侧槽溢洪道设计
侧槽溢洪道(河海大学水工建筑物课件)解读
（8－29）
对于棱柱体侧槽
0 ，则有 s
Q2 2Q dQ i0 2 2 dh C R g 2 ds ds Q2B 1 g 3
（8－30）
令式（8－29）中
Q2 Q 2 2Q dQ i0 2 2 0 3 2 C R g s g ds
（8－31）
＋1断面流量、水深、断面平均流速为Q+dQ、
h＋dh、V+dV；两断面在槽底相距ds。由变量流 的动量定律可导出下列水面线微分方程：
Q2 Q 2 u Q dQ i0 2 2 2 （8－28） 3 dh C R g s V g 2 ds ds Q2 B 1 g 3
第四节 其他型式的溢洪道 一、井式溢洪道
1、 组
成：溢流喇叭口、渐变段、弯曲段、泄水隧洞、出口消能段及尾水渠。 2、工作原理：井式溢洪道工作时水流从四周经环形堰径跌入喇叭口，并在一定 深度处水舌相互汇交，逐渐成有压流，再经 隧洞泄往下游进入喇叭口的流量决定于堰 顶水头、堰的型式和周长；流量能否顺利 泄出隧洞取决于隧洞的断面尺寸以及竖井 内形成的压力水头。进水为自由堰流，出
设备。
图8－47 河岸虹吸溢洪道首部
1－遮檐；2－通气孔；3－挑流坎；4－弯曲段；5－排污孔
•
4、设计要求：
（1）虹吸管的真空值不得超过（7.5~8）米水柱高； （2）虹吸作用开始前，为堰流；形成之后为管流； （3）通气孔的面积约为虹吸管横断面的（2~10）％。
8－38 侧槽内复杂的流态
二
侧槽内水面曲线的计算
设侧槽断面按一定规律沿程扩展，各断面流 量按一定规律沿程增加。取侧槽的一个微分段 考虑，其底坡为 i ，为更具普遍性计算，自 0 侧槽进入侧槽的流向与槽轴线不正交，正交于 槽轴线的流速分量为u（与u垂直的另一分量为 v）。如设通过n－n断面的流量为Q，水深为h， 过水断面为 ，断面平均流速为V，；而在n
侧槽溢洪道
设备。
图8－47 河岸虹吸溢洪道首部
1－遮檐；2－通气孔；3－挑流坎；4－弯曲段；5－排污孔
•
4、设计要求：
（1）虹吸管的真空值不得超过（7.5~8）米水柱高； （2）虹吸作用开始前，为堰流；形成之后为管流； （3）通气孔的面积约为虹吸管横断面的（2~10）％。
3、工作原理：
遮檐顶与虹吸管的堰顶均与正常高水位平齐。当上游水位高于正常高水位，
开始泄流，利用挑流坎封闭虹吸管，水流带走空气，形成虹吸。通入空气，则虹吸
作用被破坏，泄流停止。
虹吸溢洪道的前端有一位
于正常库水位以下的进口，其 顶盖成为遮檐，与 遮檐共同形 成虹吸管道的下部结构即为溢 流堰。遮檐在泄洪时淹入水下 的深度应使进水时不致于挟入 空气和漂浮物。溢流堰顶高程 与正常高水位平齐。为了自动 加速形成虹吸作用，可在管内 设挑流小坎（图8－47，a）或 弯曲段（图8－47，b）等辅助
dQ 则可得 dh 0 ，即当 i0 , Q, 和 满足式（8－31）的条件，则在 s ds ds 非棱柱体侧槽中（且在v＝0的情况下）就能得大致等深的水流。
方程式（8－29）～（8－30）都是假定h仅随s而变化，对于同一横断面则 认为水深无变化。而实际上侧堰对岸一侧水深高于侧堰水深，所以方程中h应理 解成横断面平均水深。试验观测表明，横断面最大水深可能比这个平均水深大 （5～20）％. 为更简便计算侧槽水面曲线，如图8－40所示侧槽，忽略沿程摩阻 损失，由动量定律得公式为：
5、设 计： 堰：堰顶应设闸墩或导流墙，以使进口水流应平顺、对称，防止出现立轴漩涡； 溢流堰进口体型应采用流线型设计，如可用自由射流曲线体型。 渐变段：使水流平顺地与竖井连接，避免水流与井壁脱离。水流为自由跌流，压 力为大气压。 竖井段：起稳定水流作用。该段流态为有压流，水流克服水头损失后，得到隧洞 进口动能。
侧槽溢洪道的组成
自溃堤各段间隔墙 1:2
0.3m厚混凝土护面 0.6m厚3.0m深的混凝土截水墙
8.80
0.6m厚1.5m深的混凝土截水墙 5.65
侧槽溢洪道的溢流堰、泄洪槽、消 能设施和尾水渠的设计类似于正槽溢洪 道。
