第六章河岸溢洪道 第一节概述 水库枢纽三大件: 挡水建筑物、泄水建筑物、取水建筑物 溢洪道:宣泄水库中容纳不下的多余洪水,保证大坝及工程的安全 布置方式: 与大坝相结合,布置在河床中间,成为河床式溢洪道,如重力坝、拱坝的溢流坝段 ②当大坝为土石坝,溢洪道就不能与大坝结合,不能布置在河床中,需要布置在河岸边 (水库边),成为河岸式溢洪道 河岸溢洪道的类型 类型 开敞式溢洪道:正槽式侧槽式 正溢洪道 封团式溢洪道:井式、虹吸式 非常溢洪道:漫流式、自溃式、爆破引溃式 1.正槽式溢洪道 水流过溢流堰后,水流方向不变,进入泄水槽 特点:水流平顺,泄水能力强,结构简单,常用。 适用:岸边有合适的马鞍形山口时,此时开挖量最小。 正槽溢洪道图 2侧植式溢洪道 水流过堰后,转向约90°,进入泄水槽。 特点:水流条件复杂,水面极不平稳,结构复杂,对大坝有影响 适用:两岸山体陡峭,无法布置正槽式溢洪道,可在坝头一端布置侧槽式溢洪道,此 时溢流堰的走向与等高线大体一致,可减少开挖量,但水流就有转向问题。适用于中、小型工 程 第1页
第 1 页 第六章 河岸溢洪道 第一节 概述 ⚫ 水库枢纽三大件： 挡水建筑物、泄水建筑物、取水建筑物。 ⚫ 溢洪道：宣泄水库中容纳不下的多余洪水，保证大坝及工程的安全。 ⚫ 布置方式： ① 与大坝相结合，布置在河床中间，成为河床式溢洪道，如重力坝、拱坝的溢流坝段。 ② 当大坝为土石坝，溢洪道就不能与大坝结合，不能布置在河床中，需要布置在河岸边 （水库边），成为河岸式溢洪道。 一、 河岸溢洪道的类型 ⚫ 类型： 开敞式溢洪道：正槽式、侧槽式。 正常溢洪道： 封闭式溢洪道：井式、虹吸式。 非常溢洪道：漫流式、 自溃式、爆破引溃式 1. 正槽式溢洪道 水流过溢流堰后，水流方向不变，进入泄水槽。 ⚫ 特点：水流平顺，泄水能力强，结构简单，常用。 ⚫ 适用：岸边有合适的马鞍形山口时，此时开挖量最小。 正槽溢洪道图 2.侧槽式溢洪道 水流过堰后，转向约 90°，进入泄水槽。 ⚫ 特点：水流条件复杂，水面极不平稳，结构复杂，对大坝有影响。 ⚫ 适用：两岸山体陡峭，无法布置正槽式溢洪道，可在坝头一端布置侧槽式溢洪道，此 时溢流堰的走向与等高线大体一致，可减少开挖量，但水流就有转向问题。适用于中、小型工 程
侧槽溢洪道图 3.井式溢洪道 ●特点:是管流,泄水能力低,水流条件复杂,易出现空蚀,应用较少 井式溢洪道图 4虹吸式溢洪道 ●原理:溢洪道由曲管组成,曲管最顶部设通气孔,通气孔的出口在水库的正常高水位 处,当水库的水位超过正常高水位,淹没了通气孔,曲管内没有空气,泄水时有虹吸作用,可 增加泄水能力 ●特点:结构复杂,不便检修,易空蚀,超泄水能力小。用于中小型工程。 虹吸式溢洪道图 河床式溢洪道的位置选择 1.安全方面 修建在坚固的岩石地基上,必须修在挖方上,两侧山体必须保证稳定,水流进出口不宜离大 坝太近。 2.经济方面 第2页
第 2 页 侧槽溢洪道图 3.井式溢洪道 ⚫ 特点：是管流，泄水能力低，水流条件复杂，易出现空蚀，应用较少。 井式溢洪道图 4.虹吸式溢洪道 ⚫ 原理：溢洪道由曲管组成，曲管最顶部设通气孔，通气孔的出口在水库的正常高水位 处，当水库的水位超过正常高水位，淹没了通气孔，曲管内没有空气，泄水时有虹吸作用，可 增加泄水能力。 ⚫ 特点：结构复杂，不便检修，易空蚀，超泄水能力小。用于中小型工程。 虹吸式溢洪道图 二、 河床式溢洪道的位置选择 1. 安全方面 修建在坚固的岩石地基上，必须修在挖方上，两侧山体必须保证稳定，水流进出口不宜离大 坝太近。 2. 经济方面
