g岸边溢洪道ppt课件

第七章岸边溢洪道,7.1概述7.2正槽溢洪道7.3侧槽溢洪道7.4其它泄洪设施,本章学习要求,7.1概述,溢洪道是最常见的泄水建筑物，其主要作用是泄洪保坝，宣泄规划库容所不能容纳的洪水，防止洪水漫溢坝顶，确保大坝安全。布置形式：溢洪道可以与坝体结合在一起，也可在坝体以外单独布置。混凝土坝一般经坝体溢洪或泄洪，而土坝、堆石坝一般不容许坝身溢流，或当河谷狭窄而泄洪量大，难以经混凝土坝身泄放全部洪水时，则需在坝体以外的岸边或天然垭口处建造溢洪道（称为岸边溢洪道）或开挖泄水隧洞。本章重点：岸边溢洪道。,1、设计要求过得去指控制段能通过设计的泄流量。泄得下指泄槽的设计要满足泄流要求。冲不垮指泄槽和下游消能工在高速水流作用下不发生破坏。2、优点超泄能力大（表孔）：。闸门总作用力P小，操作检修方便，安全可靠。,一、溢洪道的设计要求及优点,二、研究与建设进展,近年来国内外在高水头、大流量泄洪消能方面进展很快：过堰单宽流量不断提高，达200300m3/(sm)以上。对空化空蚀的研究不断深入，掺气减蚀设施的利用不断增多。消能发展很快。挑流消能的鼻坎型式多样，其中窄缝式挑坎在工程中采用较多，如西班牙阿尔门得拉拱坝（高202m），其左岸溢洪道采用窄缝挑坎，泄流量3000m3/s，出口单宽流量达600m3/(sm)。底流消能多用于中低水头泄水建筑物，但近年来在高水头、大单宽流量泄水建筑物中也得以采用。溢洪道急流控制理论有了较大发展，设计出了高速水流控制的最优结构型式和尺寸。,二、溢洪道的类型（一）按泄洪标准和运用情况分类1.正常溢洪道（包括主、副溢洪道）2.非常溢洪道,高关水库位于湖北省京山县大富水河上游，是以灌溉为主，兼有防洪、发电、养殖、旅游等综合效益的大（2）型多年调节水库，水库控制流域面积303平方公里，总库容2.124亿立方米。枢纽工程由大坝、副坝三座、正常溢洪道、非常溢洪道、输水隧洞、电站组成。大坝为粘土心墙代料砼护坡坝，全长1220米，副坝三座总长887米。正常溢洪道为开敞式有闸控制，最大泄洪流量964立方米/秒。非常溢洪道为河岸开敞式，最大泄流量1022立方米/秒。输水隧洞为内径3米的圆形有压隧洞，设计输水流量30立方米/秒，水电站装机为1960千瓦,年均发电量250万度。,正常溢洪道,非常溢洪道,1）正槽溢洪道特点：堰轴线与泄槽轴线接近正交，过堰水流流向与泄槽轴线方向一致。组成：通常由引水渠、控制段、泄槽、出口消能段、尾水渠等部分组成，图71。,（二）按结构型式分类,正槽溢洪道布置,2）侧槽溢洪道堰设在侧槽的一侧，过堰水流转90o后经泄槽泄下。适用于坝址处山头较高、岸坡陡峭时，无合适地形布置正槽溢洪道或开挖量过大的情况。缺点是流态不如正槽溢洪道。,3）井式溢洪道在平面上进口为一环形溢流堰，水流过堰后，经竖井和隧洞泄出，图7-30。当水位上升，喇叭口溢流堰顶淹没后，堰流即转变为孔流，所以井式溢洪道的超泄能力较小。当宣泄小流量，井内的水流连续性遭到破坏时，水流很不稳定，容易产生振动和空蚀。我国已很少采用。,为防止常规竖井式溢洪道的过流表面空蚀破坏和在泄水道内消除余能，也可选用漩涡式竖井溢洪道。,4）虹吸式溢洪道利用大气压产生的虹吸作用，能在较小堰顶水头下得到较大泄流量，水流出虹吸管后由泄槽泄下。