《水工建筑物第六章》ppt课件

1、如薄拱坝或支墩坝等轻型坝。如薄拱坝或支墩坝等轻型坝。 6.2 河岸溢洪道的类型 6.2.1 按构外型式分类 1.正槽式溢洪道 优点优点: :构造简单构造简单, ,施工方便施工方便, ,任务可任务可靠靠, ,水流平顺水流平顺, ,泄泄水才干大。当枢水才干大。当枢纽附近有马鞍形纽附近有马鞍形垭口时宜采用。垭口时宜采用。 2.侧槽式溢洪道 适用于坝适用于坝址两岸地址两岸地势较高势较高, ,岸岸坡较陡的坡较陡的中小型水中小型水库。库。 3. 3.竖井式溢洪道竖井式溢洪道 由进水喇叭口、渐变段、竖井和泄水隧由进水喇叭口、渐变段、竖井和泄水隧洞等部分组成。洞等部分组成。 缺陷：水流条件复杂，易产生负压空蚀

2、。缺陷：水流条件复杂，易产生负压空蚀。运用较少。运用较少。 4. 4.虹吸式溢洪道虹吸式溢洪道 由具有虹吸作用的曲管和淹没在上游水位由具有虹吸作用的曲管和淹没在上游水位以下的进口所组成。以下的进口所组成。适用于上游淹没高程有严厉限制的情况。适用于上游淹没高程有严厉限制的情况。 2非常溢洪道 按能够最大洪水规范，在溢洪道的底板上加设自溃堤。 平常可挡水，平常可挡水，当水位超越当水位超越一定高度时，一定高度时，又能迅速将又能迅速将其冲溃泄洪。其冲溃泄洪。6.3 6.3 正槽式溢洪道正槽式溢洪道 6.3.1位置选择 1地形条件 高程适宜和地质条件良好的垭口； 2地质条件 3平安运转条件 出口尽能够远

3、离下游坝脚。 6.3.2正槽溢洪道的设计 一、引 水渠 作用：使 水流平顺 地由水库 进入控制 段。 设计要求：水流平顺，水头损失小,增 加泄水才干,减少 工程量。 1.平面布置 引水渠在平面布置上尽量是直线(水流平顺，可防止旋涡和横向水流如受地形、 地质等条件限制，引水渠必需较弯，其转弯半径不得小于46倍渠底宽。 2. 2.横断面横断面 引水渠的横断面常采用梯形断面，其尺引水渠的横断面常采用梯形断面，其尺寸一定要大于控制段的过水断面，以降低流寸一定要大于控制段的过水断面，以降低流速，减小水头损失。横断面的侧坡视土壤和速，减小水头损失。横断面的侧坡视土壤和岩石的性质而定。岩石的性质而定。 3.

4、 3.纵断面纵断面 引水渠的纵坡普通采用平坡引水渠的纵坡普通采用平坡I I0 0或或底坡不大的逆坡。当控制段的溢流堰为适用底坡不大的逆坡。当控制段的溢流堰为适用堰时，渠底应低于堰顶，其值不小于堰时，渠底应低于堰顶，其值不小于0.50.5倍堰倍堰面定型设计水头，以保证堰顶水流稳定和具面定型设计水头，以保证堰顶水流稳定和具有较大的流量系数。有较大的流量系数。 二二. .控制段控制段 作用：控制溢洪道的过水才干，包括溢流作用：控制溢洪道的过水才干，包括溢流堰和两侧衔接建筑。堰和两侧衔接建筑。 设计要求：要有足够的泄水才干。设计要求：要有足够的泄水才干。 按其断面方式与尺寸分：宽顶堰、适用堰、按其断面

