正槽溢洪道布置

2014.09正槽溢洪道布置水工建筑物項(xiàng)目化實(shí)訓(xùn)包1-進(jìn)水渠；2-溢流堰；3-泄槽；4-消力池；5-出水渠進(jìn)水渠、控制段、泄槽、消能設(shè)施、出水渠。正槽溢洪道由五部分組成：正槽溢洪道組成1.作用：是將水庫(kù)的水平順地引向溢流堰。2.設(shè)計(jì)原則：減小水頭損失，增加溢洪道的泄流能力。3.平面布置原則：（1）最好布置成直線，避免水流急劇轉(zhuǎn)變。（如需轉(zhuǎn)彎，R大于等于（4~6）倍的渠底寬度）（2）進(jìn)水口多做成喇叭口形，使水流逐漸收縮。（3）引水渠和溢流堰之間用漸變段連接，防止堰前產(chǎn)生漩渦和回流，影響泄水能力。一、進(jìn)水渠尺寸足夠大的，以降低流速，減小水頭損失。一般V=3~5m/s，V不淤＜V＜V不沖，土基采用梯形，巖基采用近似矩形新鮮巖石為1∶0.1~1∶0.3風(fēng)化巖石為1∶0.5~1∶1.0土基為1∶1.5~1∶2.5引水渠的縱斷面一般做成平底坡或具有不大的逆坡。5.縱斷面：4.橫斷面：一、進(jìn)水渠控制段又叫溢流堰或控制堰，溢洪道的控制段包括：溢流堰及兩側(cè)連接建筑物，是控制溢洪道泄流能力的關(guān)鍵部位。型式寬頂堰實(shí)用堰駝峰堰折線形堰常用溢流堰應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)條件、運(yùn)用要求、通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較選定。二、控制段1.寬頂堰（2.5H＜δ＜10H）特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，但流量系數(shù)較低。由于寬頂堰重量輕、荷載小，對(duì)承載力較差的土基適應(yīng)能力較強(qiáng)，因此，在泄量不大或附近地形較平緩的中、小型工程中應(yīng)用較廣。二、控制段2.實(shí)用堰（0.67H＜δ＜2.5H）特點(diǎn)：流量系數(shù)比較大，在泄量相同的條件下需要的溢流前緣較短，工程量相對(duì)較小，但施工較復(fù)雜。大、中型水庫(kù)，特別是岸坡較陡時(shí)，多采用這種型式。二、控制段槽內(nèi)的水流處于急流狀態(tài)，水流流速大，對(duì)邊界條件的變化非常敏感，當(dāng)邊墻有轉(zhuǎn)折時(shí)就會(huì)產(chǎn)生沖擊波，沖擊波使橫斷面上的水深局部增加，因而要求邊墻也要增高，同時(shí)泄水槽內(nèi)極易產(chǎn)生摻氣、空蝕等問(wèn)題。泄槽的底坡為陡坡，所以又稱(chēng)之為陡槽，以便將過(guò)堰水流迅速安全地泄向下游。三、泄槽1.泄槽的平面布置原則:（1）盡可能布置成直線、等寬、對(duì)稱(chēng)斷面。（2）實(shí)際工程中，為減小溢洪道工程量，首段常設(shè)收縮段，末端設(shè)擴(kuò)散段。收縮段長(zhǎng)：擴(kuò)散角必須保證水流擴(kuò)散時(shí)不能與邊墻分離，避免產(chǎn)生豎軸漩渦。按直線擴(kuò)散的擴(kuò)散角θ一般不宜超過(guò)60~80。擴(kuò)散段起、止斷面的平均弗勞德數(shù)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取0.3（3）收縮段：（4）擴(kuò)散段：在控制段之后布置過(guò)渡段，作用是來(lái)連接過(guò)渡段和泄槽。