优点：管理方便，可自动开始泄水或停止泄水，能比较灵敏地自动调节上游水位。缺点：结构复杂；管内检修不便；进口易堵塞；真空度较大时，易引起空蚀；超泄能力较小。,遮檐：位于溢洪道进口前端的正常蓄水位以下。溢流堰：堰顶与正常蓄水位在同一高程。通气孔：在遮檐上或在虹吸管间的分水墙上，高于正常蓄水位处设置通气孔入口，通气孔与堰顶部位的虹吸管（喉道）相连通。通气孔断面面积约为虹吸管顶部横断面面积的210。,工作原理：（1）当上游水位超过溢流堰顶后，即便是小流量，通过挑流坎作用自动形成水帘，封闭虹吸管的上部并将其中的空气带走，管内很快减压使虹吸作用自动发生。（2）当上游水位下降到通气孔入口后，空气由通气孔进入喉道，虹吸作用被破坏，泄流自动停止。设计要求：虹吸管喉道的真空值不允许超过7.58m水柱，否则可能破坏水流的连续性。在没有形成虹吸作用前，虹吸管泄流量按堰流计算，虹吸作用形成后应按管流计算。,7.2正槽溢洪道,正槽溢洪道主要由以下五部分组成（图71）：,引水渠溢洪道同水库的连接段。控制段下泄洪水的口门，控制泄流能力。泄槽将过堰水流安全泄向下游。消能段消散多余能量，使水流平缓进入尾水渠或直接注入下游河道。尾水渠解决泄流回归河道的问题。,一、引水渠（图72）,当受地形地质条件限制，溢流堰不能紧靠库岸时，需开挖引水渠，将库水平顺地引向溢流堰。当溢流堰紧靠库岸或坝肩时，则只需设喇叭口。溢洪道布置时，应尽量不设引水渠。当必须设引水渠时，要求引水渠水流平顺,水头损失小,增加泄水能力,减少工程量。,图72溢洪道引水渠的型式1喇叭口；2土坝；3引水渠,引水渠设计注意事项：1、应尽量短、直：以确保水流平顺，防止旋涡和横向水流。当必须转弯时，R(46)B；弯道至堰应有23倍堰上水头长度的直线段，以便调整水流，使其均匀平顺入堰。2、v、i引水渠的流速v应大于悬移质不淤流速，小于不冲流速，一般v=35m/s。引水渠底坡可做成平坡或逆坡，不设正坡。3、过水断面：一定要大于控制段的过水断面。4、开挖和衬砌岩基：横断面接近矩形。新鲜岩石开挖边坡1:0.11:0.3，风化岩1:0.51:1.0。可以不衬砌。土基：梯形横断面。根据土坡稳定要求确定边坡，一般1:1.51:2.5。须衬砌，衬砌厚度一般0.3m；砼板或浆砌石防渗护面。,二.控制段,控制段包括：溢流堰及其两侧连接建筑物。作用：控制溢洪道的过水能力，为此须合理选择堰型和尺寸。控制段(挡水部位的)顶部高程：宣泄校核洪水时不应低于校核洪水位加安全超高值；挡水时应不低于设计洪水位或正常蓄水位加计算浪高和安全超高值；当紧靠坝肩时应与坝顶高程一致。1.堰型常用：实用堰、宽顶堰；有时也用：驼峰堰、折线形堰。体型要求：尽量增大流量系数，不产生空穴水流或负压。,（1）宽顶堰结构简单，施工方便，m=0.320.385，Q小，适用中、小型工程。图7-3。（2）实用堰m=0.470.49，Q大。适用大、中型工程。图7-4。（3）驼峰堰由复合圆弧组成的低堰。m=0.400.46。图7-6。（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。堰体由若干折线组成，形同迷宫，也称为迷宫堰。图7-8。,2.实用堰应合理选用堰高P1、定型设计水头Hd、堰面曲线形式和长度。