溢洪道概述（21頁清楚明了）

1、河岸溢洪道教學(xué)要求：了解溢洪道作用和工作特點，掌握溢洪道設(shè)計的基本步驟和方法，熟悉溢洪道的細(xì)部構(gòu)造和地基處理方法。第一節(jié) 概 述在水利樞紐中，必需設(shè)置泄水建筑物。溢洪道是一種最常見的泄水建筑物，用于排泄水庫的多余水量、必要時防空水庫以及施工期導(dǎo)流，以滿足安全和其他要求而修建的建筑物。溢洪道可以與壩體結(jié)合在一起，也可以設(shè)在壩體以外?；炷翂我话氵m于經(jīng)壩體溢洪或泄洪，如各種溢流壩。此時，壩體既是擋水建筑物又是泄水建筑物，樞紐布置緊湊、管理集中，這種布置一般是經(jīng)濟合理的。但對于土石壩、堆石壩以及某些輕型壩，一般不容許從壩身溢流或大量泄流；或當(dāng)河谷狹窄而泄流量大，難于經(jīng)混凝土壩泄放全部洪水時，需要在壩

2、體以外的岸邊或天然埡口處建造溢洪道（通常稱河岸溢洪道）或開挖泄水隧洞。河岸溢洪道和泄水隧洞一起作為壩外泄水建筑物，適用范圍很廣，除了以上情況外，還有：（1）壩型雖適于布置壩身泄水道，但由于其他條件的影響，仍不得不用壩外泄水建筑物的情況是：壩軸線長度不足以滿足泄洪要求的溢流前緣寬度時；為布置水電站廠房于壩后，不容許同時布置壩身泄水道時；水庫有排沙要求，而又無法借助于壩身泄水底孔或底孔尚不能勝任時（如三門峽水庫，除底孔外，又續(xù)建兩條凈高達(dá)13m的大斷面泄洪沖沙隧洞）。（2）雖完全可以布置壩身泄水道，但采用壩外泄水建筑物的技術(shù)經(jīng)濟條件更有利時，也會用壩外泄水建筑物。如：有適于修建壩外溢洪道的理想地形

3、、地質(zhì)條件，如劉家峽水利樞紐高148m的混凝土重力壩除壩身有一道泄水孔外，還在壩外建有高水頭、大流量的溢洪道和溢洪隧洞；施工期已有導(dǎo)流隧洞，結(jié)合作為運用期泄水道并無困難時。岸邊溢洪道按泄洪標(biāo)準(zhǔn)和運用情況，可分為正常溢洪道（包括主、副溢洪道）和非常溢洪道。正常溢洪道的泄流能力應(yīng)滿足宣泄設(shè)計洪水的要求。超過此標(biāo)準(zhǔn)的洪水由正常溢洪道和非常溢洪道共同承擔(dān)。正常溢洪道在布置和運用上有時也可分為主溢洪道和副溢洪道，但采用這種布置是有條件的，應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)條件、樞紐布置、壩型、洪水特征及其對下游的影響等因素研究確定，主溢洪道宣泄常遇洪水，常遇洪水標(biāo)準(zhǔn)可在20年一遇至設(shè)計洪水之間選擇。非常溢洪道在稀遇洪水時

4、才啟用，因此運行機會少，可采用較簡易的結(jié)構(gòu)，以獲得全面、綜合的經(jīng)濟效益。岸邊溢洪道按其結(jié)構(gòu)型式可分為正槽溢洪道、側(cè)槽溢洪道、井式溢洪道和虹吸式溢洪道等。在實際工程中，正槽溢洪道被廣泛應(yīng)用，也較典型，為本章的重點，其他型式的溢洪道僅作簡要介紹。第二節(jié) 正槽溢洪道一、正槽式溢洪道的位置選擇溢洪道的布置和型式應(yīng)根據(jù)水庫水文、壩址地形、地質(zhì)、水流條件、樞紐布置、施工、運用管理以及造價等因素，通過技術(shù)經(jīng)濟比較后確定。下面介紹地形條件、地質(zhì)條件、泄流時的水流條件、施工條件對正槽溢洪道位置選擇的影響。地形條件。溢洪道應(yīng)位于路線短和土石方開挖量少的地方。比如壩址附近有高程合適的馬鞍形埡口，則往往是布置溢洪道較

5、理想之處。攔河壩兩岸順河谷方向的緩坡臺地上也適于布置溢洪道。地質(zhì)條件。溢洪道應(yīng)盡量位于較堅硬的巖基上。當(dāng)然土基上也能建造溢洪道，但要注意，位于好巖基上的溢洪道可以減輕工程量，甚至不襯砌；而土基上的溢洪道，盡管開挖較巖基為易，而襯砌及消能防沖工程量可能大得多。此外，無論如何應(yīng)避免在可能坍滑的地帶修建溢洪道。泄洪時的水流條件。溢洪道應(yīng)位于水流順暢且對樞紐其他建筑物無不利影響之處，通常應(yīng)注意以下幾個方面：控制堰上游應(yīng)開闊，使堰前水頭損失??；控制堰如靠近土石壩，其進(jìn)水方向應(yīng)不致沖刷壩的上游坡；泄水陡槽在平面上最好不設(shè)彎段；泄槽末端的消能段應(yīng)遠(yuǎn)離壩腳，以免造成壩身的沖刷；水利樞紐中如尚有水力發(fā)電、航運等