选择高程合适的马鞍形山口,开挖方量少,出水归河,冲毁农田要少。 3施工运用方面 为管理运用方便,不宜离大坝太远,施工中要考虑出渣线路、堆渣场地,最好开挖的土石料 能用在修坝中。要考虑爆破的影响 第二节河岸溢洪道 正槽式溢洪道的组成 组成部分:进水渠、控制段、泄水槽、消能设施、出水渠 1进水渠 往往溢流堰不能紧靠水库,需修建进水渠将水库中的水平顺引至堰前。 要求:应将水平顺引至堰前,在引水过程中,尽量减小水头损失,即在合理的开挖条 件下,减小水流流速 平面布置 长度尽量短,轴线尽量平直,最好为直轴线,如需转弯,R>5B(渠底宽),且堰前有足够长 的直线段,保证正向进水。堰前进口为喇叭形。 ②横断面 应足够大,以减小流速,减小水头损失,一般流速为1~2m/s 断面形状为梯形,应注意边坡稳定。做好衬砌,减小糙率。 ③纵断面 底坡采用逆坡或平坡,渠底高程要低于堰顶高程。 二、控制段 溢洪道的控制段包括:溢流堰及两侧连接建筑物。是控制溢洪道泄流能力的关键部位 (一)溢流堰的形式 溢流堰通常选用宽顶堰、实用堰,有时也是用驼峰堰、折线形堰。溢流堰的体形应尽量满足 增大流量系数,在泄 流时不产生空穴水流或诱发振动的负压等。 (1)宽顶堰宽顶堰的特点是结构简单,施工方便,但流量系数较低。由于宽顶堰荷载小, 对承载力较差的土基适应能力较强,因此,在泄量不大或附近地形较平缓的中、小型工程中应 用较广,如图所示。 第3页
第 3 页 选择高程合适的马鞍形山口，开挖方量少，出水归河，冲毁农田要少。 3.施工运用方面 为管理运用方便，不宜离大坝太远，施工中要考虑出渣线路、堆渣场地，最好开挖的土石料 能用在修坝中。要考虑爆破的影响。 第二节 河岸溢洪道 一、 正槽式溢洪道的组成 组成部分：进水渠、控制段、泄水槽、消能设施、出水渠。 1.进水渠 往往溢流堰不能紧靠水库，需修建进水渠将水库中的水平顺引至堰前。 ⚫ 要求：应将水平顺引至堰前，在引水过程中，尽量减小水头损失，即在合理的开挖条 件下，减小水流流速。 ① 平面布置 长度尽量短，轴线尽量平直，最好为直轴线，如需转弯，R>5B（渠底宽），且堰前有足够长 的直线段，保证正向进水。堰前进口为喇叭形。 ② 横断面 应足够大，以减小流速，减小水头损失，一般流速为 1～2m/s。 断面形状为梯形，应注意边坡稳定。做好衬砌，减小糙率。 ③ 纵断面 底坡采用逆坡或平坡，渠底高程要低于堰顶高程。 二、控制段 溢洪道的控制段包括：溢流堰及两侧连接建筑物。是控制溢洪道泄流能力的关键部位。 （一）溢流堰的形式 溢流堰通常选用宽顶堰、实用堰，有时也是用驼峰堰、折线形堰。溢流堰的体形应尽量满足 增大流量系数，在泄 流时不产生空穴水流或诱发振动的负压等。 （1）宽顶堰 宽顶堰的特点是结构简单，施工方便，但流量系数较低。由于宽顶堰荷载小， 对承载力较差的土基适应能力较强，因此，在泄量不大或附近地形较平缓的中、小型工程中应 用较广，如图所示
(2)实用堰实用堰与宽顶堰相比较,实用堰的流量系数比较大,在泄量相同的条件下需要 的溢流前缘较短,工程量相对较小,但施工较复杂。大、中型水库,特别是岸坡较陡时,多采 用这种型式,如图所示 ●泄流能力:溢洪道中的实用堰一般都比较低矮,其流量系数介于溢流重力坝和宽顶堰 之间。实用堰的泄流能力与其上下游堰高、定型设计水头、堰面曲线型式等因素有关 剖面形式:WES标准剖面堰、克一奥型剖面堰 定型设计水头Hd。低堰泄流时由于下游堰面水深比较大,堰面一般不会出现过大的负 压,不致发生破坏性的空蚀和振动,因此在设计溢洪道的低堰时,可选择较小的定型设计水头 使高水位时的流量系数加大 根据实验研究,定型设计水头可采用(060.75)Hma 上游堪高P1溢流堰按上游堰高P1和定型设计水头H的比值分为高堰(P1/H>1.33 和低堰(P/H≤1.33)。高堰的流量系数接近一个常数,一般不随PH的变化而受影响:低堰的 流量系数则随P1/H4的减小而降低,流量系数的变化如表61。这是因为进水渠中流速加大,水 头损失加大,同时过堰水舌下缘垂直收缩不完全,压能增大,动能减小 为了获得较大的流量系数,一般上游堰高P1≥0.3Hd ●下游堰高P2:低堰的流量系数还与下游堰高P2有关。当堰顶水头较大,下游堰高P2不足, 堰后水流不能保证自由泄流时,将会出现流量系数随水头增加而降低的现象。 为了消除这种现象,下游堰高一般应P2≥06H。溢洪道中的实用堰一般都比较低矮,其流量 系数介于溢流重力坝和宽顶堰之间。实用堰的泄流能力与其上下游堰高、定型设计水头、堰面 曲线型式等因素有关。 