溢流重力坝设计学习指南
电站溢流坝段设计
4 溢流坝段设计4.1 孔口设计⑴ 泄水方式的选择：为使水库有较好的超泄能力，结合本工程实际情况，采用开敞式孔口溢流。
⑵ 洪水标准的确定：本次设计的主要建筑物级别为3级，根据规范《水利水电枢纽等级划分及洪水标准》查山区、丘陵区水利工程建筑物洪水标准，采用50年一遇的洪水标准设计，500年一遇的洪水校核。
⑶ 流量的确定：由基本资料可知，设计洪水情况下，溢流坝的下泄流量为86403/m s ；校核洪水情况下，溢流坝的下泄流量为118403/m s 。
⑷ 单宽流量的选择：坝址处基岩比较坚硬完整，综合枢纽的布置及下游的消能防冲要求，单宽流量取120()3/m s m ⋅。
⑸ 孔口净宽的拟定：分别计算设计和校核情况下溢洪道所需孔口宽度，计算成果如下：根据公式B=Q/q B=8640/120=72m根据以上计算，取每孔净宽b=16m ，孔数=5，则实际溢流坝孔口净宽为80m ， ⑹ 溢流坝段总长度（溢流孔口的总宽度）的确定：根据工程经验拟定闸墩的厚度为：中墩厚4m ，边墩厚3m ；则溢流坝段的总长度0L 为:m t d n nb L 98323)15(1652)1(0=⨯+⨯-+⨯=+-+=⑺ 堰顶高程的确定：由堰流公式：232Hg mb c Q S εσ=式中：Q —流量s σ—淹没系数。
不淹没时取1.0m —流量系数。
ε—侧搜索系数。
n —孔数 b —单孔净宽拟定侧收缩系数ε＝0.92，流量系数m ＝0.502，因为过堰水流为自由出流，故s σ＝1，c=1.0，由堰流公式：3/20S Q σε=，计算堰上水头0H ，再计算堰顶高程，如表4-1所示。
表4-1 堰顶高程计算表格所以，堰顶高程取117.73m 。
⑻ 闸门高度的确定，计算如下：门高＝正常蓄水位－堰顶高程＋(0.1～0.2)＝130-117.73+0.1=12.37m ，查规范取门高为13m 。
⑼ 定型设计水头d H 的确定：堰上最大水头max H ＝校核洪水位－堰顶高程＝135.82-117.73=18.09，定型设计水头d H =(75%~95%)max H ＝13.57～17.19m取d H ＝16.3m, d H/max H =16.3/18.09=0.91经查表4-2可知，坝面最大负压0.18d H ＝2.9m ，小于《混凝土重力坝设计规范》最大负压不超过3～6m 水柱高度，符合要求。
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。
重力坝的深式泄水孔学习指南
实施
复习溢流重力坝剖面设计，利用案例引出重力坝的深式泄水孔设计，采用设问、提问、教师讲解、学生讨论等方法进行进水口底部高程、进水口形体、闸门槽、通气孔、平压管、进口渐变段尺寸拟定、出口渐变段、有压孔的工作闸门、出口消能布置、无压泄水孔布置图的绘制、无压泄水孔布置图的绘制等基础知识的讲解，教师引入工程案例，提出问题让学生根据已讲的基础知识分组讨论解决问题，教师辅导评价，学生进行基础知识的练习，教师辅导答疑，教师提供答案，评价此过程。
自我测验
见工作任务书
（4）无压泄水孔布置图的绘制。
重点难点
重点：进水口底部高程、进水口形体、闸门槽、通气孔、平压管、进口渐变段尺寸拟定；出口渐变段、有压孔的工作闸门、出口消能布置、无压泄水孔布置图的绘制、无压泄水孔布置图的绘制。
难点：进水口底部高程、进水口形体进口渐变段尺寸拟定；出口渐变段、有压孔的工作闸门、出口消能布置、无压泄水孔布置图的绘制、无压泄水孔布置图的绘制。重力坝的深式泄水孔学源自指南项目名称重力坝设计
参考课时（学时）
22
单元名称
重力坝的深式泄水孔
参考课时（学时）
2
教学
内容
（1）泄水孔进口段布置，包括进水口底部高程、进水口形体、闸门槽、通气孔、平压管、进口渐变段尺寸拟定；
（2）出水口布置，包括出口渐变段、有压孔的工作闸门、出口消能布置；
（3）无压泄水孔布置图的绘制；
考核要点
知
识
（1）理解泄水孔进口段布置，包括进水口底部高程、进水口形体、闸门槽、通气孔、平压管、进口渐变段尺寸拟定；
（2）掌握出水口布置，包括出口渐变段、有压孔的工作闸门、出口消能布置；
（3）掌握无压泄水孔布置图的绘制；
（4）掌握无压泄水孔布置图的绘制。
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，
