平安文祖口水庫(kù)左岸溢洪道設(shè)計(jì)-畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　在水利樞紐中，必須設(shè)置泄水建筑物，溢洪道是一種最常見(jiàn)的泄水建筑物，用于宣泄規(guī)劃庫(kù)容所不能容納的洪水，防止洪水漫溢壩頂，保證大壩安全。溢洪道除了應(yīng)具備足夠的泄流能力外，還要保證其在工作期間的自身安全和瞎寫(xiě)水流與原河道水流獲得妥善的銜接。一些壩的失事，往往是由于溢洪道泄流能力不足或設(shè)計(jì)、運(yùn)用不當(dāng)而引起的。所以安全泄洪是水利樞紐中的重

2、要問(wèn)題。</p><p>　　平安文祖口水庫(kù)是《青海省小型水庫(kù)工程規(guī)劃》中的17座水庫(kù)之一，水庫(kù)位于平安縣祁家川流域天重河（亦叫東岔溝）之上，為半注入式年調(diào)節(jié)水庫(kù)，由于水庫(kù)的大壩采用土石壩，壩身不承擔(dān)泄水，且河谷狹窄，故采用河岸溢洪道。溢流堰的堰型為實(shí)用堰，按照《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》SL253-2000中的規(guī)范要求，確定各部分的邊坡及邊墻的高度，確定溢流堰的堰面型式，最后根據(jù)底流消能的公式計(jì)算消力池的尺寸及構(gòu)造。&l

3、t;/p><p>　　關(guān)鍵詞：文祖口水庫(kù)，溢洪道，泄水能力，消能</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　In the hydropower project, you must set the discharge structure, spillway is one of the most common disch

4、arge structures, capacity planning for catharsis can not accommodate the flood, to prevent overflowing flood crest ensure dam safety. In addition spillway should have sufficient discharge capacity, but also to ensure the

5、ir own safety and Xia Xie water with the original river flow during operation to obtain proper convergence. Some dam accident, often due to inadequate spillway discharge capac</p><p>　　Peace WenZu mouth rese

6、rvoir is one "small reservoir in Qinghai project planning" in 17 reservoirs, reservoir located Ping an County Qijia Chuan River Basin days heavy (also called the East chagou) above, a semi-annual regulating res

7、ervoir injection, since dam reservoir using dam, dam discharge does not undertake, and the valley is narrow, so the use of riparian spillway. Weir type of weir, in accordance with the "spillway design specifications

8、" SL253-2000 in regulatory requirements, determine th</p><p>　　Keywords: WenZu mouth reservoir, spillway, discharge capacity, energy dissipation</p><p><b>　　目錄</b></p>&

9、lt;p><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractIII</p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p><b>　　2 溢洪道規(guī)劃3</b></p><p>　　2.1 基本資料的收集3</p><p

10、>　　2.1.1 水庫(kù)地形、地質(zhì)情況3</p><p>　　2.1.2 庫(kù)容4</p><p>　　2.1.3 工程條件6</p><p>　　2.1.4 工程等級(jí)8</p><p>　　2.1.5 洪水標(biāo)準(zhǔn)8</p><p>　　2.1.6 地震基本烈度及設(shè)防烈度8</p><p

11、>　　2.1.7工程特性表9</p><p>　　2.2調(diào)洪演算14</p><p>　　2.3 溢洪道的組成15</p><p>　　3 溢洪道水力計(jì)算17</p><p>　　3.1 側(cè)堰設(shè)計(jì)17</p><p>　　3.1.1堰型的選擇17</p><p>　　3.1.2

12、 側(cè)堰長(zhǎng)度B的確定18</p><p>　　3.1.3對(duì)開(kāi)敞式實(shí)用堰的泄流能力計(jì)算進(jìn)行計(jì)算18</p><p>　　3.1.4側(cè)槽沿程水面線計(jì)算19</p><p>　　3.1.5 側(cè)槽底板高程20</p><p>　　3.2 平坡控制段設(shè)計(jì)20</p><p>　　3.3 緩坡調(diào)整段設(shè)計(jì)21</p&

13、gt;<p>　　3.4 陡槽水力計(jì)算22</p><p>　　3.4.1 第一段陡槽水面線計(jì)算23</p><p>　　3.4.2 變坡段計(jì)算23</p><p>　　3.4.3第二段陡槽水面線計(jì)算24</p><p>　　4 溢洪道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)27</p><p>　　4.1 堰面設(shè)計(jì)27&l

14、t;/p><p>　　4.2 側(cè)槽的設(shè)計(jì)28</p><p>　　4.2.1 側(cè)槽首、末端斷面底寬比28</p><p>　　4.2.2 側(cè)槽的底坡28</p><p>　　4.3 陡槽段設(shè)計(jì)29</p><p>　　4.3.1排水系統(tǒng)的布置30</p><p>　　4.4 消力池段設(shè)計(jì)

15、31</p><p>　　4.4.1消力池深度計(jì)算31</p><p>　　4.4.2 消力池長(zhǎng)度計(jì)算33</p><p>　　4.4.3 消力池底板厚度估算33</p><p>　　4.4.4 海漫長(zhǎng)度估算34</p><p>　　4.5 尾水渠段設(shè)計(jì)35</p><p>　　5 地

16、基邊坡處理設(shè)計(jì)37</p><p>　　5.1 一般規(guī)定37</p><p>　　5.2地基開(kāi)挖37</p><p>　　5.3 邊坡開(kāi)挖及處理38</p><p><b>　　結(jié)論39</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)41</b></p>

17、<p><b>　　致謝43</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　溢洪道是水庫(kù)的主要建筑鉤之一，它的作用是宣泄洪水，保證水庫(kù)的安全。修建水庫(kù)的目的是蓄水興利，可是水庫(kù)的庫(kù)容不可能大到全部存蓄上游所有可能發(fā)生的最大水量，而為了充分發(fā)揮效益，希望每年都能使水庫(kù)蓄滿，于是就有年水庫(kù)蓄滿后再來(lái)洪水的處

18、理問(wèn)題。這樣就需要有溢洪道工程，用來(lái)宣泄水庫(kù)容納不了的洪水，保證水庫(kù)不致因洪水漫頂而導(dǎo)致土壩失事。</p><p>　　由于大壩兩岸的山體陡峭，采用側(cè)槽式溢洪道，側(cè)槽溢洪道與正槽溢洪道的主要區(qū)別在于側(cè)槽部分，而側(cè)槽設(shè)計(jì)不僅要滿足泄流量沿側(cè)槽均勻增加，同時(shí)為了使水流穩(wěn)定，側(cè)槽中的水流應(yīng)處于緩流狀態(tài)。</p><p>　　當(dāng)水流經(jīng)過(guò)側(cè)槽后，由于是梯形斷面，得設(shè)置一個(gè)控制段，使梯形斷面平須的過(guò)渡

19、到矩形斷面，在進(jìn)入陡槽前，為了確保水流為急流，得設(shè)置一個(gè)調(diào)整段，而當(dāng)水流經(jīng)過(guò)陡槽后，由于流速快，必須設(shè)置消能設(shè)施，最后用尾水渠和下游水面自由連接，所有計(jì)算都得根據(jù)泄洪流量和防洪標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算出各部分的尺寸及其構(gòu)造，以保證工程的安全運(yùn)行。</p><p>　　認(rèn)為要搞好水庫(kù)溢洪道，以保證大壩安全，必須注意抓好以下幾個(gè)工作：</p><p>　　一、選好地形，做到溢洪道布置合理，同時(shí)精心設(shè)計(jì)，精心

