【《溢流坝段消能设计计算案例》1800字】

溢流坝段消能设计计算案例目录TOC\o"1-3"\h\u9519溢流坝段消能设计计算案例 1273411.1消能方式选择 1141151.2消能防冲计算 216591.3冲砂闸设计 31.1消能方式选择（1）底流消能：把快速水流变为缓慢水流通过水跃的方式，使多余的水流能量得以消耗，水跃会产生表面漩涡，底部水流会产生剧烈的紊动、掺浑、剪切作用等，适用中、低水头泄水建筑物。优点：水流的流态稳定，消减多余的水流能量的效果比较好，能很强的适应不同的地质条件和溢流坝不同的尾水位，且水流的雾化不大。缺点：护坦的修建需要较长，开挖大量的土方，使用较大量的混泥土，较高的工程造价。（2）挑流消能：通过挑流鼻坎将水库中的水流抛向空中，使水流与大气接触产生热量，使机械能变为热能，达到减弱水流能量和机械能能量的目的后，然后水流会掉入经过挑流计算的位置且远离建筑物的下游冲刷坑之中，衔接下游水流，以达到消减多余水流能量的效果，适用高、中水头泄水建筑物。优点：可以控制抛向空中水流落到下游的位置，流量的分布和范围；可很强的适应不同的尾水位；结构简单；方便施工和维修；工程量比较少。缺点：由于水流与空气的摩擦作用，雾化严重，冲刷量较大，有较多的堆积物，对河床的破坏严重。（3）面流消能：将鼻坎设置在水下，其在水下使水流能够形成反向的漩涡，将主水流挑出到水面位置，将水流与河床分离，以达到消减主流多余水流能量的目标，适用于尾水位较深的泄流建筑物。优点：可适用于有排冰，漂木的情况，下游护坦不需要。缺点：对下游岸坡造成性较强破坏，下游尾水位变化较大时不能适用，（4）消力戽消能：与挑流消能相似，在水下设置挑流鼻坎，无自由水舌。通过戽斗使水流产生漩涡，在经过挑流鼻坎，将下泄水流挑到下游的水流表面，通过这种方式减小多余水流能量。优点：无雾化现象出现，工程量小，施工简单，对下游河床冲刷小。缺点：只适用于尾水位较深的情况，变幅小，要求岸坡和河床条件较高。根据本工程的情况，下游河床无较大的断裂构造通过，库区周围山体雄厚，出露岩层为非可溶岩，因此可以选用挑流消能的消能方式。1.2消能防冲计算（1）设计洪水位时消能防冲计算①挑距和冲坑的估算连续式的挑流鼻坎，其水舌挑距按水舌的外缘计算，查规范得，水舌抛距公式为：（1.17）式中：水舌抛距，；坎顶水面流速，,本设计取；鼻坎挑流角度，取；坎顶垂直方向水深，，； 坎顶至河床面高差，；则 ，取。②冲坑水垫厚度估算：查规范，水垫厚度估算公式为：（1.18）式中：；—单宽流量，；H—上下游水位差，m；冲坑系数，根据基本资料，本次设计工程的基岩坚硬完整，取。故设计洪水位时，挑流式消能所能形成的水流冲坑不会对于大坝的整体安全不利。（2）校核洪水位时消能防冲计算①挑距和冲坑的估算则取。②冲坑水垫厚度估算：故校核洪水位时，挑流式消能所能形成的水流冲坑不会对于大坝的整体安全不利。1.3冲砂闸设计（1）坝身泄水孔在水面下方的排水装置中安装泄水口，满足项目排洪和预排水的要求、在特定的时刻用于排沙和导流。坝身泄水孔具体用途：维修和检查时清空水库；可以排除淤沙、减小扬压力；满足下游用水、航运需求；准备泄洪时预排水；施工导流。在泄水孔流量过大时，会产生负压和空蚀作用，负压和空蚀不利于坝体的安全和稳定，可以阻止更多渗流。当闸门浸没时，产生较大的水压力，导致闸门打开的力变大，开启设施更复杂，投资大。（2）泄水孔型式选择无压闸门孔可以通过升高顶部产生无压水流，当关闭闸门时没有水流通过，设计施工简单，安全可靠，需要的辅助设备少。本次设计，选用无压水泄水孔。（3）尺寸设计考虑坝底高程和淤沙高度，在溢流坝段底孔处设置冲砂闸。排沙高程940.00m，进水口为圆形喇叭形，半径取1.0m。出水口半径2.0m。流量计算公式如下： （1.19）式中：孔口流量系数，取；淹没出流时，上下游水位高程之差；底孔泄流量；孔口出口面积，。①设计洪水位时：设计洪水位泄流量为345.35/s。②校核洪水位时：校核洪水位泄流量为342.18m3/s。（4）细部构造为了达到减少水流中泥沙的目的设置冲砂闸，降低泥沙产生的摩擦力，使水流平顺流畅，减少横向收缩，减少下游进水闸一侧的水流发生不良布置现象，高程与河床齐平。平板闸门结构简单，但受力不均。弧形闸门受力均匀，但其承受荷载的能力差。本次设计选用平板闸门，以满足其较大的荷载。（5）闸墩与工作桥①闸墩闸墩要保证水流顺直，减小下游河岸的冲刷，使下游水流布置不发生