溢洪道設(shè)計(jì)（33清楚明了）

第五五節(jié)節(jié)溢溢洪洪道道設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)一、、溢溢洪洪道道位位置置的的選選擇擇二、、溢溢洪洪道道的的形形式式和和斷斷面面尺尺寸寸的的確確定定舉例例參考考中中華華人人民民共共和和國(guó)國(guó)水水利利部部發(fā)發(fā)布布：：溢洪洪道道設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)規(guī)規(guī)范范SL253-2000邊墻墻陡槽槽高峰峰寺寺水水庫(kù)庫(kù)溢洪洪道道下游游一、、溢溢洪洪道道位位置置的的選選擇擇取決決于于壩壩址址的的地地形形和和地地質(zhì)質(zhì)條條件件等等，，影影響響工工程程的的安安全全和和投投資資。。1盡量量利利用用天天然然的的有有利利地形形條條件件，如如分水水鞍鞍（或或山山坳坳））。。以以節(jié)節(jié)省省開(kāi)開(kāi)挖挖土土石石方方量量，，減減少少工工程程投投資資，，縮縮短短工工期期。。2在地質(zhì)質(zhì)條條件件上要要求求兩兩岸岸山山坡坡較較穩(wěn)穩(wěn)定定，，防防止止泄泄洪洪時(shí)時(shí)發(fā)發(fā)生生滑滑塌塌等等事事故故。。最最好好選選擇擇在在巖巖石石和和基基巖巖上上，，以以耐耐沖沖刷刷，，降降低低工工程程造造價(jià)價(jià)；；若若做做在在土土基基上上，，應(yīng)應(yīng)選選擇擇堅(jiān)實(shí)實(shí)的的地地基基，并全部部挖挖方方，還必必須須用用漿砌砌石石和和混混凝凝土土襯襯砌砌。3在平面面布布置置上上，盡盡量量做做到到直線線布布置置，力求求泄泄洪洪時(shí)時(shí)水水流流順順暢暢。。進(jìn)口口離壩壩端端應(yīng)應(yīng)大大于于10m，出口口應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)離離下下游游壩壩腳腳至至少少20m以上上。。若若地地形形限限制制，，可可將將進(jìn)口口引引水水渠渠采用用圓圓弧弧形形曲曲線線布布置置，，并并在在彎道道凹凹岸岸做好好護(hù)護(hù)砌砌工工程程，，其它它部部分分應(yīng)盡盡量量做做到到直直線線布布置置。。4溢洪洪道道布布置置盡盡可可能能不和和泄泄水水洞洞放放在在同同一一側(cè)側(cè)，以以免免互互相相造造成成水水流流干干擾擾和和影影響響臥臥管管安安全全。。二、、溢溢洪洪道道的的形形式式和和斷斷面面尺尺寸寸的的確確定定淤地地壩壩溢溢洪洪道道的的形形式式，，主主要要有有兩種種：一一種種是是明明渠渠式式溢溢洪洪道道，，另另一一種種是是溢溢流流堰堰式式溢溢洪洪道道。。1明渠渠式式溢溢洪洪道道在基基巖巖或或巖巖石石上上開(kāi)開(kāi)挖挖明明渠渠排排洪洪，，一一般般不不做做砌砌護(hù)護(hù)工工程程，，稱(chēng)稱(chēng)為為明明渠渠式式溢溢洪洪道道。。它它適于于小型型淤淤地地壩壩和和臨臨時(shí)時(shí)性性溢溢洪洪道道。。明渠渠式式溢溢洪洪道道的的斷面面形形狀狀可視視地地基基情情況況而而定定，，一一般般在在巖巖石石上上可可采采用用矩形形斷面面，，非非巖巖基基上上宜宜采采用用梯形形斷面面，，其其邊邊坡坡為為1:0.3-1:1。