溢流坝段设计1
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。
拱坝溢流坝段计算
4.1开敞式溢流堰的堰面曲线根据规范SL282-2003附录A1）上游坝面为铅直面，堰顶下游的堰面曲线为x 1.85=2.0H S 0.85y式中：H S ——为定型设计水头，m，可根据容许负压的大小按堰顶最大作用水头Hmax的75%~95%计算x 、y——为以溢流堰顶点为坐标原点的坐标，x以向下游为正，y以向下为正。
堰顶高程为1220.73m， H max = 1.73m Hs=85%H max =1.4705m，则曲面公式为：1.852）堰顶上游端堰面曲线根据SL282-2003附录A计算。
堰顶0点上游采用椭圆曲线方程：式中： 长半轴为aHs,a=0.28m;(a=0.28~0.30)则 aHs=aHs=0.41174 短半轴为bHs， b=a/(0.87+3a)=0.163743则 bHs=bHs=0.240784椭圆曲线方程为：当椭圆曲线采用倒悬堰顶时，宜满足d＞Hzmax/2。
4.2 泄水建筑物的水力设计4.2.1 泄流能力的计算开敞式溢流堰根据规范SL282-2003附录A.2按下式计算：4、坝体挑流消能计算1)()()(2222=-+s s s bH y bH aH x 3H2zmZ g B m Q εσ=式中：Q——流量，m 3/s；B ——溢流堰净宽，m；为15m ； H——堰顶以上作用水头，m；m z ——流量系数,在定型设计水头Hs下,当P/Hz＞3(P为堰高,m)时,则m=0.47~0.49;当P/Hz＜3(P为堰高,m)时,则m=0.44~0.47;根据表A.1.1-3,各种作用水头Hz情况下的流量系数 m z 与定型设计水头Hs下的流量系数m的比 考虑水流向心集中情况,按上述计算所得的流量还应乘以折减系数,其值可取0.92~0.98,因此该工程水流向心折减系数取:0.974.2.2 出口消能计算（采用挑流方式消能）根据规范SL253-2000附录A第A.4 挑流消能一节计算（结合规范DL5108-1999附录C） a 、水舌抛距用下式计算：式中：L `——冲坑最深点到坝下游垂直面的水平距离， m； L——坝下游垂直面到挑流水舌外缘进入下游面后与河床面交点的水平距离，m；△L——水舌外缘与河床面交点到冲坑最深点的水平距离，m；v 1——坎顶水面流速，m/s，按鼻坎处平均流速v的1.1倍计；LL L D +=/()[]212211212sin cos cos sin 1h h g v v v gL +++=q q q q btan 0T L =Dh 1——坎顶垂直方向水深，m，h 1=h/cos θ（h为坎顶平均水深，m；θ为鼻挑角） h 2——坎顶至河床面高差，m；T 0——最大冲坑深度，由河床面至坑底，m； β——水舌外缘与下游水面的夹角；△S——挑坎顶端与下游水面的高差，m；b 、鼻坎平均流速计算：按流速公式计算，适用范围，S＜18q 2/3式中：v—— 鼻坎末端断面平均流速， m/s；Z 0—— 鼻坎末端断面水面以上的水头， m；φ—— 流速系数；h f —— 泄槽沿程损失，m；h j —— 泄槽各项局部损失水头之和，m，可取h j /Z 0为0.05； S—— 泄槽流程长度，m；q——泄槽单宽流量，q=Q/B，m 3/(s.m).c 、最大冲坑水垫厚度按下式计算：T=kq 0.5Z 0.25式中：T——下游水面至冲坑底的深度 ，m；q——鼻坎末端断面单宽流量，q=Q/B，m 3/(s.m). Z——上、下游水位差，m； k——综合冲刷系数，参见表A.4.2。
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
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
溢流坝
一、溢流重力坝
按功能可分为以下三类：
（1）泄洪建筑物 （2）泄水孔（放水孔） （3）施工泄水道
溢流坝的工作特点
溢流坝既是挡水建筑物 又是泄水建筑物，除应满足 稳定和强度要求外，还需要 满足泄水的要求。
孔口设计
溢流坝孔口尺寸的拟定 包括泄水前缘总宽度、堰顶 高程以及孔口数目和尺寸。
L0 nb (n 1)d
2）溢流坝的堰顶高程
当采用开敞式溢流时，可利用下
式，计算出堰顶水头H0
Q Cm sL
2
g
H
3 0
/
2
当采用大孔口泄洪时，可用下式
计算出堰顶水头H0
Q Ak 2gH 0
5.闸门的类型与作用
水工闸门按其功用可 分为工作闸门、事故闸门 和检修闸门。
6.闸墩的作用
闸墩的作用是将溢流坝前 缘分隔为若干个孔口，并承受 闸门传来的水压力（支承闸 门），也是坝顶桥梁和启闭设 备的支承结构。
7.横缝的布置
①缝设在闸墩中间 ②缝设在溢流孔跨中
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
溢流曲线和剖面设计 1.溢流面曲线
