溢洪道設計實例

1、溢洪道設計實例黑龍江農墾林業(yè)職業(yè)技術學院1進水渠進水渠是將水流平順引至溢流堰前。采用梯形斷面，底坡為平坡，邊坡采用1:1.5。為提高泄洪能力，渠內流速u<3.0m/s，渠底寬度大于堰寬，渠底高程是360.52m。進水渠斷面擬定尺寸，具體計算見表1表1水位（mr）i泄量（m/s）H(m)B(m)計算公式（假設u=2m/s）設計校核363.62364.815408003.14.2982.486.7Q=uAA=（B+mh）hA過水斷面積；B渠底寬度由計算可以擬定引渠底寬B=90米（為了安全）進水渠與控制堰之間設20米漸變段，采用圓弧連接，半徑R=20m引渠長L=150米。2、控制段其作用是控制

2、泄流能力。本工程是以灌溉為主的小型工程，采用無閘控制，溢洪道軸線處地形較好，巖石堅硬，堰型選用無坎寬頂堰，斷面為矩形。頂部高程與正常蓄水位齊平，為360.52m。堰厚S擬為30米（2.5H<S<10H）?？矊捰闪髁糠匠糖蟮?，具體計算見表2表2（忽略行近水頭u2/2g）水位（m）泄量（m/s）(m)計算公式及符號意義b(m)設計洪水位363.625403.1b=Q_式中m流量系m.亦H61.56校核洪水位364.818004.29數(shù)，等于0.364;堰上水頭，不包括行進水頭；C泄量；b控制堰寬。56.02由計算知，控制堰寬取b=65m為宜。3、泄槽泄槽是渲泄過堰洪水的，槽底布置在基巖

3、上，斷面必須為挖方，且要工程量最小，坡度不宜太陡。為適應地形、地質條件，泄槽分收縮段、泄槽一段和泄槽二段布置。據已建工程擬收縮段收縮角B=12°首端底寬與控制堰同寬，b1=65m末端底寬b2擬為40m，斷面取為矩形，則漸變段長L,=b1_?2=58.81m，取整則L112tg日為60m底坡i=丄。50泄槽二段斷面為寬40m的矩形，長L3為80m底坡io84、出口消能溢洪道出口段為沖溝，巖石比較堅硬，離大壩較遠，采用挑流消能，水流沖刷不會危及大壩安全。5、尾水渠其作用是將消能后的水流，較平穩(wěn)地泄入原河道。為了防止小流量產生貼流，淘刷鼻坎，鼻坎下游設置長L=l0m護坦。1、溢流堰泄流能力

4、校核：當引渠很長時，水頭損失不容忽視。(1)基本公式如下：hj二hf22.nIC二丄R162gR3式中，hj局部水頭損失，米;hf沿程水頭損失，米;局部水頭損失系數(shù)；g重力加速度(m/s2);動能系數(shù)，一般為1.0;R水力半徑，米；x濕周，米；3Q=；sm'b.2gH0；局部水頭損失系數(shù)；g重力加速度(m/s2);動能系數(shù)，一般為1.0;R水力半徑，米；x濕周，米；3Q=；sm'b.2gH0；:引渠流速，m/s；L引渠長度，米；C謝才系數(shù)；A過水斷面面積，米n引渠糙率；式中，匚s淹沒系數(shù)，取1.0；式中，匚s淹沒系數(shù)，取1.0；m無坎寬頂坎的流量系數(shù);b堰寬，m水頭，mQ流量，

5、m/so 求堰前水深和堰前引水渠流速b堰寬，m水頭，mQ流量，m/so 求堰前水深和堰前引水渠流速H0包括行近流速水頭的坎上2采用試算法，聯(lián)立公式h二H°,H2g2采用試算法，聯(lián)立公式h二H°,H2g=(2Q)3可求得，具體計算見表1o匚smb.2g表1由計算表中流速可知，均小于3m/s，滿足要求計算情況泄量QH)h假設u試算V設計水位363.62540P2.992.782.02.06校核水位364.818003.893.622.32.32 求引渠總水頭損失hohhjhf，hhjhf，2八hj2ghfR3具體計算成果見表2表2作出庫水位流量關系。庫水位=堰頂高程+堰上水頭+

6、水頭損失，具體計計算情況hhjaxrnLhf2.70.20.020.027261.7100.02.63.60.0110.030.05設計82.009221615077校核3.62.30.2345.4103.03.35.00.011500.030.06276551652算見表3表32、溢洪道水面曲線計算Q(m3/s)H0(m)(m)堰頂咼程（m庫水位（m）5402.990.057360.52363.5676503.140.062360.52363.7228003.890.062360.52364.472hk=3_q2/g；q=Q；bgxKik_Ck2Bk；RkAk11；Ak二bg;ckrk6n式