斷斷面面尺尺寸寸可可根根據(jù)據(jù)所所選選定定的的斷斷面面形形狀狀、、設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)最最大大泄泄洪洪流流量量(qm)和設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)的的滯滯洪洪水水深深(H滯)，按按水水力力學(xué)學(xué)明渠渠均均勻勻流流流流量量公公式式計(jì)計(jì)算算，即即式中中：：ω—溢洪洪道道的的過(guò)過(guò)水水?dāng)鄶嗝婷娣e積，，m2；C—謝才才系系數(shù)數(shù)；；R—水力力半半徑徑，，m；n——粗糙糙系系數(shù)數(shù)，，土土渠渠為為0.0225-0.025，石石渠渠為為0.03-0.045；i——溢洪洪道道明明渠渠段段的的縱縱坡坡，，可可視視地地形形、、地地質(zhì)質(zhì)情情況況采采用用1/50-1/200。明渠渠式式溢溢洪洪道道尺尺寸寸可可采用用試試算算法法計(jì)算算，，根根據(jù)據(jù)已知知的的qm和H滯，假假定定一一個(gè)個(gè)寬度度b值，計(jì)計(jì)算算出出一一個(gè)個(gè)相相應(yīng)應(yīng)的的流流量量qi=qm時(shí)的的b值即即為為設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)的的明明渠渠式式溢溢洪洪道道的的底底寬寬，，求得得斷斷面面尺尺寸寸后后，，應(yīng)應(yīng)加加超高高0.5-1.0m。2溢流流堰堰式式溢溢洪洪道道溢流流堰堰式式溢溢洪洪道道的的種類(lèi)類(lèi)很多多，，可可分分為為臺(tái)階階式式、、跌跌水水式式和和陡陡坡坡式式等，，而而最常常用用的的是是陡陡坡坡式式溢溢洪洪道道。它它的的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)是：：結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單、、水水流流平平順順、、施施工工方方便便、、工工程程量量小小。。所所以以在在大大中中型型淤淤地地壩壩和和小小型型水水庫(kù)庫(kù)工工程程中中采采用用較較多多。。陡陡坡坡式式溢溢洪洪道道通通常常由由進(jìn)進(jìn)口口段段、、陡陡坡坡段段和和出出口口段段三三部部分分組成成（圖圖6-8）。。①進(jìn)進(jìn)口口段段：由引引水水渠渠、、進(jìn)進(jìn)口口漸漸變變段段和和溢溢流流坎坎組組成成。。a．引水水渠渠的作作用用是是將將壩壩庫(kù)庫(kù)內(nèi)內(nèi)的的洪洪水水平平順順地地輸輸送送到到溢溢洪洪道道。。一一般般與與壩壩地地內(nèi)內(nèi)的的排排洪洪渠渠相相連連，，斷斷面面為為梯梯形形，，斷面面尺尺寸寸試試算算確確定定。。長(zhǎng)長(zhǎng)度度＜＜20-30m。b．進(jìn)口口漸漸變變段段是由由引引水水渠渠到到溢溢流流坎坎的的過(guò)過(guò)渡渡段段。。其其斷斷面面應(yīng)應(yīng)由由梯梯形形變變?yōu)闉榫鼐匦涡蔚牡呐づで婷妗?。作用用是使使洪洪水水平平順順地地流流到到溢溢流流坎坎上上去去。。引引水水渠渠和和進(jìn)進(jìn)口口漸漸變變段段在較較差差的的巖巖基基和和土土基基上上時(shí)時(shí)，，為為了了防防止止沖沖刷刷，，應(yīng)應(yīng)采采用用塊塊石石做做護(hù)護(hù)面面。。C.溢流流坎坎的斷斷面面為為矩矩形形，，坎長(zhǎng)長(zhǎng)一般般為為3-6倍坎坎上上水水深深,坎頂頂寬寬B用寬寬頂頂堰堰公公式式計(jì)計(jì)算算(B=Qm/MH01.5,H0=H滯+V2/2g)在結(jié)構(gòu)構(gòu)上，，溢溢流流坎坎底板板和和兩兩側(cè)側(cè)邊邊墻墻用用漿漿砌砌石石砌砌筑筑，底底板板上上游游端端做做成成深深為為1m、厚厚0.5m的齒墻墻，以以減減少少滲滲流流和和增增加加底底板板的的穩(wěn)穩(wěn)定定性性。。