wES幂曲线:可按下式计算: x"=kHy 式中:H4堰面曲线定型设计水头; …人y…-原点下游堰面曲线横、纵坐标 上游堰坡有关的指数 k-P1/H4>1.0时,k值见表6-1;当P1H≤1.0时,取k=20~22 设计溢流堰堰面曲线,首先要确定定型设计水头H。对于P1<1.33H的低堰,H=(0.65-0.85) Hhax(Hx为校核流量下的堰上水头)。泄流时由于下游堰面水深比较大,堰面一般不会出现危 险负压,即使在最大水头超过H的1.18-1.54倍的情况下,堰面负压也不会超过006MPa,不 致发生破坏性的空蚀和振动。 堰顶上游堪面曲线 第4页
第 4 页 （2）实用堰 实用堰与宽顶堰相比较，实用堰的流量系数比较大，在泄量相同的条件下需要 的溢流前缘较短，工程量相对较小，但施工较复杂。大、中型水库，特别是岸坡较陡时，多采 用这种型式，如图所示。 ⚫ 泄流能力：溢洪道中的实用堰一般都比较低矮，其流量系数介于溢流重力坝和宽顶堰 之间。实用堰的泄流能力与其上下游堰高、定型设计水头、堰面曲线型式等因素有关。 ⚫ 剖面形式：WES 标准剖面堰、克—奥型剖面堰。 ⚫ 定型设计水头 Hd。低堰泄流时由于下游堰面水深比较大，堰面一般不会出现过大的负 压，不致发生破坏性的空蚀和振动，因此在设计溢洪道的低堰时，可选择较小的定型设计水头， 使高水位时的流量系数加大。 根据实验研究，定型设计水头可采用（0.6~0.75）Hmax。 ⚫ 上游堰高 P1 溢流堰按上游堰高 P1 和定型设计水头 Hd 的比值分为高堰（P1/Hd＞1.33） 和低堰(P1/Hd≤1.33)。高堰的流量系数接近一个常数，一般不随 P1/Hd 的变化而受影响；低堰的 流量系数则随 P1/Hd 的减小而降低，流量系数的变化如表 6-1。这是因为进水渠中流速加大，水 头损失加大，同时过堰水舌下缘垂直收缩不完全，压能增大，动能减小。 为了获得较大的流量系数，一般上游堰高 P1≥0.3 Hd。 ⚫ 下游堰高 P2：低堰的流量系数还与下游堰高 P2 有关。当堰顶水头较大，下游堰高 P2 不足， 堰后水流不能保证自由泄流时，将会出现流量系数随水头增加而降低的现象。 为了消除这种现象，下游堰高一般应 P2≥0.6 Hd。溢洪道中的实用堰一般都比较低矮，其流量 系数介于溢流重力坝和宽顶堰之间。实用堰的泄流能力与其上下游堰高、定型设计水头、堰面 曲线型式等因素有关。 ⚫ WES 幂曲线：可按下式计算： x kH y n d n −1 = （6.1） 式中：Hd—堰面曲线定型设计水头； x、y----原点下游堰面曲线横、纵坐标； n----与上游堰坡有关的指数； k----当 P1/Hd >1.0 时，k 值见表 6-1；当 P1/Hd 1.0 时，取 k=2.0~2.2； 设计溢流堰堰面曲线，首先要确定定型设计水头 Hd。对于 P1 1.33Hd 的低堰，Hd=（0.65~0.85） Hmax（Hmax 为校核流量下的堰上水头）。泄流时由于下游堰面水深比较大，堰面一般不会出现危 险负压，即使在最大水头超过 Hd 的 1.18~1.54 倍的情况下，堰面负压也不会超过 0.06MPa，不 致发生破坏性的空蚀和振动。 ⚫ 堰顶上游堰面曲线：
双圆弧曲线,如图所示。 水库校核洪水位 r=kHd y 三圆弧曲线,上游堰面铅直,如图所示。 L0.276H =赶Py 3、椭圆曲线,可按下列方程计算: (bHa-y) 式中a、b--椭圆曲线参数,当P1/H2时,a=0215~0.28,b=0.1270.163;P1/H小,a与b 取小值。 上游堰面采用倒悬:应满足d>Hma/2,如图 水库校核洪水位 kHy 低堰的流量系数还与下游堰高P2有关。当堰顶水头较大,下游堰高P2不足,堰后水流不能保 证自由泄流时,将会出现流量系数随水头增加而降低的现象。为了消除这种现象,下游堰高P ≥0.6Hd 溢流堰顶部曲线的长度对流量系数也有影响。当堰顶曲线长度不足以保持标准实用堰的外形 轮廓时,流量系数将受到影响而降低。对克一奥Ⅰ型剖面堰其曲线终点(切点)的坐标应满足: 第5页