定型设计水头Hd：应结合堰面允许负压值综合确定，Hd与堰顶最大水头Hmax之比一般为0.650.85。上、下游堰高：P10.3Hd；P20.6Hd。高堰：相对堰高P1/Hd1.33;低堰：0.3P1/Hd1.33。堰面曲线：有真空、非真空类型，常采用非真空堰面曲线。反弧半径：R=(36)h，h为校核水位闸门全开时反弧最低点水深；当反弧下游为平直段或消力池护坦时，R=(612)h，v大时宜选用较大值。,堰高对流量系数有较大影响。表71给出了克-奥I型和WES型剖面堰的流量系数随相对堰高（P1/Hd）的变化值，可供设计时参考。,溢流堰顶部曲线的长短对流量系数也有影响。长度不足时，流量系数降低。根据试验：克-奥I型的堰面曲线终点坐标应满足x1.15Hd，y0.36Hd；WES堰面曲线的终点坐标可取x(0.2820.85)Hd，y(00.37)Hd。,堰面曲线终点的切线坡度应陡于l:1.4，否则会影响流量系数；曲线末端应避免直接与缓于l:1.4的泄槽相连接，见图75。,溢流孔口尺寸：包括堰顶高程、溢流前沿长度，其设计方法与溢流重力坝相同。其中，堰顶高程按设闸门和不设闸门考虑。由于溢洪道出口一般离坝脚较远，因而其过堰单宽流量q可比溢流重力坝更大些。其它设计细节：堰顶是否设闸门，以及闸墩（包括边墩）、底板、工作桥、交通桥、防渗、排水等设计，与溢流重力坝或水闸设计相类似。,3.控制段结构设计,设计内容：结构型式选择和布置、荷载计算及其组合、稳定计算、应力分析、细部设计等。溢洪道设计规范(SL2532000)指出：堰（闸）稳定分析可采用刚体极限平衡法（抗剪断公式）；实用堰及闸基应力分析可采用材料力学法，或有限元法；闸墩应力分析可用材料力学法，大型闸墩宜用有限元法；宽顶堰、驼峰堰底板应力分析可采用材料力学法、有限元法或弹性地基梁法。堰（闸）沿基底面的抗滑稳定安全系数：不得小于P359表72的规定值。,三、泄槽,水力特征：底坡陡，急流；可能产生明渠中的高速水流问题（冲击波、空蚀、压力脉动），应采取相应的措施。（一）泄槽的平面布置及纵、横剖面1.平面布置（1）为使水流平顺，减少冲击波，平面上宜尽量采用直线、等宽、对称布置。（2）受地形地质条件限制需要转弯时，R10b（b为陡槽直线段平均宽度）。（3）为减小泄槽末端单宽流量，以利于消能防冲，有时在泄槽末端设扩散段。,2、泄槽纵剖面,（1）v大，一般应设在挖方地基上。（2）iik，最好一坡到底。常用i=15，有时可达1015，在坚硬的岩基上有达1:1的。（3）坡度由陡变缓时，需用反弧连接，R（36）h（变坡处的断面水深），v大者宜取大值。（4）坡度由缓变陡时，采用竖向射流抛物线连接。（5）从地质条件讲，为保证泄槽正常运行，应将其建在新鲜岩基上；如不得已需建在较差的地基上，则应进行必要的地基处理和采用可靠的结构措施。,泄槽冲刷破坏实例刘家峡右岸溢洪道，泄槽纵坡由6个坡段组成，1969年断续过水总时数324h，Qmax=2350m3/s，vmax=30m/s，泄槽有3处破坏比较严重，都发生在泄槽底坡由陡变缓处，底板被掀走，地基被冲刷，最深达13m。,3、泄槽横剖面,良好岩基:矩形或近矩形断面；土基或节理发育和破碎带岩基：梯形断面（1:11:2）。