6、建筑物時，應(yīng)盡量使溢洪道泄水時不造成電站水頭的波動，不影響過船筏的安全。施工條件。使溢洪道的開挖土、石方量具有好的經(jīng)濟效益，如將其用于填筑土石壩的壩體；在施工布置時，應(yīng)仔細(xì)考慮出渣路線及棄渣場的合理安排，此外，還要解決與相鄰建筑物的施工干擾問題。二、正槽式溢洪道的組成及各部分設(shè)計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組成，溢流堰軸線與泄槽軸線接近正交，過堰水流流向與泄槽軸線方向一致，見圖6-1。其中，控制段、泄槽及出口消能段是溢洪道的主體。圖6-1 正槽溢洪道平面布置圖1-引水渠；2-溢流堰；3-泄槽；4-出口消能段；5-尾水渠；6-非常溢洪道；7-土石壩（一）引水渠由

7、于地形、地質(zhì)條件限制，溢流堰往往不能緊靠庫岸，需在溢流堰前開挖引水渠，將庫水平順的引向溢流堰，當(dāng)溢流堰緊靠庫岸或壩肩時，此段只是一個喇叭口，如圖6-2所示。圖6-2 溢洪道引水渠的型式1-喇叭口；2-土石壩；3-引水渠為了提高溢洪道的泄流能力，引水渠中的水流應(yīng)平順、均勻，并在合理開挖的前提下減小渠中水流流速，以減少水頭損失。流速應(yīng)大于懸移質(zhì)不淤流速，小于渠道中不沖流速，設(shè)計流速宜采用35m/s。引水渠越長，流速越大，水頭損失就越大。在山高坡抖的巖體中開挖溢洪道，為了減少土石方開挖，也可采用較大的流速。例如，碧口水電站的岸邊溢洪道，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較，其引水渠的水流流速，在設(shè)計情況下選用了5.8 m

8、/s。引水渠的渠底視地形條件可做成平底或具有不大的逆坡。渠底高程要比堰頂高程低些，因為在一定的堰頂水頭下，行近水深大，流量系數(shù)也較大，泄放相同流量所需的堰頂長度要短。因此，在滿足水流條件和渠底容許流速的限度內(nèi)，如何確定引水渠的水深和寬度，需要經(jīng)過方案比較后確定。引水渠在平面布置上應(yīng)力求平順，避免斷面突然變化和水流流向的急劇轉(zhuǎn)變。通常把溢流堰兩側(cè)的邊墩向上游延伸構(gòu)成導(dǎo)水墻或漸變段，其高度應(yīng)高于最高水位，這樣水流能平穩(wěn)、均勻地流向溢流堰，防止在引水渠中因發(fā)生漩渦或橫向水流而影響泄流能力。此外，導(dǎo)水墻也起保護岸坡或上游鄰近壩坡的作用。引水渠在平面上如需轉(zhuǎn)彎時，其軸線的轉(zhuǎn)彎半徑一般約為46倍渠底寬度，

9、彎道至溢洪道一般應(yīng)有23倍堰上水頭的直線長度，以便調(diào)整水流，使之均勻平順入堰。當(dāng)堰緊靠庫岸時，導(dǎo)水墻在平面上呈喇叭口狀。引水渠前沿庫面要求水域開闊，不得有山頭或其他建筑物阻擋。引水渠的橫斷面，在巖基上接近矩形，邊坡根據(jù)巖層條件確定，新鮮巖石一般為1：0.11：0.3，風(fēng)化巖石為1：0.51：1.0；在土基上采用梯形，邊坡根據(jù)土坡穩(wěn)定要求確定，一般選用1：1.51：2.5。引水渠應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況、渠線長短、流速大小等條件確定是否需要砌護。巖基上的引水渠可以不砌護，但應(yīng)開挖整齊。對長的引水渠，則要考慮糙率的影響，以免過多的降低泄流能力。在較差的巖基或土基上，應(yīng)進(jìn)行砌護，尤其在靠近堰前的區(qū)段，由于流速

10、較大，為了防止沖刷和減少水頭損失，可采用混凝土板或漿砌石護面。保護段長度，視流速大小而定，一般與導(dǎo)水墻長度相近。砌護厚度一般為0.3m。當(dāng)有防滲要求時，混凝土砌護還可兼作防滲鋪蓋。（二）控制段溢洪道的控制段包括溢流堰及其兩側(cè)的連接建筑。溢流堰是水庫下泄洪水的口門，是控制溢洪道泄流能力的關(guān)鍵部位，因此必須合理選擇溢流堰段的型式和尺寸。1.溢流堰的形式溢流堰按其橫斷面形狀與尺寸可分為：薄壁堰、寬頂堰、實用堰（堰斷面形狀可為矩形、梯形或曲線形）；按其在平面布置上的輪廓形狀可分為：直線型堰、折線型堰、曲線形堰和環(huán)形堰；按堰軸線和上游來水方向的相對關(guān)系可分為：正交堰、斜堰和側(cè)堰等。溢流堰通常選用寬頂堰、

11、實用堰，有時也用駝峰堰。溢流堰體型設(shè)計的要求是：盡量增大流量系數(shù)，在泄流時不產(chǎn)生空穴水流或誘發(fā)危險振動的負(fù)壓等。1）寬頂堰寬頂堰的特點是結(jié)構(gòu)簡單、施工方便，但流量系數(shù)較低（約為0.320.385）。由于寬頂堰堰矮，荷載小，對承載力較差的土基適應(yīng)能力強，因此，在泄流不大或附近地形較平緩的中、小型工程中，應(yīng)用廣泛，如圖6-3所示。寬頂堰的堰頂通常需進(jìn)行砌護。對于中、小型工程，尤其是小型工程，若巖基有足夠的抗沖刷能力，也可以不加砌護，但應(yīng)考慮開挖后巖石表面不平整對流量系數(shù)的影響。2）實用堰實用堰的優(yōu)點是流量系數(shù)比寬頂堰大，在相同泄流量條件下，需要的溢流前緣較短，工程量相對較小，但施工較復(fù)雜。大、中型

