水利枢纽中正槽溢洪道泄槽的设计分析
浅议水利枢纽中正槽溢洪道泄槽的设计
摘 要 ：在 水 利 枢 纽 中 ，必 需 设置 泄 水建 筑 物 。 溢 洪道 是 一 种 最 常 见的 泄 水建 筑 物 ， 用 于排 泄 水库 的 多余 水量 、必 要 时 防空 水库 以及施 工期 导 流 ， 以满足 安 全和 其 他要 求 而修 建 的建 筑物 。 关键词 ：收缩段 ： 弯曲段 ：岩 基 中图分 类 号：Ｔ Ｖ ６ ５ １ ． １ 文献 标识 码 ：Ａ 文章 编号 ： １ ６ ７ ４ — ０ ４ ３ ２（ ２ ０ １ ３ ）一 ０ ４ — ０ ２ ７ ０ — １
正槽 溢 洪道 通 常 由引 水渠 、 控制 段 、泄 槽 、 出 口消能 段及 尾 防止 高速 水流 钻入岩 石裂隙 ，将岩石 掀起 ，泄槽都 需要进行衬 砌 。 水 渠 等 部分 组 成 ，溢流 堰 轴 线与 泄 槽轴 线 接 近正 交 ，过 堰 水 流流 （ ２ ）岩 基上 泄槽 的衬 砌 。岩基 上泄槽 的衬 砌可 以用 混凝 土 、 向与 泄槽 轴 线 方 向一致 。其 中 ，控 制段 、泄槽 及 出 口消能 段 是溢 水泥 浆 砌 条石 或 块石 以及石 灰 浆砌 块 石 水泥 浆勾 缝 等 型式 。对于 洪 道 的主体 。 大 、 中型 工程 ，由于 泄 槽 中流 速较 高 ， 一般 多采 用 混凝 土 衬 砌 。 混凝 土 衬砌 厚 度 不宜 小 于３ ０ ｃ ｍ 。 为 防止产 生 温度 裂 缝 ，需 要 设置 １泄槽 的平面布置 纵横 缝 。 由于 岩基 的约 束力 较 大 ，分 缝距 离 不 宜太 大 ，一 般 约为 泄 槽在 平 面 上 宜 尽 量 成 直 线 、 等 宽 、 对 称 布 置 ，使 水 流 平 １ ０ ～１ ５ ｍ（ 当衬砌 厚度 较小 、温 度变 化较 大 时 ，取 小值 ）。靠 近衬 顺 ，避 免 产 生冲 击 波等 不 良现 象 。但实 际 工程 中受地 形 、 地质 条 砌表 面沿 纵横 向需配 制温 度钢 筋 ，含钢 率约 为Ｏ ． １ ％ 。 件 的 限制 ， 有 时泄 槽很 长 ， 为减 少 开挖 、衬 砌 工 程量 或 避 免地 址 施 工 时要 做到 接 缝处 衬砌 表 面平 整 ，特 别 要 防止 下游 块底 板 软 弱带 等 ，往 往做 成 带收缩 段和 弯 曲段 的型式 。 高 出上 游块 底 板 。 国外 有小 坝 工程 ，在 高流 速处 将 紧靠 横 缝 下游 （ １ ）收缩 段 。泄槽段 水流 属 于急 流 ，如必须 设置 收缩 段 时 ， 块底 板 的边缘 降低 １ ２ ． ７ ｍ ｍ ，并 以１ ：１ ２ 或更缓 的斜 坡 升高 至原 底板 其 收缩 角 也 不宜 太 大 。 当收缩 角 太 大时 ，必须 进 行冲 击 波计 算 ， 高程 ，受 到 了减 小脉 动 压力 和 防止 空蚀 破 坏 的效 果 ，可 供 设 计参 并 应通 过 水 工模 型 试验 验 证 。收 缩 段最 大冲 击 波 波高 由总偏 转 角 考 。做 好接 缝 止水 是 底 板防 冲 的一 项 重要 措 施 ，止 水效 果 好 ，可 大 小 决 定 ，而 与 边 墙 偏 转 过 程 无 关 。 因 此 ， 为 了 减 小 冲 击 波 高 隔绝 水 流侵 蚀 底 部 。从 理论 上 讲 ，没 有 向上 的脉 动 压 力 ，底 板就 度 ，采用 直线 形收 缩段 比圆弧形 收缩 段为 好 。 不会 失 稳 。对 于平 行 于 水流 流 向 的纵 缝 ，可 适 当 降低要 求 ， 一般 当收 缩角 较 小 时 ，冲击 波较 小 ， 不一 定 要进 行冲 击 波计 算 ， 可用 平接 型式 ，但缝 内也要做 好止 水 。 可 直接采 用经 验公 式计 算 收缩角 。 