20、施工，使溢洪道堅(jiān)固可靠，在泄洪時(shí)不致于因溢洪道本身的破壞而影響水庫(kù)的安全。</p><p>　　二、算好水文賬，正確規(guī)劃好泄洪斷面的大小。目前所常用的頻率洪水設(shè)計(jì)方法有很大的局限性，不能完全依靠這個(gè)方法，還應(yīng)采用洪水調(diào)查，暴雨移置等方法加以分析比較，并從工程上適當(dāng)提高安全系數(shù)，來(lái)確定泄洪量，重要水庫(kù)還應(yīng)考慮最大可能降水時(shí)的保壩問(wèn)題。</p><p>　　三、做好水庫(kù)調(diào)度運(yùn)用計(jì)劃。每年汛前要

21、根據(jù)工農(nóng)業(yè)對(duì)水庫(kù)供水的要求和水文氣象方面的長(zhǎng)、短期預(yù)報(bào)，做出切實(shí)可行的水利調(diào)度運(yùn)用計(jì)劃，做好防汛搶險(xiǎn)準(zhǔn)備工作，同時(shí)要有非常保壩措施，以便在管理運(yùn)用上保證水庫(kù)的安全。</p><p><b>　　2 溢洪道規(guī)劃</b></p><p>　　溢洪道規(guī)劃工作是整個(gè)水庫(kù)規(guī)劃工作的一部分，同時(shí)還與整條河道的規(guī)劃密切相關(guān)。隨著農(nóng)田基本建設(shè)運(yùn)動(dòng)、改造山河的規(guī)模越來(lái)越大，興修水庫(kù)、規(guī)

22、劃溢洪道就更應(yīng)該與農(nóng)田基本建設(shè)規(guī)劃相配合，而成為整個(gè)改造山河宏偉計(jì)劃中的一個(gè)有機(jī)組成部分。溢洪道規(guī)劃工作的主要內(nèi)容包括收集基本資料、決定設(shè)計(jì)洪水、進(jìn)行調(diào)洪演算、決定溢洪道的斷面尺寸和非常保壩措施等。</p><p>　　2.1 基本資料的收集</p><p>　　2.1.1 水庫(kù)地形、地質(zhì)情況</p><p><b>　　1.地形地貌</b>&

23、lt;/p><p>　　本區(qū)一般海拔在2100～3500m之間，整體地勢(shì)南高北低，最高點(diǎn)為本區(qū)南部拉脊山，高程為4328m，最低點(diǎn)為北部的湟水谷地，高程為2100m。工程區(qū)距南部拉脊山直線距離為2km左右。區(qū)內(nèi)河谷切割深度為180～340m，河谷形態(tài)呈不對(duì)稱“U”型, 兩岸岸坡坡度一般為25°～40°，局部邊坡較陡，達(dá)70°。區(qū)內(nèi)地表植被發(fā)育良好。總體地貌自南向北呈現(xiàn)中高山區(qū)-丘陵地帶-

24、湟水河谷過(guò)渡的景觀，壩址位于中高山區(qū)-丘陵地帶的過(guò)渡地帶。</p><p><b>　　2. 物理地質(zhì)現(xiàn)象</b></p><p>　　工程區(qū)位于天重河中下游的中高山峽谷區(qū)，河流相對(duì)深切，兩岸山體較高，相對(duì)高差較大，兩岸山體陡坡發(fā)育較少，植被良好。主要物理地質(zhì)現(xiàn)象為：</p><p>　?、?巖體風(fēng)化，受地質(zhì)構(gòu)造、氣候等因素的影響，表部巖體的風(fēng)

25、化作用較強(qiáng)烈。下第三系巖層大多屬較軟巖，抗風(fēng)化能力弱，巖體風(fēng)化強(qiáng)烈；</p><p>　?、?沖溝與泥石流，河谷兩岸山體在流水的作用下形成了規(guī)模不等、大小不一的沖溝。在強(qiáng)降水時(shí)坡體表面的松散物被洪水搬運(yùn)至坡腳或河谷中，在坡腳處或沖溝溝口處易形成中小型泥石流；河谷兩岸坡體中上部為侵蝕區(qū)，而下部或底部為堆積區(qū)；</p><p>　　③ 重力卸荷現(xiàn)象，河谷兩岸局部坡度較陡，表層巖體在其重力作用下

26、，發(fā)生重力卸荷，進(jìn)而產(chǎn)生拉張裂隙、裂縫、巖體變形（如傾倒巖體）、崩塌等地質(zhì)現(xiàn)象；</p><p>　?、?傾倒巖體，工程區(qū)大多分布巖石屬較軟巖與中硬巖，風(fēng)化作用強(qiáng)烈，在兩岸坡體較陡地段，具有一定臨空面，岸坡表層巖體在重力卸荷等牽引作用下產(chǎn)生傾倒；</p><p>　?、?崩塌,兩岸岸坡中坡度較陡且卸荷裂隙發(fā)育的巖體易發(fā)生崩塌，但崩塌規(guī)模一般較?。?lt;/p><p>　

27、　⑥ 凍脹破壞作用，工程區(qū)海拔一般在2700m以上，屬高寒山區(qū)，具有干寒、多風(fēng)、晝夜溫差大、無(wú)霜期短等高原氣候特征。地表黃土狀土及部分沖洪積粉土含水量較大時(shí)具有凍脹性。根據(jù)《中國(guó)季節(jié)性凍土標(biāo)準(zhǔn)凍深線圖》，工程區(qū)屬高海拔、低緯度地區(qū)，標(biāo)準(zhǔn)凍深為1.6m左右。</p><p><b>　　2.1.2 庫(kù)容</b></p><p>　　經(jīng)水庫(kù)調(diào)節(jié)計(jì)算、泥沙淤積計(jì)算及調(diào)洪計(jì)算

28、，最終確定總庫(kù)容357×104m³，其中死庫(kù)容 103×104m³，興利庫(kù)容238×104m³，防洪庫(kù)容16×104m³；相應(yīng)死水位2757.7m，正常蓄水位2771.59m，設(shè)計(jì)洪水位2772.06m，校核洪水位2772.23m。</p><p>　　引水工程設(shè)計(jì)流量0.12m³/s，加大流量0.15m³/

29、s。</p><p>　　水庫(kù)面積特性指水庫(kù)水位與水面面積的特性曲線，庫(kù)區(qū)內(nèi)某一水位高程的等高線和壩軸線所包含的面積，即為該水位的水庫(kù)水面面積。水面面積隨水庫(kù)水位的變化而改變的情況，取決于水庫(kù)河谷平面形狀。</p><p>　　圖2—1水庫(kù)庫(kù)容示意圖</p><p>　　水庫(kù)容積特性指水庫(kù)水位與容積的關(guān)系曲線。它可直接由水庫(kù)面積特性推算繪制，兩相鄰等高線間的水層容積

30、ΔV,可按下式計(jì)算：</p><p><b>　　(1)</b></p><p>　　式中 ，——相鄰兩等高線各自包括的水庫(kù)水面面積</p><p>　　——兩等高線之間的高程差</p><p>　　表2-1水庫(kù)面積、容積特性表</p><p><b>　　續(xù)表2-1</b>

