溢流坝段设计
溢流坝段结构形式
溢流坝段结构形式
溢流坝段是指水坝中的一个特定部分，用于控制水流的溢流和泄洪。
溢流坝段的结构形式可以根据具体的设计和功能需求而有所不同，以下是几种常见的结构形式：
1.溢流堰坝（Spillway Dam）：溢流堰坝是一种常见的溢流坝段结构形式，通常由一个或多个溢流堰构成。
溢流堰坝的主要功能是通过溢流堰控制水流的溢流和泄洪，以保证水坝的安全。
溢流堰坝可以采用不同的形式，如重力坝、拱坝等。
2.溢流面坝（Overflow Dam）：溢流面坝是一种通过坝面上的溢流面来控制水流溢流的结构形式。
溢流面坝通常由一段倾斜的坝面构成，当水位超过一定高度时，水流会从溢流面上溢流。
溢流面坝适用于一些水位变化较大的情况，可以通过调整溢流面的倾斜角度来控制溢流流量。
3.溢流堤坝（Spillway Embankment）：溢流堤坝是一种利用堤坝来控制水流溢流的结构形式。
溢流堤坝通常由一段较低的堤坝构成，当水位超过一定高度时，水流会从堤坝上溢流。
溢流堤坝适用于一些地形较平坦的情况，可以通过调整堤坝的高度和形状来控制溢流流量。
4.溢流闸坝（Spillway Gate Dam）：溢流闸坝是一种通过闸门来控制水流溢流的结构形式。
溢流闸坝通常由一段带有闸门的坝段构成，当水位超过一定高度时，可以打开闸门来控制溢流流量。
溢流闸坝适用于需要更加精确控制溢流流量的情况，可以通过调整闸门的开度来实现。
这些溢流坝段结构形式在设计和施工过程中需要考虑多个因素，如水流特性、地质条件、工程成本等。
具体的选择应根据实际情况进行综合考虑和评估。
溢流坝段计算表格
H+Yi=α Vi^2/2g 正交于坝面的水深h 自然掺气水深hb 对应点流速v 0.480 0.675 29.068
11.07063422
基本数据
校核水位 703.26 堰顶高程 700 堰上水头Hmax 3.26 0.75Hmax 2.445 0.95Hmax 3.097 所以Hd= 2.8 下游坡比m= 0.75 切点坐标Xt 4.31 切点坐标Yt 3.10 曲线段总长度Lct 堰顶上游曲线段长度Lcu 堰顶下游曲线段长度Lcd 坝面任一点直线段长度Lsi 坝顶起点到(Xi，Yi)的坝面距离L 掺气起点位置Lk 下泄流量Q 堰顶宽度b 单宽流量q 夹角α cosa sina 流速系数ψ 53.1 10 5.31 53.13 0.600 0.800 0.95 计算点坐标Xi 计算点坐标Yi 33.45 41.96
6.3558 0.882 5.4738 48.57Pline coordinate X,Y -3.26,-3.491 -2.608,-3.421 -1.956,-3.33 -1.304,-3.218 -0.652,-3.064 0,-2.859 0.652,-2.606 1.304,-2.292 1.956,-1.905 2.608,-1.447 3.26,-0.904 3.912,-0.267 4.564,0.478 5.216,1.316 5.868,2.265 H/Hd X/Hd -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 -0.49 -0.484 -0.475 -0.46 -0.425 -0.371 -0.3 -0.2 -0.075 0.075 0.258 0.47 0.705 0.972 1.269 0.5 1 Y/Hd -0.933 -0.915 -0.893 -0.865 -0.821 -0.755 -0.681 -0.586 -0.465 -0.32 -0.145 0.055 0.294 0.563 0.857 -1.21 -1.185 -1.151 -1.11 -1.06 -1 -0.919 -0.821 -0.705 -0.569 -0.411 -0.22 -0.002 0.243 0.531 1.33
