PPT精品文档---河岸溢洪道水力计算
水利工程河岸溢洪道培训讲义PPT
在有的情况下，当下泄的水流不能直接归入 原河道时，需要布置一段出水渠。出水渠要短、 直、平顺，底坡尽量接近下游河道的平均坡降， 以使下泄的水流能顺畅平稳地归入原河道。
第三节 侧槽溢洪道
一、侧槽溢洪道的特点
侧槽溢洪道一般由溢流堰、侧槽、泄水道和 出口消能段等部分组成。溢流堰大致沿河岸等高 线布置，水流经过溢流堰泄入与堰大致平行的泄 槽后，在槽内转向约90°，经泄槽或泄水隧洞流 入下游。
正槽式溢洪道通常由进水渠、控制段、泄槽、 出口消能段及出水渠五个部分组成。其中，控制 段、泄槽及出口消能段是溢洪道的主体，是每个 溢洪道工程不可缺少的。
（一）进水渠
进水渠的作用是将水库的水平顺地引至溢流 堰前。由于地形、地质条件限制，溢流堰往往不 能紧靠库岸，需在溢流堰前开挖进水渠，将库水 平顺地引向溢流堰，当溢流堰紧靠库岸或坝肩时， 此段只是一个喇叭口。
二、侧槽设计
（一）堰长 （二）槽底纵坡 （三）侧槽横断面底宽 （四）侧槽横向边坡系数 （五）侧槽始端槽底高程 （六）侧槽水面线的计算
三、侧槽溢洪道的应用
与正槽溢洪道相比，侧槽溢洪道的水流流态 复杂，如果设计不当将会影响工程安全，且侧槽 体形相对复杂，计算繁琐。但侧槽溢洪道的侧堰 可沿等高线布置，所以引渠段较短，水流从溢洪 道轴线近90°交角的侧堰上流入槽，不仅有良好 的入流条件，而且侧堰开挖量较小。采用侧槽溢 洪道可不设闸门，既减少了闸门投资，又避免了 闸门的频繁启闭，减少了运行操作工序，符合偏 远山区陡涨陡落的洪水特点，给管理带来了很大 方便，为水库安全运行打下了良好的基础。
岸边溢洪道按其结构型式可分为正槽溢洪道、 侧槽溢洪道、井式溢洪道和虹吸溢洪道等。在实 际工程中，正槽溢洪道被广泛应用，也较典型， 为本章重点，其他型式的溢洪道仅作简要介绍。
溢洪道水面线水力计算
溢洪道水面线水力计算溢洪道水面线水力计算是指在溢洪道工程设计中，对溢洪道水面的高程进行计算和确定的过程。
溢洪道水面线水力计算是设计溢洪道工程的基础任务之一，主要用于确定溢洪道的有效堤顶高度，以及判断溢洪流量和洪水对下游防洪安全的影响。
在进行溢洪道水面线的水力计算时，需要考虑以下几个方面的因素：1.水位变化规律：根据设计要求和地区实际情况，确定溢洪道水位变化规律，包括出口水位、最高水位和最低水位等。
这些水位变化规律是溢洪道水面线水力计算的基础，也是设计溢洪道参数的依据。
2.流量计算：通过水动力原理和流量公式，计算溢洪道的设计洪水流量。
洪水流量的计算需要考虑下游水位、流域面积、产流特征等因素。
常用的流量计算方法有三角洪水法、单峰洪水法和双峰洪水法等。
3.溢洪道断面选择：根据溢洪道的设计洪水流量和设计水位，在保持流量稳定的情况下选择合适的溢洪道断面，以满足设计要求。
根据溢洪道断面，可以计算出溢洪道的有效堤顶高度和水面线的高程。
4.水力计算：通过溢洪道的水力计算，确定溢洪道水面线的高程。
水力计算的主要内容包括流速计算、水深计算和堤顶高度计算。
其中，流速计算可以采用曼宁公式、剪应力公式等；水深计算一般根据不同的水位和槽坡来确定；堤顶高度计算需要考虑洪水流量、流速和水深等因素。
5.水面线确定：根据水力计算的结果，确定溢洪道水面线的高程。
水面线的高程应满足下游防洪安全的要求，并考虑水力平衡和溢洪道结构的要求。
水面线的确定一般采用一维水流模型计算，根据不同的水位和流量，得出水面线的高程曲线。
在进行溢洪道水面线水力计算时，需要使用一些计算软件和工具，如水力计算软件、一维水流模型等。
这些工具可以提供准确的计算结果，帮助工程师进行溢洪道水面线的设计和确定。
同时，还需要结合实际工程情况，考虑工程经济性、可行性和社会效益等因素，进行溢洪道水面线水力计算的优化设计。
第五章 河岸溢洪道
第五章
第 二 节 正 槽 溢 洪 道
河 岸 溢 洪 道
设计时，边墙的收缩角和扩散角可按下式计算：