31、</p><p>　　圖2-2 水庫(kù)面積特性曲線</p><p>　　圖2-3 水庫(kù)容積特性曲線</p><p>　　2.1.3 工程條件</p><p><b>　　1.水文條件</b></p><p><b>　　① 氣象</b></p><p>

32、　　文祖口水庫(kù)所在的天重河流域，周?chē)鸀榈蜕角鹆?，具有顯著的高原干旱大陸性氣候特點(diǎn)。該區(qū)光照充足，日照強(qiáng)烈，冬寒夏涼，氣溫變化劇烈，干旱少雨，降水集中。流域海拔高程在2734m～3940m之間，年平均氣溫7℃左右，極端最高溫度34℃，極端最低溫度-24℃，晝夜溫差大。流域內(nèi)降雨量集中，年平均降雨量400mm～500mm，源頭區(qū)降水達(dá)600mm左右，全年降水80%以上集中在5～9月，水庫(kù)壩址處年降雨量在500mm左右，多集中在7～9三個(gè)月，

33、年際差異大，多雨年和少雨年差2倍以上。流域平均蒸發(fā)量750mm，蒸發(fā)量最高可達(dá)1419mm左右，屬于半干旱～半濕潤(rùn)過(guò)渡地區(qū)。項(xiàng)目區(qū)多東風(fēng)，年平均風(fēng)速1.6m/s，最大風(fēng)速19m/s。項(xiàng)目區(qū)冰凍期長(zhǎng)，11月至翌年的3月底為霜凍期，年無(wú)霜期138天左右，根據(jù)《中國(guó)季節(jié)性凍土標(biāo)準(zhǔn)凍深圖》，該區(qū)標(biāo)準(zhǔn)凍深160cm。庫(kù)址處為淺～腦山過(guò)渡區(qū)，從氣候特點(diǎn)上屬于半干旱～半濕潤(rùn)過(guò)渡地區(qū)，氣候特點(diǎn)干旱多風(fēng)，冰凍期長(zhǎng)，晝夜溫差大，降雨量集中，蒸發(fā)量大于降雨量

34、。年蒸發(fā)量較大，無(wú)霜期138天左右，11月～翌年的3月底為霜凍期，1～4月多風(fēng)，平均風(fēng)速2.2m/s，最大風(fēng)速19m/s。該</p><p>　　圖2-4 祁家川河流域水系及雨量站點(diǎn)分布圖</p><p><b>　　② 泥沙</b></p><p>　　文祖口水庫(kù)壩址所在天重河流域?qū)倌X山地區(qū)，海拔在2700m以上，地面坡度一般在15°

35、;～45°之間，土層較薄，約0.15～0.50m之間。自然植被較好，植被密度約80%。海拔3300m以下有云杉、樺樹(shù)、山楊等林木分布；海拔3300m以上為山地草原和灌叢草甸；海拔3000m以下的灘地和陽(yáng)坡多為耕地。根據(jù)《青海省水文手冊(cè)》的“多年平均侵蝕模數(shù)等值線圖”查得流域多年平均侵蝕模數(shù)為1000t/km2；另外根據(jù)《青海省水資源評(píng)價(jià)報(bào)告》的“多年輸沙模數(shù)分區(qū)圖”查得流域所在區(qū)域多年平均侵蝕模數(shù)為1000～2000t/km2

36、，臨近流域王家莊站多年平均侵蝕模數(shù)為1516t/km2。本次設(shè)計(jì)取1000t/km2，計(jì)算水庫(kù)壩址及引水口處的多年平均懸移質(zhì)輸沙量，推移質(zhì)的計(jì)算根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，采用懸移質(zhì)的百分?jǐn)?shù)考慮，根據(jù)北方河流特點(diǎn)，選用的百分?jǐn)?shù)為15%。計(jì)算成果見(jiàn)表2-2。</p><p>　　表2-2 泥沙計(jì)算成果表</p><p><b>　?、?冰情</b></p><p>

37、;　　水庫(kù)所在天重河不存在封凍情況，每年冰情月達(dá)4月之久，一般每年11月下旬開(kāi)始結(jié)冰，次年3月下旬開(kāi)始融冰。每年12月～翌年3月河溝有岸冰覆蓋，厚度30～50cm。</p><p><b>　?、?流域面積</b></p><p>　　壩址以上流域面積18.60km2，河道平均比降1.19%。</p><p>　　擬引水溝道為瓦窯臺(tái)溝，總流域面

38、積18.20km2，引水口以上流域面積12.6km2，河道平均比降1.18%，流域狀況同天重河溝道相似，植被條件較好。</p><p>　?、?壩址及臨溝引水樞紐處多年平均年徑流量</p><p>　　根據(jù)水文分析計(jì)算，確定壩址處多年平均年徑流量為W0=372.10×104m3，多年平均流量為0.118m3/s；瓦窯臺(tái)溝道引水樞紐以上多年平均年徑流量為W臨=252.00×

39、;104m3，多年平均流量為0.08m3/s。</p><p>　　⑥ 壩址設(shè)計(jì)洪水及臨溝引水樞紐處的設(shè)計(jì)洪水</p><p>　　文祖口水庫(kù)庫(kù)址無(wú)實(shí)測(cè)洪水資料。經(jīng)分析比較后，最終采用面積比擬法的計(jì)算結(jié)果。設(shè)計(jì)及校核洪峰流量分別為33.0m3/s(p=2%)、50.9m3/s(p=0.2%)。</p><p>　　臨溝瓦窯臺(tái)溝引水樞紐處設(shè)計(jì)及校核頻率下的設(shè)計(jì)洪峰流量

40、計(jì)算采用面積比擬法，其結(jié)果分別為16m3/s(p=10%)、20.4m3/s(p=5%)。</p><p>　　2.1.4 工程等級(jí)</p><p>　　按照《水利水電工程等別劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2000）及水庫(kù)總庫(kù)容357萬(wàn)m3，確定文祖口水庫(kù)工程規(guī)模為Ⅳ等?。?）型工程，其主要建筑物級(jí)別為4級(jí)，次要建筑物及臨時(shí)建筑物級(jí)別為5級(jí)。</p><p>　　根

41、據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50288-99），臨溝引水設(shè)計(jì)流量為0.12m3/s，加大流量0.15 m3/s，小于2 m3/s，確定其工程等別為Ⅴ等，主要建筑物及次要建筑物級(jí)別均為5級(jí)。</p><p>　　2.1.5 洪水標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　根據(jù)國(guó)家《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201-94）和《水利水電工程等別劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2000），確定文祖口水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為

42、50年一遇（P=2%），校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為500年一遇（P=0.2%），其洪峰流量分別為33 m3/s及50.9m3/s。</p><p>　　臨溝瓦窯臺(tái)溝道引水樞紐及引水渠的洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)其工程等別Ⅴ等，確定其設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇(P=10%)，校核標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇(P=5%)，其相應(yīng)頻率的洪峰流量分別為16.0m3/s及20.4m3/s。</p><p>　　2.1.6 地震基本烈度

43、及設(shè)防烈度</p><p>　　根據(jù)現(xiàn)行《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001），文祖口水庫(kù)庫(kù)址處動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.45s，地震加速度為0.10g，相當(dāng)于地震基本烈度為Ⅶ度。</p><p>　　工程主要建筑物抗震設(shè)防烈度按照基本烈度Ⅶ度進(jìn)行設(shè)防。</p><p><b>　　2.2調(diào)洪演算</b></p><