溢流坝段表孔设计计算说明
== 第4章 溢流坝段表孔设计溢流坝段既是挡水建筑物，又是重力坝枢纽最中重要的泄水建筑物。
设计时， 除了应满足稳定和强度要求外，还要满足因泄水带来的一系列要求， 包括 ：(1 ) 具有足够的 孔口体形尺寸和较高的流噩系数，，以使之具有足够的溢流 能力。
( 2) 应具有良好的孔口体形，以使水流平顺 地过坝，不产生有害的负压、 震动和空蚀等。
( 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位置，应使下游水流流态平顺，不产 生折冲水流， 不影响枢纽中的其他建筑物的正常运行。
(1) 又灵活可靠的下泄水流控制设备，如闸门启闭机 等4. 1 确定溢流断面长度4.1.1 设计单宽流量溢流重力坝的单宽流量 q 需综合考虑地质条件、枢纽布置下、游河道水深和消能工设计等因素，通过技术经济 比较后选定。
单宽流噩愈大，所需的溢流前缘 愈短，对枢纽 布置有利， 但 下 泄水 流动能大，对下游消能防冲不利 ，。
近年来随着 消 能工技术的进步，选定的单宽流量也不断增大。
本设计中，三峡坝之下游段地质条件优良，故可假定单宽流盐q=200m 3 /s , 据此可假定溢流坝段长度。
(1 ) 设计洪水位 工况下： Q = 23540 m3/s则可假定 Q 23540 L = — == 117 .7 m200( 2 ) 校核洪水位 工况下： Q = 3526 0 m3/s则可假定Q 35260L = — == 176 .3m200选取二者中的最大值， 确 定溢流段长度为176. 3m本设计选用平面钢闸门形式，因 其 结构简 单，而且闸墩受力条件良好。
取孔口净宽为b = 8 米。
a 、计算孔口数：(1 )设计 洪水位工况下·. n =117 .7= 14 .71( 2 ) 校核洪水位 工况下： 176 .3n 21 .94由此可确定 孔口数为22 孔。
据此计算Q 溢 = 22X 8X200 = 35300 m3/s, 满足设计洪水位和校核洪水位工况下所需的下泄流量。
溢流坝段设计
溢流坝段设计第四章溢流坝段设计4.1孔⼝设计1.确定⼯程等级本⼯程基本资料防洪要求减轻洪⽔对A市和A平原的威胁，在遇到5000年⼀遇和1000年⼀遇的洪⽔时，经⽔库调洪后，洪峰流量由原来的12100⽴⽅⽶/秒、10900⽴⽅⽶/秒分别削减为6350⽴⽅⽶/秒、5750⽴⽅⽶/秒。
要求设计洪⽔时最⼤下泄流量限制为6550⽴⽅⽶/秒。
其他参数见表4。
表4 洪⽔标准的调洪成果结合SL252-2000《⽔利⽔电枢纽⼯程等级划分及设计标准》参照表4-14-1由此可以确定⽔⼯建筑物⼯程等级为Ⅰ级。
2.孔⼝形式选择溢流重⼒坝既要挡⽔⼜要泄⽔，不仅要满⾜稳定和强度要求，还要满⾜泄⽔要求。
因此需要有⾜够的孔⼝尺⼨、较好体型的堰型，以满⾜泄⽔的要求；且使⽔流平顺，不产⽣空蚀破坏。
溢流坝的泄⽔⽅式主要有以下两种：（1）开敞溢流式除泄洪外，它还可排除冰凌或其它漂浮物，如图1 所⽰。
堰顶可设置闸门，也可不设。
不设闸门时，堰顶⾼程等于⽔库的正常⾼⽔位，泄洪时库⽔位雍⾼，从⽽加⼤了淹没损失，但结构简单，管理⽅便，适⽤于泄洪量不⼤、淹没损失⼩的中⼩型⼯程；设置闸门的溢流坝，闸门顶⾼程⼤致与正常⾼⽔位齐平，堰顶⾼程较低，可利⽤闸门的开启⾼度调节库⽔位和下泄流量，适⽤于⼤型⼯程及重要的中型⼯程。