5
二 侧槽设计
1 侧槽的主要水力特性 侧槽的主要水力特性是侧向进流、纵
向泄流。 （a）溢流堰作为侧槽的一个槽壁，在堰长
范围内，侧槽流量沿程递增； （b）水流从溢流堰进入侧槽，自下部冲向
对面的槽壁，再向上翻腾，产生旋滚， 然后再转向进入泄槽。
顶自溃式和引冲自溃式两种。 一般水位时，自溃堤可以拦蓄洪水。
当库水位超过一定高程后，水流漫溢自动冲 开土石坝泄洪。
22
（1）漫顶自溃式非常溢洪道，其土 坝坝坡和地基必须在防渗和稳定方面满 足永久性建筑物的要求。这种土坝溃决 很快，故土坝的高度受到一定的限制。
1:2 草皮护面的非常溢洪道
1.5 0.9 土堤
14
(2)根据地形、地质条件，参考已有工程经验，选定 侧槽断面形状、侧槽边坡系数m、底宽变率b0/bl、
槽底坡度i、经济的槽末水深hl。
m 0.5
b0 / bl 0.5 ~ 1.0
i 0.01~ 0.05
hl (1.2 ~ 1.5)hk
15
(3)利用侧槽末端断面至控制断面之间的能
6
侧槽内的流态
7
2 侧槽的设计 总原则： （1）泄流量沿程增加； （2）泄槽有一定坡度，槽中水流稳定，
为缓流； （3）溢流堰为自由出流；
8
（1）侧槽横断面
（a）侧槽一般做成窄深的梯形断面，既节 省开挖量，又容易使侧向进流与槽内水 流混合，水面较为平稳；
正槽溢洪道与侧槽溢洪道设计概述
刘家峡右岸溢洪道，泄槽纵坡由6个坡段组成， 变坡5次，1969年断续过水总时数324h，v=30m/s，
Q =2350m3/s，泄槽破坏比较严重的有3处，都发生 在泄槽底坡由陡变缓处，底板被掀走，地基被冲刷， 最深达13m。
3、横剖面
岩基:矩形或接近矩形； 土基或节理发育和破碎带的岩基上： 梯形（1：1～1：2）。
水工建筑物课件
2013年
第七章 岸边溢洪道
本章的主要内容：
7.1 概述 7.2 正槽溢洪道 7.3 侧槽溢洪道 7.4 非常泄洪设施
7.1 概述
土坝水利枢纽的三大件——土坝、溢洪道、隧洞。 溢洪道——是水库的太平门,泄洪保坝是主要作用。本章 重点讨论土石坝枢纽中的岸边溢洪道。
一、设计要求和优点
（一）泄槽的平面布置及纵、横剖面
1、平面
（1）为使水流平顺，减少冲击波，平面宜尽量采用直线、 等宽、对称布置。
（2）泄槽长，受地质、地形条件限制，不能完全做成直 线，需要转弯， R≥10b（b：陡槽直线段的平均宽度）。
（3）为了减小泄槽末端的单宽流量，以利于消能防冲， 有时在泄槽末端设扩散段。
2、纵断面
1、设计要求 ⑴ 过得去——能通过设计的泄流量（控
制段）。 ⑵ 泄得下——主要指泄槽的设计要满足
泄流要求。 ⑶ 冲不垮——主要指泄槽和下游消能工
在高速水流作用下不发生破坏。
2、优点 ⑴ 超泄能力大（表孔）。 ⑵ 闸门总作用力P小，操作检修 方便，安全可靠。
二、类型
1. 正槽溢洪道——堰轴线与泄槽轴线接近 正交，过堰水流的流向与泄槽的轴线方向一致。
⑷ 施工——对出渣路线及堆料场都要 合适地布置，有可能利用开挖的土石方量 来填筑土石坝，避免各建筑物施工相互干 扰。
侧槽溢洪道工作原理
底宽比约为1:1~1:4； 4、选定槽底纵坡i0。槽底高程应保证溢流堰为自由溢流，侧槽中水流应为缓流流态，底
坡坡度为缓坡，1:0.01~1:0.05 5、选定经济的槽末水深hl。为减少侧槽开挖量，宜取hL ＝ （1.2~1.5)hk,这里 hk为槽
度hb应不超过0.5H，其中H为堰顶溢流水头。 9、自起始断面既定的水面高程，引用第7步计算成果向下游推算各断面水面高程和堰
底高程，从而得到侧槽的全部形态
第四节 其他型式的溢洪道
一、井式溢洪道
1、组 成：溢流喇叭口、渐变段、弯曲段、泄水隧洞、出口消能段及尾水渠。
2、工作原理：井式溢洪道工作时水流从四周经环形堰径跌入喇叭口，并在一定 深度处水舌相互汇交，逐渐成有压流，再经 隧洞泄往下游进入喇叭口的流量决定于堰 顶水头、堰的型式和周长；流量能否顺利 泄出隧洞取决于隧洞的断面尺寸以及竖井 内形成的压力水头。进水为自由堰流，出 水为有压管流，所以井式溢洪道适应的水 头达100～200m。