5、方式与尺寸分：宽顶堰、适用堰、薄壁堰。薄壁堰。 按其在平面布置外形分按其在平面布置外形分: :直线堰、折线堰、直线堰、折线堰、曲线堰、环形堰。曲线堰、环形堰。 按堰轴线与来水方向相对关系分：正交堰、按堰轴线与来水方向相对关系分：正交堰、斜堰、侧堰。斜堰、侧堰。三、堰型选择三、堰型选择常用的堰型为宽顶堰、适用堰、驼峰堰等。常用的堰型为宽顶堰、适用堰、驼峰堰等。 1 1宽顶堰宽顶堰 特点特点: :构造简单，构造简单，施工方便；但流施工方便；但流量系数量系数m m较较 低低0.320.320.3850.385。 适用：泄流量适用：泄流量 不大不大 或附近或附近 地形较平缓的中、地形较平缓的中、小型工

6、程。小型工程。 2 2适用堰适用堰 特点：流量系数比宽顶堰大特点：流量系数比宽顶堰大, ,在一样泄流量条件下，需求的泄流前缘较短在一样泄流量条件下，需求的泄流前缘较短, ,但但施工复杂。适用：岸坡较陡的大中型工程，地面施工复杂。适用：岸坡较陡的大中型工程，地面高程低于设计堰顶高程的溢洪道等。高程低于设计堰顶高程的溢洪道等。 3 3驼峰堰驼峰堰 特点：堰体低，流量系数较特点：堰体低，流量系数较大大, ,设计施工方便，对地基要求低。适用：较脆设计施工方便，对地基要求低。适用：较脆弱的地基。弱的地基。 四、溢流堰的设计四、溢流堰的设计 设计要点设计要点: :尽量增大流量系数尽量增大流量系数, ,在泄

7、流时不产在泄流时不产生空穴水流或诱发危险震动的负压。生空穴水流或诱发危险震动的负压。 1 1堰顶水头堰顶水头H H确实定确实定 应以溢流堰上游应以溢流堰上游4-64-6H H处的水位处的水位作为计算规范。作为计算规范。 2 2宽顶堰的堰宽宽顶堰的堰宽 即沿水流方向的堰坎长度。即沿水流方向的堰坎长度。 假设假设L L10H10H，那么水流形状不属于宽，那么水流形状不属于宽顶堰流，而是明渠非均匀流。当一个平坡顶堰流，而是明渠非均匀流。当一个平坡或缓坡接一陡坡时，水流由缓流变为急流。或缓坡接一陡坡时，水流由缓流变为急流。其能量方程：其能量方程：假定假定h,h,求求Q Q：将各值代入能量方程，用试算法

8、求解。将各值代入能量方程，用试算法求解。 3 3堰面定型设计水头堰面定型设计水头HdHd的选择的选择 根据实验研讨以为根据实验研讨以为: :当堰顶水头当堰顶水头H=1.4HdH=1.4Hd时时, ,堰面负压不致产生有害的影响，所以堰面负压不致产生有害的影响，所以HdHd普通采普通采用堰顶最大水头的用堰顶最大水头的0.60.60.750.75倍。倍。 4 4适用堰的高度适用堰的高度 适用堰普通为低堰适用堰普通为低堰0.3P1/Hd10.3P1/Hd1其其流量系数流量系数m m介于重力坝和宽顶堰之间介于重力坝和宽顶堰之间, ,且随且随P1/HdP1/Hd的减小而减小的减小而减小, ,随水头添加而降

9、低。随水头添加而降低。 因此建议因此建议: : 上游堰高上游堰高P10.5HdP10.5Hd， 下游堰高下游堰高P20.7HdP20.7Hd。 五、泄水槽五、泄水槽 泄槽的水力特征：泄槽的水力特征： 底坡陡，故为急流。底坡陡，故为急流。由于流速高，因此会产生明渠中高速水流的由于流速高，因此会产生明渠中高速水流的问题：冲击波、水流掺气、空蚀、压力脉动，问题：冲击波、水流掺气、空蚀、压力脉动，应采取相应的措施。应采取相应的措施。 1. 1.平面布置平面布置 1 1为了使水流平顺，减少冲击波为了使水流平顺，减少冲击波的发生，沿水流平面宜尽量采用直线、等的发生，沿水流平面宜尽量采用直线、等宽、对称布置