44、;p>　　由于祁家川河上沒(méi)有實(shí)測(cè)洪水資料，根據(jù)《水利水電工程洪水計(jì)算規(guī)范》（SL44-2006）規(guī)定，對(duì)于無(wú)資料地區(qū)，設(shè)計(jì)洪水的計(jì)算采用地區(qū)綜合法進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)工程要求，本次只對(duì)水庫(kù)壩址處的設(shè)計(jì)洪水進(jìn)行計(jì)算。</p><p>　　根據(jù)本流域所處的位置，臨近流域有王家莊水文站，根據(jù)《水利水電工程設(shè)計(jì)洪水計(jì)算規(guī)范》（SL44-2006）的要求，設(shè)計(jì)洪水的計(jì)算，以王家莊水文站為參證站，采用地區(qū)綜合法進(jìn)行計(jì)算。&l

45、t;/p><p><b>　　采用公式</b></p><p><b>　　(2)</b></p><p>　　式中：Q設(shè)—設(shè)計(jì)斷面的洪峰流量（m3/s）；</p><p>　　Q王—王家莊水文站的洪峰流量（m3/s）；</p><p>　　F設(shè)—設(shè)計(jì)斷面的面積（km2）；<

46、;/p><p>　　F王—王家莊水文站的面積（km2）。</p><p>　　表2-3設(shè)計(jì)洪峰流量成果表（地區(qū)綜合法） 單位：m3/s</p><p>　?。?）設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線根據(jù)《青海省東部地區(qū)暴雨洪水圖集》，對(duì)于無(wú)資料地區(qū)，可采用概化過(guò)程線法推算設(shè)計(jì)洪水過(guò)程。由下列公式計(jì)算出不同頻率的設(shè)計(jì)洪水總歷時(shí)。</p><p>&

47、lt;b>　　(3)</b></p><p>　　式中：T—設(shè)計(jì)洪水總歷時(shí)（h）；</p><p>　　K—洪水概化過(guò)程線的形狀系數(shù)，腦山區(qū)K=15.1×F-0.138；</p><p>　　W—洪水總量（萬(wàn)m3）；Qm：不同頻率最大洪峰流量（m3/s）。</p><p>　　表2-4洪水歷時(shí)計(jì)算成果表</p

48、><p>　　根據(jù)《青海省東部地區(qū)暴雨洪水圖集》中腦山區(qū)流域面積F≤200km2，可以查出典型洪水概化過(guò)程線的相對(duì)坐標(biāo)Qi/Qm～ti/τ，據(jù)此計(jì)算設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線。</p><p>　　表2-5 設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線計(jì)算表</p><p>　　2.3 溢洪道的組成</p><p>　　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

49、致按河岸等高線布置，水流經(jīng)過(guò)溢流堰泄入與堰大致平行的側(cè)槽后，在槽內(nèi)轉(zhuǎn)向約90°，經(jīng)泄槽流入下游，當(dāng)壩址處山頭較高，岸坡陡峭時(shí)，可選用側(cè)槽溢洪道，與正槽溢洪道相比較，側(cè)槽溢洪道具有以下優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　?、?可以減少開(kāi)挖方量；</p><p>　?、?能在開(kāi)挖方量增加不多的情況下，適當(dāng)加大溢流堰的長(zhǎng)度，從而提高堰頂高程，增加興利庫(kù)容；</p><p>

50、;　?、?使堰頂水頭減小，減少淹沒(méi)損失，非溢流壩的高度也可適當(dāng)降低。</p><p>　　文祖口水庫(kù)壩址位于窖洞村上游，壩址段河流彎曲，總體流向近南北向，此處河谷呈“U”型，河流寬2-5m，河水深度0.5m左右，河床高程2730m，河流比降為5.5‰。兩岸地形坡度30°～45°，局部邊坡陡立，植被較好。溢洪道布置在左岸斜坡之上，縱軸線位于庫(kù)左山體坡腳之處，地形坡度約30°，自然邊坡穩(wěn)

51、定，上部為8～18m的第四系松散堆積地層，抗沖刷能力差。其下為強(qiáng)風(fēng)化的細(xì)砂巖。中上段存在高邊坡開(kāi)挖段，下段邊坡較緩，有利于施工開(kāi)挖。由于壩址處擬設(shè)溢洪道的一端山頭較高、岸坡陡峭，故選用側(cè)槽式溢洪道，它適用于水頭較高，岸坡較陡，巖石堅(jiān)固而匯量較小的情況。</p><p>　　溢洪道由側(cè)堰段、平坡控制段、緩坡調(diào)整段、陡槽段、消力池及尾水段組成，采用C25鋼筋混凝土砌筑。</p><p>　　洪

52、水主要通過(guò)陡坡段從水庫(kù)上游水位的高程降落到下游水位的高程。所謂陡坡，不只是說(shuō)坡度較陡，而且有具體的定義。渠道的過(guò)水能力取決于斷面，底坡和糙率，當(dāng)渠道的過(guò)水能力等于實(shí)際來(lái)水量時(shí)，水面線與底坡線平行，這樣的坡度叫做臨界坡度。渠道底坡小于臨界坡度稱為緩坡，這時(shí)水面線的坡度將小于渠道底坡而向下游方向壅高，水流狀態(tài)叫做緩流；反之，河道底坡大于臨界坡度稱為陡坡，這時(shí)水面線坡降陡于底坡，水流狀態(tài)叫做急流。顯然，只有使陡坡段名符其實(shí)，才能使溢洪道達(dá)到設(shè)

53、計(jì)的過(guò)水能力。如果陡坡段做成緩坡，則由于水面線的壅高，可能使控制斷面處的堰流發(fā)生潛沒(méi)或者甚至于變成明渠流，嚴(yán)重降低溢洪道的過(guò)水能力。</p><p>　　陡坡段坡度的決定，除了必需滿足上述水力條件外，還要根據(jù)地形、地質(zhì)和襯砌材料等因素綜合考慮決定。一般說(shuō)來(lái)，坡度緩一些，開(kāi)挖量少些，穩(wěn)定性較好，但襯砌量增多，坡度陡一些則相反。初始設(shè)計(jì)陡槽段分兩段計(jì)算，陡槽斷面為矩形，上游銜接平坡控制段和緩坡調(diào)整段。</p&g

54、t;<p>　　消能段的作用是消除由陡坡上沖下的高速水流的能量，使水流平穩(wěn)地由退水渠流入下游河床，減少對(duì)下游的沖刷，用以造成消能條件的建筑物稱為消能工。消除水流能量的方法主要是利用水流自身的沖擊、應(yīng)旋滾消能，采用挖深式消力池。</p><p>　　圖2-5 消力池消能工</p><p>　　消力池緊接在陡坡后面，它要求有一定的深度和長(zhǎng)度，使陡坡上的高速水流沖下后在池內(nèi)產(chǎn)生水躍

55、，消殺能量。消力池的優(yōu)點(diǎn)是：可以適應(yīng)較大范圍的流量，消能效率較高，下游渠道比較穩(wěn)定。因此，在中小型水庫(kù)溢洪道中廣泛采用。為了能產(chǎn)生完全的水躍消能，消力池得要有足夠的水深，通常采用挖深的方法加以滿足。北方寒冷地區(qū)冬季消力池要能排除積水，以避免凍害。消力池的橫斷面以矩形為好，梯形斷面的水流狀態(tài)不好。斜坡式水流條件較好。消力池都用漿砌石或混凝土襯砌。緊接消力池的退水渠或下游河床還得要襯砌保護(hù)一段，稱為海漫，以消殺殘余的水流能量。消力池為底流消