在 岩基 上 应注 意将 表 面风 化 破碎 的 岩石 挖 除 。为 了使 衬 砌与 （ ２ ）弯 曲段 。泄槽弯 曲段 通 常采用 圆弧 曲线 ，弯 曲半 径应 大 基 岩 紧 密 结合 ，增 强 衬 砌稳 定 性 ，有 时用 锚 筋将 二 者连 在 一起 。 于１ ０ 倍 槽 宽 。弯 曲段水 流 太 复杂 ， 设计 的 主要 问题在 于 使 断面 内 锚 筋 的 直径 、间距 和 插 入深 度 与岩 石 性质 和 节理 有 关 ，一 般 每平 的流 量分 布趋 近均 匀 ，消 除或抑 制冲 击波 。 方米 的衬 砌 范 围约 需要 ｌ ｃ ｍ 的锚筋 。锚 筋 直径 ｄ 不 宜太 小 ，通 常采 弯 曲段 的水 力设 计 方法 很 多 ，大 体可 分 为两 类 ：① 施加 侧 向 用２ ５ ａ ｒ ｍ 或 更大 ，间距 约为 １ ． ５ ～３ ． Ｏ ｍ ，插 入深 度 大致 为 （ ４ ０ ￣６ ０ ） 力 ， 即采 取 工程 措 施 ， 向弯 曲段 水流 施 加 作用 力 ，使 它 与水 流 所 ｄ 。对 于较 差 的岩石 ，应 通过 现场 试验确 定 。 受 的离 心 力相 平 衡 ， 以达 到消 除 干扰 的 目的 。渠 底超 高 法 ，弯 曲 泄 槽 的 两 侧 边 墙 ，如 岩 基 良好 ，也 可 采 用 衬 砌 的 型式 ，其 导 流墙 法 等方 法 都 属于 这 一类 。② 干 扰 处理 法 ，即在 曲线 的起 点 构造 与 底板 基 本相 同。衬 砌 厚度 一 般 不小 于 ３ ０ ｃ ｍ ， 以便浇 筑 ，切 和 终 点 ，引入 与 原 来 的干扰 大 小 相等 但 相位 相 反 的反 扰 动 ， 以消 需用 钢 筋锚 固 。边 墙 横 缝一 般 与底 板 横缝 一 致 。边 墙 本 身不 设纵 除 原来 的扰动 影 响 。复 曲线 段 法 、 螺旋 线过 度 段 法和 斜 坎法 就 是 缝 ，但 多在 与 边墙 接 近 的底 板 上 设置 纵 缝 。当岩 石 比较 软弱 时 ， 基 于这个 原理 提 出来 的。 需将 边 墙 做成 重 力式 挡 住土 墙 。边 墙 应 做好 排 水 ，并 与底 板 下横 ２纵 剖 面 布 置 向排 水 管连 通 。为 了排 水通 畅 ，在 排 水 管靠 近边 墙 顶 部 的一 端应 泄 槽 纵 剖 面 设计 主 要 是 决 定纵 坡 。 泄槽 纵 坡 必 须 保 证 泄 流 设置 通气 孔 。边墙 顶部应 设 置马 道 以利 交通 。 时 ，溢 流 堰下 为 自由 出流和 槽 中 不 发生 水跃 ，使 水流 始 终 处于 急 （ ３ ）土 基 上 泄 槽 的衬 砌 。土 基上 的泄 槽 通 常采 用 混 凝 土衬 流状 态 因此 ，泄槽 纵 坡 必须 大 于 临界 坡度 。为 了减 小 工程 量 ， 砌 。 由于 土基 的沉 降量 大 ，而 且 不 能采 用锚 筋 ，所 以衬砌 厚 度 一 ． ３ ～Ｏ ． ５ ｍ 。当单 宽流量 或流 速 比较 大 泄槽 沿 程 可 随地 形 、地 质变 坡 ，但变 坡 次数 不 宜 过 多 ，而 且在 两 般 要 比岩 基上 的大 ，通常 为０ 种 坡度 连 接处 ，要用 平 滑 曲线 连 接 ， 以免在 变 坡 处发 生 水 流脱 离 时 ，也 可 用 到 Ｏ ． ７ ～１ ． Ｏ ｍ 。混 凝 土 衬砌 的横 向缝 必 须采 用 搭 接 的 边壁 引起 负压 或空 蚀 。 型式 ， 以保证 接 缝处 的 平整 ，有 时还 在 下块 的上游 侧 做 齿墙 ，嵌 入地 基 内， 以防 止衬 砌 底板 沿 地 基面 滑 动 。在 土基 或 是 破碎 软 弱 ３横 断 面 的岩 基 上 ，需 要 在衬 砌 底板 下 设 置面 层 排水 ， 以减 小 底 板承 受 的 泄 槽横 断 面 形状 与 地质 情况 紧 密相 连 。