12、水庫，特別是岸坡較抖時，多采用此種型式，如圖6-4所示。實用堰的斷面型式很多，我國最常用的是WES型、克-奧型和冥次曲線型。在溢洪道設(shè)計規(guī)范中建議優(yōu)先選擇WES型堰。為了使溢流堰具有較大的流量系數(shù)，在設(shè)計和施工中，堰高、堰面坐標(biāo)、堰面曲線長度和下游堰坡均需滿足規(guī)定要求，否則，將影響流量系數(shù)或使堰面壓強降低，有產(chǎn)生空蝕的危險。當(dāng)上游堰高P1和堰面曲線定型水頭Hd的比值P1/Hd1.33時，流量系數(shù)接近一個常數(shù)，不受堰高的影響，為高堰。對于低堰的標(biāo)準(zhǔn)，一般認(rèn)為0.3 P1/Hd1.33，流量系數(shù)將隨P1/Hd的減小而降低，因此堰高P1不能過低，建議P1以不低于0.3Hd為宜。低堰的流量系數(shù)還受下游

13、堰高P2的影響，隨P2減小過堰水流受頂托甚至淹沒，為保證堰的自由泄流狀態(tài)，下游堰高P2建議不大于0.6Hd。對于低堰，因下游堰面水深較大，堰面一般不會出現(xiàn)過大的負(fù)壓，不致發(fā)生破壞性空蝕和振動。因此，在設(shè)計低堰時，可選擇較小的定型設(shè)計水頭Hd，使高水位時的流量系數(shù)加大，建議采用（0.60.75）倍的堰頂最大水頭。表6-1給出了克-奧型剖面堰和WES型剖面堰流量系數(shù)隨相對堰高P1/Hd的變化值，可供設(shè)計時參考選用。表6-1 隨相對堰高變化的流量系數(shù)m值 P1/Hd堰面型式0.20.30.40.60.81.01.21.33克-奧型0.4460.4600.4690.4800.4850.4850.485

14、0.485WES型0.4800.4850.4880.4920.4960.4990.5010.5023）駝峰堰駝峰堰是一種復(fù)合圓弧的低堰，堰體低，是我國從工程實踐中總結(jié)出來的一種新堰型，如圖6-5所示，駝峰堰的流量系數(shù)較大，其流量系數(shù)一般為0.400.46，但流量系數(shù)隨堰上水頭增加而有所減小。設(shè)計與施工簡便，對地基要求低，適用于軟弱地基。圖6-3 寬頂堰圖6-4 實用堰圖6-5 駝峰堰2.閘門的布置與選型溢流堰頂可設(shè)置閘門，也可不設(shè)置閘門。不設(shè)閘門時，堰頂高程就是水庫的正常蓄水位；設(shè)閘門時，堰頂高程低于水庫的正常蓄水位。一般情況下，對于大、中型水庫的溢洪道，一般都設(shè)置閘門，小型水庫對上游水位稍有

15、增高所加大的淹沒損失和加高壩身及其他建筑物的工程費用都不是很大，從施工簡單、管理方便以及節(jié)省工程費用等各方面考慮，一般都不設(shè)置閘門。關(guān)于溢流堰設(shè)計的一些主要問題，如閘墩、邊墩、防滲、排水、工作橋、交通橋等的設(shè)計，與溢流堰或水閘相類似。3.堰頂高程和孔口尺寸的確定確定了溢洪道位置、堰型并確定是否設(shè)置閘門之后，即可進(jìn)一步確定堰頂高程、孔口尺寸（或前緣長度）。其設(shè)計方法和溢流壩相同。值得說明的是，由于進(jìn)水渠的存在，特別是較長的進(jìn)水渠，其上的水頭損失是不能忽略的。另外，溢洪道出口一般遠(yuǎn)離壩腳，其單寬流量的選取比溢流壩所采用的數(shù)值更大些。溢流堰前緣長度和孔口尺寸的擬定以及單寬流量的選擇，可參考重力壩的有

16、關(guān)內(nèi)容。擬定了上述尺寸后，選定調(diào)洪起始水位和泄水建筑物的運用方式，然后進(jìn)行調(diào)洪演算，得出水庫的設(shè)計洪水位和溢洪道的最大下泄量。顯然，擬定的控制段基本型式、尺寸和調(diào)洪演算成果，不一定能滿足上游限制水位及下游河道安全泄量的要求，同時也不一定經(jīng)濟合理。在此基礎(chǔ)上，通過分析研究再擬定若干方案，分別進(jìn)行調(diào)洪計算，得出不同的水庫設(shè)計洪水位和最大下泄量，并相應(yīng)定出樞紐中各主要建筑物的布置尺寸、工程量和造價。最后，從安全、經(jīng)濟以及管理運用等方面進(jìn)行綜合分析論證，從而選出最優(yōu)方案。（三）泄槽正槽溢洪道在溢流堰后多用泄水陡槽與出口消能段相連接，以便將過堰洪水安全的泄向下游河道。泄槽一般位于挖方地段，設(shè)計時要根據(jù)地