8－38 侧槽内复杂的流态
二 侧槽内水面曲线的计算
设侧槽断面按一定规律沿程扩展，各断面流 量按一定规律沿程增加。取侧槽的一个微分段 考虑，其底坡为 i0 ，为更具普遍性计算，自 侧槽进入侧槽的流向与槽轴线不正交，正交于 槽轴线的流速分量为u（与u垂直的另一分量为 v）。如设通过n－n断面的流量为Q，水深为h，
s
dh
i0
Q2
2C 2R
2Q
g 2
dQ ds
ds
1 Q2B
g 3
（8－29） （8－30）
侧槽溢洪道水力设计计算书(底流消能)
2
0.00004
0.608
0.79
消能标准
5
#DIV/0!
0
0.00
4.4 侧槽泄流能力复核计算
根据规范第A.2.1条，开敞式幂曲线实用堰的泄流能力可按（A.4）计算：
Q CmmB 2g H03/ 2
（A.4）
Q CmmB 2g H03/ 2
1 0.2 k
n 1
0
H0 nb
式中：
Q…………流量，m3/s；
侧槽堰长L计算成果表
计算情况
Q
H0
m
ε
σm
L
校核标准 194.6
2.08
0.49
0.95
1
31
设计标准
17.8
0.40
0.49
0.95
1
34
初步确定侧槽堰长L=32m
4.2 侧槽底宽b拟定
泄流量沿侧槽轴线均匀增加，所以侧槽横断面面积应沿程增大，侧槽首端和末端断面断面底宽之比bu/be=0.51。
hk 2.993
ik 0.00012
设计标准
1.5
0.014
12
7.296
13.216
109.83
0.608
0.00004
消能标准
0.0
0.014
12
0
12
108.078
0
#DIV/0!
2、侧槽末端水深he计算
计算工况 频率（%）
ik
校核标准
0.1
0.00012
hk 2.993
he 3.89
设计标准
堰顶高程： 1153.000m
堰顶最大水头Hmax： 2.080m 溢流堰宽度B： 32.000m 闸门孔数： 1孔 泄槽宽度： 12.0m 闸墩厚度： 0.000m 泄槽糙率n： 0.014
溢洪道设计
5.3溢洪道加固设计5.3.1溢洪道的现状及存在问题某水库的溢洪道为侧槽式溢洪道，位于大坝的左侧，总长度280 m，由溢流堰、侧槽、渐变段、泄槽、挑流消能工等部分组成。
溢流堰呈L型布置，为克—奥型非真空实用堰，堰顶高程282.5 m，其中侧堰长70 m，端堰长5 m。
侧槽的起始底宽为5m，沿程线性扩大至25m，通过渐变段缩窄为17 m后与泄槽衔接。
根据地形条件，泄槽采用变纵坡的陡渠，两级纵坡分别为i=1/30与1/10。
挑流鼻坎段长10 m，宽17 m，其反弧曲率半径为19.5m，挑射角25°。
各段均为梯形断面，侧墙的边坡系数m=0.25。
该溢洪道在开挖施工的过程中，由于深切方于1977年11月造成左岸山体大规模滑坡，为了就近处理土石方，临时修改了大坝的设计断面。
溢洪道于1987年首次溢洪，过水深0.16 m。
1988年9月3日当溢洪水深达0.62 m时，挑流水舌直接冲刷左侧下游的山体，再次引起滑坡，下滑的泥石流淤塞河床，导致大坝坝脚长期渍水，威胁水库的安全，且呈逐年加剧之势。
目前，溢洪道存在的主要安全隐患如下：a）溢洪道的基础为元古界板溪群粉砂质、泥质板岩，岩石破碎，节理裂隙发育，堰体及基础长期漏水，且溢洪道的排水系统也已堵塞失效。
库水通过渗漏通道直接作用在底板下，使底板在泄洪时承受过高的扬压力，导致底板与基础之间产生接触冲刷，底板以下大面积被掏空，危及溢洪道的安全运行。
b）虽然对左岸滑坡体进行了加固，但由于资金不足，处理不够彻底。
目前，两个滑坡体均处于临滑的状态，左岸的滑坡体有蠕动的迹象，使溢洪道侧墙开裂，尤其是靠近滑坡体的左侧墙，纵横裂缝已达15条之多。
继续发展下去，如果两个滑坡的侧翼相连，有可能诱发更大规模的滑坡。