②陡坡坡段段：溢溢流流壩壩下下游游銜銜接接一一段段坡坡度度較較大大（（大大于于臨臨界界坡坡度度））的的急急流流渠渠道道稱(chēng)稱(chēng)為為陡陡坡坡段段。。在在布布置置時(shí)時(shí)應(yīng)應(yīng)盡盡量量使使陡陡坡坡段段順順直直，，保保證證槽槽內(nèi)內(nèi)水水流流平平穩(wěn)穩(wěn)。。a．陡坡坡坡度度的的確確定定。。從溢溢流流壩壩下下泄泄的的水水流流為為急急流流，，因因此此陡陡坡坡的的坡坡度度應(yīng)應(yīng)大于于臨臨界界坡坡度度。通通常常采采用用的的陡陡坡坡為為1:3-1:5，在在巖巖基基上上可可達(dá)達(dá)1:1。另外外要要根根據(jù)據(jù)地地形形和和地地質(zhì)質(zhì)情情況況進(jìn)進(jìn)行行選選擇擇。。如如果果坡度度過(guò)過(guò)于于平平緩緩，則則陡陡坡坡開(kāi)開(kāi)挖挖長(zhǎng)長(zhǎng)，，土土石石開(kāi)開(kāi)挖挖量量大大，，不不經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)；；但但若若陡坡坡很很陡陡，則則下下泄泄流流速速大大，，水水流流沖沖刷刷能能大大，，要要求求陡陡坡坡的的襯襯砌砌工工程程和和下下游游的的防防沖沖設(shè)設(shè)施施（（消消力力池池））必必須須做做得得很很牢牢固固。。因因此此，，在在確確定定陡陡坡坡坡坡度度時(shí)時(shí)，，應(yīng)盡盡可可能能與與地地面面坡坡度度相相適適應(yīng)應(yīng)，，并進(jìn)進(jìn)行行必必要要的的方方案案比比較較。。b．陡坡坡橫斷斷面面尺尺寸寸的的確確定定。。陡坡坡中中流流速速大大，，一一般般應(yīng)應(yīng)布布置置在在挖挖方方部部位位，，以以保保證證運(yùn)運(yùn)用用的的安安全全。。在在巖巖基基上上的的斷面面為矩矩形形；；在在土土基基上上的的斷斷面面為為梯梯形形，，邊坡坡為1:1-1:2。在在黃黃土土地地區(qū)區(qū),由于于黃黃土土有有直直立立性性,也做做成成矩矩形形斷斷面面。。淤淤地地壩壩和和小小型型水水庫(kù)庫(kù)溢溢洪洪道道的的陡陡坡坡寬度度一般般都都做做成成與與溢溢流流坎坎相相同同的的寬寬度度。。陡坡坡兩兩邊邊的的邊邊墻墻高高度度應(yīng)應(yīng)根根據(jù)據(jù)水面面曲曲線線來(lái)確確定定。。水水流流在在陡陡坡坡內(nèi)內(nèi)產(chǎn)產(chǎn)生生降水水曲曲線線，隨隨陡陡坡坡底底部部高高程程的的下下降降，，槽槽內(nèi)內(nèi)水水深深逐逐漸漸減減小小。。如如果果陡陡坡坡有有足足夠夠長(zhǎng)長(zhǎng)度度，，其其水水深深減減至至槽槽內(nèi)內(nèi)正正常常水水深深時(shí)時(shí)，，就就不不再再減減小小了了。。因因此此，，陡坡坡內(nèi)內(nèi)水水深深的的變變化化是是屬屬于于明明渠渠非非均均勻勻流流。另另外外，，當(dāng)當(dāng)槽槽內(nèi)內(nèi)水水流流流流速速大大于于10m/s時(shí)，，水水流流會(huì)會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生生摻氣氣作用用，，槽槽內(nèi)內(nèi)水水深深因因而而要要增增加加，，這這樣樣邊墻墻的的高高度度應(yīng)應(yīng)以以該該處處的的水深深和摻氣氣高高度度再加加0.5-0.7m的安全全超超高高。