gh 1 tg KFr Kv
(6-1)
式中 θ——边墙与泄洪槽中心线夹角（°）； K——经验系数，一般取3.0； Fr——扩散段或收缩段的起、止断面的平均佛氏数； h——扩散段的起、止断面的平均水深，m；
第五章
第 二 节 正 槽 溢 洪 道
河 岸 溢 洪 道
（2）横断面布臵 进水渠一般按梯形断面，在控制段前缘过渡成矩形断面。 进水渠应有足够的断面尺寸。 一般可先拟定流速，由流速控制断面尺寸。进水渠流 速，应以大于库水悬移质的不淤流速和小于渠底不冲流 速，一般不应大于4m/s。在山势陡峭、开挖量较大的情 况下，也可达(5—7m/s）。 进水渠一般可不衬护，当为了减小水头损失或满足抗冲 要求时，也可用混凝土、浆砌石衬护。 （3）纵断面布臵 进水渠的纵断面应布臵成平坡或不大的反坡（倾向水 库）。当控制段采用实用堰时，堰前渠底高程宜比控制 段堰顶高程低0.5Hs（Hs为堰面设计
0.48
0.483
0.492
第五章
第 二 节 正 槽 溢 洪 道
河 岸 溢 洪 道
在低堰中，下游堰高不足时，过堰水流将不能保证自由宣 泄，从而出现流量系数随着堰顶水头增加而降低的现象。 因此:下游堰高P2必须保持一定的高度， 一般: P2≥0.6Hd。 （3）堰长对流量的影响 对于宽顶堰，堰长 L （沿水流方向）对流量影响也很大。 当堰长 L ＞ 10H时（ H 为堰顶水头），堰面流态已发生了质 的变化。此时，不能按宽顶堰公式计算过堰流量。
第五章
第 二 节 正 槽 溢 洪 道
河 岸 溢 洪 道
水头），以保持良好的入流条件和增大堰的流量系数。 当控制段采用宽顶堰时，渠底高程可与堰顶齐平或略为 降低。 二、控制段 控制段又称溢流堰段，是控制溢洪道泄洪流量的关键部 位。 1、堰型选择 通常选宽顶堰、实用堰，有时采用驼峰堰。 （1）宽顶堰 宽顶堰的特点是结构简单，施工方便， 水流条件稳定，但流量系数较小。在泄洪量不大的中小 型工程应用较广，堰型布臵如图6-5（a）所示。
溢洪道水力设计计算
一、泄槽水面线应根据能量方程，用分段求和法计算△l1-2=((h2cosθ+a2*v22/(2g))-(h1cosθ+a1*v12/(2g)))/(I-J)J=n2*v2/R4/3b Q13.732.15h2h1v2v1a2a1g0.430.845.4574782.793709 1.05 1.059.81R=0.576423v= 4.125593J=△l1-2= 3.696956式中：△l1-2--分段长度，m；0.838456h1、h2--分段始、末断面水深，m；v1、v2--分段始、末断面平均流速，m/s；a1、a2--流速分布不均匀系数，取1.05；θ--泄槽底坡角度，I---泄槽底坡，I=tgθ；J---分段内平均摩阻坡降；n---泄槽槽身糙率系数，v---分段平均流速R---分段平均水力半径。
1、泄槽上游接宽顶堰、缓坡明渠或过渡断时，h1=hk；2、泄槽上游接实用堰、陡坡明渠时，起始计算断面分别定在堰下收缩断面或泄槽首端以下3hk处，则：h1=q/(φ√2g(Ho-hkcosθ))q g Hoθφhk h1#DIV/0!式中：q---起始计算断面单宽流量，m3/(s*m)；Ho---起始计算断面渠底以上总水头，m；φ---起始计算断面流速系数，取0.95；θ---泄槽底坡坡角；二、泄槽断水流掺气水深的计算hb=(1+ζ*v/100)*hζv h hb式中：h、hb---泄槽计算断面的水深的掺气后水深；v---不掺气情况下泄槽计算断面流速；ζ---修正系数，取1~1.4m/s，流速大者取大值。
三、泄槽收缩段的计算1、波峰后的水深、流速。