7、中hk臨界水深，mq槽內泄量，m/s；q單寬流量，nVs.m;ik臨界坡降；b泄槽首端寬度，m2g重力加速度，m/s;氐一一相應臨界水深的水面寬，（1）基本公式如下：mE2一h2；2gA,Xk,Rk,Ck臨界水深時對應的過水斷面積（、濕周（m水力半徑（謝才系數(shù)。E+iL=E2+hf;E11h1,2g式中E11-1斷面的比能，mE22-2斷面的比能，mh1，h21-1及2-2斷面水深，m1,21-1及2-2斷面平均流速，m/s；hf沿程水頭損失，miL1-1及2-2斷面的底部高程差，ml斷面間長度，mn泄槽糙率；:兩斷面間平均流速，m/s；(2)漸變段水面線計算臨界水深hk及臨界底坡ik漸變段首

8、端寬bi=65米，尾端寬b=40米，斷面為矩形。具體計算見表4表4漸變段i=50兒，故屬陡坡急流'槽內形成3型降水曲線。屬明渠非均勻計算情況QqKhKAXkFKL設計水位540658.311.92124.8161.8568.841.8169.000.00218校核水位8006513.312.4969.982.3171.860.00204流計算。漸變段水面線計算首端斷面水深為臨界水深hk，具體計算見表5表5計算情況Qh1q1AX1RV1E1i1設h2q2A設計1.968.81.84.32.80.08.31124.813.水位5402413822.75110校核8002.413.3161.

9、869.92.34.93.70.03.551401520水位981442V2I2LnhfE+iiE?+hf0.0145.52.424.913.980.022.054.606060.124.084.10472.995.715.160.020.585.30600.0160.124.945.28由計算得漸變段末端水深分別為h設=2.75米，h校=3.5米(3)泄槽一段水面線計算匯槽一段斷面為矩形，寬40m長540m丄200臨界水深hk和臨界坡降ik具體計算見表6。表6i喘ik，故泄槽一段屬急流，按陡槽計算計算情況QqKhKAkXkFKG設計水位5404013.52.6510645.32.3472.0

10、10.00214校核水80040203.44137.646.882.9474.810.00205位泄槽一段末端水深(正常水深ho)采用試算法具體計算見表7表7計算情況Qbi設hoAX0F0C0設計水位540402.0381.210444.0645.21.842.369.497619.83539校核水位800402.671.8111326.15800.88經試算，設計水位時，h°=2.03米;校核水位時，ho=2.6米。 泄槽一段水面線計算采用分段求和法，按水深進行分段，具體計算見表8(4)泄槽二段水面線計算泄槽二段斷面為矩形，寬40m長80m底坡1o8計算情況斷面ho(m)A（m）V

11、(m/s)V/2g(m)Es(m)Es(m)X(m)R(m)L(m)設計水位1-12.651065.091.323.970.0145.32.3472.010.0022030.0027973.583.582-22.601045.191.373.9845.22.371.810.020.00250.0025811.583-32.45985.511.554.0044.92.1871.170.060.0030440.00145630.6742.254-42.30925.871.764.0644.62.0670.50.010.0037500.0012580122.255-52.15866.282.014.

12、1644.31.9469.80.130.0045670.000433300.23422.286-62.0381.26.652.264.2944.061.8469.19校核水位1-13.51405.711.675.1660.003472.9874.970.0020880.0029121.031.032-23.351345.971.825.16946.72.8774.500.0240.0024050.0025959.2510.283-33.201286.251.995.19346.42.7674.020.0750.0028630.00213735.1045.384-43.001206.672.27

13、5.268462.6173.330.1350.0035320.00146891.96137.345-52.81127.142.605.40345.62.4672.600.2160.0044310.000569379.61516.956-62.61047.693.025.61945.22.3071.81 求臨界底坡ik,控制斷面水深ho(正常水深)。因泄槽二段同泄槽一段流量、形狀、斷面尺寸相同，故臨界底坡和臨界水深不變。設計水位時，ik=0.00214;校核水位時，ik=0.00205。i.1ik，屬陡坡急流，按陡槽非均勻流計算?？刂茢嗝嫠頷e用試算法，具體計算列于表9表9計算情況Qbi設ho