闸门在顶部，操作⽅便，易于检修，⼯作安全可靠，所以，开敞溢流式得到⼴泛采⽤。
（2）⼤孔⼝溢流式为了降低堰顶闸门的⾼度，增⼤泄流可采⽤带有胸墙的溢流堰，如图2 所⽰。
这种型式的溢流孔可按洪⽔预报提前放⽔，从⽽腾出较⼤库容蓄纳洪⽔，提⾼⽔库的调洪能⼒。
为使⽔库具有较⼤的泄洪潜⼒，宜优先考虑开敞式溢流孔。
(3)综合上⾯所述，本设计采⽤开敞式溢流设闸门。
图1开敞溢流式堰图2孔⼝溢流式堰3.孔⼝尺⼨确定从基本资料中得知，本电站4台5万千⽡机组。
正常蓄⽔位为2184.5⽶，汛期限制⽔位为2182⽶，死⽔位2163⽶，4台机满载流量332⽴⽅⽶/秒，相应尾⽔位2103.5⽶。
溢流坝段设计
L/
t
k
=3.07>2.5，说明挑流消能形成的冲坑不会影响大坝安全。挑流消能冲坑计算简 图如图 2-2 所示：
上上上上上上பைடு நூலகம்
h2
H
't k H2 tk
h
o
上
上
上
v
上
上
上
L
上2-2 上上上上上上上上上
4.3 溢流坝剖面设计 首先绘出坝顶部的曲线，取堰顶部最高点为坐标原点，堰顶上游部分采用
椭圆曲线，下游部分采用幂曲线。
取 a=0.3，b=0.17 则 aHs=5.68 bHs=2.41 得椭圆方程为：x2/5.682+(2.41-y)2/2.412=1
绘出其基本剖面，求得基本剖面的下游面与幂曲线的切点 c 的坐标为 （20.01，13.28）。由于上游侧超出基本剖面，故需将溢流坝做成倒悬的堰顶以
满足溢流曲线的要求，倒悬的高度为 4.57m。最后作出反弧段，反弧半径为
B0=nb+（n-1）d+2t=45+9+6=60m 7. 堰顶高程的确定
初拟侧收缩系数 ε=0.95，流量系数 m=0.502。因过堰水流为自由出流，故 σs=1，由堰流公式 Q=σsεmnb（2g）0.5H01.5 计算堰上水头 H0，计算水位分别减 去相应的堰上水头即为堰顶高程。计算成果见表 2-6
16.07
201.07
=215.5-201.07+（0.1～0.2）
=14.5m 取 15m 9. 定型设计水头的确定
堰上最大水头 Hmax=校核洪水位-堰顶高程即：Hmax=217.14-201.07=16.07m 定型设计水头 Hs 为 Hs=（75%～95%）Hmax=12.05～15.27m，取 Hs=14.2m，由 14.2/16.07=0.88 查表知 0.3Hs=4.26m 小于规定的允许值（3～6m 水柱）。
溢洪道型式选择及布置—溢洪道型式选择
典型河岸正常溢洪道示意曲坡水库
侧槽
6 4
1
2
3
5
1-溢流堰；2-侧槽； 3-泄水槽；4-出口消能段；
5-上坝公路；6-土石坝
32
典型河岸溢洪道示意图：
井式
1
4 5
1-喇叭口；2-渐变段；3-竖井； 4-隧洞；5-混凝土塞
井式溢洪道
典型正常溢洪道示意图：
虹吸
42
1
3
R=4
2
30°
万宜水库钟形虹吸溢洪道
1-遮檐；2-通气孔；3-挑流坎；4-曲管
谢谢各位！
溢洪道的分类
任务3、溢洪道的分类
一、按溢洪道位置不同可分：
河床溢洪道：溢洪道可以与挡水建筑物结合，建于河床中称为河床 溢洪道（或坝身溢洪道），例如混凝土重力坝中的溢流坝 。
溢洪道 河岸溢洪道：溢洪道也可以在坝外的河岸中另建，称为河岸溢洪道 （或坝外溢洪道），例如土石坝中的溢洪道。
二、河岸溢洪道的类型很多，按流态不同可分为：
正槽溢洪道
河岸溢洪道
侧槽溢洪道 井式溢洪道
虹吸溢洪道
三、河岸溢洪道按作用不同可分为：
开敞式
封闭式 正常溢洪道
溢洪道示意图：
河床式
重力坝的溢流坝段
溢洪道示意图：
河岸式
典型河岸溢洪道示意图：
正槽