c）溢洪道鼻坎以下的消能措施不力，滑坡体基脚及护岸挡土墙遭挑流水舌的冲刷，使下游沟谷的水土流失现象加剧，且河床中堆积的岩渣未作任何处理，渍水危及大坝的安全。
5.3.2加固改造方案比选5.3.2.1溢流堰的加固处理方案为了截断库水的渗漏通道，减少溢洪道底板承受的扬压力，必须对溢流堰的堰体与基础进行处理，可供选择的方案有两个：方案Ⅰ—翻修堰体结合基础帷幕灌浆；方案Ⅱ—不翻修堰体，重新浇筑堰面砼，堰体与基础同时进行灌浆，堰后设置排水孔，并与溢洪道底板的排水系统相连。
侧槽溢洪道.
一、概 述
1、适用范围：
当水利枢纽的拦河坝难以本
身溢流，且两岸陡峭，布置正槽 溢洪道将导致巨大开挖量时，可 采用侧槽式溢洪道。 2、组成部分： 侧槽溢洪道由溢流堰、侧槽 和泄水道三个主要部分组成。
图8－36 侧槽明流溢洪道典型布置
3、工作原理：溢流堰轴线大致顺河岸等高线布置，水流过堰后进入 与堰轴线平行的侧槽内，然后通过泄水道泄往下游。此泄水道 可为类似于上节所述的明流陡坡泄槽以及相应的消能段，也可 由斜井、泄水隧洞组成，如图8－37。
y Q1 v1 v2 V2 Q V g Q1 Q2 Q1
（8－32）
式中△y为相邻两断面①、②的水面高差, △Q=Q2 －Q1， △V＝V2－V1
图8－40 侧槽水面曲线计算简图
三
侧槽设计步骤
1、根据调洪演算及方案优选，首先定出侧堰堰顶高程和过堰单宽流量，选定侧槽长度。 2、为节省开挖量，侧槽多选用深窄梯形断面。在满足水流要求和变坡稳定条件下，侧堰 侧的边坡一般可用1：0.5，对岸边坡则可用1：0.3～1：0.5。 3、选定侧槽底宽。泄流量沿侧槽轴线均匀增加，所以侧槽断面积应沿程增大，始末断面 底宽比约为1:1~1:4； 4、选定槽底纵坡i0。槽底高程应保证溢流堰为自由溢流，侧槽中水流应为缓流流态，底 坡坡度为缓坡，1:0.01~1:0.05 5、选定经济的槽末水深hl。为减少侧槽开挖量，宜取hL ＝ （1.2~1.5)hk,这里 hk为槽 末流量QL相应的临界水深。 6、为避免槽内紊乱波动水流直接进入泄槽（或斜井），保证下游较好的水力条件， 侧槽结束后还应设置适当的调整段和控制断面（图8－40）。 7、以侧槽末端断面为起算断面，选用适当的水面曲线差分方程，逐段向上游推算水面 高差和相应水深。 8、选定起始断面的水面高程。为使溢流堰为非淹没出流，起始断面水面超过堰顶的高 度hb应不超过0.5H，其中H为堰顶溢流水头。 9、自起始断面既定的水面高程，引用第7步计算成果向下游推算各断面水面高程和堰 底高程，从而得到侧槽的全部形态
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
目录
资料： ---------------------------------------- 2 (一) 计算测槽长度L. ------------------- 2（二）计算测槽末端水深。
------------- 3（三）确定控制断面坎高。
------------- 4（四）计算各断面流量。
---------------- 5 (五)测槽水面曲线计算。
----------------- 6（六）泄槽计算。
----------------------- 17（七）泄槽横断面布置 ----------------- 19（八）消能防冲设计 -------------------- 20
资料：
某大（2）型水库，正常蓄水位为30m,设计洪水位为32m(相应泄流量为150m 3/s),校核洪水位33.43m,（相应泄流量为210m 3/s)。
该地区最大风速的多年平均值为16.9m/s,坝肩山头较高，岸坡较陡。
布置溢洪道泄槽处山坡坡度约为1:4，泄槽水平投影长约65m,泄槽宽8m 。
该地区地震基本烈度为Ⅵ度。
地表为全风化粉砂岩，基岩为寒武系八村组粉粉砂岩强风化层。
强风化层地基承载力标准值可取500Kpa 。
由坝肩山头较高，岸坡较陡可以知道，设计该溢洪道为侧槽式溢洪道。
堰顶高程取30m.