在非 岩基 上 ，一般 做 渗流 压 力 ，排 水 可采 用 厚约 ３ ０ ｃ ｍ 的 卵石 或碎 石 层 。如 地 基是 粘 性 成梯 形 断 面 ，边坡 比为 ｌ ： １ ～１ ： ２ ；在岩 基 上 的泄 槽 多做 成 矩 形或 土 ，应先 铺 一层 厚０ ． ２ ～Ｏ ． ５ ｍ 的沙 砾垫 层 ，垫 层上 再铺 卵石 或碎 石 近 于矩 形 的横 断面 ，边 坡 比为 １ ： ０ ． １ ～１ ： ０ ． ３ 。泄 槽 的过 水 断面 通 排 水层 ；或在 沙 砾 层 中做 纵横 排 水 管 ，管 周做 反 滤 。如 地基 是 细 过水 力计 算确 定 。 沙 ，应先 铺一 层粗 沙 ，再做 排水 层 ， 以防渗流 破坏 。 由于 水流 条 件 的复 杂性 ，有 许 多 问题 在 理论 上 还不 够 成 熟 ， 这 里 还 需指 出 ，泄 槽 的止 水和 排 水 都是 为 防止 动水 压 力 引起 不 能 建 立 确 定 的解 析 关 系 。上 面给 出 的 计 算 式 是 在 引 入 若 干 假 底 板破 坏 和 降低 扬 压 力而 采 取 的有 力措 施 ，对 保 证 安全 是 很 重要 定 ，经 过 简化 后 得 到 的 ，因而 是 近 似 的 。对 于重 要 工程 还 应 通过 的 。但 在 工 程 实践 中往 往 因 对其 认 识 不足 而 被忽 视 ， 以致 造 成工 模 型试验 进行 选 型和确 定尺 寸 。 程 事故 。所 以必 须认 真做 好泄 槽 的构造 设计 ，认 真施 工 。 ４泄槽的构 造及减蚀措施 作者 简介 ：姜 海 荣 （ １ ９ ７ ６ 一 ） ，女 ，本科 ， 吉林 省 前郭县 哈拉 （ １ ）泄槽 的衬 砌 。为 了保护 槽底 不 受冲刷 和 岩石 不受 风化 ，
正槽溢洪道组织设计
正槽溢洪道组织设计一、工作特点:开敞式正面进流. 泄槽与溢流堰轴线正交,过堰水流与泄槽方向一致. 组成: 进水段(引水渠), 控制段,泄槽(陡槽), 消能段,尾水渠.优点:结构简单,进流量大,泄流能力强,工作可靠,施工、管理、维修方便，因而被广泛采用。
图7-1 正槽溢洪道布置图二、正槽溢洪道各组成部分的设计1、引水渠作用:使水流平顺地进入控制段，改善堰身及泄槽的流态。
设计原理:在合理的开挖方量下，尽量减少水头损失，以增加溢洪道的泄水能力。
断面形式:岩基上接近矩形，土基上采用梯形。
进口布置形式:喇叭口。
1图7-2 溢洪道的整体布置单位:m2、控制堰段作用:控制溢洪道的泄流能力.横断面:矩形纵剖面:实用堰和宽顶堰设计要求:有足够的泄流能力.*实用堰:流量系数大，需要的溢流前缘较短，较之宽顶堰可减少工程量。
但施工复杂，多用于岩石地基上，尤其是岸坡较陡的大中型工程。
形式:克-奥型、WES曲线型*宽顶堰:结构简单，施工方便。
但流量系数较小，需要的溢流前缘较长。
多用于泄洪量不大或附近地形较平缓的中小型工程中。
B----堰顶长度H----堰上水头P-----堰高2图7-3 常用的控制堰*实用堰的高度:1、低堰(0.3,P/H,1.33), m值先随H/H的加大而加大,然后随H/H的减小而减小,存在一个极值m; d0d0d2、高堰(P/H>1.33), m为递增函数. d图7-4 WES堰m,H0/Hd,P/Hd的关系3、泄槽段工作特点:在溢流堰后用泄槽与消能段相接，为使槽内水流呈急流状态其纵坡常为大于临界坡度的陡坡，因此又称其为陡槽。
由于泄槽内水流流速较高，设计时必须考虑高速水流产生的冲击波、脉动和空蚀现象，在布置和构造上予以重视，一般应加高、加固泄水槽的边墙，以确保溢洪道的安全。
(1)泄槽的纵剖面设计3泄槽的纵坡一般做成为大于临界坡度的陡坡，通常i=1%,5%，有时可达10%,15%。