小浪底水利枢纽
7
12
6
3
4
5
1-进水渠；2-溢流堰；3-泄槽；4-消力池； 5-出水渠；6-非常溢洪道；7-土石坝
奋斗水库重力坝溢流坝段的水力设计
为减小 泄洪时水流对坝后 电站尾 水 的影响 ， 在溢 流坝 与
厂 房 之 间设 置 长 度 约 ８ 混 凝 土 隔墙 。 ０ｍ
ｓ ＝１一Ｏ２ ＋（ ．［ ｎ一１ ）
ｔ ｔ ｏ
６
（） ２
３ 溢流 坝 段水 力设 计计 算
３ １ 堰 形 设 计 ．
Ｈ ｄｏｌ ｔｃＰｗ ｒＩｖｓｇｔｎ Ｄ ｓ ｎａ ｄＲ ｓａｃ ｓｔ ｅ ａ ｉ １０ ８ ， ｈｎ ｙ ｒｅ ｃ ｉ ｏ ｅ ｎ ｅｔ ａｏ ， ｅｉ ｎ ｅｅ ｈＩ ｔｕ ，Ｈ ｂｎ ５０ ０ Ｃ ｉａ） ｅ ｒ ｉ ｉ ｇ ｒ ｎ ｉｔ ｒ
Ａ ｂｓｒ ｃ Ｔｈ ｎ ｕ ｒ ｓ ｒ ｏｒｉ ａ ｇ ｕｔｐｕ ｐ ｓ ｅ ｅ ｖ ｉ ａ ｎ ｔｒｓ ｐ ｙ，ｉｒｇ ｔｏ ｎｄ ｆｏ ｄ ｃ ｎｒ ｌａ ｈｅ ｍａｎ ｔ ａ ｔ： ｅ Ｆｅ ｄｏ ｅ ｅ ｉ ｓａ ｌ ｒｅ ｍ ｌｉ ｒ ｏ ｅ ｒ ｓ ｒ ｏｒｔｋｉｇ ｗａｅ ｕ ｐｌ ｖ ｒｉａ ｉｎ ａ ｏ ｏ ｔｏ ｓ ｔ ｉ ｌ
（ ｏ ａ Ｎ ．０ Ｔ ｄｌ ｏ４ ）
表 ３ 水面线计算表
摘 要 ： 奋斗水库是一座 以供水 、 、 为主 ， 灌溉 防洪 兼顾发 电等综合利用的大型水库工程 ； 主要建筑 物包括 ： 河坝 、 拦 溢
流坝 、 进水 Ｉ 、 ＝ 坝后式厂房等 ； Ｉ 溢流坝段采用 ＷＥ Ｓ曲线 ， 介绍 了溢 流坝的水力设计计算 。 关键 词 ： 溢流 坝段 ； Ｓ 水面线 ； 流消能 ； ＷＥ ； 挑 防空蚀设计
第 ４期
１３ ｄ ． ３Ｈ 的高堰 ， Ｈ 取 ｄ＝（． ５～ ．５ ； ０ ７ ０ ９ ）Ｈ Ｈ…为校 核流
量下的堰上水头 。 本 次 设 计 取 Ｈｄ＝ ０ ８ Ｈ ＝９ ６ ５ 幂 曲 线 为 ．５ ．０ ｍ， ：
溢流坝段设计
溢流坝段设计一、孔口设计 1、孔口形式本设计溢流坝段采用开敞式溢流坝，孔口形式采用坝顶溢流式，堰顶不设闸门，所以溢流堰堰顶高程即为正常蓄水位605m 。
2、孔口尺寸本设计溢流堰净宽51m ，每孔净宽17m 。
二、溢流坝剖面设计溢流坝曲线由顶部曲线段、中间直线段和下部反弧段三部分组成，溢流面曲线采用WES 曲线。
1、设计依据《溢洪道设计规范》（SL 253-2002） 2、基本资料调洪演算成果汇总表工况上游水位（m ）下泄流量（m3/s ）下游水位(m)正常605.00 179.30 572.83 设计609.45 1248.39 576.29校核610.97 1831.76 577.54 有上述资料可得出H max =5.97m 。
3、溢流曲线设计溢流曲线具体尺寸要求如下图一所示，其中H d 为堰面曲线定型设计水头设计水头，规范要求按最大作用水头H max 的75%到95%计算，本设计采用80%倍的H max ，所以H d =4.78m 。
上游堰高P 1=42m>1.33H d =6.35m ，所以本设计为高堰流量系数m d =0.502。
1)、曲线上游圆弧段参数计算如下表所示：0.282Hd=1.348m R1=0.50Hd=2.39m 0.276Hd=1.319m R2=0.20Hd=0.956m 0.175Hd=0.837m R3=0.04Hd=0.191m曲线参数计算表0.175Hd0.276Hd0.282HdR 1=0.50H dR 2=0.20H dR3=0.04Hdxy2)、下游曲线段下游曲线段计算公式为：1n n d x kH y-=式中：H d 为堰面曲线定型设计水头；x ，y 为原点下游堰面曲线横纵坐标； n 与上游堰坡有关； k 当P 1/H d >1.0时，k 值由规范查取，当P 1/H d ≦1.0时，k 取2.0到2.2。