14、AX)R)G設計水30.41.50.759.3位540400.7642341541.17545校核水800400.9638.41.90.961.52268.59802位4229經試算，設計水位時，ho=0.76米;校核水位時，ho=0.96米。 泄槽二段水面線計算泄槽二段首端控制水深，設計水位時h=2.03米；校核水位時，h=2.6米。采用分段求和法計算水面曲線，具體計算見表10。表中僅推到泄槽二段末端，若推到正常水深時，陡槽長已超過設計長度，這是不切實際的。故泄槽二段內不產生正常水深。由計算知末端水深在設計水位時為h=0.93米；在校核水位時為h=1.29米表10計算情況斷面h(m)A（m）

15、V(m/s)Es(m)Es(m)X(m)R(m)L(m)1-12.0381.26.654.2860.28144.061.8469.200.0058380.1191622.362.362-21.85747.304.56743.71.6968.230.360.0077500.117252.995.353-31.70687.944.91743.41.5767.360.760.0108540.1141466.2711.624-41.50609.05.63343.01.4066.071.1690.0167890.10821110.8022.425-51.305210.386.80242.61.2264.

16、611.9830.0279060.09709420.4242.846-61.104412.278.78542.21.0462.942.8960.481990.07680137.7180.557-70.9337.214.5211.68141.860.8961.281-12.61047.695.6190.32445.22.3071.810.0056720.1193282.722.722-22.4968.335.94344.82.1470.960.4740.0074080.1175924.036.75校核13-32.2889.096.41744.41.9870.050.6850.0099130.11

17、50875.9512.70核水位4-42.08010.07.10244.01.8269.050.9970.0136850.1113158.9621.665-51.87211.118.09943.61.6567.951.4730.0196370.10536313.9835.646-61.66412.509.57243.21.4866.732.2400.0294870.09551323.4559.097-71.45614.2911.81242.81.3165.361.7420.0417460.08325420.9280.018-81.2951.615.5013.55442.581.2164.53(

18、5)溢洪道水面曲線成果及護砌高度 計算溢洪道水面線是為確定邊墻高度、邊墻及襯砌底板的結構設計和下游消能計算提供依據。 溢洪道邊墻高度計算公式為：式中h不摻氣時水深，mhb當流速大于78m/s時摻氣增加水深，m安全超高，設計時取1.0，校核時取0.7,m；H邊墻高度，m 邊墻高度計算引水渠邊墻高見表11表11(v<78m/s)參情況h(m)(m)H=h+A(m)設計水位2.781.03.78校核水位3.620.74.12控制堰邊墻高度與引渠等高。設計水位時，邊墻高度H=3.78米；校核水位時，邊墻高度H=4.12米。收縮段邊墻高度具體計算見表12。收縮段最大流速v=5.71米/秒<7

19、8米/秒，不考慮摻氣所增加水深，故H=h+A。泄槽一段邊墻高度具體計算見表13。泄槽二段邊墻高度具體計算見表14。表12表13計算情況斷面斷面距漸變斷首端距離(m計算水深h(m)超全超咼(m邊墻咼度h(m設計水位首端01.921.02.92尾端602.751.03.75校核水位首端02.490.73.19尾端603.50.74.20計算情況斷面斷面距離槽首端距離(m計算水深h(m)流速v(m/s)(m)(m)H(m)1-102.751.03.752-23.582.601.03.63-311.582.451.03.454-442.252.301.03.35-5122.252.151.03.156

20、-6422.282.031.03.03(6)出口消能計算1-103.50.74.2校2-21.033.356.677.147.690.74.05核3-310.283.200.200.73.9水4-445.383.00.200.73.7位5-5137.342.80.73.76-6516.952.60.73.5表14計算情況斷面斷面距離槽首計算水流速v(m)H端距離深h(m(m/s)(m)(m)(m1-102.036.650.1350.1350.1350.1350.1350.1351.0r3.03設計水位2-22.361.857.301.02.993-35.351.707.941.02.844-4

21、11.621.509.01.02.645-522.421.3010.381.02.446-642.841.1012.271.02.247-780.550.9314.521.02.071-102.67.690.200.73.52-22.722.48.330.200.73.3校3-36.752.29.090.200.73.1核4-412.702.0100.200.72.9水5-521.661.811.110.200.72.7位6-635.641.612.50.200.72.57-759.091.414.290.200.72.38-880.011.2915.500.200.72.19 溢洪道出口消能計算的任務是：估算下泄水流的挑射距離；選擇挑流鼻坎形式，確定挑流鼻坎方式、反弧半徑、挑射角等尺寸，以保證達到最優(yōu)消能效果；估算下游沖刷坑的深度和范圍。 計算公式為L=Li+L2；匚=wcos(v