陡坡坡水面面曲曲線線（水水深深））計(jì)計(jì)算算在已已知知陡陡坡坡的的坡坡度度、、寬寬度度和和邊邊坡坡之之后后，，可可參參考考水水力力學(xué)學(xué)中中明明渠渠非非均均勻勻流流的的計(jì)計(jì)算算方方法法，，計(jì)計(jì)算算陡陡坡坡中中各各控控制制斷斷面面處處的的流流速速和和水水深深（（即即降降落落曲曲線線）），，以以便便確確定定邊邊墻墻的的高高度度。。在淤淤地地壩壩工工程程和和小小型型水水庫(kù)庫(kù)中中，，也也可可采采用用粗略略的的估估算算，，即算算出出陡陡坡坡起起始始斷斷面面和和末末端端斷斷面面的的水水深深。。然然后后用用直直線線連連接接起起來(lái)來(lái)，，則則得得全全陡陡坡坡內(nèi)內(nèi)的的水水深深。。③出出口口段段：由消消力力池池、、出出口口漸漸變變段段和和下下游游尾尾渠渠組組成成。。溢洪洪道道設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)是是淤淤地地壩壩設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)中中最最復(fù)復(fù)雜雜，，又又極極為為重重要要的的任任務(wù)務(wù)，，其其計(jì)計(jì)算算公公式式和和步步驟驟也也較較為為復(fù)復(fù)雜雜，，往往往往花花費(fèi)費(fèi)工工程程設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)人人員員大大量量精精力力和和時(shí)時(shí)間間。?，F(xiàn)現(xiàn)代代計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)的的普普遍遍應(yīng)應(yīng)用用，，為為其其設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)提提供供了了一一個(gè)個(gè)方方便便的的計(jì)計(jì)算算工工具具，，可可編編制制能能進(jìn)進(jìn)行行多多種種選選擇擇、、普普遍遍適適用用的的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)程程序序，，采采用用精精度度較較高高的的試試算算法法以以滿滿足足計(jì)計(jì)算算要要求求。。3陡坡坡段段尺尺寸寸計(jì)計(jì)算算步驟驟（1）陡陡坡坡的的臨臨界界水水深深hk計(jì)算開(kāi)始斷面面水深h=hk①矩形斷面面陡槽：臨臨界水深深hk式中：α—流速系數(shù)數(shù)，1.0-1.1；q—單寬流量量，q=Q泄.m/B將α和g代入，則：②梯形斷面面陡槽：臨臨界水深深hk按水力學(xué)學(xué)公式試試算求得得：（2）臨界底底坡ik的計(jì)算。。判斷是是否符合合陡坡條條件，即i＞ik式中為相應(yīng)于臨臨界水深深的各因因子（P235公式6-44有誤）。（3）陡坡長(zhǎng)長(zhǎng)度L的計(jì)算。。目的是判斷水面面降落曲曲線在陡陡坡上結(jié)結(jié)束還是是在外結(jié)結(jié)束式中：P—陡坡起末末端面的的高差；；i—陡坡坡度度。（4）正常水水深h0的計(jì)算陡坡中的的水流逐逐漸接近近均勻流流。近近似似公式：：（5）水面降降落曲線線的計(jì)算算（降落落長(zhǎng)度的的計(jì)算—即從臨界界水深至至正常水水深的長(zhǎng)長(zhǎng)度l）(兩斷面比比能之差差—水頭損失失)式中：E0—水深為h0時(shí)比能，，Ek—水深為hk時(shí)比能，，J—平均的水水力坡度度。兩種情況況：①l＜L：起始斷斷面水深深=hk；正常水深深=h0；末端水深深ha=正常水深深=h0②l＞L：分段計(jì)計(jì)算，求求末端水水深ha;可近似處處理，即即設(shè)：l=L，根據(jù)l求得E0→再求得h0=ha（6）末端流流速計(jì)算算。