上游堰坡垂直，所以由规范查的n=1.85；P 1/H d =8.8>1.0，所以由规范查的k=2.0。
- 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)。
R1= R3=0.04Hd
0.5 0Hd
2、基本资料
有上述资料可得出 H max =5.97m 。
1) 曲线参数计算表
溢流坝段设计
1、孔口设计 1、孔口形式
本设计溢流坝段采用开敞式溢流坝，孔口形式采用坝顶溢流式，堰顶 不设闸门，所以溢流堰堰顶高程即为正常蓄水位 605m 。
2、孔口尺寸
本设计溢流堰净宽 51m ，每孔净宽 17m 。
2、溢流坝剖面设计
溢流坝曲线由顶部曲线段、中间直线段和下部反弧段三部分组成，溢 流面曲线采用 WES 曲线。
1、设计依据
《溢洪道设计规范》（SL 253-2002）
3、溢流曲线设计
溢流曲线具体尺寸要求如下图一所示，其中 H d 为堰面曲线定型设计 水头设计水头，规范要求按最大作用水头 H max 的 75%到 95%计算，本设 计采用 80%倍的 H max ，所以 H d =4.78m 。
上游堰高
P 1=42m>1.33H d =6.35m ，所以本设计为高堰流量系数 m d =0.502。
0.282Hd 0.276Hd 0.175Hd
x
R2= 0.2 0Hd
y
调洪演算成果汇总表
工况 上游水位（m ） 下泄流量（m3/s ） 下游水位(m) 正常 605.00 179.30 572.83 设计 609.45 1248.39 576.29 校核 610.97 1831.76 577.54
0.282Hd=1.348m R1=0.50Hd=2.39m 0.276Hd=1.319m R2=0.20Hd=0.956m
0.175Hd=0.837m R3=0.04Hd=0.191m
1:0.1
= = 1.55m
2 2
水深h c = q m vB
1836.76
23.29 ⨯ 51 反弧段半径 R=(4~10)h 0，本设计反弧段流速为 23.29m/s>16m/s ，但流速也 不是很大，同时考虑反弧段要与中间直线段相切，所以取 R=6.42h 0=9.95m 。
综上所述，溢流面初步拟定的剖面如下图所示:
堰顶高程605m
鼻坎高程579m
地基高程563m
4、消能防冲设计
本设计采用挑流消能，挑流鼻坎采用连续式鼻坎；挑射角规范要求在 20̊
到 35̊之间，本设计取挑射角 θ=30̊；反弧段半径 R 规范要求取（4~10） h 0，h 0 为校核水位闸门全开时挑流鼻坎反弧段最低点处的水深；鼻坎高程 规范要求高于下游最高水位 1~2m ，本设计下游最高水位 577.54m ，鼻坎高 程取为 579.00m 。
1）、挑射距离计算
由于冲坑最深点大致落在水舌外缘的延长线上，故跳射距离可按下式 估算：
L = 1 g
[v 1 sin θ cos θ + v 1 cos θ v 1 sin 2 θ + 2g (h 1 + h 2 )]
式中：L 为水舌挑射距离；
V 1 为坎顶水面流速，按鼻坎处平均流速 v 的 1.1 倍计，即：
v 1 = 1.1ϕ 2gH 0
式中：H 0 为库水位至坎顶的落差，φ 为堰面流速系数；
h 1 为坎顶平均水深在铅直方向的投影，即 h 1=hcos θ； h 2 为坎顶至河床面高差。
堰顶高程605m
鼻坎高程579m
1:0.1
地基高程563m。