溢流壩段設(shè)計1

1、溢流壩段設(shè)計1、 孔口設(shè)計 1、孔口形式本設(shè)計溢流壩段采用開敞式溢流壩，孔口形式采用壩頂溢流式，堰頂不設(shè)閘門，所以溢流堰堰頂高程即為正常蓄水位605m。 2、孔口尺寸本設(shè)計溢流堰凈寬51m，每孔凈寬17m。2、 溢流壩剖面設(shè)計溢流壩曲線由頂部曲線段、中間直線段和下部反弧段三部分組成，溢流面曲線采用WES曲線。 1、設(shè)計依據(jù)溢洪道設(shè)計規(guī)范（SL 253-2002） 2、基本資料 有上述資料可得出Hmax=5.97m。 3、溢流曲線設(shè)計溢流曲線具體尺寸要求如下圖一所示，其中Hd為堰面曲線定型設(shè)計水頭設(shè)計水頭，規(guī)范要求按最大作用水頭Hmax的75%到95%計算，本設(shè)計采用80%倍的Hmax，所以Hd

2、=4.78m。上游堰高P1=42m>1.33Hd=6.35m，所以本設(shè)計為高堰流量系數(shù)md=0.502。1)、曲線上游圓弧段參數(shù)計算如下表所示：曲線參數(shù)計算表2) 、下游曲線段 下游曲線段計算公式為：式中：Hd為堰面曲線定型設(shè)計水頭； x，y為原點下游堰面曲線橫縱坐標(biāo)； n與上游堰坡有關(guān)； k當(dāng)P1/Hd>1.0時，k值由規(guī)范查取，當(dāng)P1/Hd1.0時，k取2.0到2.2。上游堰坡垂直，所以由規(guī)范查的n=1.85；P1/Hd=8.8>1.0，所以由規(guī)范查的k=2.0。綜上所述，本設(shè)計溢流堰堰面曲線段公式為：經(jīng)excel計算可得堰面曲線計算表如下表所示：3） 、中間直線段 直線

3、段與曲線段的切點計算如下所示：代入數(shù)據(jù)計算可得： 4） 、下游反弧段本設(shè)計采用挑流消能，由規(guī)范查的反弧段半徑R=(410)h0，式中h0為校核水位閘門全開時挑流鼻坎反弧段最低點處的水深。挑流鼻坎高程取579.00m（下游最高水位577.54m）。反弧段最低點流速：式中：為堰面流速系數(shù)，由長江流域規(guī)劃辦公室提供的公式初步確定為： 反弧段半徑R=(410)h0，本設(shè)計反弧段流速為23.29m/s>16m/s，但流速也不是很大，同時考慮反弧段要與中間直線段相切，所以取R=6.42h0=9.95m。綜上所述，溢流面初步擬定的剖面如下圖所示:4、 消能防沖設(shè)計 本設(shè)計采用挑流消能，挑流鼻坎采用連續(xù)

4、式鼻坎；挑射角規(guī)范要求在20到35之間，本設(shè)計取挑射角=30；反弧段半徑R規(guī)范要求?。?10）h0，h0為校核水位閘門全開時挑流鼻坎反弧段最低點處的水深；鼻坎高程規(guī)范要求高于下游最高水位12m，本設(shè)計下游最高水位577.54m，鼻坎高程取為579.00m。1） 、挑射距離計算由于沖坑最深點大致落在水舌外緣的延長線上，故跳射距離可按下式估算：式中：L為水舌挑射距離； V1為坎頂水面流速，按鼻坎處平均流速v的1.1倍計，即：式中：H0為庫水位至坎頂?shù)穆洳?，為堰面流速系?shù)； h1為坎頂平均水深在鉛直方向的投影，即h1=hcos； h2為坎頂至河床面高差。由上面計算可得v=23.29m/s，所以v1=