溢流面曲线由顶部曲线
段、中间直线段和下部反弧 段三部分组成。
堰面曲线方程如下：
xn
KH
n d
1
y
X
Y
式中：Hd—定型设计水头，按堰顶最大
作用水头Hmax 的75%～95%计算
对于设有胸墙溢流堰 的堰面曲线：
y
x2
4 2 H d
Hd ——定型设计水头，一般取孔口
中 心 至 校 核 洪 水 位 的 75% ～ 95% ；
φ ——孔口收缩断面上的流速系数，
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。
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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。
综上所述，本设计溢流堰堰面曲线段公式为：()()1.850.5ddy x H H =经excel 计算可得堰面曲线计算表如下表所示：x 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 y 0.037 0.132 0.280 0.477 0.721 1.010 1.343 1.719 2.137 x 4.00 4.50 5.00 5.50 6.00 6.50 7.00 7.50 8.00 y 1.7192.1372.5973.0983.6394.2204.8405.4996.1973）、中间直线段直线段与曲线段的切点计算如下所示：0.850.851.85120.7yx d d x d H =-=-代入数据计算可得：7.97t x m = 6.154t y m= 4）、下游反弧段本设计采用挑流消能，由规范查的反弧段半径R=(4~10)h 0，式中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。
挑流鼻坎高程取579.00m （下游最高水位577.54m ）。
反弧段最低点流速：2v gH ϕ=式中：φ为堰面流速系数，由长江流域规划办公室提供的公式初步确定为：0.51/31/3(10.055/)(10.055/0.2778)0.93E k ϕ=-=-=020.9329.81(610.97579)23.29/v gH m sϕ==⨯⨯-=则1836.761.5523.2951m c q h m vB ===⨯水深反弧段半径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: 1:0.7地基高程563m堰顶高程605m鼻坎高程579m1:0.14、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 到 之间，本设计取挑射角θ ；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：222111121[sin cos cos sin 2()]L v v v g h h g θθθθ=+++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：101.12v gH ϕ=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。
由上面计算可得v=23.29m/s ，所以v 1=1.1×23.29=25.62m/s ；h 1=1.55cos θ=1.34m ；h 2=579-563=16m ；把这些数值代入挑射距离的计算公式有：L=68.79m2）、冲坑深度计算最大冲坑深度的数值与很多因素有关，特别是河床的地质条件，目前估算公式很多，设计规范推荐按下式计算：0.50.25k t q H α=式中:t k 为冲坑深度；q 为单宽流量；H 为上下游水位差；ɑ为冲刷系数根据规范本设计取为0.8。
代入数值计算得：t k =11.54mL/t k =5.96>5，不会对坝体安全造成威胁所以满足挑流设计要求。
5、底孔设计底孔主要作为排沙孔，也有宣泄洪水、防空水库的功能。
底孔设在非溢流坝段，进口中心线高程580.00m ，空口尺寸3×3m 。
本设计底孔为有泄进水孔，包含进口段、空身段和出口段。
工作闸门布置在出口，闸门采用平板闸门。
事故检修闸门设在进口段之后，检修闸门也采用平板闸门。
1）、进口段进口段曲线应满足下列要求：①减小局部水头损失，提高泄流能力；②控制负压防止空蚀。
进口曲线常采用1/4椭圆，其方程为：22221()x y A A α+=椭圆长轴（x 轴）多与孔轴平行。
对于矩形断面的泄水孔的顶面曲线，A 为孔高，ɑ采用1/3~1/4；空口两侧壁曲线也用椭圆曲线，A 为孔宽，ɑ采用1/4；进口段底部边界线采用圆弧。
进口段的中心线，一般布置成水平。
根据上述要求，进口段顶面ɑ取1/3，其曲线方程为：2219x y +=两边侧壁的曲线方程为：22190.5625x y +=2）、空身段空身段采用圆形断面，直径为3m 。