第 5 页 1、 双圆弧曲线，如图所示。 2、 三圆弧曲线，上游堰面铅直，如图所示。 3、椭圆曲线，可按下列方程计算： 1 ( ) ( ) ( ) 2 2 2 2 = − + d d d bH bH y aH x 式中 a、b---椭圆曲线参数，当 P1/HdHmax/2,如图。 低堰的流量系数还与下游堰高 P2 有关。当堰顶水头较大，下游堰高 P2 不足，堰后水流不能保 证自由泄流时，将会出现流量系数随水头增加而降低的现象。为了消除这种现象，下游堰高 P2 0.6 Hd。 溢流堰顶部曲线的长度对流量系数也有影响。当堰顶曲线长度不足以保持标准实用堰的外形 轮廓时，流量系数将受到影响而降低。对克—奥Ⅰ型剖面堰其曲线终点（切点）的坐标应满足：
≥1.15Ha,y≥0.36H;对于WES标准堰面其大致范围是:x=(-0.282-0.85)Ha,y=(0-0.37) H。堰面曲线终点的切线坡度宜陡于1:1,见图6-11 图6-11实用堰基本剖面 1一基本堰面:2一辅助堰面:3一切点 实用堰末端一般设置反弧曲面段,当它与泄槽连接时,反弧半径R=(3~6)h(h为最大泄量 时反弧段最低点的水深);当它与水平泄槽或消力池护坦连接时,反弧半径R=(6-12)h,流速 大时宜选用较大值 〔3)驼峰堰驼峰堰是一种复合圆弧的溢流低堰,堰面由不同半径的圆弧组成,如图6-9所 示。其流量系数可达0.42以上,设计与施工简便,对地基的要求低,适用于软弱地基。 4)折线形堰为获得较长的溢流前沿,在平面上将溢流堰做成折线形,称折线形堰 堪顶高程:中、小型水库溢洪道,特别是小型水库溢洪道常不设闸门,堰顶高程就是 水库的正常蓄水位:溢洪道设闸门时,堰顶高程低于水库的正常蓄水位。堰顶是否设置闸门 应从工程安全、洪水调度、水库运行、工程投资等方面论证确定。侧槽式溢洪道的溢流堰一般 不设闸门。 胸墙:当水库水位变幅较大时,常采用带胸墙的溢流堰。这种布置型式,可以减小闸 门尺寸,在较低库水位时开始溢流,提高水库汛前限制水位,充分发挥水库效益。但在高水位 时其超泄能力不如开敞式溢洪道 (二)溢流孔口尺寸的拟定 溢洪道的溢流孔口尺寸,主要是溢流堰堰顶髙程和溢流前沿宽度的确定。其设计方法与溢流 重力坝基本相同。但由于溢洪道出口一般离坝脚较远,其单宽流量可以比溢流重力坝所采用数 值大一些。闸墩的型式和尺寸应满足闸门(包括门槽)、交通桥和工作桥的布置、水流条件、结 构及运行检修等的要求。当有防洪抢险要求时,交通桥与工作桥必须分开设置,桥下净空应满 足泄洪、排凌及排漂要求 三、泄槽 正槽溢洪道在溢流堰后多用泄槽与消能防冲设施相连,以便将过堰洪水安全地泄冋下游河道。 河岸溢洪道的落差主要集中在该段。 (一)泄槽的水力特征 泄槽的底坡常大于水流的临界坡,所以又称陡槽。槽内水流处于急流状态、紊动剧烈、由急 流产生的高速水流对边界条件的变化非常敏感。当边墙有转折时就会产生冲击波,并可能向下 游移动:如槽壁不平整时,极易产生掺气、空蚀等问题 (二)泄植的平面布置 槽在平面上宜尽可能采用直线、等宽、对称布置,力求使水流平顺、结构简单、施工方便。 第6页
第 6 页 x≥1.15Hd，y≥0.36Hd；对于 WES 标准堰面其大致范围是：x=（-0.282~0.85）Hd，y=（0~0.37） Hd。堰面曲线终点的切线坡度宜陡于 1∶1，见图 6-11。 图 6-11 实用堰基本剖面 1—基本堰面；2—辅助堰面；3—切点 实用堰末端一般设置反弧曲面段，当它与泄槽连接时，反弧半径 R=（3~6）h（h 为最大泄量 时反弧段最低点的水深）；当它与水平泄槽或消力池护坦连接时，反弧半径 R=（6~12）h，流速 大时宜选用较大值。 （3）驼峰堰 驼峰堰是一种复合圆弧的溢流低堰，堰面由不同半径的圆弧组成，如图 6-9 所 示。其流量系数可达 0.42 以上，设计与施工简便，对地基的要求低，适用于软弱地基。 （4）折线形堰 为获得较长的溢流前沿，在平面上将溢流堰做成折线形，称折线形堰。 ⚫ 堰顶高程：中、小型水库溢洪道，特别是小型水库溢洪道常不设闸门，堰顶高程就是 水库的正常蓄水位；溢洪道设闸门时，堰顶高程低于水库的正常蓄水位。堰顶是否设置闸门， 应从工程安全、洪水调度、水库运行、工程投资等方面论证确定。侧槽式溢洪道的溢流堰一般 不设闸门。 ⚫ 胸墙：当水库水位变幅较大时，常采用带胸墙的溢流堰。这种布置型式，可以减小闸 门尺寸，在较低库水位时开始溢流，提高水库汛前限制水位，充分发挥水库效益。但在高水位 时其超泄能力不如开敞式溢洪道。 （二）溢流孔口尺寸的拟定 溢洪道的溢流孔口尺寸，主要是溢流堰堰顶高程和溢流前沿宽度的确定。其设计方法与溢流 重力坝基本相同。但由于溢洪道出口一般离坝脚较远，其单宽流量可以比溢流重力坝所采用数 值大一些。闸墩的型式和尺寸应满足闸门（包括门槽）、交通桥和工作桥的布置、水流条件、结 构及运行检修等的要求。当有防洪抢险要求时，交通桥与工作桥必须分开设置，桥下净空应满 足泄洪、排凌及排漂要求。 三、泄槽 正槽溢洪道在溢流堰后多用泄槽与消能防冲设施相连，以便将过堰洪水安全地泄向下游河道。 河岸溢洪道的落差主要集中在该段。 （一）泄槽的水力特征 泄槽的底坡常大于水流的临界坡，所以又称陡槽。槽内水流处于急流状态、紊动剧烈、由急 流产生的高速水流对边界条件的变化非常敏感。当边墙有转折时就会产生冲击波，并可能向下 游移动；如槽壁不平整时，极易产生掺气、空蚀等问题。 （二）泄槽的平面布置 泄槽在平面上宜尽可能采用直线、等宽、对称布置，力求使水流平顺、结构简单、施工方便
当泄槽的长度较大,地形、地质条件不允许做成直线,或为了减少开挖工程量、便于洪水归河 和有利于消能等原因,常设置收缩段、扩散段或弯道段。 收缩段的收缩角(泄槽中心线与边墙的夹角)越小,冲击波也越小。一般收缩角<11.25°,也 可以通过近似计算确定 扩散段的扩散角应保证水流扩散时不能脱离边界,避免产生竖轴漩涡。一般按直线扩散的扩 散角θ≤6°~8°。初步设计时,扩散角θ可根据下式计算选用: tgb≤ Fr= KF 式中Fr扩散段起、止断面的平均弗汝德数 K一经验系数,一般取30; 扩散段起、止断面的平均流速,m/s h一扩散段起、止断面的平均水深,m。 泄槽在平面上需要设置弯道时弯道段宜设置在流速小、水流比较平稳、底坡较缓且无变化部 位。宜选用较大的转弯半径及合适的转角,相对半径可取R/B=6-10,(R为轴线转弯半径,B 为泄槽底宽)。见图所示。 收缩段 (三)泄槽的纵剖面 泄槽的纵剖面应尽量按地形、地质以及工程量少、结构安全稳定、水流流态良好的原则进行 布置。泄槽纵坡必须保证槽中的水位不影响溢流堰自由泄流,使水流处于急流状态。因此,泄 槽纵坡必须大于水流临界坡度。常用的纵坡为1%~5%,有时可达10%-15%,坚硬的岩石上 可以更大,实践中有用到1:1的 为了节省开挖方量,泄槽的纵坡通常是随地形、地质条件而改变,但变坡次数不宜过多,而 且在不同坡度连接处要用平滑曲面相连接,以免高速水流在变坡处发生脱离槽底引起负压或槽 底遭到动水压力的破坏 当坡度由陡变缓时,可采用半径为(6-12)h的反向弧段连接(h为反弧段水深),流速大者 宜选用大值:当底坡由缓变陡时,可采用竖向射流抛物线连接,如图6-11所示。其抛物线方程 可按下式计算。 y=tgb+ K(4H。cOs-b) 式中x、y-以缓坡泄槽末端为原点的抛物线横、纵坐标 θ一缓坡泄槽底坡坡角(°) H一抛物线起始断面比能 H。=h+2g 第7页
第 7 页 当泄槽的长度较大，地形、地质条件不允许做成直线，或为了减少开挖工程量、便于洪水归河 和有利于消能等原因，常设置收缩段、扩散段或弯道段。 收缩段的收缩角（泄槽中心线与边墙的夹角）越小，冲击波也越小。一般收缩角<11.25°，也 可以通过近似计算确定。 扩散段的扩散角应保证水流扩散时不能脱离边界，避免产生竖轴漩涡。一般按直线扩散的扩 散角θ≤6°~8°。初步设计时，扩散角θ可根据下式计算选用： KFr tg 1 gh v Fr = 式中 Fr—扩散段起、止断面的平均弗汝德数； K—经验系数，一般取 3.0； v—扩散段起、止断面的平均流速，m/s； h—扩散段起、止断面的平均水深，m。 