,（二）收缩段、扩散段和弯曲段,冲击波：在急流中，由于边墙改变方向（平面上呈收缩、扩散或弯曲），水流受到扰动，就会引起冲击波。危害：冲击波的波动范围可能延伸很远，使水流沿横剖面分布不均匀，从而增加边墙高度，并给泄槽工作及出口消能带来不利影响。图7-10。1、收缩段合理的收缩段：应使冲击波的高度最小，对收缩段以下泄槽中的水流扰动最小。冲击波波高：最大波高决定于侧墙偏转角，与偏转曲率无关。大，则最大波高也增大。,主要确定两个参数：（1）收缩段长度L；（2）偏转角。,如下图【图711(a)】：在收缩段中，由于从收缩段起点A和A开始，边墙向内偏转角，急流受边墙阻碍而沿边墙转向，发生水面局部壅高的正扰动，壅高的扰动线在B点交汇后传播至C和C，然后再发生反射。在收缩段末端D和D，因边墙向外偏转角，水流失去依托而发生水面局部跌落的负扰动，其扰动线也向下游传播并反射（图中虚线）。由于这些作用相互叠加，使得下游流态十分复杂。,如下图【图711(b)】：如果能使C、C分别与D、D重合，即正扰动的反射和负扰动的反射同时在同一点发生，两者互相抵消，则：C、C剖面以下的下泄水流被导向与边墙平行，扰动减至最小。,根据动量原理，边墙偏转角和产生冲击波后的水深h2之间的关系为:,式中：边墙偏转角；收缩段进口冲击波传播的波角；收缩段进口段水深；受冲击波扰动后的水深；收缩段进口处的弗汝德数。,(72),(73),用式（7-2）和式（7-3）求解相当繁琐，为此可将其绘制成曲线，利用图解法可求得收缩段的偏转角和收缩段长度L。具体步骤如下:（1）根据已知条件，计算进口处的弗汝德数Fr1；（2）选择出口与进口水深比h3/h1，收缩段不宜太长，一般h3/h1=23。（3）验算出口处的弗汝德数Fr3。为保证下游为急流，必须使Fr31。根据进出口水流连续条件。若算出的Fr3不满足要求，则调整b3直至满足要求为止。,（4）试算法求偏转角。首先假定一值（不宜大于11.25。），利用和已算得的Fr1，可从P362图7-12中读出相应的Fr2和h2/h1。然后将所求得的Fr2作为Fr1，再利用同样的进行第二次计算，得h3/h2，最后将h2/h1乘以h3/h2，即得h3/h1的试算值。如果该值与选用值不符，则调整值，直至选用的h3/h1与试算值相符为止。（5）求出值后，根据几何条件即可求收缩段长度L。,式中：Fr扩散段起、止断面的平均弗汝德数；K经验系数，取3.0；V、h扩散段起、止断面的平均流速和水深。,(74),可以根据急流边墙不发生分离的条件来确定扩散角：,2.扩散段除应满足正、负扰动相互抵消外，还必须保证水流扩散时不发生脱离边墙的现象。目前尚无成熟理论，最好的办法是通过模型试验。工程经验和试验表明，扩散角在6o以下水流流态较好。,常采用圆弧曲线，转弯半径R10b（b为泄槽宽）。（1）弯曲段的问题由于离心力的作用，外侧水深大于内侧水深，断面内流量分布不均。集中的急流受到边墙转弯的限制，形成冲击波。弯曲段设计要求：使断面内流量分布均匀；消除或抑制冲击波。,3弯曲段,图7-14：弯曲段冲击波的水力特性。急流一进入弯曲段，即产生冲击波。,ABA以上：水流未受边墙影响；ABC范围：只受外边墙影响，水面沿程升高，至C点最高；ABD范围：只受内边墙影响，水面沿程降低，至D点最低。