56、能，設(shè)計(jì)選用挖深式消力池。</p><p>　　退水渠的作用是使由溢洪道下泄的洪水順暢地流入下游河床。當(dāng)溢洪道的消能工直接與下游河床相接時(shí)，就用不著退水渠。但對(duì)于山谷埡口溢洪道，退水渠的重要性就很突出。在決定溢洪道位位時(shí)，必須加以考慮。退水渠要求布且平順，底高與斷面，要按設(shè)計(jì)要求開(kāi)夠。退水渠與陡槽寬度一樣，寬6m，采用矩形斷面。</p><p><b>　　3 溢洪道水力計(jì)算&l

57、t;/b></p><p><b>　　3.1 側(cè)堰設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1.1堰型的選擇</p><p>　　由于水庫(kù)的大壩采用土石壩，壩身不承擔(dān)泄水，且河谷狹窄，故采用河岸溢洪道，且山頭較高、岸坡較陡，同時(shí)左岸巖石比較堅(jiān)固同時(shí)泄流量較小，則采用側(cè)槽式溢洪道（尤其適于中小型水庫(kù)中無(wú)閘門(mén)控制的溢洪道中）。側(cè)堰一般采用實(shí)用堰

58、，它的優(yōu)點(diǎn)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(duì)較小，但施工較復(fù)雜。由于水庫(kù)的工程等級(jí)為IV等小（1）型，主要建筑物級(jí)別為4級(jí)，修建溢洪道部位沿水流方向的山體比較單薄，且坡度也較徒的地形條件，堰前緊接水庫(kù)，堰后順山坡挖成陡槽。</p><p>　　綜合根據(jù)地形、地質(zhì)條件，溢洪道采用開(kāi)敞式實(shí)用堰，由于工程任務(wù)以灌溉和供水為主，兼顧改善河道生態(tài)環(huán)境，故工程對(duì)下游的防洪要求不高，所以從

59、工程安全、洪水調(diào)度、水庫(kù)運(yùn)行、工程投資等方面考慮，堰頂不需要設(shè)置閘門(mén)。堰頂呈圓形，下接1：0.6的斜面段，堰頂自由出流，頂高程即正常高水位2771.59m。</p><p>　　實(shí)用堰的堰型由堰上游面、堰面曲線和堰后坡三部分組成，如下圖：</p><p>　　圖3-1 溢流堰堰型示意圖</p><p><b>　　堰頂最大水頭m</b><

60、/p><p><b>　　堰上游底板高程m</b></p><p><b>　　求得上游堰高 m </b></p><p>　　因?yàn)?故,故屬于高堰</p><p><b>　　m</b></p><p>　　又堰面最大壓值不得超過(guò)規(guī)定的36米，查得《溢洪道

61、設(shè)計(jì)規(guī)范》SL253-2000表A.1.3</p><p>　　查得/=0.70.8,而高堰的定型的設(shè)計(jì)水頭與堰頂?shù)淖畲笏^之比一般為0.750.95,取0.8得=0.8×0.64=0.512m</p><p>　　由于堰后接1：0.6的斜面段，查《無(wú)閘控制溢洪道水力設(shè)計(jì)》表2-6堰后坡度對(duì)流量系數(shù)的影響得到WES堰的，查《無(wú)閘控制溢洪道水力設(shè)計(jì)》圖2-28下游堰高對(duì)流量系數(shù)的影

62、響得到，則下游堰高m(為堰上總水頭m，，由于水庫(kù)比溢流堰寬得多，又的值很小，故近似的取m)。</p><p>　　3.1.2 側(cè)堰長(zhǎng)度B的確定</p><p>　　根據(jù)自由流計(jì)算公式計(jì)算</p><p><b>　　(4)</b></p><p>　　式中：為校核洪水時(shí)最大下泄流量26.01m3/s；</p>

63、<p>　　H0堰上總水頭m,，由于水庫(kù)比溢流堰寬得多，行進(jìn)流速的值很小，近似為0，故近似的取m。</p><p>　　——淹沒(méi)系數(shù)，取=0.835；</p><p>　　——側(cè)收縮系數(shù)，由于采用無(wú)閘門(mén)，故取1；</p><p>　　——流量系數(shù)，初步計(jì)算時(shí)，三圓弧段WES型取0.5；</p><p>　　代入公式求得側(cè)堰長(zhǎng)度=

64、27.52m </p><p>　　故這里取堰寬28m。</p><p>　　3.1.3對(duì)開(kāi)敞式實(shí)用堰的泄流能力計(jì)算進(jìn)行計(jì)算</p><p>　　開(kāi)敞式實(shí)用堰的泄流能力計(jì)算公式為：</p><p><b>　　(5)</b></p><p>　　式中：Q——流量，m3/s，校核洪水時(shí)最大下泄流量2

65、6.01m3/s；</p><p>　　H0——堰上總水頭0.64m。</p><p>　　——淹沒(méi)系數(shù)，查《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》SL253-2000表A.2.1-3得=0.835；</p><p><b>　　——取1；</b></p><p>　　m——流量系數(shù)，由于2.148，=1.25，查《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》SL253

66、-2000表A.2.1.1，三圓弧段WES型的m=0.51；</p><p>　　——溢流堰凈寬，=28m；</p><p>　　H0——堰上總水頭m，==0.64m。</p><p>　　計(jì)算得到泄流能力計(jì)算表如下</p><p>　　表3-1 溢流堰泄流能力計(jì)算表</p><p>　　查表3-1當(dāng)堰上水頭為0.6

67、4m時(shí)，得到相應(yīng)的泄流量為27.042m3/s>26.01m3/s校核泄洪流量，所以設(shè)計(jì)的側(cè)堰寬度滿足要求。</p><p>　　3.1.4側(cè)槽沿程水面線計(jì)算</p><p>　　根據(jù)《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》SL253—2000附錄A.3.5計(jì)算側(cè)槽水面線和槽底線</p><p><b>　?。?）</b></p><p&g

68、t;<b>　　（7）</b></p><p>　　式中 ——計(jì)算段長(zhǎng)度，斷面2與斷面1之間的距離m；</p><p><b>　　——內(nèi)水面差 ；</b></p><p>　　、——斷面1及斷面2的流量，；</p><p>　　——側(cè)槽溢流堰單寬流量，；</p><p&g

69、t;　　、——斷面1及斷面2的水流平均流速；</p><p>　　——分段區(qū)內(nèi)平均摩阻坡降；</p><p>　　計(jì)算中以側(cè)槽末端斷面作為起始計(jì)算斷面，其水深he和泄槽首端斷面臨界水深hc的比值與側(cè)槽首、末端底寬比有關(guān)，按《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》SL253-2000表A.3.5查得。</p><p>　　因?yàn)閭?cè)槽與泄槽間有調(diào)整段，則槽末水深h1=(1.2~1.5)hc,因

70、為取的最小值0.5，故</p><p>　　1.5×1.158=1.737m</p><p>　　由于側(cè)槽斷面自首端到末端應(yīng)逐漸變寬，故為非棱柱體，用試算法求非棱柱體明渠水面曲線如下表</p><p>　　表3-2 側(cè)槽段水面線計(jì)算表</p><p>　　由表3-2知堰后首末段水深分別為1.286m、1.737m。</p>

