水利工程第3章第二节

第二节 泄水建筑物泄水建筑物河床溢洪道河岸溢洪道各种溢流坝滑雪式溢洪道正槽溢洪道侧槽溢洪道按在水库枢纽中的位置分泄水建筑物表孔溢水道深式泄水道开敞式封闭式正槽式溢洪道侧槽溢洪道隧洞虹吸管式溢洪道泄水隧洞泄水涵管按进口水流特点分按流态分:正槽溢洪道：过堰水流方向与堰下泄纵轴方向一致，是应用最广的型式侧槽溢洪道：水流过堰后急转90度，再经泄槽或斜井，隧洞下泄。井式溢洪道：水流从平面呈环形的溢流堰四周向心汇入，再经竖井、隧洞下泄。虹吸溢洪道：利用洪吸作用，使水流翻越堰顶虹吸管，再经泄槽下泄。河岸溢洪道的类型一、正槽溢洪道

正槽溢洪道特点：泄流能力完全由堰的形式、尺寸以及堰项水头决定，水流平顺，安全可靠。（一）溢洪道总体布置

从以下方面考虑布置：1.从安全方面考虑2.从经济方面考虑3.从施工和运用管理方便考虑（二）进水段

为减少水头损失，进水段应短而直，断面要足够大，流速不宜超过3m／s靠近水库时距水库较远时进水段在平面布置上应力求平顺，在控制段前3～6倍堰顶水头范围内设导水墙或渐变段，其弯曲半径不应小于4—6倍渠底宽进水渠的断面在岩基上接近矩形，在土基上为梯形（三）控制段控制段由溢流堰和控制闸门组成，它控制着溢洪道的过流能力溢洪道上多采用实用堰和宽顶堰，有时也采用驼峰堰。宽项堰流量系数比实用堰小，但实用堰施工较宽项堰复杂。溢流堰顶可以设置闸门，也可以不设闸门，采用无闸控制（四）泄水槽特点是坡陡、流急，设计时必须考虑明渠高速水流的冲击波、掺气空蚀问题1.平面布置应尽可能采取直线，等宽，对称布置但实际工程中，有时需要布置收缩段、弯曲段和扩散段2.泄水槽的断面纵断面：泄水槽的纵坡较陡，应尽可能随地形、地质条件的变化而改变坡度变化不宜太多，变坡处采用适当曲线连接横断面：在坚硬的岩基上，一般接近矩形在地质条件较差的岩基或土基上，通常采用梯形3.泄水槽的弯曲段断面内流量分配不均，产生冲击波可以采取以下措施：采用较大的曲率半径设置缓和曲线过渡段使槽底横向倾斜，即将弯道外侧渠底抬高，如图所示：4.泄水槽的构造泄水槽一般均做衬砌，一般为混凝土衬砌，厚度通常为30~60公分。有分缝，一般间距为6~12米。衬砌材料应能抵抗冲刷，同时衬砌应平整光滑，以免引起空蚀因平时溢洪道不过水，故衬砌还要承受温度变化和风化剥蚀的作用寒冷地区，衬砌材料还应有抗冻要求，同时要做好防渗和排水，以减小泄槽底板的扬压力，避免衬砌失去稳定而破坏为了控制温度裂缝的发生，衬砌需用纵横向收缩缝分开为了防止裂缝扩展，在靠近衬砌表面应配置温度钢筋网（五）出口消能及尾水渠

溢洪道出口消能方式主要有两种：一种是底流消能，另一种是挑流消能

挑流消能挑流鼻坎体型示意图底流消能将泄水槽延伸较远，并以消力池或静水池、消能塘实现水跃消能。尾水渠要求短、直、平顺、底坡尽量接近原河道的平均坡降尾水渠与原河道相交处，两者流向间的夹应小些，以减小交汇处的冲刷和护岸工程量二、侧槽式溢洪道

侧槽溢洪道主要由溢流堰、侧槽、泄水槽、消能设施和尾水渠等部分组成其它型式的溢洪道井式溢洪道装有弧形闸门的圆锥宽项堰型井式溢洪道虹吸溢洪道三、非常溢洪道为了确保水库安全，又考虑减少投资，泄洪设施应尽量分成正常和非常泄洪设施两部分国内目前采用的非常泄洪设施主要是设置非常溢洪道非常溢洪道的位置可选在高程和位置比较合适的垭口处这种土坝总的要求是：在正常泄洪时，能够安全挡水；在非常情况下使用时，又能迅速破坝和泄洪，确保大坝安全目前国内采用的破坝溢洪方式主要有自溃法及爆破引溃法两种：自溃破坝法当库水位达到启用水位时，坝顶开始溢流，下游坝壳开始被冲刷；随着库水位的升高，下泄流量逐渐加大，坝体全部溃决简单，但由于下泄流量骤增，给下游的防护造成一定的困难爆破破坝法利用爆破的方法将非常溢洪道进口的挡水土坝坝体炸成一定尺寸的可见爆破漏斗，起引冲槽作用，以后通过坝体引冲槽水流的作用使其溃决，从而达到泄洪的目的爆破的准备工作，一般是在安全和从容的条件下进行的，当出现异常情况时，能根据溢洪的要求迅速破坝，且比较可靠第五章 放水建筑物自水库引水以供灌溉、发电，给水等需要的水工建筑物，称为放水建筑物型式有水工隧洞、坝下涵管和坝体放水孔等一、水工隧洞二、坝下涵管一、水工隧洞水工隧洞是指建于地面高程下四周有围岩的水工建筑物水工隧洞类型（按功能分）（按水力条件分）引水输水泄洪排沙施工导流有压隧洞无压隧洞(一)水工隧洞的特点:1、从结构上：一般要对围岩进行衬护，需在有良好的工程地质和水文地质条件。2、从水力特性上：有压洞室需注意衬砌漏水影响岩体稳定；无压洞室需解决好空蚀及冲击波等问题。体型设计要精心。3、从施工上：面小线长，工序多，干扰大。（二）水工隧洞的总体布置