10、。宽、对称布置。 2 2当泄槽长度大，受地质、地形当泄槽长度大，受地质、地形条件限制，不能完全做成直线，需求转弯，条件限制，不能完全做成直线，需求转弯，转弯半径大于等于转弯半径大于等于10b10bb b：陡槽直线段的：陡槽直线段的平均宽度。平均宽度。 3 3为了减小泄槽末端的单宽流量，为了减小泄槽末端的单宽流量，以利于消能防冲，有时在泄槽末端设分散以利于消能防冲，有时在泄槽末端设分散段。段。 其分散角：其分散角：普通普通668 8。 2. 2.纵剖面布置纵剖面布置 1 1最好运用单一的陡坡，普通大最好运用单一的陡坡，普通大于临界坡度。于临界坡度。 2 2为顺应地形、地质条件，减少为顺应地形、地

11、质条件，减少开挖量，可以采用变坡，使坡度变化不宜开挖量，可以采用变坡，使坡度变化不宜太多。在变坡处应做水流衔接设计。太多。在变坡处应做水流衔接设计。 3 3、横断面、横断面 泄水槽的横剖面外形与地质条件严密相关。泄水槽的横剖面外形与地质条件严密相关。岩基上多做成矩形或接近矩形的断面，但在节岩基上多做成矩形或接近矩形的断面，但在节理发育和破碎带的岩基或土基上，有时也作成理发育和破碎带的岩基或土基上，有时也作成梯形。梯形。 泄水槽的边墙或衬砌高度应按掺气后的水泄水槽的边墙或衬砌高度应按掺气后的水深加超高来确定。深加超高来确定。 掺气后的掺气后的 水深估算：水深估算： 4. 4.弯道设计弯道设计 泄

12、槽弯曲段通常采用圆弧曲线泄槽弯曲段通常采用圆弧曲线, ,弯曲半径应弯曲半径应大于大于1010倍槽宽。弯曲区，由于离心力的作用，倍槽宽。弯曲区，由于离心力的作用，导致外侧水深加大，内侧水深减小，呵斥断面导致外侧水深加大，内侧水深减小，呵斥断面内的流量分布不均。同时集中的急流遭到边墙内的流量分布不均。同时集中的急流遭到边墙转机的限制，构成冲击波。因此，弯曲区设计转机的限制，构成冲击波。因此，弯曲区设计的主要问题在于：的主要问题在于： 使断面内流量分布均匀；使断面内流量分布均匀； 消除或抑制这种冲击波。消除或抑制这种冲击波。 由弯道离心力及急流冲击波共同作用而由弯道离心力及急流冲击波共同作用而产生的

13、横向水面超高：产生的横向水面超高：水面超高水面超高近似计算：近似计算： 5. 5.边墙高度确实定边墙高度确实定 计算水深计算水深( (思索冲击波思索冲击波) )掺气后添加的掺气后添加的水深平安超高普通取水深平安超高普通取0.1-1.5m0.1-1.5m。 降低边墙高度的措施：降低边墙高度的措施： 1 1采用较大的曲率半径和限制超高值采用较大的曲率半径和限制超高值弯道最小半径：弯道最小半径： 矩形断面弯道矩形断面弯道最大答应超高：最大答应超高：2 2设置缓和曲线过渡段设置缓和曲线过渡段3 3使槽底横向倾斜使槽底横向倾斜 6.泄水槽的衬砌 目的：为了维护地基不受冲刷、岩石不受目的：为了维护地基不受