71、;<p>　　3.1.5 側(cè)槽底板高程</p><p>　　側(cè)槽底部高程應(yīng)按滿足溢流堰為非淹沒(méi)出流和減少開(kāi)挖量來(lái)確定，因側(cè)槽內(nèi)水面為一降落曲線，因此，確定側(cè)槽底部高程之前需定出起始斷面的水面高程。規(guī)范要求，側(cè)槽首端斷面水深超過(guò)堰頂?shù)母叨葢?yīng)小于堰上水頭的一半，則側(cè)槽首端斷面的水面的高程在（2771.592771.59+0.64/2）之間，取為2771.776m</p><p>

72、　　首端底板高程為2771.776-1.29=2770.49m</p><p>　　末端底板高程為2770.45-0.02×0.28/√(1+0.022)=2769.954m</p><p>　　末端水面高程為2769.954+1.74=2771.69m</p><p>　　側(cè)槽為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。</p><p>　　3.2 平坡控

73、制段設(shè)計(jì)</p><p>　　平坡控制段，首端控制段與側(cè)槽末端相連，末端與調(diào)整段相連，故控制段由斷面由首端的梯形變成末端的矩形。設(shè)控制段的長(zhǎng)（含漸變段）12.0m ，為梯形結(jié)構(gòu)；底寬6.0m，由于主要建筑物級(jí)別為4級(jí)，查《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》SL253-2000表2.3.7，安全超高下限值在擋水時(shí)為0.4m,泄洪時(shí)為0.3m,這里取0.4m,則控制段的高</p><p>　　=1.737+0.

74、4=2.137m</p><p>　　控制段首端頂部寬度B=6+2.137×0.5×2=8.137m</p><p>　　把控制段分成2段6m，中間梯形斷面的邊坡系數(shù)為側(cè)槽邊坡系數(shù)的一半，即為0.25。</p><p>　　計(jì)算控制段的水面過(guò)程線同側(cè)槽的計(jì)算，如下</p><p>　　表3-3 平坡控制段水面線計(jì)算表<

75、;/p><p>　　由表3-3知平坡控制段首、末段水深分別為1.737m、1.80m</p><p>　　首端底板高程和首端水面高程與側(cè)槽末端相同</p><p>　　末端底板高程等于首端底板高程即2769.954m</p><p>　　末端水面高程2769.954+1.80=2771.754m</p><p>　　3.3

76、 緩坡調(diào)整段設(shè)計(jì)</p><p>　　它是用來(lái)在側(cè)槽下游設(shè)控制斷面，在適當(dāng)壅高的側(cè)槽末端水位，以穩(wěn)定水流，避免側(cè)槽內(nèi)的波動(dòng)，水流直接進(jìn)入泄槽，并使水流在控制斷面形成臨界流，保證泄槽和消能設(shè)備有較好的水力條件。長(zhǎng)23.54m，斷面為矩形結(jié)構(gòu)，斷面底寬6.0m，縱向坡比0.01，采用C25混凝土砌筑。</p><p>　　計(jì)算底寬B=6的矩形斷面的臨界水深hc1由《水力學(xué)》公式8.18<

77、/p><p><b>　　(8)</b></p><p>　　求得hc1=1.242m</p><p>　　計(jì)算控制斷面處底板（調(diào)整段末端底板）的抬高值，它的作用是適當(dāng)壅高水位，使水流在控制斷面形成臨界流，而后流入泄槽，底坎高度一般取（0.10.2)倍的側(cè)槽末端斷面的臨界水深hc，而hc=1.158m，則取</p><p>

78、　　調(diào)整段末端底板抬高值=0.15m</p><p>　　起始計(jì)算斷面位置及其水深的確定：</p><p>　　水深取用泄槽首端斷面計(jì)算的臨界水深hc1與調(diào)整段末端底板抬高值之和</p><p>　　h1=hc1+=1.392m，計(jì)算得到調(diào)整段水面線如下表：</p><p>　　表3-4 緩坡調(diào)整段水面線計(jì)算表</p><

79、p>　　由表3-4 知，緩坡調(diào)整段首末段水深分別為1.80m，1.392m。</p><p>　　首端底板高程和首端水面高程與平坡控制段末端相同</p><p>　　末端底板高程2769.954-23.55/0.01=2769.718m</p><p>　　末端水面高程2769.718+1.392=2771.110m </p><p>

80、;　　3.4 陡槽水力計(jì)算</p><p>　　根據(jù)《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》SL253—2000公式A.3.1-1和1.3.1-2，泄槽水面線按能量方程，采用分段求和法進(jìn)行計(jì)算，（泄槽為棱柱體，按《水力學(xué)》表8.2計(jì)算棱柱體明渠水面曲線）其計(jì)算公式為：</p><p><b>　　(9)</b></p><p><b>　　(10)<

81、/b></p><p>　　式中 ——分段長(zhǎng)度，m，</p><p>　　、——分段始、末斷面水深，m，</p><p>　　、——分段始、末斷面平均流速，m/s，</p><p>　　、——流速分布不均勻系數(shù)，取1.05；</p><p>　　——泄槽底坡角度(°)；</p><

82、p><b>　　——泄槽底坡；</b></p><p>　　——分段區(qū)內(nèi)平均摩阻坡降，；</p><p>　　——泄槽槽身糙率系數(shù),查《水力學(xué)》表7.3得到糙率系數(shù)為0.014，但由于實(shí)際施工中做不到，一般?。?.015；</p><p><b>　　——分段平均流速；</b></p><p>

83、;　　——分段平均水力半徑，，m。</p><p>　　3.4.1 第一段陡槽水面線計(jì)算</p><p>　　如下圖所示，當(dāng)泄槽上游過(guò)渡段時(shí)，起始計(jì)算斷面定在陡槽首部，水深取用陡槽首端斷面計(jì)算的臨界水深，前面已經(jīng)算出=1.242m，計(jì)算得到調(diào)整段水面線如下表</p><p>　　表3-5 第一段陡槽水面線計(jì)算表</p><p>　　由表3-5

84、 知第一段陡槽首、末段水深分別為1.242m、0.75m，第一段陡槽長(zhǎng)16.03m</p><p>　　首端底板高程2769.718+0.15=2769.868m</p><p>　　首端水面高程與平坡控制段末端相同2771.110m</p><p>　　末端底板高程2769.868-0.0516.03/=2769.068m</p><p>

85、　　末端水面高程2769.068+0.75=2769.818m</p><p>　　3.4.2 變坡段計(jì)算</p><p>　　兩段陡槽延長(zhǎng)線的交點(diǎn)的夾角</p><p>　　=360-90-arctan20-arctan0.25=168.82度</p><p>　　則圓弧的圓心角=180-168.82=11.18度</p>&

86、lt;p>　　則圓弧的長(zhǎng)度==9.36m（圓弧半徑為48m） </p><p>　　3.4.3第二段陡槽水面線計(jì)算</p><p>　　泄槽上游接陡坡明渠，起始計(jì)算斷面分別定在堰下收縮段或泄槽首端以下處，起始計(jì)算斷面水深小于，起始斷面水深可按下式計(jì)算</p><p><b>　　(11)</b></p><p>

87、　　式中 ——起始計(jì)算斷面單寬流量，；</p><p>　　——起始計(jì)算斷面渠底以上總水頭，m ；</p><p>　　——泄槽底坡坡角14.04度；</p><p>　　——起始計(jì)算斷面流速系數(shù)，取0.95.</p><p><b>　　上式化簡(jiǎn)得到</b></p><p>　　等于第一段陡