*变坡:泄槽很长时，为适应地形、地质条件而设。
浅议正槽溢洪道泄槽设计
θ0
=
a rctg
(r 0
+
b b / 2)tgβ1
（9）
式中 b——弯道槽宽，m ； r 0——弯道中心线的曲率半径，m ； β——波角，（ ）；
1
θ0 ——第一个外侧最高水位所对应的圆心角，（ ）。 c .边墙水深按下式计算：
θ1 ±θ=
3t g 1
3 Fr 2 1
tg 1
1 Fr 2
1
（1 0 ）
扰动的反射和 负扰动的反射同时在同一点 发生，两者互相抵 消，结果使在 折射点以下的下泄水流被导 向与边墙平行，扰 动减至最小。
根据动量原理，偏转角 θ和产生冲击波后的水深之间的
关系为： h2 = tgβ1 h1 tg(β1 θ)
（5）
tgθ=
tgβ1 (
1+
8
Fr
2 1
sin 2
β1
3)
2tg 2 β1 + ( 1+ 8F r12 si n2 β1 1)
图 1 正槽溢洪道布置图 1—进水渠；2—溢流堰段；3—泄槽；4—消能段
5—尾水渠；6—非常溢洪道；7—土坝 泄槽纵剖面设 计主要是决定纵坡。泄槽 纵坡必须保证泄 槽中水位不影 响溢流堰自由泄流和槽中不 发生水跃，使水流 始终处于急流 状态。因此，泄槽纵坡必须 大于临界坡度。为 了减少工程量 ，泄槽沿程可以随地形、地 质变坡，但变坡次
在直线边墙收缩段中，由于边墙向内偏转 θ角，急流受 边墙阻碍，迫 使水流从收缩边墙起点开始 沿边墙转向，发生 水面局部雍高 的正扰动，雍高的扰动线在 交汇后经传播，再
发生折射，在 收缩段末端因边墙向外偏转 ，水流失去依托而 发生水面局部 跌落的负扰动，其扰动线也 向下游传播。由于 这些作用叠加 的结果，将使下游流态更为 复杂。如果能使正
正槽式河岸溢洪道设计中几个值得注意的问题
正槽式河岸溢洪道设计中几个值得注意的问题作者：宁静来源：《中华建设科技》2009年第11期【摘要】正槽式溢洪道的泄水槽与堰上水流方向一致,所以其水流平顺,超泄能力大,结构简单,运行安全可靠,适用于各种水头和流量,是一种采用最多的河岸溢洪道形式。
【关键词】正槽式;河岸溢洪道;设计;问题In positive spillway design of the slot type river shore a few remarkable problemNing Jing(Xinjiang water conservancy water electricity survey a design a hospital Xinjiang Kuerle 841000)【Abstract】Positive slot type the spillway leak water slot and embankment up the water current direction consistent, so its water current be going smoothly, super leak ability big, structure simple, circulate safety credibility, be applicable to various water head and discharge, is a kind of adoption most of the river shore spillway form.【Key words】Positive slot type;River shore spillway;Design;Problem溢洪道是水库枢纽中的主要建筑物之一,它承担着宣泄洪水,保护工程安全的重要作用。