17、形、地質(zhì)、水流條件及經(jīng)濟等因素合理確定其形式和尺寸。由于泄槽內(nèi)水流出于急流狀態(tài)，高速水流帶來的一些特殊問題，如沖擊波、水流滲氣、空蝕和壓力脈動等，均應(yīng)認(rèn)真考慮，并采取相應(yīng)的措施。1.泄槽的平面布置泄槽在平面上宜盡量成直線、等寬、對稱布置，使水流平順，避免產(chǎn)生沖擊波等不良現(xiàn)象。但實際工程中受地形、地質(zhì)條件的限制，有時泄槽很長，為減少開挖、襯砌工程量或避免地址軟弱帶等，往往做成帶收縮段和彎曲段的型式。1）收縮段泄槽段水流屬于急流，如必須設(shè)置收縮段時，其收縮角也不宜太大。當(dāng)收縮角太大時，必須進(jìn)行沖擊波計算，并應(yīng)通過水工模型試驗驗證。收縮段最大沖擊波波高由總偏轉(zhuǎn)角大小決定，而與邊墻偏轉(zhuǎn)過程無關(guān)。因此，

18、為了減小沖擊波高度，采用直線形收縮段比圓弧形收縮段為好。當(dāng)收縮角較小時，沖擊波較小，不一定要進(jìn)行沖擊波計算，可直接采用經(jīng)驗公式計算收縮角。泄槽邊墻收縮角可按如下經(jīng)驗公式確定： （6-1）式中 收縮段邊墻與泄槽中心線夾角，（o）； 收縮段首、末斷面的平均佛汝德數(shù)； 收縮段首、末斷面的平均水深，m； 收縮段首、末斷面的平均流速，m/s；經(jīng)驗系數(shù)，可取=3.0。工程經(jīng)驗和試驗資料表明，收縮角在6o以下具有較好的水流狀態(tài)。說明：收縮角又可以叫擴散角。2）彎曲段泄槽彎曲段通常采用圓弧曲線，彎曲半徑應(yīng)大于10倍槽寬。彎曲段水流流太復(fù)雜，不僅因受離心力作用，導(dǎo)致外側(cè)水深加大，內(nèi)側(cè)水深減小，造成斷面內(nèi)流量分布

19、不均如圖6-6所示。而且由于邊墻轉(zhuǎn)折，迫使水流改變方向，產(chǎn)生沖擊波。因此，彎曲段設(shè)計的主要問題在于使斷面內(nèi)的流量分布趨近均勻，消除或抑制沖擊波。圖6-6 彎道上的泄槽彎曲段的水力設(shè)計方法很多，大體可分為兩類：施加側(cè)向力，即采取工程措施，向彎曲段水流施加作用力，使它與水流所受的離心力相平衡，以達(dá)到消除干擾的目的。渠底超高法，彎曲導(dǎo)流墻法等方法都屬于這一類。干擾處理法，即在曲線的起點和終點，引入與原來的干擾大小相等但相位相反的反擾動，以消除原來擾動影響。復(fù)曲線段法、螺旋線過度段法和斜坎法就是基于這個原理提出來的。渠底超高法是在彎曲段的橫剖面上，將外側(cè)渠底抬高，造成一個橫向坡度，如圖6-6（b）所示

20、。利用重力沿橫向坡度產(chǎn)生的分力，與彎曲段水體的離心力相平衡，以調(diào)整橫剖面上的流量分布，使之均勻，改善流態(tài)，減小沖擊波和保持彎曲段水面的穩(wěn)定性。泄槽彎曲段外側(cè)相對內(nèi)側(cè)的槽底超高值z，可用一個由離心力方程導(dǎo)出的公式來表達(dá)，即 （6-2）式中 彎曲段起始斷面的平均流速，m/s；b泄槽直段的水面寬，m；g重力加速度m/s2；彎曲段中線的曲率半徑，m；C取決于水流弗洛德數(shù)、泄槽斷面及彎道幾何形狀的系數(shù)，對于急流、矩形斷面和彎曲段為簡單圓弧時，C取2.0。為了保持泄槽中線的原底部高程不變，以利于施工，常將內(nèi)側(cè)渠底較中線高程下降1/2z，而外側(cè)渠底則抬高1/2z，如圖6-6（c）。2.縱剖面布置泄槽縱剖面設(shè)

21、計主要是決定縱坡。泄槽縱坡必須保證泄流時，溢流堰下為自由出流和槽中不發(fā)生水躍，使水流始終處于急流狀態(tài)。因此，泄槽縱坡必須大于臨界坡度。為了減小工程量，泄槽沿程可隨地形、地質(zhì)變坡，但變坡次數(shù)不宜過多，而且在兩種坡度連接處，要用平滑曲線連接，以免在變坡處發(fā)生水流脫離邊壁引起負(fù)壓或空蝕。當(dāng)坡度由緩變陡時，應(yīng)采用豎向射流拋物線來連接；當(dāng)坡度由陡變緩時，需用反弧連接，反弧半徑R面上的變化錯開，尤其不要在擴散段變坡。3.橫斷面泄槽橫斷面形狀與地質(zhì)情況緊密相連。在非巖基上，一般做成梯形斷面，邊坡比為1：11：2；在巖基上的泄槽多做成矩形或近于矩形的橫斷面，邊坡坡比為1：0.11：0.3。泄槽的過水?dāng)嗝嫱ㄟ^水