收縮角θ可按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算確定，θ<6o，θ也可用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：因地形限制需設(shè)彎曲段時(shí)，轉(zhuǎn)彎半徑不宜過(guò)小，一般采用R=(6~10)B,R為軸線轉(zhuǎn)彎半徑，B為泄槽底寬。彎曲段不宜設(shè)在變坡處，其前后都應(yīng)有足夠長(zhǎng)的直線等寬段，以改善水流條件。（5）彎道段：2.泄槽的縱剖面：（1）泄槽的縱坡常隨地形、地質(zhì)條件變化。但坡度不宜太大。（2）坡度由陡變緩時(shí)，泄槽易被動(dòng)水壓力破壞。為避免，應(yīng)在變坡處用反弧連接。R=(3~6)h,其中h為變坡處斷面水深。（3）坡度由緩變陡時(shí)，水流易脫離槽底產(chǎn)生負(fù)壓。在變坡處宜采用符合水流軌跡的拋物線連接。（4）縱坡應(yīng)大于臨界坡，以保持急流。常用縱坡為1％~5％。3.泄槽的橫斷面（1）在巖基上的泄槽多做成矩形或近似矩形的橫斷面，邊坡比大約為1:0.1~1:0.3。（2）非巖基上，一般為梯形斷面，邊坡比不宜緩于1：1.5。（3）泄槽邊墻高度的確定一般V>7~8m/s時(shí)，空氣從自由水面進(jìn)入水體，考慮摻氣。泄槽邊墻高度根據(jù)摻氣后的水面線hb加0.5~1.5m的超高確定。H邊墻=hb+安全超高（0.5~1.5m）

在泄槽轉(zhuǎn)彎處的橫斷面，水流流態(tài)復(fù)雜，由于彎道離心力及沖擊波共同作用下形成橫向水面差，導(dǎo)致過(guò)水?dāng)嗝嫱鈧?cè)水深加大，而內(nèi)側(cè)水深減小，流態(tài)十分不利。如圖所示：彎道橫向水面超高以槽底中心線為準(zhǔn)使渡槽內(nèi)外高差為2ΔZ，見(jiàn)圖（b）。為消除彎道短的水面干擾，保持泄槽軸線的原底部高程、邊墻高程等不變，以利于施工。常將內(nèi)側(cè)渠底較軸線高程下降ΔZ，而外側(cè)渠底的高程ΔZ。外側(cè)抬高ΔZ內(nèi)側(cè)降低ΔZ四、消能防沖設(shè)施1.消能方式：（1）底流式：適用于地質(zhì)條件較差或溢洪道出口距壩較近的情況。（2）挑流式：適用于水頭大，有較好的巖基或泄槽末端遠(yuǎn)離攔河壩，挑流沖刷坑不影響建筑物的安全。a.重力式消能b.襯砌式消能挑流式2.設(shè)計(jì)原則：同溢流壩，唯有泄槽末端的挑流坎構(gòu)造與溢流堰的鼻坎不同，現(xiàn)說(shuō)明如下：挑流坎重力式：土基，如圖（a）。襯砌式：（堅(jiān)硬完整）巖基，如圖（b）。用錨筋與巖基連接，可減少開(kāi)挖與砼量?！锍鏊淖饔茫簩⑾芎蟮乃髌巾樀匾胂掠魏拥馈Ｎ?、出水渠當(dāng)泄槽下泄的水流經(jīng)過(guò)消能后，不能直接進(jìn)入原河道時(shí)需要設(shè)出水渠。★出水渠2.人工出水口如無(wú)天然河道，則需人工挖明渠。1.利用原天然河道盡量短、直，底坡也應(yīng)盡量接近于下游原河道的平均底坡，水流才能平順下泄。實(shí)際工程案例：陸渾水庫(kù)背景資料溢洪道案例：已知正槽溢洪道引水渠為梯形斷面，底寬為65m，長(zhǎng)10m，邊坡為1:1；控制段為不設(shè)閘