溢洪道在坝体以外的河岸上修建称为河岸溢洪道,当拦河坝是土石坝时,几乎都采用河岸溢洪道;在薄拱坝或轻型支墩坝的水库枢纽中,当水头高、流量大时, 泄洪亦以河岸溢洪道为主;在重力坝的水库枢纽中,当河谷狭窄,布置河床坝顶溢流与坝后电站有矛盾,而河岸又有适于修建溢洪道的条件时,也要靠河岸溢洪道泄洪。
水利工程中水库溢洪道设计简述
水利工程中水库溢洪道设计简述水利工程水库溢洪道本身是处理洪水问题的应急性设施，因此在实际设计当中，应当坚持科学选址的理念，要充分保障水库本身的泄洪功能。
因此在溢洪道设计当中，必须要有更为清晰化的思路来进行布局，由此针对溢洪道的结构进行优化设计，这样才能切实保障溢洪道的泄洪效能，促使水利工程的安全性。
本文笔者根据工作实践经验对水利工程中水库溢洪道设计进行了分析探讨。
标签：水利工程；水库溢洪道；设计1、水库溢洪道设计概述在进行水库工程的施工设计时，溢洪道主要是用来处理超出水库安全水位的水分。
当水库中的蓄水量超出水库的安全水位高度时，多余的水分就会通过溢洪道而被引导入水渠的控制段，在进入平底宽顶堰以后，会通过泄洪槽向下倾斜，为了避免倾泻的水分势能过大造成不利的影响，往往还会设置相应的消能防冲设施，确保泄洪的安全与可靠。
通常情况下，泄洪道根据其具体的泄洪情况可以将其分为普通溢洪道与非常溢洪道两种，正常溢洪道主要是用来泄放超出水库安全水位高度的洪水，而非常溢洪道则主要是用来泄放仅仅情况下的洪水。
正常的溢洪道在设计时通常会分为岸边溢洪道或者是河床溢洪道两种，岸边溢洪道根据其具体的结构不同，可以将其分为：正槽溢洪道、井式溢洪道、侧槽溢洪道与虹吸溢洪道。
本文以正槽溢洪道为例，具体的分析探讨了溢洪道工作过程中的结构状态以及整体设计。
2、当前水库溢洪道设计存在的问题2.1洪水期间常出现的问题溢洪道能够有效的确保水库在洪水期间的安全与稳定，不会因为水库内水位的过高而出现安全事故。
但是近年来，因为我国水利工程施工项目的数量增加，导致了全国各地出现了一批大大小小的建筑施工队伍，一些施工队伍为了能够提高项目的经济效益，盲目的压缩工程的投资，导致了项目的施工造价受到了极大的影响，在实际的施工过程中，为了确保在造价内完成工程施工不得不降低项目的施工标准，进而导致了工程的施工質量与运行性能也急剧下降。
除此之外，水库外的建筑长期在风吹日晒下会出现一定的风化，然后在水流的冲击下，极易发生损坏，进而导致泄洪道的防洪性能受到较大的影响。
水利枢纽中正槽溢洪道泄槽的设计分析
水利枢纽中正槽溢洪道泄槽的设计分析摘要：随着经济的发展，水利工程的发展也在进一步推进，而在水利工程中，泄洪建筑物是不可缺少的重要部分，所以水利枢纽的泄槽设计就显得极为重要。
本文主要就水利枢纽中正槽溢洪道泄槽设计进行了分析研究。
关键词：水利枢纽正槽溢洪道泄槽设计引言近年来，洪水频发给人们的生命以及财产安全造成了严重威胁，所以水利枢纽的防洪泄槽就显得尤其重要。
必须要注重水利枢纽中正槽溢洪道泄槽设计，确保水利的正常运行。
而正槽溢洪道通常由引水渠、控制段、泄槽、出口消能段及尾水渠等部分组成,溢流堰轴线与泄槽轴线接近正交,过堰水流流向与泄槽轴线方向一致。
其中,控制段、泄槽及出口消能段是溢洪道的主体，注重溢洪道主体的设计与管理是做好水利工程的关键所在。
一、泄槽的布置1、平面布置泄槽在平面上宜尽量成直线、等宽、对称布置,使水流平顺,避免产生冲击波等不良现象。
但实际工程中受地形、地质条件的限制,有时泄槽很长,为减少开挖、衬砌工程量或避免地址软弱带等,往往做成带收缩段和弯曲段的型式以及扩散段。
(l)收缩段。
泄槽段水流属于急流,如必须设置收缩段时,其收缩角也不宜太大。
当收缩角太大时,必须进行冲击波计算,并应通过水工模型试验验证。
收缩段最大冲击波波高由总偏转角大小决定,而与边墙偏转过程无关。
因此,为了减小冲击波高度,采用直线形收缩段比圆弧形收缩段为好。
当收缩角较小时,冲击波较小,不一定要进行冲击波计算,可直接采用经验公式计算收缩角。