22、力計算確定。由于水流條件的復(fù)雜性，有許多問題在理論上還不夠成熟，不能建立確定的解析關(guān)系。上面給出的計算式實在引入若干假定，經(jīng)過簡化后得到的，因而是近似的。對于重要工程還應(yīng)通過模型試驗進(jìn)行選型和確定尺寸。4.泄槽的構(gòu)造及減蝕措施1）泄槽的襯砌為了保護槽底不受沖刷和巖石不受風(fēng)化，防止高速水流鉆入巖石裂隙，將巖石掀起，泄槽都需要進(jìn)行襯砌。對泄槽襯砌的要求是：襯砌材料能抵抗水流沖刷；在各種荷載作用下能夠保持穩(wěn)定；表面光滑平整，不致引起不利的負(fù)壓和空蝕；做好底板下排水，以減小作用在底板上的揚壓力；做好接縫止水，隔絕高速水流侵入底板底面，避免因脈動壓力引起的破壞，要考慮溫度變化對襯砌的影響，在寒冷地區(qū)對襯

23、砌材料還應(yīng)有一定的抗凍要求。作用在泄槽底板上的力有：底板自重、水壓力、水流的拖拽力和揚壓力等。其中，脈動壓力在時間和空間上都在不段的變化，是具有隨即性質(zhì)的脈動量。揚壓力和動水壓力是影響襯砌安全的兩種主要荷載。影響泄槽襯砌可靠性的因素是多方面的，而不易確切計算。因此，襯砌設(shè)計應(yīng)著重分析不同的地基、氣候、水流和施工條件，選用不用的襯砌型式，并采取相應(yīng)的構(gòu)造措施。（1）巖基上泄槽的襯砌巖基上泄槽的襯砌可以用混凝土、水泥漿砌條石或塊石以及石灰漿砌塊石水泥漿勾縫等型式。石灰漿砌塊石水泥漿勾縫，適用于流速小于10m/s的小型水庫溢洪道。水泥漿砌條石或塊石，使用與流速小于15m/s的中、小型水庫溢洪道。但對

24、抗沖能為較強的堅硬巖石，如果砌得光滑平整，做好接縫止水和底部排水，也可以承受20m/s左右的流速。圖6-7 巖基上泄槽的構(gòu)造（高程、樁號：m，尺寸：cm）（a）平面布置圖；（b）縱剖面圖；（c）橫縫構(gòu)造；（d）縱縫構(gòu)造；（e）邊墻縫1-引水渠；2-混凝土護底；3-檢修門槽；4-工作門槽；5-帷幕；6-排水孔；7-橫縫；8-縱縫；9-工作橋；10-公路橋；11-開挖線；12-搭接縫；13-鍵槽縫；14-平接縫；15-橫向排水管；16-縱向排水管；17-錨筋；18-通氣孔；19-邊墻縫對于大、中型工程，由于泄槽中流速較高，一般多采用混凝土襯砌?；炷烈r砌厚度不宜小于30cm。為防止產(chǎn)生溫度裂縫，需

25、要設(shè)置縱橫縫，見圖6-7（a）、（b）。由于巖基的約束力較大，分縫距離不宜太大，一般約為1015m（當(dāng)襯砌厚度較小、溫度變化較大時，取小值）。靠近襯砌表面沿縱橫向需配制溫度鋼筋，含鋼率約為0.1%。巖基上的襯砌接縫有平接縫、搭接縫和鍵槽縫幾種型式。對垂直與水流流向的橫縫比平行于水流流向的縱縫要求高，橫縫一般做成搭接縫，在良好的巖基上有時也可用鍵槽縫，見圖6-7（c）。施工時要做到接縫處襯砌表面平整，特別要防止下游塊底板高出上游塊底板。國外有小壩工程，在高流速處將緊靠橫縫下游塊底板的邊緣降低12.7mm，并以1：12或更緩的斜坡升高至原底板高程，受到了減小脈動壓力和防止空蝕破壞的效果，可供設(shè)計參

26、考。做好接縫止水是底板防沖的一項重要措施，止水效果好，可隔絕水流侵蝕底部。從理論上講，沒有向上的脈動壓力，底板就不會失穩(wěn)。對于平行于水流流向的縱縫，可適當(dāng)降低要求，一般可用平接型式見圖6-7（d），但縫內(nèi)也要做好止水。襯砌的縱縫和橫縫下面都應(yīng)設(shè)置排水設(shè)施，且需要相互連通，以便將滲水集中到縱向排水內(nèi)，然后排入下游?？v向排水的作法，通常是在溝內(nèi)放置缸瓦管，管徑視滲水大小而定，一般為1020cm。管的周圍用粒徑12cm的卵石或礫石填滿，頂部蓋水泥袋，以防澆筑混凝土的灰漿進(jìn)入，造成堵塞。當(dāng)滲流量較小時，縱向排水也可以在巖基上開挖溝槽，溝內(nèi)填不易風(fēng)化的碎石或礫石，上面用水泥袋蓋好，再澆混凝土。橫向排水通

27、常都是在巖表面上開挖溝槽，溝槽尺寸視滲水大小而定，一般為0.3m0.3m。為防止排水管被堵塞，縱向排水管至少應(yīng)有兩排，以保證排水流暢。在巖基上應(yīng)注意將表面風(fēng)化破碎的巖石挖除。為了是襯砌與基巖緊密結(jié)合，增強襯砌穩(wěn)定，有時用錨筋將二者連在一起。錨筋的直徑、間距和插入深度與巖石性質(zhì)和節(jié)理有關(guān)，一般每平方米的襯砌范圍約需要1cm2的錨筋。錨筋直徑d不宜太小，通常采用25mm或更大，艱巨約為1.53.0m，插入深度大致為（4060）d。對于較差的巖石，應(yīng)通過現(xiàn)場試驗確定。泄槽的兩側(cè)邊墻，如巖基良好，也可采用襯砌的型式，其構(gòu)造與底板基本相同。襯砌厚度一般不小于30cm，以便澆筑，切需用鋼筋錨固。邊墻橫縫一

