溢洪道设计实例复习课程

1、溢洪道设计实例黑龙江农垦林业职业技术学院1进水渠进水渠是将水流平顺引至溢流堰前。 采用梯形断面，底坡为平坡，边坡采用 1: 1.50为提高泄洪能力，渠内流速u 3.0m/s,渠底宽度大于堰宽，渠底高程是 360.52m。进水渠断面拟定尺寸，具体计算见表 1表1水位（mm）泄量(m3/s)H(m)B(m)计算公式（假设u =2m/s）设计校核363.62364.815408003.14.2982.486.7Q= u A A=（B+mh）hA过水断面积；B渠底宽 度由计算可以拟定引渠底宽B=90米（为了安全）进水渠与控制堰之间设20米渐变段，采用圆弧连接，半径 R=20m，弓陳长L=150 米。2

2、、控制段其作用是控制泄流能力。本工程是以灌溉为主的小型工程，采用无闸控制， 溢洪道轴线处地形较好，岩石坚硬，堰型选用无坎宽顶堰，断面为矩形。顶部高 程与正常蓄水位齐平，为 360.52m。堰厚S拟为30米（2.5H S 10H）。坎宽由流量方程求得，具体计算见表2 表2（忽略行近水头u 2/2g）水位（m）泄量(m3/s)H0(m)计算公式及符号意义b(m)设计 洪水 位363.625403.1bQ_式中 m 流量系61.56校核 洪水 位364.818004.29数，等于0.364; H0堰上水头， 不包括行进水头；Q泄量；b控 制堰宽。56.02由计算知，控制堰宽取b=65m为宜。3、泄槽

3、泄槽是渲泄过堰洪水的，槽底布置在基岩上，断面必须为挖方，且要工程量最小，坡度不宜太陡。为适应地形、地质条件，泄槽分收缩段、泄槽一段和泄槽 二段布置。据已建工程拟收缩段收缩角B =12,首端底宽与控制堰同宽，b1=65m,末端底宽b2拟为40m，断面取为矩形，则渐变段长L1 b158.81m，取整则L12tg为60m，底坡i 50540m,底坡i1200泄槽二段断面为宽40m的矩形，长L3为80m，底坡i -。84、出口消能溢洪道出口段为冲沟，岩石比较坚硬，离大坝较远，采用挑流消能，水流冲 刷不会危及大坝安全。5、尾水渠其作用是将消能后的水流，较平稳地泄入原河道。 为了防止小流量产生贴流，淘刷鼻

4、坎，鼻坎下游设置长L=10m护坦。1、溢流堰泄流能力校核：当引渠很长时，水头损失不容忽视。（1）基本公式如下：hj式中,22g hj2 2 2、；hf 丄； R -；CFx局部水头损失，米；局部水头损失系数；C 丄 R： onhf-沿程水头损失，米；引渠流速，m/s；g重力加速度（m/s ）；L引渠长度，米；动能系数，一般为1.0;c谢才系数；R水力半径，米；A-过水断面面积，米2；x湿周，米；n-引渠糙率；Q3smb . 2gH0 ；式中,S-淹没系数，取1.0；m-无坎宽顶坎的流量系数；b -堰宽，m ；H0包括行近流速水头的坎上水头，m ；Q流量，m3/s。求堰前水深和堰前引水渠流速采用

5、试算法，联立公式h H ,H （ 尸可求得，具体计算见表12gsmbj2g表1计算情况泄量QH0h假设试算设计水位363.625402.992.782.02.06校核水位364.818003.893.622.32.32由计算表中流速可知，均小于 3m/s，满足要求求引渠总水头损失h o2h hj hf，m 血hf2 2 .n L 4 ；R3hk 3.q2/g； q - ； ik -； R bCk Bk式中 hk临界水深，m； Q槽内泄量，m3/s；q单宽流量，m3/s.m;ik临界坡降；Ak12；AKbhk；C K RK 6Xknb泄槽首端宽度，m；g重力加速度，m/s2;Bk 相应临界水深的

6、水面宽，具体计算成果见表2表2计算情 况hhjaxrnLhf设计2.782.00.200.02261.79100.022.623.610.0161500.0370.057校核3.622.30.270.027345.46103.053.355.010.0161500.0350.062作出库水位流量关系。 库水位=堰顶高程+堰上水头+水头损失，具体计算见表3表3Q(m3/s)H0(m)(m)堰顶咼 程（m）库水位（m）5402.990.057360.52363.5676503.140.062360.52363.7228003.890.062360.52364.4722、溢洪道水面曲线计算（1）基本