(2)弯曲段。
泄槽弯曲段通常采用圆弧曲线,弯曲半径应大于10倍槽宽。
弯曲段水流太复杂,设计的主要问题在于使断面内的流量分布趋近均匀,消除或抑制冲击波。
弯曲段的水力设计方法很多,大体可分为两类:施加侧向力,即采取工程措施,向弯曲段水流施加作用力,使它与水流所受的离心力相平衡,以达到消除干扰的目的。
渠底超高法,弯曲导流墙法等方法都属于这一类。
干扰处理法,即在曲线的起点和终点,引入与原来的干扰大小相等但相位相反的反扰动,以消除原来的扰动影响。
溢洪道水力设计—泄槽段设计
θ也可用经验公式计算：
tan
1
KFr
经验系数，一般取0.3
扩散段起、止断面的平均弗 劳德数
平均弗劳德数： 3.弯道段：
Fr
扩散段起、止断面的平均 流速，m/s
v
gh
扩散段起、止断面的平 均水深，m
因地形限制需设弯曲段时，弯曲段的转弯半径不宜过小，一般弯道半
径宜采用R=（6~10）B（如上图所示），R为轴线转弯半径，B为泄槽底
（二）泄槽的平面布置：
1.尽可能布置成直线、等宽、对称断面。
2.实际工程中，为减小溢洪道工程量，首段常设 收缩段，末端设扩散段。
1.收缩段：
在溢洪道控制段之后布置过渡段（收缩段），作用是用来连接过渡段和 泄槽。收缩角θ可通过经验公式计算确定，θ﹤6º
收缩段长： 2.扩散段：
L Bb
2 tan
扩散段的扩散角必须保证水流扩散时不能与边墙分离，避免产生竖轴漩 涡。按直线扩散的扩散角θ一般不宜超过60~80。
0.5
（五）泄槽的构造
1.衬砌： （1）目的：防止冲刷，保证泄槽安全泄水。 （2）总要求：
光滑平整 止水可靠 排水畅通 坚固耐用
可减小糙率，防止空蚀、负压的产生。
防止高速水流钻入缝内将底板掀起。 可有效降低扬压力，增加衬砌的稳定性。
能抵抗水流冲刷、温度、风化等作用， 延长寿命。
（3）类型：
条石或块石衬砌—岩基上V＜15m/s的中小型工程。 砼衬砌 v高的大中型工程或土基。
泄槽
项目6 河岸溢洪道 水布垭水电站溢洪道
岳城水库溢洪道上游
岳城水库溢洪道下游
桥墩水库溢洪道
公伯峡
糯扎渡水电站
泄槽
泄槽的底坡为陡坡，所以又称之为陡槽，以便将过堰水流迅速安全地 泄向下游。 （一）泄槽水流特点
水利水电工程中水库溢洪道设计研究
Hydraulic Technology374《华东科技》水利水电工程中水库溢洪道设计研究张 慧（宁波市水利水电规划设计研究院有限公司，浙江 杭州 315000）摘要：在水利工程建设中，水库溢洪道具有比较重要的作用。
溢洪道由进水段、控制段、溢洪槽段、消能防冲设施和出水口段组成。
一旦发生洪涝灾害，水库水位超过相应的极限水位，溢洪道可以发挥泄洪作用，提高水利工程的安全性。
因此，溢洪道设计的科学性和安全性往往关系到水库大坝本身的安全，也直接影响到工程造价。
本文总结了整个水库溢洪道的设计，进行了综合分析，探讨了水利工程在水库溢洪道设计存在的问题，并结合实际情况，提出了水利工程中多种有效的水库溢洪道优化设计，可供参考！关键词：水利工程；水库溢洪道；设计改革开放以来，随着社会迅速发展，国民的需求也越来越高，传统水利建筑向现代化水利建设的需求越来越大。
在现代化的水利工程建设中，应用于水库泄洪的设施是非常重要的。
当前我们在水利工程建设中通常做沟槽分布形状的溢洪道作为水库泄洪的主要手段。
特别在发生洪涝灾害的时期，溢洪道能起到非常重要的作用。
一旦水库水位超过相应的安全限制水位，再也无法容纳的洪水可以在水库溢洪道中直接宣泄，只有这样才能真正有效地保护坝体本身的安全。
溢洪道一般由进水段、控制段、溢洪槽段、消能防冲设施和出水口段组成。
因此，溢洪道设计的科学合理性直接关系到水库自身的安全与质量，甚至直接影响到工程造价。
因此，溢洪道设计属于水利工程设计工作中的重要设计内容。