重力坝具体布置计算溢流荷载项目设计书
重力坝具体布置计算溢流荷载项目设计书1基本资料及枢纽布置1.1基本资料1.1.1地形地质地形情况见附图。
河床高程325m约有2—3m复盖层，岩石为磷状灰岩，较完整，节理不发育，风化层厚丨〜2m无特殊不利地质构造。
1.1.2水文本枢纽属中型水库三等工程。
永久性重要建筑物为三级，按规要求，采用50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核。
经水文水利计算，有关数据如下表1.1.3其他有关数据多年平均最大风速15m)/ s;水库吹程D=2.5公里；3混凝土重度24kN/ m ；淤沙浮重度9.5KN/m3；摩擦角120度；地震波计烈度6度；基岩允许抗压强度3X 103kpa；混凝土与基岩之间抗剪断参数f ' =0.9 ；c' =700kpa；岩石冲坑系数a=1.31.1.4本枢纽选用混凝土重力坝由非溢流重力坝段和溢流坝段组成。
1.2枢纽布置1.2.1坝址和坝型选择坝址、坝型的选择是水利枢纽布置的重要容，二者相互联系。
不同的坝址可选择不同的坝型。
本设计中河谷宽阔，地址条件好，所以选择为重力坝。
1.2.1.1 地质条件地质条件是坝址、坝型选择的重要条件，重力坝需建在岩基上，其重力坝枢纽布置关键因素是地质条件，所以在考虑地质条件时应注意，断层破碎带、软弱夹层，垂直水流的陡倾斜角断层，应尽量避开岩溶地区查明潜伏溶洞、暗河、溶沟和沟槽等对建筑物的影响，应对不利影响作出研究和论证。
1.2.1.2 地形条件不同的坝对地形的要求也不一样，在山谷地区布置水利枢纽时，应尽量少高边坡开挖,坝址选在河谷段，坝轴线断减小坝体工程量，但对泄水和发电不利。
在坝址选择时，要注意坝址位置是否对取水防沙及漂木有利。
1.2.1.3 建筑材料坝址附近有足够数量符合要求的建筑材料。
采用混凝土时，要求可作骨料用的沙卵石或碎石料厂。
1.2.1.4 施工要求要便于施工导流，坝址附近应有开阔的地形，便于布置施工场地，应从长远利益出发，正确对待施工条件问题。
重力坝设计-泄流计算1
重力坝设计-泄流计算1一、泄流计算1、确定溢流前缘宽度：溢流前缘总净宽(不含闸墩厚)：qQ L =溢 Q 溢—通过溢流孔的下泄流量，30355m /Q Q Q Q Q s α=-===溢总总设洪q ——容许的单宽流量，3q=50m /.s mα——系数，正常运行时取0.75-0.9，校核情况时取1.0。
Q 总——通过调洪演算确定的枢纽的总下泄流量0Q ——通过泄水孔、水电站及其建筑物的下泄流量，这里不考虑，取00Q =。
3557.1q50Q L m ∴===溢溢流坝孔口为坝顶溢流式，只设置一个孔口，在坝顶孔口设置闸门，边墩厚度为t ，取边墩厚t=导墙厚度=2m ，边墩采用圆弧形头部。
溢流坝段总长度0L = L+2t=7.1+22=11.1m ? 2、计算设计洪水位情况下坝顶溢流的堰顶水头w H ，通过公式：322s w Q C m L g H εσ=溢 C ——上游堰面为铅直时，C=1.0；m——流量系数，参考教材《水力学》，采用垂直上游堰面（n=0），且wdH H =（设计水头）时，得出0.502dm m ==；ε——侧收缩系数（见教材《水力学》黄河水利出版社P206）：010.2[(1)]10.2[(11)0.450.45]7.10.20.4517.110.0127w k w wwH n nbH H H εζζ=--+ =-?-?+?? =-=-其中，n 为溢流孔数，1n =；b 为每孔的净宽，7.1b m =；0ζ为闸墩形状系数，闸墩头部采用圆弧形，则00.45ζ=；kζ为边墩头部形状，边墩头部采用圆弧形，则0.45kζ=；wH 为堰顶全水头。
s σ——淹没系数，自由出流时取s 1σ=。
将以上系数代入得：3210.502(10.0127)17.129.81w w H H 355 =??-用试算法代入试算后得出：8.60578.61w H m m =≈。
由此得出：堰顶高程=设计洪水位-设计洪水位情况下的堰上水头w H =1704.50-8.61=1695.89m < 正常蓄水位1702.00m ，因此需设闸门。
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。