泄槽在平面上需要设置弯道时,弯道段宜设置在流速小、水流比较平稳、底坡较缓且无变化部 位。宜选用较大的转弯半径及合适的转角，相对半径可取 R/B=6~10，（R 为轴线转弯半径，B 为泄槽底宽）。见图所示。 （三）泄槽的纵剖面 泄槽的纵剖面应尽量按地形、地质以及工程量少、结构安全稳定、水流流态良好的原则进行 布置。泄槽纵坡必须保证槽中的水位不影响溢流堰自由泄流，使水流处于急流状态。因此，泄 槽纵坡必须大于水流临界坡度。常用的纵坡为 1％~5％，有时可达 10％~15％，坚硬的岩石上 可以更大，实践中有用到 1∶1 的。 为了节省开挖方量，泄槽的纵坡通常是随地形、地质条件而改变，但变坡次数不宜过多，而 且在不同坡度连接处要用平滑曲面相连接，以免高速水流在变坡处发生脱离槽底引起负压或槽 底遭到动水压力的破坏。 当坡度由陡变缓时，可采用半径为（6~12）h 的反向弧段连接（h 为反弧段水深），流速大者 宜选用大值；当底坡由缓变陡时，可采用竖向射流抛物线连接，如图 6-11 所示。其抛物线方程 可按下式计算。 (4 cos ) 2 0 2 K H x y = xtg + 式中 x、y—以缓坡泄槽末端为原点的抛物线横、纵坐标； θ—缓坡泄槽底坡坡角（°）； H0—抛物线起始断面比能， g v H h 2 2 0 = + ；
H,ⅴ一分别为抛物线起始断面平均水深(m)及流速(m3/s) Q一流速分布不均匀系数,通常取=1.0; K一系数,对于落差较大的重要工程,取K=1.5;对于落差较小者,取K=1.1~1.3: 抛物线 四)泄槽的横剖面 泄槽横剖面形状在岩基上多做成矩形或近似于矩形,以使水流均匀分布和有利于下游消能, 边坡坡比大约为1:0.1~10.3:在土基上则采用梯形,但边坡不宜太缓,以防止水流外溢和影响 流态,大约为1:1-~12 泄槽边墙顶高程,应根据波动和掺气后的水面线,加上0.5~1.5m的超高来确定。对非直线段、 过渡段、弯道等水力条件比较复杂的部位,超高应适当增加。掺气程度与流速、水深、边界糙 率及进口形状等因素有关。 掺气水深h(m)可用下式估算 100 式中h、h一分别为泄槽计算断面不掺气水深及掺气后水深(m) ⅴ一为不掺气情况下计算断面的平均流速(m/s) 5一修正系数,一般为10-14(sm),当流速大时宜取大值 在泄槽转弯处的横剖面,弯道处水流流态复杂,由弯道离心力及冲击波共同作用下形成的外 墙水面与中心线水面的高差Δh如图6-12(a)所示。Δh可按下式计算 △h=K 式中△h横向水面差; 0弯道段中心线曲率半径(m); b-弯道宽度(m); K一超高系数,其值可按表6-2查取。 为消除弯道段的水面干扰,保持泄槽轴线的原底部高程、边墙髙程等不变,以利施工,常将 内侧渠底较轴线高程下降ΔZ,而外侧渠底则抬高ΔZ,如图所示。 Ro 第8页
第 8 页 H，v—分别为抛物线起始断面平均水深（m）及流速（m3 /s）； —流速分布不均匀系数，通常取 =1.0； K—系数，对于落差较大的重要工程，取 K=1.5；对于落差较小者，取 K=1.1~1.3； （四）泄槽的横剖面 泄槽横剖面形状在岩基上多做成矩形或近似于矩形，以使水流均匀分布和有利于下游消能， 边坡坡比大约为 1:0.1~1:0.3；在土基上则采用梯形，但边坡不宜太缓，以防止水流外溢和影响 流态，大约为 1:1~1:2。 泄槽边墙顶高程，应根据波动和掺气后的水面线，加上 0.5~1.5m 的超高来确定。对非直线段、 过渡段、弯道等水力条件比较复杂的部位，超高应适当增加。掺气程度与流速、水深、边界糙 率及进口形状等因素有关。 掺气水深 hb（m）可用下式估算。 h v hb ) 100 (1 = + 式中 h、hb—分别为泄槽计算断面不掺气水深及掺气后水深（m）； v—为不掺气情况下计算断面的平均流速（m/s）； —修正系数，一般为 1.0~1.4(s/m)，当流速大时宜取大值。 在泄槽转弯处的横剖面，弯道处水流流态复杂，由弯道离心力及冲击波共同作用下形成的外 墙水面与中心线水面的高差Δh 如图 6-12（a）所示。Δh 可按下式计算。 0 2 gr v b h = K 式中 Δh—横向水面差； r0—弯道段中心线曲率半径（m）； b—弯道宽度（m）； K—超高系数，其值可按表 6-2 查取。 为消除弯道段的水面干扰，保持泄槽轴线的原底部高程、边墙高程等不变，以利施工，常将 内侧渠底较轴线高程下降 ，而外侧渠底则抬高 ，如图所示