3）、渐变段本设计有压泄水孔断面为圆形，所以在进口闸门后需设渐变段，以便水流平顺过渡，防止负压和空时产生。
渐变段可采用在矩形的四个角上加圆弧的办法过渡，本设计工作闸门不知在出口，所以在出口段也需要设置渐变段。
渐变段工作复杂，不宜太长，一般采用洞身直径的1.5~2倍，边壁收缩率在1:5~1:8之间。
在坝身有压泄水孔末端，水流从压力流突然变成无压流，引起出口附近压力降低，容易产生顶部负压，所以在出口常设1:10~1:5的斜坡，面积收缩率为0.85~0.90。
根据上述要求，渐变段长度取洞身长度直径的1.5倍，L=4.5m ；边壁收缩率1:8；出口段顶部设1:10的斜坡，面积收缩率为0.85。
6、水面线计算 1）、堰顶部分坝顶头部水面线坐标X/H d 和Y/H d 可查《水工设计手册第六卷.泄水与过坝建筑物》P6-181表27-2-5进行插值计算。
H d =4.78m ，H/H d =1.25，具体计算过程如下表所示：X/Hd Y/Hd X Y H/Hd=1.00H/Hd=1.33-1-1.166 -4.780 -5.573 -0.950 -1.235 -0.8-1.153 -3.824 -5.511 -0.940 -1.221 -0.6-1.141 -2.868 -5.455 -0.929 -1.209 -0.4-1.148 -1.912 -5.488 -0.930 -1.218 -0.2-1.167 -0.956 -5.577 -0.925 -1.244 0-1.024 0.000 -4.897 -0.779 -1.103 0.2-0.878 0.956 -4.195 -0.651 -0.950 0.4-0.754 1.912 -3.605 -0.545 -0.821 0.6-0.625 2.868 -2.988 -0.425 -0.689 0.8-0.485 3.824 -2.318 -0.285 -0.549 1-0.324 4.780 -1.549 -0.121 -0.389 1.2-0.147 5.736 -0.701 0.067 -0.215 1.40.061 6.692 0.292 0.286 -0.011 1.60.284 7.648 1.357 0.521 0.208 1.80.293 8.6041.402 0.779 0.138坝头部水面线计算表2）、直线部分的不掺气水面线求解①切点坐标（X t ，Y t ）已经确定为（7.97，-6.154）。
②求曲线长度L c,t ，查《水工设计手册》第六卷泄水与过坝建筑物图27-2-5，得L c,t /H d =2.08，所以L c,t =9.94m 。
③求直线段长度L s ，从切点到直线上任意一点（x i ，y i ）的距离计算公式为：,sin i ts i Y Y L α-=式中:sin=0.82。
④从堰顶曲线起点到点（x i ，y i ）的距离L=L c,t +L s,i 。
⑤计算边界层厚度。
公式为：0.10.02()mm LL K δ-=，式中K 取0.45。
列表计算如下所示:Yi Yt sin ɑLs,i Lc,t L δ6.15 6.15 0.82 0.00 9.94 9.94 0.15 7.00 6.15 0.82 1.03 9.94 10.97 0.16 8.00 6.15 0.82 2.25 9.94 12.19 0.18 9.00 6.15 0.82 3.47 9.94 13.41 0.19 10.00 6.15 0.82 4.69 9.94 14.63 0.21 11.00 6.15 0.82 5.91 9.94 15.85 0.22 12.00 6.15 0.82 7.13 9.94 17.07 0.24 13.00 6.15 0.82 8.35 9.94 18.29 0.25 14.00 6.15 0.82 9.57 9.94 19.51 0.27 15.00 6.15 0.82 10.79 9.94 20.73 0.28 16.00 6.15 0.82 12.01 9.94 21.95 0.30 17.00 6.15 0.82 13.23 9.94 23.17 0.31 18.00 6.15 0.82 14.45 9.94 24.39 0.33 19.00 6.15 0.82 15.67 9.94 25.61 0.34 20.00 6.15 0.82 16.89 9.94 26.83 0.36 21.00 6.15 0.82 18.10 9.94 28.04 0.37 22.00 6.15 0.82 19.32 9.94 29.26 0.39 22.83 6.15 0.82 20.34 9.94 30.280.40边界层厚度计算表⑥势流水深h p 试算，试算公式为：22cos 2i p pq H Y h gh α+=+失算过程如下：对于每一个Y i ，假定一个h p ，通过计算得到另一个h p 值，再将得到的数值代入，依次进行下去，直到获得两个相等的数值为止。