,CBD以下：不断发生波的反射、干涉与传播，形成一系列互相交错的冲击波。外边墙在中心角，3，5对应处水面最高，2，4水面最低点；内边墙发生最高、最低水面点的位置与外边墙相反。,式中：弯曲段中心的曲率半径，m；冲击波波角;已知和,弯曲段横断面内、外侧的水深h可按式（7-6）计算，其中计算外侧水深时取正值，内侧取负值。,(75),(76),相应于C、D点的圆弧中心角可由式（7-5）确定。,（2）弯曲段的水力设计方法,施加侧向力法：渠道超高法、弯曲导流墙法。原理：采取工程措施，向弯曲段水流施加作用力，使它与水流所受的离心力相平衡，以达到消除干扰的目的。干扰处理法：复曲线段法、螺旋线过渡区、斜坎法。原理：在曲线的起点和终点，引入与原来的干扰大小相等、但相位相反的反扰动，来消除原来扰动的影响。,渠道超高法：在弯曲段的横剖面上，将外侧渠底抬高，造成一个横向坡度，图713(b)。其原理：利用重力沿横向坡度产生的分力与弯曲段水体的离心力相平衡，使水流在横剖面上均匀分布，改善流态，减小冲击波，保持弯曲段的水面稳定。外侧相对内侧的槽底超高值，可用离心力方程导出的公式来表达：,C系数，取决于水流弗汝德数、断面及弯道几何形状，对于急流、矩形断面和弯曲段为简单圆弧的C2.0。rc弯曲段中线的曲率半径，m。v弯曲段起始断面的平均流速，m/s；b泄槽直段的水面宽，m；g重力加速度，m/s2；,为了保持泄槽中线的底部高程不变，常将内侧渠底下降Z/2，外侧抬高Z/2。,(77),泄槽水力设计小结,收缩段、扩散段及弯曲段的水力设计相当繁复。由于水流条件复杂，许多问题在理论上还不成熟，不能建立确定的解析关系。前面给出的计算式是基于若干假定并经过简化后得出，因而计算是近似的。对于重要工程，还应通过模型试验进行选型和确定尺寸。,（三）掺气减蚀,泄槽的空蚀现象：水流沿泄槽下泄，流速逐渐增大，水深逐渐降低，水流的空化数沿程递减，在一段流程后，就会产生空化现象。空化水流到达高压区，因空泡溃灭而使泄槽边壁遭受空蚀破坏。抗空蚀措施：掺气减蚀、优化体形、控制溢流表面的不平整度、采用抗空蚀材料等。1、表面不平整度控制成因施工期：施工放样不准确；混凝土浇筑问题。运行期：泥沙对表面的不均匀磨损。,对平整度的要求施工要求：控制施工质量；对表面不平整体进行磨削处理。设计要求：溢洪道设计规范规定了不平整的允许高度，按流速来定。如：V20-30m/s，max=10mm。注意：不平整允许高度不能是高差突变，而是按水流空化数，将高低点之间磨削成一定的坡度，详见溢洪道设计规范。,2掺气减蚀,机理机理复杂，目前尚未研究清楚。一般认为：掺气可使过水边界上的负压减小或消除，有利于制止空蚀的发生。若空穴中含有一定数量的空气，破灭时破坏力减弱。空气泡的存在，对空穴溃灭时的破坏力有缓冲气垫作用。,溢洪道设计规范(SL2532000)规定水流掺气后，不平整度控制标准可适当放宽；当v=3542m/s，近壁掺气浓度为34时，垂直凸体允许高度30mm；近壁掺气浓度为12时，15mm；若15mm，应将其迎水面削成斜坡。在掺气槽保护范围内，近壁处掺气浓度不得低于34%。,掺气装置主要包括两个部分：A、借助于低挑坎、跌坎或掺气槽，在射流下形成一个掺气空间。B、通气系统：为射流下形成的掺气空间补气。