88、槽的水深（即為臨界水深）、流速水頭和第一段陡槽起始斷面底板到第二段陡槽起始計(jì)算斷面底板的高程差之和,其中第一段陡槽底坡坡角為3.86度，第一段陡槽的流速為3.49m/s。</p><p>　　計(jì)算得到=1.242++16.030.05+sin3.869.36+sin14.0431.242=3.538m</p><p>　　第一段陡槽起始斷面底板到第二段陡槽起始計(jì)算斷面底板的高程差</

89、p><p>　　=3.538-(1.242+)=1.676m</p><p>　　則第二段陡槽起始計(jì)算斷面底板的高程2769.868-1.676=2768.192m</p><p>　　利用迭代法求得第二段陡槽起始計(jì)算斷面的水深</p><p>　　表3-6斷面水深試算表</p><p>　　由表3-6得第二段陡槽起始計(jì)算

90、斷面的水深=0.6m</p><p>　　采用分段求和法計(jì)算第二段陡槽的水面線如下表 </p><p>　　表3-7 第二段陡槽水面線計(jì)算表</p><p>　　由表3-7知第二段陡槽首、末段設(shè)計(jì)水深分別為0.6m、0.27m，第二段陡槽長(zhǎng)為230.05m加上3倍的臨界水深即為233.78m</p><p>　　首

91、端計(jì)算斷面底板高程2768.192m</p><p>　　首端水面高程2768.192+0.602=2768.794m</p><p>　　末端底板高程2768.192-0.25×230.05/=2714.063m</p><p>　　末端水面高程2714.063+0.274=2714.337m</p><p><b>　

92、　4 溢洪道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　4.1 堰面設(shè)計(jì)</b></p><p>　　堰面的設(shè)計(jì)主要是要求在堰面不發(fā)生過(guò)大負(fù)壓的條件下，有較大的流量系數(shù)，有較大的空穴指數(shù)，在最大堰上水頭溢流時(shí)，水舌不致脫離堰面，且堰型簡(jiǎn)單，施工方便。</p><p><b>　　確定堰面曲線</b></

93、p><p>　　開(kāi)敞式堰面堰頂下游堰面采用WES型（三圓?。┭呙媲€，按《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》SL253-2000公式A.1.1-1計(jì)算</p><p><b>　　(12)</b></p><p>　　式中 ——堰面曲線定型設(shè)計(jì)水頭,對(duì)于上游堰高1.33的高堰，取=（0.750.95） ；對(duì)于<1.33的低堰，取=（0.650.85） ；

94、為校核流量下的堰上水頭]；</p><p>　　、——原點(diǎn)下游堰面曲線橫縱坐標(biāo)；</p><p>　　——與上游堰坡有關(guān)的指數(shù)，查表A.1.1；</p><p>　　——當(dāng)/>1.0時(shí)，值見(jiàn)表A.1.1；當(dāng)/1.0時(shí)，取=2.02.2。</p><p>　　堰頂上游堰頭為三圓弧曲線、下游為冪曲線圖如下

95、 </p><p>　　圖4-1 三圓弧曲線、下游為冪曲線示意圖</p><p>　　查《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》SL253-2000表A.1.1得，=1.850,取=2.000，又=0.512m</p><p>　　=0.5

96、=0.256m,=0.2=0.1024m,=0.04=0.0205m </p><p>　　代入堰面曲線方程 得到</p><p><b>　　4.2 側(cè)槽的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　側(cè)槽設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是保證泄洪安全，流態(tài)良好，施工方便；在工程實(shí)踐中，多將側(cè)槽做成窄而深的梯形斷面，它的優(yōu)點(diǎn)是：1、窄深斷面比寬淺斷面節(jié)省開(kāi)挖量，2、窄

97、深斷面容易使側(cè)向進(jìn)流與槽內(nèi)水流混合，水面平穩(wěn)?？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(duì)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），一般取1:0.51:0.9，綜合取側(cè)槽為梯形橫斷面，兩邊取相同的邊坡系數(shù)m=0.5。</p><p>　　側(cè)槽為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。側(cè)槽長(zhǎng)度為溢流堰的長(zhǎng)度28m,始端底板高程為2770.777m，側(cè)槽末端底板高程為2770.177

98、m，始端底寬為3.0m，末端底寬為6.0m，設(shè)計(jì)縱坡為1/50，根據(jù)水面線的計(jì)算，經(jīng)過(guò)計(jì)算，堰后首末段設(shè)計(jì)水深分別為1.123m、1.737m。側(cè)槽首端的水面高程為2771.90m,側(cè)槽末端的水面高程為2771.914m。</p><p>　　側(cè)槽的具體設(shè)計(jì)過(guò)程如下：</p><p>　　4.2.1 側(cè)槽首、末端斷面底寬比</p><p>　　為了適應(yīng)流量沿程不斷增

99、加的特點(diǎn)，側(cè)槽斷面自首端到末端應(yīng)逐漸變寬。起始斷面底寬與末端斷面底寬之比值即/，對(duì)側(cè)槽的工程量影響很大。通常比值小，側(cè)槽的開(kāi)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，因此應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)條件比較確定經(jīng)濟(jì)的/，一般/取0.51.0，這里取/=0.5，首端底寬b=3m,它的最小數(shù)值應(yīng)滿足開(kāi)挖設(shè)備和開(kāi)挖工作的方便，則末端底寬6.0m。過(guò)水后側(cè)槽水面較高，一般不出現(xiàn)負(fù)壓。</p><p>　　4.2.2 側(cè)槽

100、的底坡</p><p>　　由于側(cè)槽中水流處于緩流狀態(tài)，因此側(cè)槽的底坡應(yīng)比較平緩，規(guī)范要求側(cè)槽底坡J0應(yīng)取單一底坡，且小于按側(cè)槽末端斷面臨界水深計(jì)算出的臨界底坡，以保證槽內(nèi)為緩流，縱向底坡J0=0.02(側(cè)槽的底坡取值范圍為0.010.05)。</p><p>　　計(jì)算側(cè)槽末端的臨界水深</p><p><b>　　先算出</b></p&

101、gt;<p>　　——?jiǎng)幽苄Ｕ禂?shù)，取得1.0;</p><p>　　——側(cè)槽末端底寬6m;</p><p>　　——邊坡系數(shù)0.5。</p><p>　　查《水力學(xué)》附錄B得</p><p>　　計(jì)算得側(cè)槽末端的臨界水深m</p><p>　　按《水力學(xué)》公式8.20計(jì)算側(cè)槽末端臨界水深時(shí)對(duì)應(yīng)的臨界底坡

102、</p><p><b>　　(13)</b></p><p>　　式中分別為相應(yīng)于臨界水深的水面寬、濕周、及謝才系數(shù)。</p><p>　　=2m+b=7.158m</p><p><b>　　==8.589m</b></p><p><b>　　代入數(shù)值得<

103、;/b></p><p>　　又側(cè)槽底坡小于按側(cè)槽末端斷面臨界水深計(jì)算出的臨界底坡，而側(cè)槽的底坡取值范圍為0.010.05，故取側(cè)槽的底坡=0.02。</p><p><b>　　4.3 陡槽段設(shè)計(jì)</b></p><p>　　陡坡底板襯砌需要具有防水，防止地基的被沖刷或風(fēng)化。底板承受水壓力、水流的拖曳力、水流脈動(dòng)壓力、動(dòng)水壓力、浮托力和

