溢流坝段设计.doc

4、溢流坝设计4.1 孔口设计4.1.1 泄水方式的选择重力坝的泄水主要方式有开敞式溢流和孔口式溢流，前者除泄洪外还可以排除冰凌或其他漂浮物。设置闸门时，闸门顶高程大致与正常高水位齐平，堰顶高程较低，可利用闸门的开启高度调节水位和下泄流量，适用于大中型工程，所以为是水库有较大的泄洪能力，本设计采用开敞式溢流。4.1.2 洪水标准的确定本次设计的重力坝是2级建筑物，根据水利工程水工建筑物洪水标准采用500年一遇的洪水标准设计，2000年一遇的洪水标准校核。4.1.3 流量的确定经水文、水利调洪演算确定：设计情况下，溢流坝的下泄流量为5327.7m3/s；校核情况下，溢流坝的下泄流量为6120.37m3/s。4.1.4 单宽流量的选择坝址处基岩比较完整，根据综合枢纽的布置及下游的消能防冲要求，单宽流量取100150 m3/（s.m）。4.1.5 孔口净宽拟定分别计算设计和校核情况下溢洪道所需的孔口宽度。计算成果见表2-5表2-5孔口净宽计算成果表计算情况流量Q（m3/s）单宽流量qm3/（s.m）孔口净宽B（m）设计情况5327.7010015053.2835.52校核情况6120.3710015061.2040.80根据以上计算，溢流坝孔口净宽取45m，设每孔宽度为15m，则孔数为3。4.1.6 溢流坝段总长度确定初步拟定闸墩厚度，中墩厚d=4.5m，边墩厚t=3m，则溢流坝段的总长度B0为：B0=nb+（n-1）d+2t=45+9+6=60m4.1.7 堰顶高程的确定初拟侧收缩系数=0.95，流量系数m=0.502。因过堰水流为自由出流，故s=1，由堰流公式Q=smnb（2g）0.5H01.5计算堰上水头H0，计算水位分别减去相应的堰上水头即为堰顶高程。计算成果见表2-6表2-6堰顶高程计算成果表计算情况流量m3/s侧收缩数流量系数孔口净宽m堰上水头m堰顶高程m设计情况5327.700.950.5024514.65201.57校核情况6120.370.950.5024516.07201.07根据以上计算，取堰顶高程为201.07m。4.1.8 闸门高度的确定门高=正常高水位-堰顶高程+（0.10.2） =215.5-201.07+（0.10.2） =14.5m 取15m4.1.9 定型设计水头的确定堰上最大水头Hmax=校核洪水位-堰顶高程即：Hmax=217.14-201.07=16.07m 定型设计水头Hs为Hs=（75%95%）Hmax=12.0515.27m，取Hs=14.2m，由14.2/16.07=0.88查表知0.3Hs=4.26m小于规定的允许值（36m水柱）。4.1.10 泄流能力校核运用堰流公式Q=smnb（2g）0.5H01.5分情况校核溢流堰的泄流能力，计算成果见表2-7表2-7泄流能力校核计算成果表计算情况mB（m）H（m）Q（m3/s）Q|（Q-Q）/Q|设计情况0.5020.924515.155159.275327.73.26%校核情况0.5120.924516.076045.366120.371.24%由表中计算成果知|（Q-Q）/Q|100%2.5，说明挑流消能形成的冲坑不会影响大坝安全。挑流消能冲坑计算简图如图2-2所示：4.3 溢流坝剖面设计首先绘出坝顶部的曲线，取堰顶部最高点为坐标原点，堰顶上游部分采用椭圆曲线，下游部分采用幂曲线。幂曲线方程：y=xn/kHsn 椭圆方程：x2/(aHs)2+(bHs-y)2/(bHs)2=1Hs定型设计水头，值为堰顶最大作用水头的75%95%；n.k取决于坝顶上游面的坡度，按表取用。a0.280.3；a/b=0.87+3a代入参数得幂曲线方程为y=x1.85/214.2(1.85-1)=0.052 x1.85取a=0.3，b=0.17 则aHs=5.68 bHs=2.41得椭圆方程为：x2/5.682+(2.41-y)2/2.412=1绘出其基本剖面，求得基本剖面的下游面与幂曲线的切点c的坐标为（20.01，13.28）。由于上游侧超出基本剖面，故需将溢流坝做成倒悬的堰顶以满足溢流曲线的要求，倒悬的高度为4.57m。最后作出反弧段，反弧半径为20m。溢流坝的剖面如图2-3所示：