水工建筑物课程设计(重力坝)
水工建筑物课程设计(重力坝)1000字一、前言重力坝是水利工程中广泛应用的水工建筑物之一，具有简单、稳定、可靠等特点。
为了能够更好地学习和理解重力坝的设计与施工，本文将结合实际工程案例，介绍重力坝的基本概念、设计要点、施工过程以及安全措施。
二、概述重力坝是指靠坝体自身的重力抵抗水压力，并使坝体能够保持在平衡状态的坝。
重力坝通常具有比较宽的顶宽、大坝底宽，以及垂直或近垂直的坝面。
三、设计要点1. 坝体稳定性重力坝的稳定性是设计的重点之一，因此坝体的自重和坝前水柱作用所产生的水压力必须能够平衡。
为了保证坝体的稳定性，需要进行相应的坝体截面优化和稳定分析。
2. 溢洪道设计溢洪道是重力坝防洪的主要措施之一，需要根据坝址洪水特征和设计洪水确定相应的溢洪道参数。
一般来说，溢洪道的设计应该充分考虑坝上游的泄洪需求，同时确保洪水能够安全地通过坝址，避免发生洪水冲毁等事故。
3. 切尾设计切尾是指将河床河岸的土质挖出，以便于坝底的施工和加强重力坝的水密性。
在切尾的设计中应该充分考虑河床河岸土质的稳定性，避免在切尾过程中发生坍塌和滑坡等不安全情况。
四、工程案例以南岸水库为例，该水库位于河南省某市，总库容为 3.3亿立方米，控制流域面积为1117.1平方千米，最大蓄水位为265.5米。
该水库为一座重力坝，具体参数如下：1. 坝址基础岩层接触深度： -76米2. 坝顶标高： 277.5米3. 坝顶长度： 534.75米4. 坝顶宽度： 10.5米5. 坝脚标高： 206米6. 坝脚长度： 342米7. 坝脚宽度： 42米8. 坝高： 71.5米五、施工过程1. 剥离坝址土层：将坝址表土和浮石剥离至基岩层，同时进行基岩凿打和清理。
2. 贴面铺垫：在坝址的基础岩层上进行界板定位和方案确认，贴面铺垫，同时进行模板安装。
3. 混凝土浇筑：进行混凝土浇筑之前，需要对混凝土原材料进行检测和质量监控，保证混凝土强度和性能符合设计要求。
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项目名称
重力坝பைடு நூலகம்计
参考课时（学时）
22
单元名称
溢流重力坝设计
参考课时（学时）
3
教学
内容
（1）溢流坝孔口宽度、孔数、堰顶高程确定；
（2）堰面曲线设计、计算、绘制；
（3）反弧段设计与绘制；
（4）溢流坝的消能防冲计算；
（5）溢流坝的坝顶布置；
（6）溢流坝剖面图的绘制。
重点难点
重点：溢流坝孔口宽度、孔数、堰顶高程确定；堰面曲线方程及曲线绘制；反弧段半径、挑射角的选择、挑距、冲坑深度的计算；溢流坝的坝顶闸墩、闸门、工作桥、交通桥布置；绘制和修正溢流坝剖面图。
（6）能布置溢流坝的坝顶闸墩、闸门、工作桥、交通桥等建筑物；
（7）能绘制溢流坝剖面图。
态
度
（1）能按时到课，遵守课堂纪律，积极回答课堂问题，按时上交作业；
（2）课下能积极认真练习教室布置的工作任务；
（3）认真完成老师布置的预习任务。
教学
实施
复习重力坝的应力分析，利用案例引出溢流重力坝，采用设问、提问、教师讲解、学生讨论等方法进行溢流坝孔口宽度、孔数、堰顶高程确定、堰面曲线方程及曲线绘制、反弧段半径、挑射角的选择、挑距、冲坑深度的计算、溢流坝的坝顶闸墩、闸门、工作桥、交通桥布置、绘制和修正溢流坝剖面图等基础知识的讲解，教师引入工程案例，提出问题让学生根据已讲的基础知识分组讨论解决问题，教师辅导评价，学生进行基础知识的练习，教师辅导答疑，教师提供答案，评价此过程。
（4）掌握溢流坝的消能防冲计算；
（5）掌握溢流坝的坝顶布置；
（6）掌握溢流坝剖面图的绘制。
技
能
（1）能根据流量、水位等，利用公式计算孔口尺寸、确定单孔宽度、孔数；
（2）能利用堰流公式确定堰顶高程；
（3）能确定堰面曲线方程、绘制堰面曲线；
（4）能确定反弧半径、挑射角、绘制反弧段；
（5）能利用公式验算溢流坝挑距及冲坑深度；
自我测验
见工作任务书
难点：溢流坝孔口宽度、孔数、堰顶高程确定；堰面曲线方程及曲线绘制；反弧段半径、挑射角的选择、挑距、冲坑深度的计算；溢流坝的坝顶闸墩、闸门、工作桥、交通桥布置；绘制和修正溢流坝剖面图。
考核要点
知
识
（1）理解溢流坝孔口宽度、孔数、堰顶高程确定；
（2）掌握堰面曲线设计、计算、绘制；
（3）掌握反弧段设计与绘制；