14、冲刷、岩石不受风化以及防止高速水流钻入岩石缝隙，将岩石风化以及防止高速水流钻入岩石缝隙，将岩石掀起，泄水槽普通都需进展衬砌。掀起，泄水槽普通都需进展衬砌。 对衬砌的要求：对衬砌的要求： 1 1衬砌资料应能抵抗冲刷，因泄槽流速高；衬砌资料应能抵抗冲刷，因泄槽流速高； 2 2衬砌外表应光滑平整，以免引起负压和衬砌外表应光滑平整，以免引起负压和空蚀；空蚀； 3 3衬砌接缝处就作好止水，防止高速衬砌接缝处就作好止水，防止高速水流钻入泄槽底板，将底板掀起；水流钻入泄槽底板，将底板掀起； 4 4衬砌底板下应作好排水，以减小地衬砌底板下应作好排水，以减小地下水构成的扬压力；下水构成的扬压力； 5 5在各种力

15、作用下能坚持稳定，平常在各种力作用下能坚持稳定，平常溢洪道不过水，故衬砌还要接受温度变化和溢洪道不过水，故衬砌还要接受温度变化和风化剥蚀的作用；风化剥蚀的作用； 6 6冰冷地域冰冷地域, ,衬砌资料要有一定的抗冻衬砌资料要有一定的抗冻要求。要求。 1 1岩基上泄槽的衬砌岩基上泄槽的衬砌 石灰浆砌石水泥浆勾缝，适用石灰浆砌石水泥浆勾缝，适用V V10m/s10m/s 的小型水库溢洪道；的小型水库溢洪道； 水泥浆砌条石，适用水泥浆砌条石，适用V V15m/s15m/s，中小型，中小型 水库溢洪道；水库溢洪道； 混凝土衬砌，适用于大中型工程。混凝土衬砌，适用于大中型工程。 混凝土衬砌厚度不宜小于混凝

16、土衬砌厚度不宜小于30cm30cm，衬砌用纵，衬砌用纵 横缝分开，缝距普通为横缝分开，缝距普通为10-15m10-15m。基岩上衬砌的接缝型式：基岩上衬砌的接缝型式： 横缝要求高横缝要求高 A A、搭接式、搭接式 B B、链槽式、链槽式 施工时留意：接缝处衬砌外表要平整，防施工时留意：接缝处衬砌外表要平整，防止下游块面板高于上游块面板，接缝中还必需止下游块面板高于上游块面板，接缝中还必需做好止水。做好止水。 纵缝要求低纵缝要求低 可采用平接式，也要做好缝中止水衬砌的可采用平接式，也要做好缝中止水衬砌的纵横缝下均均需作好排水，排水设备相互连通。纵横缝下均均需作好排水，排水设备相互连通。 泄槽两侧

17、边槽：泄槽两侧边槽： A A、岩石良好：采用与底板构造一样的方、岩石良好：采用与底板构造一样的方式，衬砌厚度式，衬砌厚度30cm30cm，且用钢筋锚固；边墙横，且用钢筋锚固；边墙横缝普通与底板横缝一致。缝普通与底板横缝一致。 B B、岩石较弱：边墙做成重力式挡土墙，、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，边墙顶边墙应做好排水，并与底板排水相连，边墙顶部应设马道，便于交通。部应设马道，便于交通。 2 2土基上泄水槽的衬砌土基上泄水槽的衬砌通常采用混凝土衬砌，由于土基能够发生通常采用混凝土衬砌，由于土基能够发生较大的沉降，而且不能采用锚筋，所以衬砌的较大的沉降，而且不能

18、采用锚筋，所以衬砌的厚度普通要比岩基上的要大，以满足稳定和强厚度普通要比岩基上的要大，以满足稳定和强度要求。通常为度要求。通常为0.30.30.5m,0.5m,也可用到也可用到0.70.71.0m1.0m。衬砌的横缝必需采用搭接的方式，并要求衬砌的横缝必需采用搭接的方式，并要求保证接缝处的平整，有时还在下块上游做成齿保证接缝处的平整，有时还在下块上游做成齿墙，嵌入地基，以防滑动。墙，嵌入地基，以防滑动。 纵缝有时也做成搭接型式。由于土基对纵缝有时也做成搭接型式。由于土基对混凝土板的约束力比岩基小，因此可采用较混凝土板的约束力比岩基小，因此可采用较大的分块尺寸，以增大衬砌的整体性和稳定大的分块尺