(五)泄槽的衬砌 泄植衬砌应满足 面光滑平整,不至引起不利的负压和空蚀 分缝止水可靠,避免高速水流浸入底板以下,因脉动压力引起破坏 ②③④⑤⑥ 排水系统通畅,以减小作用于底板上的扬压力 材料能抵抗水流冲刷 在各种荷载作用下能保持稳定 适应温度变化和一定的抗冻融循环能力 影响泄槽衬砌可靠性的因素是多方面的,而且作用在底板上的荷载不易精确计算。因此,衬 砌设计应着重分析具体的地质、流速、工程规模、气候和施工条件,采取相应的构造措施 岩基上泄槽的衬砌 岩基上的衬砌可以用混凝土、水泥浆砌条石或块石,以及石灰浆砌块石水泥浆勾缝等型式。 石灰浆砌石水泥勾缝,适用于流速小于10m/s的小型水库溢洪道。水泥浆砌条石或块石适用 于流速小于15m/s的中、小型水库,厚度一般为0.3~0.6m 大、中型工程,由于槽内流速较高,一般用混凝土衬砌,衬砌厚度不小于0.3m。 为防止产生温度裂缝,在衬砌上应设置横缝和纵缝。衬砌的纵横缝一般用平缝,接缝处衬砌 表面应结合平整,当地基不均匀性明显时,垂直水流方向的横缝一般用搭接的型式,特别要防 止下游表面高出上游表面。在良好的地基上有时也可用键槽缝,见图6-13(a)、(b)所示。对 于平行水流方向的纵缝,可适当降低要求,一般可用平接式,见图6-13(d)。 纵横缝的间距应考虑气候特点、地基约束情况、混凝土施工(特别是温度)条件,根据类似 工程的经验确定,其大小一般采用10~-15m。靠近衬砌的表面沿纵横向需配置温度钢筋,含筋 率约0.1% 衬砌分缝的缝宽一般多采用1~2cm,缝内必须做好止水 衬砌的纵缝和横缝下面应设置排水设施,且互相连通渗水集中到纵向排水内排向下游。 纵向排水通常是在沟槽内放置缸瓦管,管径视渗水大小确定,一般采用10~20cm。管接口不 封闭,以便收集渗水,周围用1~2cm的卵石或碎石填满,顶部盖混凝土板或沥青油毛毡等,以 防止浇筑混凝土时灰浆进入造成堵塞。 横向排水通常是在岩石上开挖沟槽,尺寸视渗水大小而定,一般采用0.3m×0.3m。为了防止 排水管有可能被堵塞而影响排水,纵向排水管至少应有两排,以确保排水通畅。 泄槽边墙的构造基本上与底板相同。边墙的横缝间距与底板一致,缝内设止水,其后设排水 并与底板下的排水管连通。在排水管靠近边墙顶部的一端设通气孔以便排水通畅 边墙的断面型式,根据地基条件和泄槽断面形状而定,岩石良好,可采用衬砌式,厚度一般 不小于30cm,当岩石较弱时,需将边墙做成重力式挡土墙。混凝土边墙顶宽应不小于0.5m, 以利通行 2土基上泄槽的衬砌 土基上泄槽通常用混凝土衬砌。由于土基与衬砌之间没有粘结力,而且不能采用锚筋,所以 衬砌厚度一般要比岩基上的大,通常为03~0.5m 混凝土衬砌的横缝必须须用搭接的形式,有时还在下块的上游侧设齿墙,以防止衬砌沿地基 面滑动,如图所示。齿墙应配置足够数量的钢筋齿墙应配置足够数量的钢筋,以保证强度。 纵缝有时也做成搭接式,缝中设止水填料,并设水平止水片。如图所示。由于土基对混凝土 板伸缩的约束力比岩基小,所以可以采用较大的分块尺寸,纵横缝的间距可用15m或稍大,以 増加衬砌的稳定性和整体性。衬砌需要双向配筋,各向含筋率约为0.1% 第9页
