溢流重力坝
水工建筑物必考知识点精华版
1、溢流重力坝：既要满足稳定和强度要求，又要满足水利条件要求。
孔口尺寸，溢流堰形态，以及效能方式溢流坝的溢流面组成部分，各部分的形态的确定为满足泄水的要求，其实用剖面是将坝体下游斜面修改成溢流面溢流坝面由顶部曲线段、中间直线段、下游反弧段组成顶部曲线段的形状对泄流能力和流态有很大的影响。
对于坝顶溢流式孔口，工程中常采用WES 曲线下部反射弧要求沿程压力分布均匀，不产生负压和不致引起有害的脉动，通常采用圆弧曲线，反射半径R=（6~10）h ，h 为校核洪水位闸门全开时反弧处的水深。
中间直线段与顶部曲线段和下部反弧段相切，其坡度由重力坝基本剖面决定溢流坝实用剖面是将溢流面曲线与坝体基本剖面拟合修改而成。
2、重力坝抗滑稳定分析抗剪强度公式：()∑∑-=P U W f K s∑W --作用于滑动面以上的力在铅直方向投影的代数和∑P --作用于滑动面以上的力在水平方向投影的代数和U ——作用在滑动面上的扬压力；（1分）f ——滑动面上的抗剪摩擦系数；（1分）K----按抗剪强度公式计算的抗滑稳定安全系数抗剪断公式：()∑∑'+-'=P AC U W f K s ''s K ——抗滑稳定安全系数；（1分）∑W ——滑动面以上的总铅直力；（1分） ∑P ——滑动面以上的总水平力；（1分） U ——作用在滑动面上的扬压力；（1分）f '——抗剪断摩擦系数；（1分）c'——抗剪断凝聚力。
（1分）提高抗滑稳定性的工程措施：将坝的迎水面做成倾斜或折坡行，利用坝面上的水重来增加坝体的抗滑稳定；将坝基面开挖成倾向上游的斜面，借以增加抗滑力提高稳定性；利用地形地质特点，在坝踵或坝趾设置深入基岩的齿墙，用以增加抗力提高稳定性；采用有效的防渗排水或抽水措施，降低扬压力；利用预加应力提高抗滑稳定性3、拱效应：心墙坝由于心墙设在坝体中部，施工时就要求心墙与坝体大体同步上升，因而两者相互干扰大，影响施工进度。
第四章重力坝
1、坝顶宽度
为了满足运用、施工和交通的需要， 坝顶必须有一定的宽度。当有交通 要求时，应按交通要求布置。 一般情况坝顶宽度可采用坝高的 8~10%，且不小于3m。 碾压混凝土坝坝顶宽不小于5m； 当坝顶布置移动式启闭机时，坝顶 宽度要满足安装门机轨道的要求。
2、坝顶布置
坝顶结构布置的原则是安全、经济、合理、实 用。有下列型式： ①坝顶部分伸向上游； ②坝顶部分伸向下游，并做成拱桥或桥梁结构 型式； ③坝顶建成矩形实体结构，必要时为移动式闸 门启闭机铺设隐型轨道。 坝顶排水一般都排向上游。坝顶常设防浪墙， 高度一般为1.2m，厚度应能抵抗波浪及漂浮物 的冲击，与坝体牢固地连在一起，防浪墙在坝 体分缝处也留伸缩缝，缝内设止水。
堰顶设有闸门
当堰顶设有闸门时，闸门顶高程虽 高于水库正常蓄水位，但堰顶高程较低， 可利用闸门不同开启度调节库内水位和 下泄流量，减少上游淹没损失和非溢流 坝的高度及坝体的工程量。 与深孔闸门比较，堰顶闸门承受的 水头较小，其孔口尺寸较大，由于闸门 安装在堰顶，操作、检修均比深孔闸门 方便。在大、中型水库工程中得到广泛 的应用。
重力坝的特点
1、便于泄洪和施工导流容易。重力坝所用的材料抗冲能力强，剖面尺 寸较大，适于坝顶溢流和在坝身设置泄水孔，施工期可以利用坝体分期 导流。 2、混凝土重力需要温控散热措施。重力坝体积大，水泥用量多，水泥 水化热量大，需要温控散热措施，否则会产生温度裂缝，影响坝体的整 体性、耐久性及外观等。 3、材料的强度不能充分发挥。重力坝材料的允许压应力相对较大，而 坝体内部和上部的实际应力较小，因此坝体不同区域应采用不同强度等 级和耐久性要求的材料。 4、受扬压力影响大。重力坝的坝体和坝基有一定的透水性，在较大的 水头差作用下，产生渗透压力。渗透压力和浮托力合称扬压力，它会减 轻坝体的有效重量，对坝体的稳定不利，因此要采取有效措施减小扬压 力。 5、对地形、地质条件适应性好。几乎任何形状的河谷断面都可修建重 力坝，重力坝对坝基地质条件的要求虽然比土石坝高，但由于横缝的存 在，能很好地适应各种非均质的地基，无重大缺陷的一般强度的岩基均 能满足建坝要求。