19、寸，以增大衬砌的整体性和稳定性。性。 衬砌需双向配筋温度筋，各向含钢衬砌需双向配筋温度筋，各向含钢率约率约0.1%0.1%；在土基上或很差的岩基上，必需；在土基上或很差的岩基上，必需在衬砌底板之下设置层面排水在衬砌底板之下设置层面排水, ,以免底板接以免底板接受浸透压力。受浸透压力。 六、出口消能段及尾水渠六、出口消能段及尾水渠 溢洪道出口的消能方式与溢流重力坝根本溢洪道出口的消能方式与溢流重力坝根本一样。主要有两种：一样。主要有两种： 挑流消能：适用于较好的岩基，或挑流冲挑流消能：适用于较好的岩基，或挑流冲刷坑不影响建筑物的平安的情况。刷坑不影响建筑物的平安的情况。 底流消能：适用于地质较差

20、，或溢洪道出底流消能：适用于地质较差，或溢洪道出口距坝较近的情况。口距坝较近的情况。 随着高坝建立的增多，新型挑流消能工不随着高坝建立的增多，新型挑流消能工不 断出现，如：扭曲挑流坎、斜挑坎、窄缝式断出现，如：扭曲挑流坎、斜挑坎、窄缝式挑坎等。挑坎等。挑流坎的构外型式：挑流坎的构外型式：a a重力式重力式 b b衬砌式衬砌式挑坎上常设置通气孔和排水管。挑坎上常设置通气孔和排水管。 尾水渠是将经过消能后的水流，比较平尾水渠是将经过消能后的水流，比较平稳地泄入原河道。普通是利用天然的山冲或稳地泄入原河道。普通是利用天然的山冲或河沟，必要时加以适当整理。河沟，必要时加以适当整理。 1 1计算图示计算

21、图示1111断面水深断面水深h1;h1;2 2计计算引水渠末端水深算引水渠末端水深h2;h2;3 3确定堰顶高程；确定堰顶高程；4 4计算堰后收缩水深计算堰后收缩水深hc;hc;5 5计算泄水槽计算泄水槽的水面曲线；的水面曲线；6 6消能计算。消能计算。 6.4 6.4 侧槽式溢洪道侧槽式溢洪道 侧槽溢洪道的特点：大致顺河岸等侧槽溢洪道的特点：大致顺河岸等高线布置高线布置, ,开挖方量不大，有条件采用较开挖方量不大，有条件采用较大溢流前缘，可降低溢流水头；主要缺大溢流前缘，可降低溢流水头；主要缺陷是流态复杂。陷是流态复杂。 侧槽溢侧槽溢洪道由溢流洪道由溢流堰、侧槽、堰、侧槽、泄水槽、出泄水槽、出口消能等组口消能等组成。成。 泄水槽普通为开敞明槽，有时可以是泄水槽普通为开敞明槽，有时可以是隧洞泄水。隧洞泄水。 侧槽溢洪道只需侧槽部分的水力计算与正槽侧槽溢洪道只需侧槽部分的水力计算与正槽溢洪道不同。溢洪道不同。 6.4.1 6.4.1 侧槽尺寸的拟定侧槽尺寸的拟定 一、侧槽横断面一、侧槽横断面 1 1外形外形 宜做成窄深式。宜做成窄深式。 2 2边坡边坡 宜采用陡边坡。宜采用陡边坡。 3 3断面尺寸断面尺寸 应沿水流方向逐渐增大。应沿水流方向逐渐增大。 二、侧槽的纵剖面二、侧槽的纵剖面 1 1槽底纵坡槽底纵坡 侧槽应有适宜的槽底纵坡以满足泄水才干侧槽应有适宜的槽底纵坡以