28、般與底板橫縫一致。邊墻本身不設(shè)縱縫，但多在與邊墻接近的底板上設(shè)置縱縫，見圖6-7（e）。當(dāng)巖石比較軟弱時，需將邊墻做成重力式擋住土墻。邊墻應(yīng)做好排水，并與底板下橫向排水管連通。為了排水通暢。在排水管靠近邊墻頂部的一端應(yīng)設(shè)置通氣孔。邊墻頂部應(yīng)設(shè)置馬道以利交通。（2）土基上的泄槽的襯砌土基上的泄槽通常采用混凝土襯砌。由于土基的沉降量大，而且不能采用錨筋，所以襯砌厚度一般要比巖基上的大，通常為0.30.5m。當(dāng)單寬流量或流速比較大時，也可用到0.71.0m?；炷烈r砌的橫向縫必須采用搭接的型式，見圖6-8，以保證接縫處的平整，有時還在下塊的上游側(cè)做齒墻，圖6-8 土基上泄槽底板的構(gòu)造（a）橫縫；（b

29、）縱縫1-止水；2-橫向排水管；3-灰漿墊座；4-齒墻；5-透水墊層；6-縱向排水管嵌入地基內(nèi)，以防止襯砌底板沿地基面滑動。齒墻應(yīng)配置足夠的鋼筋，以保證強度。如果底板不夠穩(wěn)定或為了增加底板的穩(wěn)定性，可在地基中設(shè)置錨筋樁，使底板與地基緊密集合，利用土的重力，增加底板的穩(wěn)定性。圖6-9為岳城水庫溢洪道錨筋樁布置圖。縱縫有時也做成搭接的型式?？p中除瀝青等圖6-9 岳城水庫溢洪道錨筋樁布置（單位：cm）1-第三紀(jì)沙層；2-15kg/m鋼軌；3-涂瀝青厚2cm，包油氈一層；4-瀝青油氈厚1cm；5-32螺紋鋼筋填料外，并需設(shè)水平止水片。由于土基對混凝土板伸縮的約束力比巖基小，因此可以采用較大的分塊尺寸。

30、縱橫縫間距可用到15m或更大，以增加襯砌的整體性和穩(wěn)定性。襯砌需雙向配筋，各向含鋼率為0.1%。在土基或是破碎軟弱的巖基上，需要在襯砌底板下設(shè)置面層排水，以減小底板承受的滲流壓力，排水可采用厚約30cm的卵石或碎石層。如地基是粘性土，應(yīng)先鋪一層厚0.20.5m的沙礫墊層，墊層上在鋪卵石或碎石排水層；或在沙礫層中做縱橫排水管，管周做反濾。如地基是細(xì)沙，應(yīng)先鋪一層粗沙，再做排水層，以防滲流破壞。這里還須指出，泄槽的止水和排水都是為防止動水壓力引起底板破壞和降低揚壓力而采取的有力措施，對保證安全是很重要的。但在工程實踐中往往因?qū)ζ湔J(rèn)識不足而被忽視，以致造成工程事故。所以必須認(rèn)真做好泄槽的構(gòu)造設(shè)計，認(rèn)

31、真施工。2）泄槽邊墻高度的確定泄槽邊墻高度根據(jù)水深并考慮沖擊波，彎道及水流摻氣的影響，再加上一定的超高來確定，邊墻超高一般取0.51.5m。計算水深為宣泄最大流量時的槽內(nèi)水深。當(dāng)泄槽水流表面流速達(dá)到10m/s左右時，將發(fā)生水流摻氣現(xiàn)象而使水深增加。摻氣程度與流速、水深、邊界糙率以及進(jìn)口形狀等因素有關(guān)，摻氣后水深可按式（6-3）進(jìn)行估算： （6-3）式中 、泄槽計算斷面的水深及摻氣后的水深，m； 不摻氣情況下泄槽計算斷面的流速，m/s； 修正系數(shù)，可取1.01.4s/m，流速大者取大值。（四）出口消能段及尾水渠在較好的巖基上，一般多采用挑流消能。挑坎所受的荷載，主要是水流的離心力、水重、揚壓力、

32、脈動壓力、挑坎自重等。根據(jù)這些作用力，可對挑坎進(jìn)行強度驗算。為了保證挑坎穩(wěn)定，長在挑坎的末端做一道深齒墻，見圖6-11。齒墻深度應(yīng)根據(jù)沖刷坑的形狀和尺寸決定，一般可達(dá)58m。如沖坑再深，齒墻還應(yīng)加深。挑坎的左右兩側(cè)也應(yīng)做齒墻插入兩側(cè)巖體。為了加強挑坎的穩(wěn)定，常用錨筋將挑坎與基巖錨固連成一體。為了防止小流量水舌不能挑射時產(chǎn)生貼壁沖刷，挑坎下游常做一段短護坦。為了避免在挑流水舌的下面形成真空，產(chǎn)生對水流的吸力，減小挑射距離，應(yīng)采用通氣措施，如圖6-11所示的通氣孔或擴大尾水渠的開挖寬度，以使空氣自由流通。圖6-11 溢洪道挑流坎布置圖（單位：m）1-縱向排水；2-護坦；3-混凝土齒墻；4-50cm