重力坝的工作原理
重力坝的工作原理
重力坝是一种常见的水利工程结构，它的工作原理基于重力和物体稳定性的原理。
重力坝主要依靠自身的重量来承受水压力，并通过将这些压力传递到地基来保持其稳定性。
重力坝一般是由混凝土或大型石块等材料建造而成，通过筑坝来阻塞水流。
当水流经过坝体时，由于重力的作用，坝体对水流产生了阻碍作用。
这种阻碍作用使水流高度上升，从而形成了水库。
重力坝的工作原理主要可以概括为以下几个方面：
1. 抵抗水压：水压是指水体由于重力作用而产生的压力。
重力坝能够通过自身的重量来抵抗水压力，从而保持坝体的稳定性。
具体来说，坝体越重，所能承受的水压力就越大。
2. 平衡作用：重力坝是一个通过重力平衡来稳定自身的结构。
坝体上方的水压会通过重力传递到坝基，使坝体受力均衡，从而保持整个结构的稳定。
为了提高重力坝的稳定性，常常会在坝体内部设置一定数量的加固物，如钢筋混凝土墙等。
3. 溢流控制：重力坝通常会建在河道上，以形成水库。
当水位上升到一定程度时，超过坝顶高度的水会自动溢流，并通过坝体把溢流水流导入下游。
这样可以有效控制水库的水位，防止洪水泛滥。
4. 地基承载：地基是重力坝的支撑基础，承受着坝体的重量和
水力力。
为了确保坝体的稳定性，重力坝在设计和施工过程中会充分考虑地基的承载能力，采取加固措施，如在坝基周围设置岩石填料等。
总而言之，重力坝通过依靠自身的重量和地基的支撑来抵抗水压力，从而保持坝体的稳定性。
其主要工作原理是基于重力和物体稳定性的原理。
重力坝的工作原理
重力坝的工作原理
重力坝是一种通过自身重力来抵抗水压力的水利工程结构。
它的工作原理可以分为以下几个步骤：
1. 自身重力抵抗水压力：重力坝的主要作用是通过自身的重力来抵抗水体的压力。
重力坝的结构通常采用大块的混凝土或石块等材料，这些材料的重量可以使整个坝体具有足够的抗压能力，抵御来自水压力的力量。
2. 固定坝体：重力坝的坝体通过重力将其本身牢固地固定在地面上。
坝体的重量可以防止坝体在水体压力下发生滑动或倾覆，保证坝体的安全稳定。
3. 溢流和泄洪：重力坝通常具有溢流坝段和泄洪系统，用于控制洪水的流量。
当水位上升到坝顶时，溢流坝段将水导向坝体两侧的溢流道，以减小对坝体的压力；而泄洪系统则可以通过控制泄洪孔的开合，调节水库的水位和流量，以保护坝体和下游区域的安全。
4. 导流和堰流：重力坝还可以通过控制导流门和堰流孔等设施，将水流导引到合适的位置，以实现对水流的调节和利用。
导流门用于控制坝体上方的水流，以防止溢流或水流对坝体造成冲刷；而堰流孔则用于控制坝体下方的水流，以减小水压力。
通过以上的工作原理，重力坝可以有效地抵御水体压力，保证坝体的安全稳定，
并具备一定的调节和利用水资源的功能。
10泄水重力坝
泄水重力坝既是挡水建筑物，又 是泄水建筑物。其泄水方式有坝顶溢
流和坝身泄水孔泄流。
10.1
泄水重力坝设计要点
1.泄水重力坝位置选择
2.泄水方式的组合与流量分配 3.溢流坝堰顶和泄水孔进口高程的确定
10.2 溢流重力坝
（一）溢流重力坝的工作特点