7、公式如下：m；Ak,Xk,Rk,Ck临界水深时对应的过水断面积（m2）、湿周（m）、水力半径（m2）、谢才系数。E1+i L=E2+hf；2E1=1 2g12E22g% ；式中 E11-1断面的比能，m；E2-一2-2断面的比能，m；h1,h21-1及2-2断面水深，m；1-1及2-2断面平均流速，m/s；hf沿程水头损失，m；iL 1-1及2-2断面的底部高程差，m；L断面间长度，m；n泄槽糙率；两断面间平均流速，m/s；R两断面间平均水力半径， m临界水深hk及临界底坡ik渐变段首端宽bi=65米，尾端宽b=40米，断面为矩形。具体计算见表 4表4计算情 况QBkqKhKAkXkRkCk设

8、计水位540658.311.92124.868.841.8169.000.00218校核水 位8006513.312.49161.8569.982.3171.860.00204渐变段i丄，故属陡坡急流， 槽内形成bn型降水曲线。属明渠非均匀50流计算。渐变段水面线计算 首端断面水深为临界水深hk,具体计算见表5。表5计算情 况Qh1q1A1X1R1V1E1i1设h2q2A2设计水位5401.928.31124.868.841.814.332.880.022.7513.5110校核水8002.4913.31161.8569.982.314.943.740.023.520140位X2R2V2E2|

9、2LnhfE1+ilE2+hf45.5 2.42 4.913.980.022.054.60600.016 0.12 4.084.10472.99 5.715.160.020.585.30600.016 0.12 4.945.28由计算得渐变段末端水深分别为 h设=2.75米，h校=3.5米(3)泄槽一段水面线计算汇槽一段断面为矩形，宽40m，长540m，i丄200临界水深hk和临界坡降ik 具体计算见表6。表6计算情 况QBkqKhKAkXkRkCk设计水位5404013.52.6510645.32.3472.010.00214校核水 位80040203.44137.646.882.9474.

10、810.00205i佥，故泄槽一段属急流，按陡槽计算。泄槽一段末端水深(正常水深 h0)采用试算法具体计算见表7表 7 | 计算情 | Q | b | i | 设 ho | A0 | X。| R0 丨 C0况设计水位540402.0381.244.061.8469.497619.83539校核水 位800402.610445.22.371.8111326.15800.88经试算，设计水位时，ho=2.O3米校核水位时，ho=2.6米。泄槽一段水面线计算采用分段求和法，按水深进行分段，具体计算见表8(4)泄槽二段水面线计算泄槽二段断面为矩形，宽40m，长80m，底坡i丄。8计 算 情 况断 面h

11、o(m)A(m2)V(m/s)V2/2g(m)Es(m)Es(m)X(m)R(m)L(m)设计水位1-12.651065.091.323.970.0145.32.3472.010.0022030.0027973.583.582-22.601045.191.373.9845.22.371.810.020.00250.0025811.583-32.45985.511.554.0044.92.1871.170.060.0030440.00145630.6742.254-42.30925.871.764.0644.62.0670.50.010.0037500.0012580122.255-52.158

12、66.282.014.1644.31.9469.80.130.0045670.000433300.23422.286-62.0381.26.652.264.2944.061.8469.19校核水位1-13.51405.711.675.1660.003472.9874.970.0020880.0029121.031.032-23.351345.971.825.16946.72.8774.500.0240.0024050.0025959.2510.283-33.201286.251.995.19346.42.7674.020.0750.0028630.00213735.1045.384-43.00

13、1206.672.275.268462.6173.330.1350.0035320.00146891.96137.345-52.81127.142.605.40345.62.4672.600.2160.0044310.000569379.61516.956-62.61047.693.025.61945.22.3071.81求临界底坡ik，控制断面水深ho（正常水深）。因泄槽二段同泄槽一段流量、形状、断面尺寸相同，故临界底坡和临界水深 不变。设计水位时，ik=0.00214;校核水位时，ik=0.00205。i 1 ik，属陡坡急流，按陡槽非均匀流计算。控制断面水深h0用试算法，具体计算列于表