第 9 页 （五）泄槽的衬砌 泄槽衬砌应满足： ① 表面光滑平整，不至引起不利的负压和空蚀； ② 分缝止水可靠，避免高速水流浸入底板以下，因脉动压力引起破坏； ③ 排水系统通畅，以减小作用于底板上的扬压力； ④ 材料能抵抗水流冲刷； ⑤ 在各种荷载作用下能保持稳定； ⑥ 适应温度变化和一定的抗冻融循环能力。 影响泄槽衬砌可靠性的因素是多方面的，而且作用在底板上的荷载不易精确计算。因此，衬 砌设计应着重分析具体的地质、流速、工程规模、气候和施工条件，采取相应的构造措施。 1.岩基上泄槽的衬砌 岩基上的衬砌可以用混凝土、水泥浆砌条石或块石，以及石灰浆砌块石水泥浆勾缝等型式。 石灰浆砌石水泥勾缝，适用于流速小于 10m/s 的小型水库溢洪道。水泥浆砌条石或块石适用 于流速小于 15m/s 的中、小型水库，厚度一般为 0.3~0.6m。 大、中型工程，由于槽内流速较高，一般用混凝土衬砌，衬砌厚度不小于 0.3m。 为防止产生温度裂缝，在衬砌上应设置横缝和纵缝。衬砌的纵横缝一般用平缝，接缝处衬砌 表面应结合平整，当地基不均匀性明显时，垂直水流方向的横缝一般用搭接的型式，特别要防 止下游表面高出上游表面。在良好的地基上有时也可用键槽缝，见图 6-13（a）、（b）所示。对 于平行水流方向的纵缝，可适当降低要求，一般可用平接式，见图 6-13（d）。 纵横缝的间距应考虑气候特点、地基约束情况、混凝土施工（特别是温度）条件，根据类似 工程的经验确定，其大小一般采用 10~15m。靠近衬砌的表面沿纵横向需配置温度钢筋，含筋 率约 0.1%。 衬砌分缝的缝宽一般多采用 1~2cm，缝内必须做好止水， 衬砌的纵缝和横缝下面应设置排水设施，且互相连通渗水集中到纵向排水内排向下游。 纵向排水通常是在沟槽内放置缸瓦管，管径视渗水大小确定，一般采用 10~20cm。管接口不 封闭，以便收集渗水，周围用 1~2cm 的卵石或碎石填满，顶部盖混凝土板或沥青油毛毡等，以 防止浇筑混凝土时灰浆进入造成堵塞。 横向排水通常是在岩石上开挖沟槽，尺寸视渗水大小而定，一般采用 0.3m×0.3m。为了防止 排水管有可能被堵塞而影响排水，纵向排水管至少应有两排，以确保排水通畅。 泄槽边墙的构造基本上与底板相同。边墙的横缝间距与底板一致，缝内设止水，其后设排水 并与底板下的排水管连通。在排水管靠近边墙顶部的一端设通气孔以便排水通畅。 边墙的断面型式，根据地基条件和泄槽断面形状而定，岩石良好，可采用衬砌式，厚度一般 不小于 30cm，当岩石较弱时，需将边墙做成重力式挡土墙。混凝土边墙顶宽应不小于 0.5m， 以利通行。 2.土基上泄槽的衬砌 土基上泄槽通常用混凝土衬砌。由于土基与衬砌之间没有粘结力，而且不能采用锚筋，所以 衬砌厚度一般要比岩基上的大，通常为 0.3~0.5m。 混凝土衬砌的横缝必须须用搭接的形式，有时还在下块的上游侧设齿墙，以防止衬砌沿地基 面滑动，如图所示。齿墙应配置足够数量的钢筋齿墙应配置足够数量的钢筋，以保证强度。 纵缝有时也做成搭接式，缝中设止水填料，并设水平止水片。如图所示。由于土基对混凝土 板伸缩的约束力比岩基小，所以可以采用较大的分块尺寸，纵横缝的间距可用 15m 或稍大，以 增加衬砌的稳定性和整体性。衬砌需要双向配筋，各向含筋率约为 0.1%
在衬砌底板下面,设置厚约30cm的碎石垫层,形成平面排水,以减小底板承受的渗透压力。 如果地基为粘性土,先铺一层厚0.2~0.5cm的砂砾垫层,垫层以上再铺卵石或碎石排水层,或 在砂砾层中做纵、横排水管,管周围做反滤层。如果地基为细砂,应先铺一层粗砂,再做碎石 排水层、以防止渗透破坏 50 /→ 16 四、消能防冲设施 溢洪道宣泄的洪水,单宽流量大,流速髙,能量集中。因此,消能防冲设施应根据地形、地 质条件、泄流条件、运行方式、下游水深及河床抗冲能力、消能防冲要求、下游水流衔接及对 第10页
第 10 页 在衬砌底板下面，设置厚约 30cm 的碎石垫层，形成平面排水，以减小底板承受的渗透压力。 如果地基为粘性土，先铺一层厚 0.2~0.5cm 的砂砾垫层，垫层以上再铺卵石或碎石排水层，或 在砂砾层中做纵、横排水管，管周围做反滤层。如果地基为细砂，应先铺一层粗砂，再做碎石 排水层、以防止渗透破坏。 四、消能防冲设施 溢洪道宣泄的洪水，单宽流量大，流速高，能量集中。因此，消能防冲设施应根据地形、地 质条件、泄流条件、运行方式、下游水深及河床抗冲能力、消能防冲要求、下游水流衔接及对