发布时间 : 星期四 文章溢洪道设计实例更新完毕开始阅读36113da700f69e3143323968011ca300a6c3f6bc
溢洪道设计实例
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1：1.5。为提高泄洪能力，渠内流速υ<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 H B 泄量 水位（mm） 计算公式（假设υ=2m/s） (m) (m) （m3/s） Q=υA, A=(B+mh)h 363.62 540 3.1 82.4 设计 A—过水断面积；B—渠底宽364.81 800 4.29 86.7 校核 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，引渠长L=150米。
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δ拟为30米（2.5H<δ<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υ2/2g) H0 b 水 位 泄 量 计算公式及符号意义 (m) (m) （m3/s） (m) 设计 Q 式中m’—流量系61.56 b?3540 3.1 洪水363.62 m'2gH02位 数，等于0.364；H0—堰上水头，校核 800 4.29 不包括行进水头；Q—泄量；b—56.02 洪水364.81 控制堰宽。 位 由计算知，控制堰宽取b=65m为宜。 3、泄槽
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θ=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?b1?b2?58.81m，取整则L1
2tg?为60m，底坡i?1。 50泄槽一段上接收缩段，下接泄槽二段，拟断面为矩形，宽b=40m，长L2为540m，底坡i?1。 20018泄槽二段断面为宽40m的矩形，长L3为80m，底坡i?。
4、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????22g； hf??2c2r??2n2lR43A11； R?； C?R6。
xn式中，hj——局部水头损失，米； hf——沿程水头损失，米； ?——局部水头损失系数； ?——引渠流速，m/s；
g——重力加速度（m/s2）; 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；
Q??Sm'b2gH； ??2 H0?H?2g320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。
①求堰前水深和堰前引水渠流速
采用试算法，联立公式h?H0??22g,H0?(Q?Sm'b2g)可求得，具体计算见表1。
23表1 H0 h 计算情况 泄量Q 540 2.99 2.78 设计水位 363.62 800 3.89 3.62 校核水位 364.81 由计算表中流速可知，均小于3m/s，满足要求。 ②求引渠总水头损失h?。
假设? 2.0 2.3 试算? 2.06 2.32 h??hj?hf， hj???22g， hf??2n2LR43；
式中??0.1(渠道匀缓进口，局部水头损失系数?采用0.1）。 具体计算成果见表2。 表2 计算情况 设计 校核 h ? ?22g hj A x R R3 4n L hf h? 2.78 2.0 0.20 0.02 261.79 100.02 2.62 3.61 0.016 150 0.037 0.057 3.62 2.3 0.27 0.027 345.46 103.05 3.35 5.01 0.016 150 0.035 0.062 ③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3 堰顶高h? Q H0 库水位程 (m3/s) (m) (m) (m) （m） 540 2.99 0.057 360.52 363.567 650 3.14 0.062 360.52 363.722 800 3.89 0.062 360.52 364.472
2、溢洪道水面曲线计算 （1）基本公式如下：
hk?3q2/g；q?1QgxA1；ik?2K；RK?K；AK?bhk；CK?RK6
XKnCKBKb式中 hk——临界水深，m； b——泄槽首端宽度，m；
Q——槽内泄量，m3/s； g——重力加速度，m/s2; q——单宽流量，m3/s.m; ik——临界坡降； BK——相应临界水深的水面宽，
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+iL=E2+hf; E1?2??12g?h1, E2?2??22g?h2；
式中 E1——1-1断面的比能，m；
E2——2-2断面的比能，m；
h1，h2——1-1及2-2断面水深，m；
?1，?2
——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。
（2）渐变段水面线计算 ①临界水深hk及临界底坡ik
渐变段首端宽b1=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 设计水位 校核水位 Q 540 800 渐变段i?BK 65 65 qK 8.31 13.31 hK 1.92 2.49 Ak xk RK 1.81 2.31 CK 69.00 71.86 ik?gxk CK2BK124.8 68.84 161.85 69.98 0.00218 0.00204 1?ik，故属陡坡急流， 槽内形成bⅡ型降水曲线。属明渠非均匀50流计算。
②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Q h1 q1 A1 x1 R1 V1 E1 i1 设h2 q2 A2 情况 设计水位 540 1.92 8.31 124.8 68.84 1.81 4.33 2.88 0.02 2.75 13.5 110 20 140 校核800 2.49 13.31 161.85 69.98 2.31 4.94 3.74 0.02 3.5 水位 X2 R2 V2 E2 I2 L n hf E1+il E2+hf V R 45.5 2.42 4.91 3.98 0.02 2.05 4.60 60 0.016 0.12 4.08 4.10 47 2.99 5.71 5.16 0.02 0.58 5.30 60 0.016 0.12 4.94 5.28 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?①临界水深hk和临界坡降ik 具体计算见表6。 表6 计算情Q BK qK 况 设计水540 40 13.5 位 800 40 20 校核水位 1 200hK 2.65 3.44 Ak 106 137.6 xk 45.3 46.88 RK 2.34 2.94 CK 72.01 74.81 ik?gxk CK2BK0.00214 0.00205