水工隧洞一般由进口段、洞身段、出口段组成地质条件是隧洞线路选择的决定因素充分利用地形，在平面上隧洞的线路应力求短而直在工程布置上要求隧洞进口水流平顺，出口便于同下游河道衔接，并远离土石坝坡脚，以防回流冲刷选择洞线时还要考虑施工方便（三）进口段的型式

包括：竖井式、塔式、岸塔式1.竖井式 在隧洞附近的岩体内开挖竖井，井壁有钢筋混凝土。闸门设在井的底部，顶部布置启闭机室优点：结构比较简单，不受风浪影响，受地震影响也小，比较安全可靠缺点：施工开挖较困难，闸门之前的隧洞段不便检修2.塔式

进口位于隧洞首部而修建的钢筋混凝土塔。塔底设置闸门，塔顶设操纵平台和启闭机室，塔用工作桥与岸连接优点：塔式进水口可以设置几个不同高程的进水口，分层取水，这对农田灌溉是很有利的。缺点：结构受风浪、冰，地震的影响大，价格较贵。3.岸塔式进口靠在开挖后洞脸岩坡上。

优点：稳定性较塔式为好；施工、安装工作比较方便；无需接岸桥梁

缺点：但只适用于岩坡较陡、岩石坚硬稳定的情况（四）进口段各组成部分的构造进口段包括：喇叭口、闸门室、渐变段、通气孔1.喇叭口为使水流平顺、减少水头损失，增加泄水能力，。避免孔壁空蚀，进口形状应尽可能符合流线变化规律喇叭口一般采用平底而三向收缩的矩形断面孔口，上唇和侧墙采用椭园曲线。2.闸门室一般设两道闸门：工作闸门，用以调节流量；检修闸门，在工作闸门或洞身检修时用以挡水闸门启闭机室设在进水塔或竖井顶部3.渐变段

闸门段的断面一般为矩形而洞身断面形状尺寸如与其不同时，应设渐变段以保证水流平顺衔接矩形断面变成圆形断面的渐变段4.通气孔为防止发生空蚀和振动、稳定流态，负担补气和排气任务而设置的一般按经验公式计算，或为隧洞面积的3％～5％（五）洞身的断面形状和构造1.洞身断面形状 无压隧洞为了保证洞内水流为明流，应保持水面至洞顶有一净空2.隧洞衬砌

衬砌的作用是：承受山岩压力、内水压力和其它荷载；减小表面糙率，改善水流条件；防止渗漏；保护围岩兔受冲刷，风化，浸蚀等破坏作用（1）衬砌的类型按衬砌的目的分：平整衬砌和受力衬砌按材料分：混凝土衬砌、钢筋混凝土衬砌和浆砌石衬砌混凝土，钢筋混凝土衬砌，这是在我国应用最广的一种受力衬砌型式喷锚衬护是洞室开挖后及时向围岩喷射薄层混凝土。锚杆支护是用特定形式的锚杆锚定于岩石内部，把原来不够完整的岩石固结起来，增加围岩的整体性和稳定性（2）衬砌的分缝和止水

为防止干缩和温变产生裂缝以及不均匀沉降而设（3）灌浆回填灌浆的目的是为了将衬砌与围岩间的空隙填充密实，使之紧密结合，共同工作，改善传力条件固结灌浆的目的在于加固围岩，提高围岩的整体性和承载能力，减小地下水对衬砌的压力（4）排水设置排水的目的是为了降低作用在衬砌上的外水压力。对于无压隧洞，可在洞内水面线以上通过衬砌设置排水孔，将地下水直接引入洞内在有压隧洞中，除在底部衬砌外埋设纵向排水管外，还需设置环向排水槽（五）出口建筑物有压泄洪隧洞的出口常设有工作闸门及启闭机室，闸门前设渐变段，闸门后设有消能设施无压隧洞的出口构造主要是消能设施隧洞出口的消能方式主要是底流消能和挑流消能二、坝下涵管

优点结构简单、施工方便、造价较低缺点沿管壁容易产生集中渗漏；坝基不均匀沉陷或连接结构不当，可能导致涵管发生断裂、漏水等情况，严重影响土石坝的安全（一）涵管进口建筑物型式1.分级卧管式 这种进口建筑物，结构简单，施工方便，能引取温度较高的表层水灌溉，有利于作物生长。缺点是孔口较多，若管理不善则易于漏水，木塞闸门运用管理不便2.塔式和井式

适用于水头高、流量大、水量控制要求严的涵管（二）管身的构造和型式

管身应有足够的过水断面以通过设计流量，要有一定的强度以承担外部荷载，还要防止管身漏水以及沿管外壁的集