溢流坝段设计.doc

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1、溢流坝段设计一、孔口设计1、孔口形式本设计溢流坝段采用开敞式溢流坝，孔口形式采用坝顶溢流式，堰顶不设闸门，所以溢流堰堰顶高程即为正常蓄水位605m。2、孔口尺寸本设计溢流堰净宽51m，每孔净宽17m。二、溢流坝剖面设计溢流坝曲线由顶部曲线段、中间直线段和下部反弧段三部分组成，溢流面曲线采用WES曲线。1、设计依据《溢洪道设计规范》（SL253-2002）2、基本资料有上述资料可得出Hmax=5.97m。3、溢流曲线设计溢流曲线具体尺寸要求如下图一所示，其中Hd为堰面曲线定型设计水头设计水头，规范要

2、求按最大作用水头Hmax的75%到95%计算，本设计采用80%倍的Hmax，所以Hd=4.78m。上游堰高P1=42m>1.33Hd=6.35m，所以本设计为高堰流量系数md=0.502。1)、曲线上游圆弧段参数计算如下表所示：曲线参数计算表2)、下游曲线段下游曲线段计算公式为：式中：Hd为堰面曲线定型设计水头；x，y为原点下游堰面曲线横纵坐标；n与上游堰坡有关；k当P1/Hd>1.0时，k值由规范查取，当P1/Hd≦1.0时，k取2.0到2.2。上游堰坡垂直，所以由规范查的n=1.85；P1/H

3、d=8.8>1.0，所以由规范查的k=2.0。综上所述，本设计溢流堰堰面曲线段公式为：经excel计算可得堰面曲线计算表如下表所示：3）、中间直线段直线段与曲线段的切点计算如下所示：代入数据计算可得：4）、下游反弧段本设计采用挑流消能，由规范查的反弧段半径R=(4~10)h0，式中h0为校核水位闸门全开时挑流鼻坎反弧段最低点处的水深。挑流鼻坎高程取579.00m（下游最高水位577.54m）。反弧段最低点流速：式中：φ为堰面流速系数，由长江流域规划办公室提供的公式初步确定为：反弧段半径R=(4~1

4、0)h0，本设计反弧段流速为23.29m/s>16m/s，但流速也不是很大，同时考虑反弧段要与中间直线段相切，所以取R=6.42h0=9.95m。综上所述，溢流面初步拟定的剖面如下图所示:4、消能防冲设计本设计采用挑流消能，挑流鼻坎采用连续式鼻坎；挑射角规范要求在20̊到35̊之间，本设计取挑射角θ=30̊；反弧段半径R规范要求取（4~10）h0，h0为校核水位闸门全开时挑流鼻坎反弧段最低点处的水深；鼻坎高程规范要求高于下游最高水位1~2m，本设计下游最高水位577.54m，鼻坎高程取为579.0

5、0m。1）、挑射距离计算由于冲坑最深点大致落在水舌外缘的延长线上，故跳射距离可按下式估算：式中：L为水舌挑射距离；V1为坎顶水面流速，按鼻坎处平均流速v的1.1倍计，即：式中：H0为库水位至坎顶的落差，φ为堰面流速系数；h1为坎顶平均水深在铅直方向的投影，即h1=hcosθ；h2为坎顶至河床面高差。由上面计算可得v=23.29m/s，所以v1=1.1×23.29=25.62m/s；h1=1.55cosθ=1.34m；h2=579-563=16m；把这些数值代入挑射距离的计算公式有：L=68.79m

6、1）、冲坑深度计算最大冲坑深度的数值与很多因素有关，特别是河床的地质条件，目前估算公式很多，设计规范推荐按下式计算：式中:tk为冲坑深度；q为单宽流量；H为上下游水位差；ɑ为冲刷系数根据规范本设计取为0.8。代入数值计算得：tk=11.54mL/tk=5.96>5，不会对坝体安全造成威胁所以满足挑流设计要求。5、底孔设计底孔主要作为排沙孔，也有宣泄洪水、防空水库的功能。底孔设在非溢流坝段，进口中心线高程580.00m，空口尺寸3×3m。本设计底孔为有泄进水孔，包含进口段、空身段和出口段。工作闸门布

7、置在出口，闸门采用平板闸门。事故检修闸门设在进口段之后，检修闸门也采用平板闸门。1）、进口段进口段曲线应满足下列要求：①减小局部水头损失，提高泄流能力；②控制负压防止空蚀。进口曲线常采用1/4椭圆，其方程为：椭圆长轴（x轴）多与孔轴平行。对于矩形断面的泄水孔的顶面曲线，A为孔高，ɑ采用1/3~1/4；空口两侧壁曲线也用椭圆曲线，A为孔宽，ɑ采用1/4；进口段底部边界线采用圆弧。进口段的中心线，一般布置成水平。根据上述要求，进口段顶面ɑ取1/3，其曲线方程为：两边侧壁的曲线方程为：2）、空身段空身段

8、采用圆形断面，直径为3m。3）、渐变段本设计有压泄水孔断面为圆形，所以在进口闸门后需设渐变段，以便水流平顺过渡，防止负压和空时产生。渐变段可采用在矩形的四个角上加圆弧的办法过渡，本设计工作闸门不知在出口，所以在出口段也需要设置渐变段。渐变段工作复杂，不宜太长，一般采用洞身直径的1.5~2倍，边壁收缩率在1:5~1:8之间。在坝身有压泄水孔末端，水流从压力流突然变成无压流，引起出口附近压力降低，容易产生顶部负压，所以在出口常设1:10~1:5的斜坡，面积收缩率为0.85~0.90。根