5、1.1×23.29=25.62m/s；h1=1.55cos=1.34m；h2=579-563=16m；把這些數(shù)值代入挑射距離的計算公式有： L=68.79m2） 、沖坑深度計算最大沖坑深度的數(shù)值與很多因素有關(guān)，特別是河床的地質(zhì)條件，目前估算公式很多，設(shè)計規(guī)范推薦按下式計算：式中:tk為沖坑深度；q為單寬流量；H為上下游水位差；為沖刷系數(shù)根據(jù)規(guī)范本設(shè)計取為0.8。代入數(shù)值計算得：tk=11.54mL/tk=5.96>5，不會對壩體安全造成威脅所以滿足挑流設(shè)計要求。5、 底孔設(shè)計 底孔主要作為排沙孔，也有宣泄洪水、防空水庫的功能。底孔設(shè)在非溢流壩段，進口中心線高程580.00m，空

6、口尺寸3×3m。本設(shè)計底孔為有泄進水孔，包含進口段、空身段和出口段。工作閘門布置在出口，閘門采用平板閘門。事故檢修閘門設(shè)在進口段之后，檢修閘門也采用平板閘門。 1）、進口段 進口段曲線應(yīng)滿足下列要求：減小局部水頭損失，提高泄流能力；控制負壓防止空蝕。進口曲線常采用1/4橢圓，其方程為：橢圓長軸（x軸）多與孔軸平行。對于矩形斷面的泄水孔的頂面曲線，A為孔高，采用1/31/4；空口兩側(cè)壁曲線也用橢圓曲線，A為孔寬，采用1/4；進口段底部邊界線采用圓弧。進口段的中心線，一般布置成水平。根據(jù)上述要求，進口段頂面取1/3，其曲線方程為：兩邊側(cè)壁的曲線方程為： 2）、空身段 空身段采用圓形斷面，

7、直徑為3m。 3）、漸變段本設(shè)計有壓泄水孔斷面為圓形，所以在進口閘門后需設(shè)漸變段，以便水流平順過渡，防止負壓和空時產(chǎn)生。漸變段可采用在矩形的四個角上加圓弧的辦法過渡，本設(shè)計工作閘門不知在出口，所以在出口段也需要設(shè)置漸變段。漸變段工作復(fù)雜，不宜太長，一般采用洞身直徑的1.52倍，邊壁收縮率在1:51:8之間。在壩身有壓泄水孔末端，水流從壓力流突然變成無壓流，引起出口附近壓力降低，容易產(chǎn)生頂部負壓，所以在出口常設(shè)1:101:5的斜坡，面積收縮率為0.850.90。根據(jù)上述要求，漸變段長度取洞身長度直徑的1.5倍，L=4.5m；邊壁收縮率1:8；出口段頂部設(shè)1:10的斜坡，面積收縮率為0.85。6、

8、 水面線計算 1）、堰頂部分壩頂頭部水面線坐標(biāo)X/Hd和Y/Hd可查水工設(shè)計手冊第六卷.泄水與過壩建筑物P6-181表27-2-5進行插值計算。Hd=4.78m，H/Hd=1.25，具體計算過程如下表所示：壩頭部水面線計算表2） 、直線部分的不摻氣水面線求解 切點坐標(biāo)（Xt，Yt）已經(jīng)確定為（7.97，-6.154）。 求曲線長度Lc,t，查水工設(shè)計手冊第六卷泄水與過壩建筑物圖27-2-5，得Lc,t/Hd=2.08，所以Lc,t=9.94m。 求直線段長度Ls，從切點到直線上任意一點（xi，yi）的距離計算公式為：式中:sin=0.82。 從堰頂曲線起點到點（xi，yi）的距離L=Lc,t+Ls,i。 計算邊界層厚度。公式為：列表計算如下所示:邊界層厚度計算表 勢流水深hp試算，試算公式為：失算過程如下：對于每一個Yi，假定一個hp，通過計算得到另一個hp值，再將得到的數(shù)值代入，依次進行下去，直到獲得兩個相等的數(shù)值為止?，F(xiàn)以Yi=6.154為例，試算如下表所示：勢流損失hp試算表由上表可以看出，Yi=6.154時，hp的試算結(jié)果為2.479。按照這樣的方法，最終的試算結(jié)果如下表所示：勢流損失hp試算匯總表正交于壩面的壩面水深h=hp+0.18，所以將上述計算綜合得