1) 有足够的孔口尺寸和较高的流量系数，以 满足泄洪要求； 2) 使水流平顺地流过坝体，控制不利的负压 和振动，避免产生空蚀现象。 3) 保证下游河床不产生危及坝体安全的局部 冲刷； 4) 溢流坝段在枢纽中的布置，应使下游流态 平顺，不产生折冲水流，不影响枢纽中其他建筑物 的正常运行； 5) 有灵活控制水流下泄的机械设备，如闸门、 启闭机等。
按水流条件可分为:
有压泄水孔和无压泄水孔
按泄水孔所处的高程可分为:
中孔和底孔
按布置的层数又可分为:
单层和多层
1、有压泄水孔
2、无压泄水孔
双层泄水孔
受闸门结构及启闭机的限制，深式泄水孔的
断面面积不能太大，为了增大泄流量，可将泄水孔
做成双层的（或将泄水孔布置在溢流坝段）。 注意的问题： ①双层泄水时对下层泄水孔泄流能力的影响； ②在尾部上、下层水流交汇处可能产生空蚀。
边墩用于分隔溢流坝段，非溢流坝段。 导墙是边墩向下游的延续，用于分隔下泄水 流与坝后电站的出水水流。 导墙应高出掺气后的溢流水面1.0~1.5m。
6. 横缝的布置
① 缝设在闸墩中间
② 缝设在溢流孔跨中
（三）泄水重力坝设计中 高速水流问题
空化和空蚀、掺气、脉动、冲击波
（一） 空化和空蚀
2．加大压强可达40%；可增大负压，从而增大
了空蚀的可能性。
溢流重力坝的设计工程说明
溢流重力坝的设计工程说明溢流重力坝是一种常见的水利工程结构，用于调节和控制河流的水位。
它通过溢流坝顶的溢洪道将多余的水流引导到下游，以防止洪水泛滥，并保护下游地区免受洪水的侵袭。
以下是对溢流重力坝设计工程的详细说明。
1. 引言溢流重力坝是一种基于重力原理的大型水利工程结构，主要用于调节河流的水位，防止洪水泛滥，并保护下游地区免受洪灾侵袭。
其设计工程需要考虑多个因素，包括地质条件、河道特征、设计洪水等。
2. 工程背景在进行溢流重力坝设计之前，需要对工程背景进行详细了解。
这包括研究河道的地质条件、附近地区的人口密度、经济活动等因素。
还需了解历史上可能发生过的洪灾情况，以便确定合适的设计标准和安全系数。
3. 水文学分析在进行溢流重力坝设计之前，需要进行详细的水文学分析。
这包括研究河流的径流量、洪峰流量、洪水历时等参数。
通过分析这些数据，可以确定设计洪水的大小，以便确定溢流重力坝的尺寸和容量。
4. 地质勘察地质勘察是溢流重力坝设计中至关重要的一步。
通过对工程区域进行地质勘察，可以了解地下水位、土壤类型、岩石层位等信息。
这些信息对于选择合适的坝址和确定抗滑稳定性非常重要。
5. 坝址选择根据地质勘察结果和水文学分析数据，可以进行坝址选择。
合适的坝址应具备以下特点：地势相对平缓，土壤稳定性好，附近无大规模开采活动等。
还需要考虑施工便利性和工程造价等因素。
6. 结构设计溢流重力坝通常由混凝土或砌体构成。
在进行结构设计时，需要考虑到坝体的自重和水压力对结构的影响。
根据设计洪水和河道特征，确定坝顶宽度、坡度、防渗措施等参数。
7. 溢洪道设计溢流重力坝的溢洪道是将多余的水流引导到下游的关键部分。
在进行溢洪道设计时，需要考虑洪水流量、坝顶高程、溢洪能力等因素。
通常情况下，溢洪道采用自由溢流或控制性溢流方式。
8. 坝基处理坝基处理是确保溢流重力坝稳定性的重要措施之一。
通过对坝基进行处理，可以提高坝体与地基之间的摩擦力，增加整个结构的稳定性。
重力坝的消能方式
重力坝的消能方式1. 介绍重力坝是一种常见的水利工程结构，用于阻断河流或储存水源。
由于其巨大的体积和质量，当水流通过重力坝时会产生巨大的冲击力，这可能会对坝体和周围环境造成损害。
为了减少这种冲击力和保护坝体安全稳定，需要采用一些消能方式。
本文将详细介绍重力坝的消能方式，包括溢流消能、底洞消能和剖面设计等。
2. 溢流消能溢流消能是最常见的重力坝消能方式之一。
当水位超过重力坝顶部时，多余的水通过溢流堰顶从而减少冲击力。