1 水库溢洪道设计的总体概要 水库溢洪道设计在当前水利工程建设中占有重要地位,它关系到水库运行的安全稳定。
这就要求设计者在设计水库时充分考虑影响溢洪道发挥效益的因素,使溢洪道的设计能够满足水利工程建设的各种要求。
一般来说,溢洪道应该能够处理超过水库容量的洪水,通过引导多余的水进入渠道,从而有效地控制水库水位。
洪水可以通过排水渠道排出,利用消能设施减缓洪水的能量,使其顺利流出沟渠。
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水利枢纽中正槽溢洪道泄槽的设计分析
摘要：随着经济的发展，水利工程的发展也在进一步推进，而在水利工程中，泄洪建筑物是不可缺少的重要部分，所以水利枢纽的泄槽设计就显得极为重要。
本文主要就水利枢纽中正槽溢洪道泄槽设计进行了分析研究。
关键词：水利枢纽正槽溢洪道泄槽设计
引言
近年来，洪水频发给人们的生命以及财产安全造成了严重威胁，所以水利枢纽的防洪泄槽就显得尤其重要。
必须要注重水利枢纽中正槽溢洪道泄槽设计，确保水利的正常运行。
而正槽溢洪道通常由引水渠、控制段、泄槽、出口消能段及尾水渠等部分组成,溢流堰轴线与泄槽轴线接近正交,过堰水流流向与泄槽轴线方向一致。
其中,控制段、泄槽及出口消能段是溢洪道的主体，注重溢洪道主体的设计与管理是做好水利工程的关键所在。
一、泄槽的布置
1、平面布置
泄槽在平面上宜尽量成直线、等宽、对称布置,使水流平顺,避免产生冲击波等不良现象。
但实际工程中受地形、地质条件的限制,有时泄槽很长,为减少开挖、衬砌工程量或避免地址软弱带等,往往做成带收缩段和弯曲段的型式以及扩散段。
(l)收缩段。
泄槽段水流属于急流,如必须设置收缩段时,其收缩角也不宜太大。
当收缩角太大时,必须进行冲击波计算,并应通过水工模型试验验证。
收缩段最大冲击波波高由总偏转角大小决定,而与边墙偏转过程无关。
因此,为了减小冲击波高度,采用直线形收缩段比圆弧形收缩段为好。
当收缩角较小时,冲击波较小,不一定要进行冲击波计算,可直接采用经验公式计算收缩角。
(2)弯曲段。
泄槽弯曲段通常采用圆弧曲线,弯曲半径应大于10倍槽宽。
弯曲段水流太复杂,设计的主要问题在于使断面内的流量分布趋近均匀,消除或抑制冲击波。
弯曲段的水力设计方法很多,大体可分为两类:施加侧向力,即采取工程措施,向弯曲段水流施加作用力,使它与水流所受的离心力相平衡,以达到消除干扰的目的。
渠底超高法,弯曲导流墙法等方法都属于这一类。
干扰处理法,即在曲线的起点和终点,引入与原来的干扰大小相等但相位相反的反扰动,以消除原来的扰动影响。
复曲线段法、螺旋线过度段法和斜坎法就是基于这个原理提出来的。
（3）扩散段
扩散段必须保证水流扩散时不发生脱离边墙的现象。
目前扩散段冲击波理论还很不成熟，解决问题的最好办法是通过模型试验，找出良好的边墙体形。
在初步设计时，可根据急流与边墙不发生分离的条件来确定扩散角ϕ。
在实际设计时采用单一的扩散角，按直线扩散的扩散角ϕ一般不宜超过6-8º。
2、横断面设计
泄槽横断面形状与地质情况紧密相连。
在非岩基上,一般做成梯形断面,边坡比为1:1一1:2;在岩基上的泄槽多做成矩形或近于矩形的横断面,边坡比为1:0.1一1:0.3。
泄槽的过水断面通过水力计算确定。
由于水流条件的复杂性,有许多问题在理论上还不够成熟,不能建立确定的解析关系。
上面给出的计算式是在引入若千假定,经过简化后得到的,因而是近似的。
对于重要工程还应通过模型试验进行选型和确定尺寸。
3、纵剖面布置
泄槽纵剖面设计主要是决定纵坡。
泄槽纵坡必须保证泄流时,溢流堰下为自由出流和槽中不发生水跃,使水流始终处于急流状态。
因此,泄槽纵坡必须大于临界坡度。