Va=Q泄/ωaωa—相應(yīng)于陡陡坡末端端的過(guò)水水?dāng)嗝妫?）摻氣水水深h摻計(jì)算，確確定邊墻墻高度。。①當(dāng)Va＞10m/s時(shí)，水流中中會(huì)摻氣氣，產(chǎn)生生摻氣高高度式中：v—計(jì)算斷面面的平均均流速；；h—未摻氣時(shí)時(shí)陡坡中中的水深深（可為為臨界水水深—始，也可為為正常水水深—末）。則：邊墻墻高度=h摻+h安全（0.5m）②當(dāng)Va＜10m/s時(shí)，不考慮慮摻氣則：邊墻墻高度：：h起始=hk+h安全（0.5m）h末端=ha+h安全（0.5m）（8）陡坡結(jié)構(gòu)構(gòu)要求邊墻做成擋土土墻；用用漿砌石石襯砌；；設(shè)置沉沉陷逢。每個(gè)底板的上端設(shè)設(shè)齒墻（（防止入入滲水沿沿漿砌體體和土滲滲流；并并起支撐撐作用））4消力池尺尺寸計(jì)算算（水躍躍計(jì)算））hˊ—躍前水深深；h"—躍后水深深；ht—下游水深當(dāng)h"＞ht時(shí)，產(chǎn)生遠(yuǎn)離離水躍，需要要設(shè)置消力池池。hˊ=ha=h0①躍后水深h"計(jì)算②消力池深d=1.25（h"-ht）③消力池長(zhǎng)Lk=（0.7~0.8）Lj水躍長(zhǎng)度Lj=6.9（h"-hˊˊ）④護(hù)坦長(zhǎng)度Ln=（2.5~3.0）Lj舉例某淤地壩采用用溢流堰式溢溢洪道，設(shè)計(jì)計(jì)泄洪流量Q泄=47.5m3/s,其斷面形式為為矩形，底寬寬B=6m，坎上水深H=3m。采用陡坡連連接，陡坡坡坡度i=20%，躍差P=10m。下游采用消消力池消能，，與排洪渠相相連，其水深深為ht=2.86m。引水渠和排排洪渠均為土土質(zhì)渠道，溢溢洪道地段為為石英巖地基基。試對(duì)該溢溢洪道進(jìn)行水水力計(jì)算。1進(jìn)口段（1）引水渠尺寸寸的確定已知：引水渠渠為土渠，斷斷面梯形，邊邊坡1:1，糙率n=0.025，設(shè)計(jì)底坡為為1/1000。按明渠均勻流流公式試算其其水深，試算算結(jié)果為H=2.86m，計(jì)算成果如如下表。H(m)W(m2)X(m)R(m)CQ引(m3/s)Q泄(m3/s)2.8625.3414.091.843.710.042747.347.5（2）進(jìn)口漸變段段尺寸采用扭曲面，，其長(zhǎng)度取4H=4×3=12m。（3）溢流坎斷面面尺寸已知斷面尺寸寸為B×H=6××3=18m2，溢流坎的長(zhǎng)長(zhǎng)度采用4H=12m。2陡坡段（1）起始斷面的的臨界水深hk計(jì)算單寬流量q=Q泄/B=47.5/6=7.9m3/s.m；取流量系數(shù)α=1.1，因過(guò)水?dāng)嗝婷鏋榫匦危使蔴k按下式計(jì)算：：（2）陡坡的臨界界坡度ik計(jì)算已知Bk=6m；Xk=Bk+2hk=6+2×1.91=9.82m；Wk=Bk×hk=6×1.91=11.46m2；Rk=Wk/hk=11.46/9.82=1.16m；Ck=n-1Rk1/6=40.82m1/2/s(可查有關(guān)C值表)則：由于i=20%＞ik=8.8%，故屬于陡坡坡。所以，陡坡起起始斷面水深深為臨界水深深hk=1.91m。（3）陡坡的長(zhǎng)度度L計(jì)算（4）陡坡中的正正常水深h0計(jì)算采用試算法求求h0；也可按近似似公式計(jì)算流量模數(shù)K=Q泄/i1/2=47.5/0.21/2=106；假定h0=0.68m，試算成果如如下表：h0(m)W0(m2)X0(