,主要类型（图7-16）:a、掺气槽；b、挑坎；c、跌坎；d、挑坎与跌坎联合；e、挑坎与掺气槽联合；f、跌坎与掺气槽联合。,挑坎与掺气槽联合式通常较跌坎式和突扩式的水流流态为好。,图716掺气装置的主要类型（a）掺气槽式；（b）挑坎式；（c）跌坎式；（d）挑、跌联合式；（e）挑、掺联合式；（f）跌、掺联合式,挑坎：高度0.5-0.85m，挑角5-7，斜面坡度1/10（不宜过陡）跌坎：高度0.6-2.75m泄槽较长时：可设多道掺气装置。,对掺气装置的具体要求:,掺气装置的位置与数目设置：第一道掺气装置设在空蚀破坏危险区的开端；第二道设在近壁水流空气含量下降到34处；其后以此类推。保护长度：反弧段70100m；直线段100150m。例如：巴西福兹杜阿里亚河口溢洪道，泄槽长350m，设三道掺气装置，间距分别为72m和90m。,（五）泄槽衬砌,（四）泄槽边墙高度,确定方法：根据水深并考虑冲击波、弯道及水流掺气的影响，再加上一定的超高来确定。H墙h掺气A(A边墙超高0.51.5m）,衬砌目的：保护地基不受冲刷、岩石不受风化；防止高速水流钻入岩石裂隙，将岩石破坏掀起。,衬砌要求：（1）衬砌材料应能抵抗冲刷，因泄槽流速高；（2）衬砌表面应光滑平整，以免引起负压和空蚀；（3）衬砌接缝处应做好止水，防止高速水流钻入泄槽底板，将底板掀起。（4）衬砌底板下应设排水，以减小地下水形成的扬压力；（5）在各种力作用下能保持稳定。溢洪道平时不过水，其衬砌还要能承受温度变化和风化剥蚀的作用；（6）寒冷地区，衬砌材料要有一定的抗冻要求。,泄槽底板稳定问题作用在泄槽底板上的力有：底板自重，水压力（包括时均水压力和脉动水压力），水流拖曳力和扬压力等。当泄槽底板接缝止水失效时：高速水流将浸入到底板下面，此时底板表面和底面都存在脉动压力，图7-19。,由于底板表面和底面的脉动压力不同相位，在某一瞬时脉动压力可能表面最小而底面最大，其合成就是由脉动压力引起的瞬时最大上举力，可能导致底板失稳而破坏。,泄槽衬砌设计应着重分析不同的地基、气候、水流和施工条件，选用不同的衬砌型式，并采取相应的构造措施。1.岩基上泄槽的衬砌（1）衬砌形式石灰浆砌石、水泥浆勾缝：适用V10m/s，小型工程；水泥浆砌条石或块石：适用V15m/s，中小型工程；衬砌厚度3060cm混凝土衬砌：适用于大、中型工程；厚度30cm。,（2）砼衬砌的分缝和连接缝型：横缝、纵缝间距：1015m；温度筋：0.1,图720岩基上泄槽的构造b）纵剖面图c）横缝构造d）纵缝构造；e）边墙缝12搭接缝；13键槽缝；14平接缝；15横向排水管；16纵向排水管；17锚筋；18通气孔；19边墙缝,横缝（要求高）A、搭接式B、键槽式施工时注意：接缝处衬砌表面应平整；防止下游块面板高于上游块面板；接缝中必须做好止水。纵缝（要求低）平接式施工时注意：也要做好缝中止水。排水：纵横缝下均需作好排水，排水设施相互连通。,泄槽两侧的边墙：A、岩石良好：采用与底板构造相同的形式，横缝与底板横缝一致；边墙厚度30cm，且用钢筋锚固。B、岩石较弱：边墙做成重力式挡土墙边墙，应做好排水，并与底板排水相连。C、其它：边墙顶部应设马道，便于交通与监测。在岩基上层注意将表面风化破碎的岩石挖掉。对于衬砌压力或向上脉动压力可能较大的情况，可采用钢筋锚固于新鲜岩石上。