14、9表9计算情 况Qbi设hoA0X0R0C0设计水 位540400.7630.441.520.7359.341541.17545校核水800400.9638.441.920.9261.592268.59802位经试算，设计水位时，h0=0.76米校核水位时，h0=0.96米。泄槽二段水面线计算泄槽二段首端控制水深，设计水位时 h=2.03米；校核水位时，h=2.6米。 采用分段求和法计算水面曲线，具体计算见表10。表中仅推到泄槽二段末端，若推到正常水深时，陡槽长已超过设计长度，这 是不切实际的。故泄槽二段内不产生正常水深。由计算知末端水深在设计水位时为 h=0.93米；在校核水位时为h=1.2

15、9米表10计算情况断面h(m)A(m2)V(m/s)Es(m) Es(m)X(m)R(m) L(m)1-12.0381.26.654.2860.28144.061.8469.200.0058380.1191622.362.362-21.85747.304.56743.71.6968.230.360.0077500.117252.995.353-31.70687.944.91743.41.5767.360.760.0108540.1141466.2711.624-41.50609.05.63343.01.4066.071.1690.0167890.10821110.8022.425-51.305

16、210.386.80242.61.2264.611.9830.0279060.09709420.4242.846-61.104412.278.78542.21.0462.942.8960.481990.07680137.7180.557-70.9337.214.5211.68141.860.8961.281-12.61047.695.6190.32445.22.3071.810.0056720.1193282.722.722-22.4968.335.94344.82.1470.960.4740.0074080.1175924.036.75校核13-32.2889.096.41744.41.98

17、70.050.6850.0099130.1150875.9512.70核水位4-42.08010.07.10244.01.8269.050.9970.0136850.1113158.9621.665-51.87211.118.09943.61.6567.951.4730.0196370.10536313.9835.646-61.66412.509.57243.21.4866.732.2400.0294870.09551323.4559.097-71.45614.2911.81242.81.3165.361.7420.0417460.08325420.9280.018-81.2951.615.5

18、013.55442.581.2164.53(5)溢洪道水面曲线成果及护砌高度计算溢洪道水面线是为确定边墙高度、边墙及衬砌底板的结构设计和下游 消能计算提供依据。溢洪道边墙高度计算公式为： 式中 h不掺气时水深，m；hb当流速大于78m/s时掺气增加水深，m； 安全超高，设计时取1.0，校核时取0.7, m； H 边墙咼度，m。边墙高度计算 引水渠边墙高见表11表 11(v78m/s)参情况h(m) (m)H=h+ (m)设计水位2.781.03.78校核水位3.620.74.12控制堰边墙高度与引渠等高。设计水位时，边墙高度 H=3.78米；校核水位 时，边墙高度H=4.12米。收缩段边墙高度

19、具体计算见表 12。收缩段最大流速 v=5.71米/秒78米/秒，不考虑掺气所增加水深，故 H=h+ 。泄槽一段边墙高 度具体计算见表13。泄槽二段边墙高度具体计算见表14。表12计算情况断面断面距渐变 断首端距离(m)计算水深h(m)超全超咼 (m)边墙咼度H (m)设计水位首端01.921.02.92尾端602.751.03.75校核水位首端02.490.73.19尾端603.50.74.20表13计算情况断面断面距 离槽首 端距离(m)计算水 深 h(m)流速V(m/s)(m)(m)H(m)1-102.751.03.752-23.582.601.03.63-311.582.451.03.

20、454-442.252.301.03.35-5122.252.151.03.156-6422.282.031.03.031-103.50.74.2校2-21.033.356.677.147.690.74.05核3-310.283.200.200.73.9水4-445.383.00.200.73.7位5-5137.342.80.73.76-6516.952.60.73.5表14计算情况断面断面距 离槽首计算水流速V(m)H端距离深 h( m)(m/s)(m)(m)(m)1-102.036.650.1350.1350.1350.1350.1350.1351.0r 3.03设计水位2-22.361.

21、857.301.02.993-35.351.707.941.02.844-411.621.509.01.02.645-522.421.3010.381.02.446-642.841.1012.271.02.247-780.550.9314.521.02.071-102.67.690.200.73.52-22.722.48.330.200.73.3校3-36.752.29.090.200.73.1核4-412.702.0100.200.72.9水5-521.661.811.110.200.72.7位6-635.641.612.50.200.72.57-759.091.414.290.200.72.38-880.011.2915.500.200.72.19(6)出口消能计算溢洪道出口消能计算的任务是：估算下泄水流的挑射距离；选择挑流鼻坎 形式，确定挑流鼻坎方式、反弧半径、挑射角等尺寸，以保证达到最优消能 效果；估算下游冲刷坑的深度和范围。计算公