2.1 溢流堰顶设计溢流堰顶通常由混凝土或钢板构成。
为了确保溢流堰顶的稳定性和耐久性，需要进行详细的结构设计和计算。
工程师需要考虑水位变化、洪水过程以及材料强度等因素来确定合适的堰顶高度和厚度。
2.2 溢流坝段设计为了减少溢流坝段的冲击力，可以采用一些措施，如设置消能坎、设置消能槽等。
这些设计可以有效地将溢流水流的动能转化为潜能或热能，从而减少冲击力。
3. 底洞消能底洞是重力坝中的一个重要组成部分，用于排放坝内的沉积物和调节坝内流量。
底洞也可以用作消能装置，通过将水流引导到底洞中进行消能。
3.1 底洞设计底洞设计需要考虑多个因素，如水流速度、底洞尺寸和布置、材料强度等。
合理的底洞设计可以有效地降低水流速度并减少冲击力。
3.2 底洞出口结构底洞出口结构通常由闸门和溢流堰组成。
这些结构可以帮助调节水流和降低冲击力。
闸门的设计需要考虑操作灵活性和防止水流逆流等因素。
4. 剖面设计剖面设计是重力坝消能方式中一个重要的方面。
合理的剖面设计可以减少水流速度并分散冲击力。
4.1 坝顶宽度坝顶宽度的选择应考虑到坝体稳定性和消能效果。
较宽的坝顶可以增加消能区域，减少冲击力。
4.2 坝脚宽度坝脚宽度的选择应考虑到坝体稳定性和消能效果。
较宽的坝脚可以分散水流并减少冲击力。
4.3 剖面曲线剖面曲线的选择应考虑到水流速度和流线形状等因素。
合理的剖面曲线可以减少水流速度并降低冲击力。
5. 结论重力坝的消能方式包括溢流消能、底洞消能和剖面设计等。
第五节 溢流重力坝
6、下游折冲水流及其防止
发生原因： 开启部分泄水孔，下游水流不能迅速在平面上扩散，在主流 两侧容易形成回流，主流受到压缩，使水流单宽流量增加， 流速在长距离内不能降低，引起河床冲刷。如两侧回流强度 不同，水位不同，还可将主流压向一侧，形成折冲水流。 危害： (1)冲刷河床和河岸； (2)影响航运； (3)电站尾水形成回流，抬高尾水，损失电能（落差减小）采取 防止措施： ①布置上，尽量使溢流坝下游水流与原河床主流位置方向一 致； ②运用管理，闸门均可开启，或对称开启； ③布置导流墙
设有胸墙的溢流面曲线
上述两种堰面曲线是根据定 型设计水头确定的．当宣泄 校核洪水时，堰面出现负压 值应不超过3—6m水柱高。
x2 y 4 2 H d
3.中间直线段 中间直线段与坝顶曲线和下部反弧段相切，坡度与 非溢流坝的下游坝坡相同。 4、溢流坝下游反弧段 下部反弧段是使沿溢流坝面下泄的高速水流平 顺地转向的工程设施，要求沿程压力分布均匀，不 产生负压和不致引起有害的脉动压力。通常采用圆 弧曲线，其反弧段半径应视下游消能设施而定。
Q=Qs-aQo
2、单宽流量的确定
单宽流量的大小是溢流重力坝设计中一个很重要的控制 性指标。单宽流量一经选定,就可以初步确定溢流坝段的 净宽和堰顶高程。单宽流量愈大,下泄水流的动能愈集中, 消能问题就愈突出,下游局部冲刷会愈严重,但溢流前缘短， 对枢纽布置有利。因此,一个经济而又安全的单宽流量， 必须综合地质条件、下游河道水深、枢纽布置和消能工设 计多种因素,通过技术经济比较后选定。 工程实证明对于软弱岩石常取q=20～50m3/(s·m)； 中等坚硬的岩石取q=50～100 m3/(s·m)；特别坚硬的岩 石q=100～150 m3/(s·m)；地质条件好、堰面铺铸石防冲、 下游尾水较深和消能效果好的工程,可以选取更大的单宽 流量。近年来，随着消能技术的进步,选用的单宽流量也 不断增大。在我国已建成的大坝中，龚嘴的单宽流量达 254.2m3/(s·m),目前正在建设中的安康水电站单宽流量 达282.7m3/(s·m)。而委内瑞拉的古里坝其单宽流量已突 破了300m3/(s·m)的界限。