。。三、、爆爆破破引引溃溃式式与自自溃溃式式类类似似，，爆爆破破引引溃溃式式非非常常溢溢洪洪道道是是由由溢溢洪洪道道进进口口的的副副坝坝、、溢溢流流堰堰和和泄泄槽槽组组成成。。当当溢溢洪洪道道启启用用时时，，引引爆爆预预先先埋埋设设在在副副坝坝廊廊道道或或药药室室的的炸炸药药，，利利用用爆爆破破的的能能量量把把布布置置在在溢溢洪洪道道进进口口的的副副坝坝强强行行炸炸开开决决口口，，并并炸炸松松决决口口以以外外坝坝体体，，通通过过快快速速水水流流的的冲冲刷刷，，使使副副坝坝迅迅速速溃溃决决而而泄泄洪洪。。如如果果这这种种溢溢洪洪措措施施副副坝坝较较长长时时，，也也可可分分段段爆爆破破。。爆爆破破的的方方式式、、时时间间可可灵灵活活、、主主动动掌掌握握。。由由于于这这种种引引溃溃方方式式是是由由人人工工操操作作的的，，因因而而使使坝坝体体溃溃决决有有可可靠靠的的保保证证。。应当当指指出出，，非非常常溢溢洪洪道道由由于于设设计计理理论论不不完完善善，，实实践践经经验验不不足足，，在在运运用用中中还还存存着着不不少少问问题题，，在在设设计计和和运运用用中中应应谨谨慎慎对对待待。。若若启启用用不不当当，，将将造造成成不不必必要要的的人人为为洪洪峰峰，，反反而而会会加加重重下下游游的的灾灾情情。。第七七章章水水工工隧隧洞洞[本章章学学习习重重点点]本章章介介绍绍了了水水工工隧隧洞洞的的类类型型和和工工作作特特点点，，重重点点掌掌握握水水工工隧隧洞洞的的功功用用和和类类型型、、水水工工隧隧洞洞的的组组成成、、工工作作特特点点、、进进水水口口的的形形式式和和特特点点、、出出口口消消能能、、懂懂身身断断面面形形式式和和构构造造，，要要求求了了解解隧隧洞洞衬衬砌砌的的荷荷载载和和结结构构计计算算方方法法。。要要求求掌掌握握坝坝下下涵涵管管的的构构造造要要求求。。第一一节节概概述述一、、水水工工隧隧洞洞的的类类型型和和工工作作特特点点1水工工隧隧洞洞的的类类型型水工工隧隧洞洞因因担担负负任任务务性性质质的的不不同同，，可可分分为为取取水水隧隧洞洞和和泄泄水水隧隧洞洞两两大大类类。。按按工工作作时时水水力力条条件件的的不不同同，，分分为为有有压压隧隧洞洞和和无无压压隧隧洞洞两两种种。。取水水隧隧洞洞用用来来从从水水库库取取出出用用于于灌灌溉溉、、发发电电、、工工业业用用水水、、生生活活供供水水等等所所需需要要的的水水量量，，其其流流速速一一般般较较低低。。泄泄水水隧隧洞洞可可配配合合溢溢洪洪道道宦宦泄泄部部分分洪洪水水，，用用来来排排沙沙、、泄泄放放水水电电站站尾尾水水以以及及放放空空水水库库等等，，一一般般为为高高速速水水流流。。有有压压隧隧洞洞千千作作时时，，隧隧洞洞内内充充满满水水，，内内壁壁面面各各个个部部位位均均作作用用有有较较大大的的内内水水压压力力，，并并保保证证洞洞顶顶的的测测压压管管水水头头大大于于2m。无无压压隧隧洞洞丁丁作作时时水水流流具具有有自自由由水水面面，，保保持持一一定定的的净净空空。。取取水水隧隧洞洞和和泄泄水水隧隧洞洞丁丁作作时时町町为为有有压压或或无无压压状状态态，，或或前前段段有有压压后后段段无无压压状状态态，，但但必必须须避避免免有有压压流流和和无无压压流流交交替替出出现现的的工工作作状状态态。。在水水下下隧隧洞洞设设计计时时，，根根据据枢枢纽纽的的规规划划、、布布置置，，尽尽量量做做到到多多功功能能，，多多目目标标开开发发，，使使得得一一洞洞多多用用，，以以节节省省工工程程投投资资。。如如采采用用““临临时时变变永永久久