104、地下水的滲透壓力，還有溫度變化、凍融變化產(chǎn)生的伸縮應(yīng)力等。隨著溢洪道的重要性和流速的變化，陡坡底板的襯砌材料大致分以下幾類(lèi)：</p><p>　　1．鋼筋混凝土或混凝土底板。適用于大型水庫(kù)和通過(guò)高流速的中型水庫(kù)的溢洪道；</p><p>　　2．水泥漿砌條石或塊石底板。適用于通過(guò)流速15米／秒以下的中小型水庫(kù)的溢洪道；</p><p>　　3．石灰漿砌塊石水泥勾縫底

105、板。適用于通過(guò)流速10米／秒以下的中小型水庫(kù)的溢洪道。</p><p>　　底板材料的選用，要因地制宜，就地取材，石料較多的山區(qū)可以多用砌石結(jié)構(gòu)，鋼筋、水泥供應(yīng)較方使的地區(qū)可以多用混凝土或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。 </p><p>　　陡槽的水利特征：底坡陡，故為急流，由于流速高，故會(huì)產(chǎn)生明渠中高速水流的問(wèn)題：沖擊波、水流摻氣、空蝕、壓力脈動(dòng)，應(yīng)采取相應(yīng)的措施。</p><p&

106、gt;<b>　　泄槽的平面布置：</b></p><p>　　1、為了使水流平順，減少?zèng)_擊波的發(fā)生，沿水流平面宜盡量采用直線、等寬、對(duì)稱布置；</p><p>　　2、泄槽長(zhǎng)度大，受地質(zhì)、地形條件限制，不能完全做成直線，需要轉(zhuǎn)彎，轉(zhuǎn)彎半徑大于等于10倍的陡槽直線段的平均寬度；</p><p>　　3、為了減小泄槽末端的單寬流量，以利于消能防沖

107、，有時(shí)在泄槽末端設(shè)擴(kuò)散段。</p><p>　　陡槽長(zhǎng)255.44m(水平投影長(zhǎng)度），其中：</p><p>　?。?）前16.03m為第一段陡槽，斷面形式為矩形，寬為6.0m，底坡比為0.05；</p><p>　?。?）后接一段9.36m的轉(zhuǎn)彎段，由規(guī)范知矩形斷面彎道半徑宜采用610倍泄槽寬度，這里取8倍，則轉(zhuǎn)彎半徑R=48.0m，圓心角θ=11.18°

108、;；</p><p>　　（3）第二段陡槽斷面形式為矩形，長(zhǎng)230.053m，寬6.0m，墻高2.32～1.5m，底坡坡比為0.25。</p><p>　　4.3.1排水系統(tǒng)的布置 </p><p>　　影響陡坡底板穩(wěn)定的主要作用力是浮托力，減小浮托力的主要措施靠排水系統(tǒng)。因此，溢洪道的排水系統(tǒng)是關(guān)系底板安全的極重要的工程措施。國(guó)內(nèi)外都有大旦的工程實(shí)踐證明排水

109、如果處理不當(dāng)，很可能造成工程失事。</p><p>　　排水系統(tǒng)一般分板面排水和板下排水兩種。板下排水由縱向排水支管→橫向排水支管→排水支管所組成?？v向排水支管遇橫向排水支管即截?cái)?，不使水流順坡下泄增加下段的浮托力。板面排水自橫向排水支管直接經(jīng)竹管排至板外。下圖為溢洪道底板下排水系統(tǒng)。一般巖基上成反濾構(gòu)造比較仔細(xì)的土基上可以采用板面排水，否則采用板下排水。板下排水要認(rèn)真注意干管千萬(wàn)不能堵塞。一般應(yīng)要求于管有兩個(gè)以

110、上的出口，長(zhǎng)的陡坡最好干管能分為數(shù)段，每段單獨(dú)排水。</p><p>　　消力池底板下的排水出口，要注意一定要安設(shè)在水躍躍前水深附近，出口可設(shè)在側(cè)墻上或底板上，出口管與上游來(lái)水方向的交角要小于90度，以免進(jìn)入流速水頭。如果出口管與尾水相連，則在水躍時(shí)水流將自層水倒流向消力池底板下面，增大底板的浮托力，掀起底板。</p><p>　　排水管的構(gòu)造 文祖口水庫(kù)溢洪道底板下有沙墊層，瓦管與墊層

111、連接，所以用碎石代替瓦管。如下圖：</p><p>　　圖4-2有墊層時(shí)的反濾層瓦管排水</p><p>　　4.4 消力池段設(shè)計(jì)</p><p>　　溢洪道宜泄洪水，一般是單寬流量大、流速高、能量集中，若消能措施考慮不當(dāng)，高速水流與下流河道的正常水流不能妥善銜接，下游河床和岸坡就會(huì)遭受沖刷，甚至危及大壩安全，溢洪道出口的消能方式與溢流重力壩基本相同。</p&

112、gt;<p>　　根據(jù)溢洪道泄槽末段的地形、地質(zhì)條件，采用等寬矩形斷面下挖式底流消能方式消力池，適用于地質(zhì)較差的情況，長(zhǎng)24.86m，矩形斷面底寬6.0m，池深2.6m，采用C25混凝土砌筑。計(jì)算公式采用《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄B公式計(jì)算。</p><p>　　圖4-4 消力池示意圖</p><p>　　4.4.1消力池深度計(jì)算</p><p><b

113、>　　(14)</b></p><p><b>　　(15)</b></p><p><b>　　(16)</b></p><p><b>　　(17)</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p

114、>　　——消力池深度(m)；</p><p>　　——水躍淹沒(méi)系數(shù)，采用1.05～1.10；</p><p>　　——收縮水深(m)；</p><p>　　——躍后水深(m)；</p><p>　　——水流動(dòng)能校正系數(shù)；</p><p>　　——過(guò)流單寬流量(m3/s)；</p><p>

115、　　——消力池首端寬度(m)；</p><p>　　——消力池末端寬度(m)；</p><p>　　——由消力池底板頂面算起的總勢(shì)能(m)；</p><p>　　——出池落差(m)；</p><p>　　——出池河床水深(m)；</p><p>　　φ——消力池出口段流速系數(shù)；</p><p>

116、　　當(dāng)流量為26.01，由《水力學(xué)》迭代公式計(jì)算躍后水深</p><p>　　表4-1 躍后水深計(jì)算表</p><p>　　由表4-1知躍后水深==3.312m</p><p><b>　　由《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》</b></p><p><b>　　又躍后水深</b></p><p

117、><b>　　(18)</b></p><p>　　為水流動(dòng)能校正系數(shù)，可采用1.01.05,取為了1.0</p><p>　　單寬流量===4.335</p><p>　　為消力池首端和末端的寬度，寬度都為6m</p><p>　　則收縮水深=0.318m（由上表得）</p><p>　　

118、流速系數(shù)取0.95，求得=1.732m</p><p>　　因?yàn)檐S后水深-=3.312-1.732=1.58>1m，故流量為26.01時(shí)發(fā)生遠(yuǎn)離式水躍,故得采用挖深式消力池。</p><p>　　計(jì)算得到=0.12m</p><p>　　由公式=1.1×3.312-0.92-0.12=2.60m</p><p>　　4.4.2