h2=h1(√1+8Fr12sin2β-1)/2h1βv g Fr1h2#DIV/0!#DIV/0!v2=v1cosβ1/cos(β1-θ)v1β1θv2式中：β---冲击波波角θ---边墙偏转角Fr1---起始断面弗劳德数h1、h2---起始断面与波峰下游断面水深，m；v1、v2---起始断面与波峰下游断面流速，m/s；2、泄槽边墙收缩（扩散）角θ按经验公式：tgθ= √gh/(kv)g h k v tgθ9.813#DIV/0!式中：h---收（扩）断面首、末断面的平均水深v---收（扩）断面首、末断面的平均流速k---经验系数，可取k=3.03、弯道段最大横向水面差的计算Δh=Kv2b/(gr0)K v b r0gΔh#DIV/0!式中：Δh---弯道外侧水面与中心线水面的高差，m；b---弯道宽度，m；r0---弯道中心线曲率半径，m；K---超高系数，查P53《溢洪道设计规范》0.2442220.8656890.439754θI n R1R20.2442220.2491960.0330.7482444730.4046020.038638Q b v h224.615 5.350.9224.615 6.5626666670.7524.6157.5723076920.6524.6158.3423728810.5924.6159.1148148150.5424.6159.8440.524.61510.472340430.47。
g岸边溢洪道ppt课件
发电、养殖、旅游等综合效益的大（2）型多年调节水库，水库控制流域面积 303平方公里，总库容2.124亿立方米。 枢纽工程由大坝、副坝三座、正常溢洪 道、非常溢洪道、输水隧洞、电站组成。大坝为粘土心墙代料砼护坡坝，全长 1220米，副坝三座总长887米。正常溢洪道为开敞式有闸控制，最大泄洪流量 964立方米/秒。非常溢洪道为河岸开敞式，最大泄流量1022立方米/秒。输水隧 洞为内径3米的圆形有压隧洞，设计输水流量30立方米/秒，水电站装机为1960 千瓦,年均发电量250万度。
❖ 溢流堰：堰顶与正常蓄水位在同一高程。
❖ 通气孔：在遮檐上或在虹吸管间的分水墙上，高于正常蓄水位处 设置通气孔入口，通气孔与堰顶部位的虹吸管（喉道）相连通。 通气孔断面面积约为虹吸管顶部横断面面积的2％～10％。
❖ 工作原理：（1）当上游水位超过溢流堰顶后，即便是小流量， 通过挑流坎作用自动形成水帘，封闭虹吸管的上部并将其中的空 气带走，管内很快减压使虹吸作用自动发生。（2）当上游水位 下降到通气孔入口后，空气由通气孔进入喉道，虹吸作用被破坏， 泄流自动停止。
4）虹吸式溢洪道
利用大气压产生的虹吸作用，能在较小堰顶水头下 得到较大泄流量，水流出虹吸管后由泄槽泄下。
➢优点：管理方便，可自动开始泄水或停止泄水，能比较灵 敏地自动调节上游水位。
➢缺点：①结构复杂；②管内检修不便；③进口易堵塞；④ 真空度较大时，易引起空蚀；⑤超泄能力较小。
❖ 遮檐：位于溢洪道进口前端的正常蓄水位以下。
掌握程度 （2）侧槽溢洪道：重点分析侧槽中的水流特点和适用
条件；了解侧槽设计的原理。
（3）非常溢洪设施：了解类型、概念。
7.1 概述
溢洪道水力计算(刚刚来过)
水深
流速
h
v
1.95287844 4.27147255
1.72941966 4.82339067
1.50596089 5.53909915
1.28250211 6.50421283
1.05904333 7.87660564
0.83558455 9.98303122
修正系数 ζ
1 1.1
掺气后水深 hq
1.04773326 4.99995434
0.85847701 4.99974549
0.75538783 4.99982403
0.68861078 5.00000288
0.64150427 5.00016856
0.60652796 5.0000632
0.57966032 5.00041114
0.55851644 5.00021162
1.95287844 1.72941966 1.50596089 1.28250211
1.14246 0.92734289