,2.土基上的泄槽衬砌,衬砌形式：混凝土衬砌，厚度比岩基上的泄槽衬砌厚，通常0.30.5m，当v、q较大时，可衬砌0.71m厚。横缝：必须采用搭接缝形式，并保证接缝处平整，有时还将下块上游做成齿墙，嵌入地基，以防滑动，图721。纵缝：也做成搭接缝型式。配筋：衬砌需双向配筋（温度筋），各向含筋率约0.1%。面层排水：在土基上或很差的岩基上，必须在衬砌底板下设置面层排水，以免底板承受渗透压力。面层排水可采用30cm厚的卵石或碎石层。粘性土地基，应先铺一层2050cm厚的砂砾垫层，在砂砾层中做纵、横排水管，管周应做反滤。细砂地基应先铺一层粗砂，再做排水层，以防渗流破坏。,图721土基上泄槽底板的构造（a）横缝；（b）纵缝1-止水；2-横向排水管；3-灰浆座垫；4-齿墙；5-透水垫层；6-纵向排水管,四、出口消能段,溢洪道泄洪特点：单宽流量大、流速高、能量集中。若消能措施考虑不当，高速水流与下游河道水流不能妥善衔接，下游河床和岸坡就会遭受冲刷，甚至危及大坝的安全。1.溢洪道的消能工溢洪道出口消能方式与溢流重力坝基本相同，见第三章。挑流消能（图725）鼻坎型式：扭曲挑坎、斜挑坎、窄缝式挑坎等；,图725溢洪道挑流坎布置图（单位：cm）1纵向排水；2护坦；3混凝土齿墙；450cm通气孔；510cm排水孔,消能特点：通过不同型式的消能工，强迫水流沿纵向、横向、竖向扩散和水股间互相冲击，促进紊动掺气，扩大射流入水面积，减小和均化河床单位面积上的冲击荷载，以减轻冲刷,但同时也带来了雾化问题。深齿墙：为了保证挑坎的稳定，常在挑坎末端做一道深齿墙（一般58m），其底部高程应低于冲刷坑可能影响的高程。护坦：考虑到泄量很小时，水流挑射不远或者挑不出去，沿齿墙下跌的情况，无论土基还是凹面岩基，一般都要设置砼护坦以保护齿墙墙脚。挑流消能适用：较好的岩基，挑流冲坑不影响建筑物的安全。底流消能：适用于土基或较差的岩基。（略）,五、溢洪道的尾水渠某些情况下，若流经泄槽的急流经过消能之后，不能直接进入原河道时，则需布置一段尾水渠，以解决泄流的归河问题。,7.3侧槽溢洪道,一、侧槽溢洪道的特点,1.适用于：山头较高，岸坡较陡，岩石坚固而泄量较小的情况，一般不宜修建在土基上。2.组成：由溢流堰、侧槽、泄槽、出口消能段组成，与正槽式溢洪道不同的只是侧槽。3.水流特点：侧向进水、纵向泄流（水流在侧槽转90弯后下泄），侧槽流量沿程递增（沿程变流量）。水流自溢流堰进入侧槽后，先自下部冲向对面的槽壁，再向上翻腾，产生旋浪，同时在重力作用下逐步转向，通过泄水槽，向下游宣泄，侧槽水流形成一种不规则的顺横轴螺旋流流态。,桃曲坡水库-侧槽溢洪道,4.优点：与正槽溢洪道相比，可以减少开挖方量；能在开挖方量增加不多的情况下，适当加大溢流堰的长度，从而提高堰顶高程，增加兴利库容；或使堰顶水头减小，减少淹没损失，非溢流坝的高度也可适当降低。5.布置：侧槽溢洪道的溢流堰多采用实用堰，堰顶上可设闸门，也可不设。泄水道可以是泄槽，也可以是无压隧洞。可将泄水隧洞与导流洞相结合，见P374.图727。侧槽溢洪道与正槽溢洪道的主要区别在于侧槽部分，所以下面只讨论侧槽设计。,二、侧槽设计,设计任务：保证泄洪安全，流态良好，施工方便。