(1)计算测槽长度L.
L=
2
3
02m
H g Q
采取设计洪水位计算，式中Q 溢洪道最大泄流量取150 m 3/s ， 采取宽顶堰，则堰顶水头H 0=32-30=2m 。
流量系数m=0.35.测槽底坡i=0.1. 代入数据：L=
2
302m
H g Q
=
2
3
281.9*235
.0150
=34.21m 。
（2）计算测槽末端水深。
由设计地形(泄槽宽8m)可知, 测槽末端宽度b L =8m 。
起始断面宽度与测槽末端宽度b 0/b L 采用0.5值，则起始断面宽度b 0=4m 。
测槽末端水深h
h k =32g
q α
q=
=b
Q 6.188150
=.1=α 1
代入数据得h k =又查资料可知道b L /b O =5时h L = 1.5 h k 。
b L /b O =1时h L = 1.2h k 。
而本设计中b L /b O =2，用内插法求得h L = 1.275 h k 。
h L = 1.275 h k 。
=1.275*3.4=4.3m 。
（三）确定控制断面坎高。
控制断面坎高d=(hL-hk)+(1+）ξ(
g
22
2K L V V -)。
取2.0ξ
h =4.3m 。
h k =3.4m. v L =3
.4*)3.4*5.08(150
+=L A Q =3.44m/s 。
v k =。
s m A Q /5.54
.3*8150
k == 代入数据得d=(4.3-3.4)+(1+）2.0(
81
.9*25
.544.32
2-) =-0.226m 。
由于d<0,故不设坎。
注测槽断面采用梯形设计。
m 1=m 2=0.5.
（四）计算各断面流量。
将测槽沿程划分若干计算段，从起始段断面起骗号（1,2,3,4,5,6）
计算各断面流量Q i =q*i. i=L/6=34.21/5=6.842m 。
q=Q/L=150/34.21=4.38m 3/(s.m) 则Q 1=0m/s
Q 2=4.38*6.842=29.9592m/s Q 3=4.38*(6.842*2)=59.9184m/s Q 4=4.38*(6.842*3)=89.8776m/s Q 5=4.38*(6.842*4)=119.8368m/s Q 6=4.38*(6.842*5)=149.796m/s
(五)根据公式: h i =h i+1+△y-i 0△△ y=g
2)
(21V V -[△X]
分别算出6个断面的底宽。
已知b 1=4m ，b 6=8m 。
采用内插法算出b 2 b 3 b 4 b 5 。
算出b 2。
=4.8m. b 3 =5.6m, b 4=6.4m, b 5 =7.2m.
以第六和第五断面为分析。
由上解知道v L =3.44m/s 。
则v 6=3.44m/s 。
V 5=5
5A Q =55*)*5.02.7(8368.119h h
h 5=h 6+△y-0.1*6.842
先假设△y=1。
可以算出h 5值来。
再把h 5值代入公式
△ y=g
2)
(21V V -[（V 2-V 1）+)(212
112V V Q Q Q Q ++-+J △X]中来验算△y 值。
改动△y=1值，使验算△y 值和假设假设△y 值相同接近，查看得
h 5=3.9058m. 试算表格如下：
4-5断面
2-3断面
1-2断面
由表格试算结果可以知道H1 =2.709m
h2=3.1732m
h3 =3.4174m
h4=3.6316m
h5 =3.9058m
h6 =4.3m。