电站溢流坝段设计.doc

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1、4溢流坝段设计4.1孔口设计⑴泄水方式的选择：为使水库有较好的超泄能力，结合本工程实际情况，采用开敞式孔口溢流。⑵洪水标准的确定：本次设计的主要建筑物级别为3级，根据规范《水利水电枢纽等级划分及洪水标准》查山区、丘陵区水利工程建筑物洪水标准，采用50年一遇的洪水标准设计，500年一遇的洪水校核。⑶流量的确定：由基本资料可知，设计洪水情况下，溢流坝的下泄流量为8640；校核洪水情况下，溢流坝的下泄流量为11840。⑷单宽流量的选择：坝址处基岩比较坚硬完整，综合枢纽的布置及下游的消能防冲要求，单宽流量取120。⑸孔

2、口净宽的拟定：分别计算设计和校核情况下溢洪道所需孔口宽度，计算成果如下：根据公式B=Q/qB=8640/120=72m根据以上计算，取每孔净宽b=16m，孔数=5，则实际溢流坝孔口净宽为80m，⑹溢流坝段总长度（溢流孔口的总宽度）的确定：根据工程经验拟定闸墩的厚度为：中墩厚4m，边墩厚3m；则溢流坝段的总长度为:⑺堰顶高程的确定：由堰流公式：式中：Q—流量—淹没系数。不淹没时取1.0m—流量系数。—侧搜索系数。n—孔数b—单孔净宽拟定侧收缩系数＝0.92，流量系数＝0.502，因为过堰水流为自由出流，故＝1，c

3、=1.0，由堰流公式：，计算堰上水头，再计算堰顶高程，如表4-1所示。表4-1堰顶高程计算表格计算情况水位（m）流量（m3/s）侧收缩系数流量系数m孔口净宽（m）堰上水头（m）堰顶高程（m）设计情况131.8386400.920.5028014.1117.73校核情况135.82118400.920.5028017.4118.42所以，堰顶高程取117.73m。⑻闸门高度的确定，计算如下：门高＝正常蓄水位－堰顶高程＋(0.1～0.2)＝130-117.73+0.1=12.37m，查规范取门高为13m。⑼定型设计

4、水头的确定：堰上最大水头＝校核洪水位－堰顶高程＝135.82-117.73=18.09，定型设计水头(75%~95%)＝13.57～17.19m取＝16.3m,/=16.3/18.09=0.91经查表4-2可知，坝面最大负压0.18＝2.9m，小于《混凝土重力坝设计规范》最大负压不超过3～6水柱高度，符合要求。表4-2堰面可能出现的最大负压0.750.7750.80.8950.8750.90.951最大负压0.50.450.40.350.250.20.10⑽泄流能力校核：先由水力学公式计算侧收缩系数，然后计算不

5、同作用下的流量系数，根据已知条件，采用堰流公式(4-1)来校核堰的泄流能力，计算结果见表4-3：根据《水力学》查得；m=0.49，②的取值是由水力学公式（4-2）计算得到，=1-0.2[+(n-1)]×/(nb)(4-2)表4-3孔口泄流能力校核计算情况流量Q(/s)侧收缩系数流量系数m孔口净宽（m）堰上水头（m）流量Q′（/s）设计情况86400.920.498014.184532.1%＜5%校核情况118400.890.5078018.09122963.8%＜5%由计算结果知：孔口的泄流能力满足要求。4.2

6、消能防冲设计通过溢流坝顶下泄的水流，具有很大能量，所以要采取有效的消能措施，保护下游河床免受冲刷。消能设计的原则：消能效果好，结构可靠，防止空蚀和磨蚀，以保证坝体和有关建筑物的安全。设计时应根据坝址地形，地质条件，枢纽布置，坝高、下泄流量等综合考虑。消能设计的原则是：尽量使下泄水流的大部分动能消耗在水流内部的紊动中，以及与空气的摩擦上，且不产生危及坝体安全的河床或岸坡的局部冲刷，使下泄水流平顺；结构简单，工作可靠和工程量较少。溢流坝常用的消能方式是：挑流消能、底流消能、面流消能和消力戽消能。挑流消能：利用泄水建

7、筑物出口处的挑流鼻坎，将下泄的急流抛向空中，然后落入离建筑物较远的河床，与下游水流相衔接的消能方式。挑流消能通过鼻坎可以有效地控制射流落入下游河床的位置，范围和流量分布对尾水变幅适应性强，结构简单，施工、维修方便，耗资少，但对下游冲刷严重，堆积物较多，尾水波动与雾化都比较大，挑流消能使用于基岩比较坚硬的中、高水头各类建筑物，是一种应用非常广泛的消能方式。底流消能：通过水跃，将泄水建筑物泄出的急流转变为缓流，以消除多余动能的消能方式。消能主要靠水跃产生的表面漩滚与底部主流之间的强烈紊动、剪切和掺混作用。底流消能具

8、有流态稳定、消能效果较好、对地质条件和尾水变幅适应性强以及水流雾化很小等优点，多用于中低水头。但护坦较长、土石方开挖量和混凝土方量较大，工程造价较高。面流式消能：利用鼻坎将主流挑至水面，在主流下面形成反向漩滚，使主流与河床隔开。主流在逐渐扩散而消能，反向漩滚也消除部分能量。反向漩滚流速较低且沿河床流向坝址，河床一般无需加固。但需注意防止水流裹夹石块，磨蚀坝址地基。面流消能适用于下游尾水