33、通氣孔；5-10cm通氣孔在土基或破碎軟弱巖基上的溢洪道，一般采用底流消能。但當(dāng)泄量較小時，也可考慮采用挑流消能，如山西省境內(nèi)在軟基上建造了不少采用挑流消能的溢洪道，最大泄量達(dá)1055 m3 /s，最大單寬泄流量25 m3 /(sm)。與采用消力池相比，挑流消能可可節(jié)省工程量20%60%，節(jié)省投資25%50%。由溢洪道下泄的水流應(yīng)與壩腳和其他建筑物保持一定距離，且應(yīng)和原河道水流獲得妥善銜接，以免影響壩和其他建筑物的安全和正常運行。在有的情況下，當(dāng)下泄的水流不能直接歸入原河道時，需要布置一段尾水渠。尾水渠要短、直、平順，底坡盡量接近下游原河道的平均坡降，以使下泄的水流能順暢平穩(wěn)地歸入原河道。第三

34、節(jié) 其他型式的溢洪道和非常泄洪設(shè)施一、其他型式的溢洪道（一）側(cè)槽溢洪道1.側(cè)槽溢洪道的特點側(cè)槽溢洪道一般由溢流堰、側(cè)槽、泄水道和出口消能段等部分組成。溢流堰大致沿河岸等高線布置，水流經(jīng)過溢流堰泄入與堰大致平行的泄槽后， 圖6-12 明渠泄水的側(cè)槽溢洪道（單位：m）1-公路橋；2-原地面線；3-巖石線；4-上壩公路；5-側(cè)槽；6-溢洪道圖6-13 隧洞泄水的側(cè)槽溢洪道平面圖；（b）縱剖面圖1-水面線；2-混凝土塞；3-排水管；4-閘門；5-泄水隧洞在槽內(nèi)轉(zhuǎn)向約90度，經(jīng)泄槽或泄水隧洞流入下游，見圖6-12和6-13。當(dāng)壩址處山頭較高，岸坡陡峭時，可選用側(cè)槽溢洪道。與正槽溢洪道相比較，側(cè)槽溢洪道具

35、有以下優(yōu)點：可以減少開挖方量；能在開挖方量增加不多的情況下，適當(dāng)加大溢流堰的長度，從而提高堰頂高程，增加興利庫容；使堰頂水頭減小，減少淹沒損失，非溢流壩的高度也可適當(dāng)降低。側(cè)槽溢洪道的水流條件比較復(fù)雜，過堰水流進(jìn)入側(cè)槽后，形成橫向漩滾，同時側(cè)槽內(nèi)沿流程流量不斷增加，漩滾強度也不斷變化，水流脈動和撞擊都和強烈，水面極不平穩(wěn)。而側(cè)槽又多是在壩頭山坡上劈山開挖的深槽，其運行情況直接關(guān)系到大壩的安全。因此側(cè)槽多建在完成堅實的巖基上，且要有質(zhì)量較好的襯砌。除泄量較小者外，不宜在土基上修建側(cè)槽溢洪道。側(cè)槽溢洪道的溢流堰多采用實用堰，堰頂上可設(shè)閘門，也可不設(shè)。泄水道可以是泄槽，也可以是無壓隧洞，視地形、地質(zhì)

36、條件而定。如果施工時用隧洞導(dǎo)流，則可將泄水隧洞與導(dǎo)流隧洞相結(jié)合。2.側(cè)槽設(shè)計根據(jù)側(cè)槽側(cè)向進(jìn)水和沿流程流量不斷增加等水流特點，側(cè)槽設(shè)計應(yīng)滿足以下條件：泄流量沿側(cè)槽均勻增加；由于過堰水流轉(zhuǎn)向約90度，大部分能量消耗于側(cè)槽內(nèi)水體間的漩滾撞擊，認(rèn)為側(cè)槽中水流的順槽速度完全取決于側(cè)槽的水面坡降，故槽底應(yīng)有一定坡度；為了使槽中水流穩(wěn)定，側(cè)槽中的水流應(yīng)處于緩流狀態(tài)；側(cè)槽中的水面高程要保證溢流堰為自由出流，因為淹沒出流不但影響泄流能力，而且由試驗得知，當(dāng)淹沒到一定程度后，側(cè)槽出口流量分布不均，容易在泄水道內(nèi)造成折沖水流。對于岸坡陡峭的情況，窄深斷面要比寬淺斷面節(jié)省開挖量。在工程實踐中，多將側(cè)槽做成窄而深的梯形

37、斷面?？堪兑粋?cè)的邊坡在滿足水流和邊坡穩(wěn)定的條件下，以較陡為宜，一般采用1:0.31:0.5；對于靠溢流堰一側(cè)，溢流曲線下部的直線段坡度（即側(cè)槽邊坡），一般采用1:0.5。根據(jù)模型試驗，過水后側(cè)槽水面較高，一般不會出現(xiàn)負(fù)壓。為了適應(yīng)流量沿程不斷增加的特點，側(cè)槽斷面自上游向下游逐漸變寬。起始斷面底寬b0與末端斷面底寬bl之比即b0/bl，對側(cè)槽的工程量影響大。通常b0/bl比值小，側(cè)槽開挖量較省，但槽底要挖得較深，調(diào)整段的工程量也相應(yīng)增加，如圖6-14。因此，經(jīng)濟的b0/b1值應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)條件比較確定，一般b0/b1采用0.51.0，其中b0的最小值應(yīng)當(dāng)滿足開挖設(shè)備和施工的要求，b1一般選用與