为了减小工程量,泄槽沿程可随地形、地质变坡,但变坡次数不宜过多,而且在两种坡度连接处,要用平滑曲线连接,以免在变坡处发生水流脱离边壁引起负压或空蚀。
二、泄槽边墙高度的确定
泄槽边墙高度根据计算水深，并考虑冲击波、弯道及水流掺气的影响，再加一定的安全超高来确定。
计算水深按宣泄最大泄量时泄槽水面线考虑。
安全超高一般取0.5-1.5米。
同时也要考虑到设计标准，以此来确定泄槽边墙高度。
三、泄槽的衬砌
为了保护泄槽免遭冲刷和岩石不被风化，大中型工程一般都用混凝土衬砌。
衬砌接缝表面应平整，要做好接缝止水和底部排水。
为增强衬砌稳定，对岩基可用锚筋加固，对土基可采用锚筋桩。
对于高水头、大流量的溢洪道为防范空蚀破坏，可设置掺气减蚀装置或控制过水表面不平整度。
具体包括以下几个方面的内容：
1、岩基上泄槽的衬砌。
岩基上泄槽的衬砌可以用混凝土、水泥浆砌条石或块石以及石灰浆砌块石水泥浆勾缝等型式。
对于大、中型工程,由于泄槽中流速较高,一般多采用混凝土衬砌。
混凝土衬砌厚度不宜小于30cm，为防止产生温度裂缝,需要设置纵横缝。
由于岩基的约束力较大,分缝距离不宜太大,一般约为10-15米(当衬砌厚度较小、温度变化较大时,取小值)。
靠近衬砌表面沿纵横向需配制温度钢筋,含钢率约为0.1%。
在施工时要做到接缝处衬砌表面平整,特别要防止下游块底板高出上游块底板。
国外有小坝工程,在高流速处将紧靠横缝下游块底板的边缘降低12.7毫米,并以1:12 或更缓的斜坡升高至原底板高程,受到了减小脉动压力和防止空蚀破坏的效果,可供设计参考。
做好接缝止水是底板防冲的一项重要措施,止水效果好,可隔绝水流侵蚀底部。
从理论上讲,没有向上的脉动压力,底板就不会失稳。
对于平行于水流流向的纵缝,可适当降低要求,一般可用平接型式,但缝内也要做好止水。
在岩基上应注意将表面风化破碎的岩石挖除。
为了使衬砌与基岩紧密结合,增强衬砌稳定性,有时用锚筋将二者连在一起。
锚筋的直径、间距和插入深度与岩石性质和节理有关,一般每平方米的衬砌范围约需要ICmZ的锚筋。
锚筋直径d 不宜太小,通常采用25毫米或更大间距约为1.5一3.0米,插入深度大致为(40一60)d。
而对于较差的岩石,应通过现场试验确定。
泄槽的两侧边墙,如岩基良好,也可采用衬砌的型式,其构造与底板基本相同。
衬砌厚度一般不小于3O厘米,以便浇筑,切需用钢筋锚固。
边墙横缝一般与底板横缝一致。
边墙本身不设纵缝,但多在与边墙接近的底板上设置纵缝。
当岩石比较软弱时,需将边墙做成重力式挡住土墙。
边墙应做好排水,并与底板下横向排水管连通。
为了排水通畅,在排水管靠近边墙顶部的一端应设置通气孔。
边墙顶部应设置马道以利交通。
2、土基上泄槽的衬砌。
土基上的泄槽通常采用混凝土衬砌。
由于土基的沉降量大,而且不能采用锚筋,所以衬砌厚度一般要比岩基上的大,通常为0.3-0.5米。
当单宽流量或流速比较大时,也可用到0.7一1.O米。
混凝土衬砌的横向缝必须采用搭接的型式,以保证接缝处的平整,有时还在下块的上游侧做齿墙,嵌入地基内,以防止衬砌底板沿地基面滑动。
在土基或是破碎软弱的岩基上,需要在衬砌底板下设置面层排水,以减小底板承受的渗流压力,排水可采用厚约3O厘米的卵石或碎石层。
如地基是粘性土,应先铺一层厚0.2一0.5米的沙砾垫层,垫层上再铺卵石或碎石排水层;或在沙砾层中做纵横排水管,管周做反滤。
如地基是细沙,应先铺一层粗沙,再做排水层,以防渗流破坏。
结束语
总之，水利枢纽正槽溢洪道泄槽设计是关系到水利工程是否能达到其预期目标的关键性措施，本文主要从泄槽的平面、纵面与横断面的设置，泄槽边墙高度的确定，泄槽的衬砌等方面阐述了正槽溢洪道泄槽设计的概况，为水利工程的泄洪建筑物提供了一定的技术支持。
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