设计原则：假定沿侧槽泄流量均匀增加；由于过堰水流转向约90，大部分能量消耗于侧槽内水体间的旋滚撞击，认为侧槽中水流的顺槽速度完全取决于侧槽的水面坡降，故槽底应有一定的坡度；为了使侧槽内水流稳定均匀，水流应处于缓流状态；侧槽中的水面高程应保证溢流堰为自由出流，因为淹没出流不但使泄流量降低，影响泄流能力，而且若淹没到一定程度后，侧槽出口流量分布极不均匀，易在泄水道中产生折冲水流。,侧槽一般做成窄而深的梯形断面，其优点：比宽浅断面节省开挖量；容易使侧向进流与槽内水流混合，水面平稳。边坡：靠岸一侧的边坡在满足水流和边坡稳定的条件下，以较陡为宜，一般采用1:0.31:0.5；对于靠溢流堰一侧，溢流曲线下部的直线段坡度（即侧槽边坡），一般可采用1:0.5。根据模型试验，过水后侧槽水面较高，一般没有负压出现。,1、断面形式,为了适应流量沿程增加的特点，侧槽底宽应沿程逐渐加宽。起始断面底宽b0与末端断面底宽bt之比值，对侧槽的工程量影响很大。比值b0/bt小，侧槽的开挖量较省，但槽底要挖得较深，调整段的工程量也相应增加。因此，经济的b0/bt值通常采用0.51.0，应根据地形地质等条件比较确定。,2、底宽,3、底坡,侧槽应设计为缓流，一般采用底坡i0.010.05。,4.侧槽末端的水深为了减少侧槽开挖量，应使侧槽末端断面水深ht尽量接近经济的槽末水深：，（hk为侧槽末端的临界水深），若b0/bt的比值小时，用大值，反之用小值。,5.起始断面淹没度侧槽的起始断面临界淹没度为：,6、调整段,根据需要，可顺侧槽末端布置调整段，其作用是使尚未分布均匀的水流得以调整，从而较平顺地流入下游泄槽。,6、控制断面,位置：为了调整侧槽内的水流，改善流态，一般在侧槽下游或在调整段后设控制断面。作用：适当壅高侧槽的末端水位，避免槽内水流波动，使水流在控制断面形成临界流，保证泄槽和消能设施有较好的水力条件。形式：缩窄槽宽的收缩段；在调整段末端设底坎。,三、侧槽的水力计算（图729）,计算目标：根据溢流堰、侧槽(包括调整段)和泄水道三者之间的水面衔接关系，定出侧槽的水面线和相应的槽底高程。,水面线：利用动量原理，得侧槽沿程水面线逐段推求公式：,（78）,式中：计算段长度，断面2与断面1之间的距离；段内的水面差，m；Q1、Q2断面1及断面2的流量，m3/s；q侧槽溢流堰的单宽流量；m3/（sm）v1、v2断面1、断面2的平均流速；m/s。分段区内平均摩阻坡降；n泄槽槽身糙率系数；分段平均流速；,m/s分段平均水力半径。，m。,给定和选定的水力计算参数有：设计流量Q、堰顶高程、允许淹没水深hs、侧槽边坡坡率m、底宽变率b0/bt、槽底坡度i0和槽末水深ht。计算步骤：由给定的Q和堰上水头H，算出侧堰长度l；根据侧槽末端断面与调整段末端断面（控制断面）之间的能量方程，计算控制断面处底板的抬高值d；根据给定的m、b0/bt、i0和ht，以侧槽末端作为起始断面，按式（7-8），用列表法逐段向上游推算水面高差和相应的水深；根据hs定出侧槽起始断面的水面高程，然后按步骤的计算成果，逐步向下游推算水面高程和槽底高程。,7.4非常泄洪设施,当校核洪水与设计洪水的泄流量相差较大时，应当考虑设置非常泄洪设施。实践证明：可能出现的最大洪水比设计中采用的校核洪水还要大，其原因：,1、设计采用的洪水是调