38、泄槽底寬相同的數(shù)值。圖6-14 側(cè)槽水面線計算簡圖由于側(cè)槽中水流處于緩流狀態(tài)，因而側(cè)槽的縱坡比較平緩，一般小于10%，實用中可采用1%5%，具體數(shù)值可根據(jù)地形和泄量大小選定。應(yīng)該指出，側(cè)槽內(nèi)水流在各級流量下均保證為緩流是很難做到的，但必須保證在泄放設(shè)計流量時，側(cè)槽內(nèi)為緩流。為了減少側(cè)槽的開挖量，應(yīng)使側(cè)槽末端水深為hl計量接近經(jīng)濟的槽末水深。當(dāng)側(cè)槽與泄槽直接相連接時，hl一般選用該斷面的臨界水深hk；如側(cè)槽與泄槽間有調(diào)整段，建議采用hl=(1.21.5)hk。當(dāng)b0/b1小時，采用大值；反之，采用小值。側(cè)槽底部高程，需要按滿足溢流堰為非淹沒出流和減少開挖量的要求來確定。由于側(cè)槽內(nèi)的水面為一降落曲

39、線，因此，確定側(cè)槽底部高程的關(guān)鍵在于定出起始斷面的水面高程。根據(jù)國內(nèi)外一些試驗資料分析認(rèn)為，當(dāng)起始斷面附近雖有一定程度的淹沒，但尚不致對整個溢流堰的泄量有較大影響時，仍可認(rèn)為是非淹沒的。因此，為了節(jié)省開挖量，側(cè)槽起始斷面的槽底部高程可適當(dāng)提高，而允許該處堰頂有一定淹沒度。一般側(cè)槽起始斷面堰頂?shù)呐R界淹沒度k（k=hs/H）可取小于0.5。為了調(diào)整側(cè)槽內(nèi)的水流，改善泄槽內(nèi)的水流流態(tài)，水流控制斷面一般選在側(cè)槽末端，有調(diào)整段時側(cè)應(yīng)選在調(diào)整段末端。調(diào)整段的作用是使尚未分布均勻的水流，在此段得到調(diào)整后，能夠較平順流入泄槽。水工模型試驗表明，這樣可使泄槽內(nèi)的沖擊波和折沖水流明顯減小。調(diào)整段一般采用平底梯形斷

40、面，其長度按地形條件決定，可采用（23）hk（hk為側(cè)槽末端的臨界水深）。由縮窄槽寬的收縮段或用調(diào)整段末端底坎適當(dāng)壅高水位，底坎高度d一般?。?.10.2）hk，使水流在控制斷面形成臨界流，而后流入泄槽或斜井和隧洞。根據(jù)以上要求，在初步擬定側(cè)槽斷面和布置后，即可進(jìn)行側(cè)槽的水力計算。水力計算的目的在于根據(jù)溢流堰、側(cè)槽（包括調(diào)整段）和泄水道三者之間的水面銜接關(guān)系，定出側(cè)槽的水面曲線和相應(yīng)的槽底高程。利用動量原理，側(cè)槽沿程水面線可按下列公式逐段推求，計算簡圖如圖6-14所示。 （6-4）式中 計算段長度，即斷面1與斷面2 之間的距離，m； 段內(nèi)的水面差，m； 、分別為通過斷面1 和斷面2 的流量，m

41、3/s； 側(cè)槽溢流堰單寬流量，m3/（sm）； 、分別為斷面1和斷面2 的水流平均流速，m/s； 分段區(qū)內(nèi)的平均摩阻坡降； 泄槽槽身的糙率系數(shù)； 分段平均流速，m/s； 分段平均水力半徑，m在水力計算中，給定和選定數(shù)據(jù)有：設(shè)計流量Q、堰頂高程、允許淹沒水深hs、側(cè)槽邊坡坡率m、底寬變率b0/b1、槽底坡度io和槽末水深hl。計算步驟如下；由給定的Q和堰上水頭H，算出側(cè)堰長度l；列出側(cè)槽斷面與調(diào)整段末端斷面（控制斷面）之間的能量方程，計算控制斷面處底板的抬高值d；根據(jù)給頂?shù)膍、b0/b1、io和hl，以側(cè)槽末端做為起始斷面，按式（6-4），用列表法逐段向上游推算水面高差y和相應(yīng)水深；根據(jù)hs定出

42、側(cè)槽起始斷面的水面高程，然后按步驟計算成果，逐段向下游推算水面高程和槽底高程。（二）井式溢洪道井式溢洪道通常由溢流喇叭口、漸變段、豎井、彎段、泄水隧洞和出口消能段等部份組成，見圖6-15。當(dāng)岸坡陡峭、地質(zhì)條件良好、又有適宜的地形布置環(huán)形溢流喇叭口時，可以采用井式溢洪道。這樣可避免大量的土石方開挖，造價可能較其他型式溢洪道低。當(dāng)水位上升，喇叭口溢流堰頂淹沒后，堰流即轉(zhuǎn)變?yōu)榭琢?，所以井式溢流道的超泄能力較小。當(dāng)宣泄小流量、井內(nèi)的水流連續(xù)性遭到破壞時，水流很不平穩(wěn)，容易產(chǎn)生震動和空蝕。因此，我國目前較少采用。圖6-15 井式溢洪道溢流喇叭口的斷面型式有實用堰和平頂堰兩種，前者較后者的流量系數(shù)大。在兩種溢流堰上都可以布置閘墩，安設(shè)平面或弧形閘門。在環(huán)形實用堰上，由于直徑較小，為了避免設(shè)置閘墩，有時可采用漂浮式的環(huán)形閘門，溢流時閘門下降到堰體以內(nèi)的環(huán)形門室，但在多泥沙的道上，門室易被堵塞，不宜采用。在堰頂設(shè)置閘墩或?qū)畨善饘?dǎo)流和阻止發(fā)生立軸漩渦的作用。（三）虹吸式溢洪道除了前面講述的正槽溢洪道、側(cè)槽溢洪道和井式溢洪道之外，還有一種可以與壩體