边墙加高 △h 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7
段面积A 水力半径R 计算流量Q 正常水深h0 2.73450856 0.39564601 50.0503807 0.45575143
出口断面 0.83558455 5.01350731 9.98303122 5.33353506 6.07627707
泄槽段水位差：
计算式
hk
h0
△h
不均匀系数 α
△h=hk-h0 1.95287844 0.83558455 1.11729389 1.05
分段并确定各段计算水深：
h1
h2
h3
h4
h5
第八章+河岸溢洪道-水工建筑物课件
2、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，因此要控制 流速。渠内流速限制在1.5-3.0m/s 以下。 2
hf v 2g
泄槽或泄水隧洞流入下游。侧向进流，纵向泄流。
3、适用: 坝址山头较高、岸坡较陡的情况，尤其 适于中小型水库中采用无闸门控制的溢洪道 中。 ４、侧槽的设计： • 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； • 槽断面应为深窄型梯形断面， 堰一侧边坡为1:0.5，山坡一 • 侧边坡为1:0.3~1:0.5 ； 槽底高程应保证溢流堰为自由溢流，侧槽中水
3）、驼峰堰（复合圆弧低堰 ）： m高,可达0.42以上；设计施工简便，对地基要 求低适用于软弱地基。 4）、带胸墙的溢流孔口： 减小门高，延长泄洪历时。 （二）溢流孔口的确定
同重力坝
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、掺气和空蚀现 象，在布臵和构造上予以重视，一般应加 高、加固泄水槽的边墙，以确保溢洪道的 安全。
• 空化空蚀的原因：
•泄水建筑物的体型不合理； 。 ••泄水建筑物表面不平整； • 放样不准； • 模板走样； • 混凝土质量不佳； • 泥沙的不均匀磨损；
选用好的体型； • 减蚀方法：
采用高强度的抗蚀材料；
提高抗滑平整度 掺气减蚀
（7）泄槽的衬砌
——防冲、防渗、防风化、承载
溢洪道水面线水力计算
临界水深hk
0.198
<
0.518
为急流
2.4.2 水面线的类型
i
ik
0.27525461
>
0.01200789
为陡坡，水面线为SⅡ降水曲线
3、水面线计算
3.1 计算方 法：
分段求和法
3.2 基本公式： l12 h2 cos 2v22 / 2g h1 cos 1v11 / 2g / i J
0.00200594
0.00589843 0.52209881
7.11703288 0.47085614
-0.0152783
0.00013262
0.0062731 0.50682052
7.08316061 0.45876156
边墙高 hb
1.218 1.28151691 1.34503382 1.40855073 1.48346764 1.54812455
修正系数 ζ
1 1.1
掺气后水深 hq
0.518 0.58151691 0.64503382 0.70855073 0.78346764 0.84812455
边墙加高 △h 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7
段面积A 水力半径R 计算流量Q 正常水深h0 0.198 0.14183381 1.41261022 0.198
平均坡降 i
0.24686026 0.72561394
2.036 0.25442043
2.00970631
0.08085843
2.58744266 2.73532024
1.32 0.12121212
0.34724975
0.37336958
2.94393476 3.08257