1、岸邊溢洪道設計6.3.1溢洪道說明溢洪道其主要任務是泄洪，土石壩不允許水過壩頂，需要專門修建泄洪建筑物。根據本工程的地形條件，上游壩址左岸沿河流方向有一道呈現弧形的縱向凹槽，所以選擇溢洪道設置在大壩左岸，為帶胸墻孔口式岸邊溢洪道。溢洪道由引渠段、堰閘段、泄槽段、挑流鼻坎段組成。6.3.22 溢洪洪道引水水渠為了使水流流平緩，減減小或不不發生漩漩渦和翻翻滾現象象，進口口采用喇喇叭口，進口寬度B=50m.設計流速4m/s，橫斷面在巖基上接近矩形，邊坡根據穩定要求確定這里選擇邊坡坡度為1:0.5；采用梯形斷面，進水渠的縱斷面做成平底。在靠近溢流堰前斷區，由于流速較大，為了防止沖刷和減少水頭損失，可采

2、用混泥土護面厚度為0.5m。6.3.33 控制制段控制段包括括溢流堰堰及兩側側連接建建筑物，溢溢流堰通通常可以以選擇寬寬頂堰、實實用堰、駝駝峰堰。溢流堰的體形應盡量滿足增大流量系數，溢流堰作用是控制泄流能力，本次設計采用實用堰，優點是流量大，在相同的泄流條件下需要的堰流前緣長，工程量小。采用弧形閘門。初步擬定堰堰頂高程H=設計計洪水位位堰頂頂最大泄泄水位HH0堰頂高程HH=18838=18558.222H0，則H0=200.222m胸墻式孔口口溢流堰堰形式的的下泄流流量Q公式為為：式中：閘墩側側收縮系系數，0.99；m流量量系數，0.48:；g重力力加速度度，9.81；B堰寬寬，122m;水位

3、為設計計洪水位位18558.222m時時，堰頂頂高程118388m，設計Q溢=46445m33/s.則由上上面公式式計算得得出的BB=266.699m,取取B=114m.表6.3-1溢洪洪道寬頂頂堰堰寬寬計算（忽忽略流速速）計算情況上游水位流量Q堰上水頭HH0流量系數控制堰寬nnb設計1858.22464520.2220.526.299計算取b=28mm,孔口口數2孔，弧形形工作閘閘門取值值14xx19m(寬x高)。中墩厚厚3m,邊墩墩寬1m,閘室室寬度=14xx2+33+2xx1=33m.堰面曲線的的確定開敞式堰面面曲線，冪冪曲線按按式（77-2）計計算：（7-2）式中Hd堰面面曲線定定型設

4、計計水頭，對對于上游游堰高PP11.333Hdd 的高高堰，取取Hd=(0.7750.995)HHmaxx，對于于P111.0 時，k 值見表表A.11.1，當當P1/Hd1.00 時，取取k=22.02.22。本次設計HHd=00.8HHmaxx=0.8x224.445=119.556m,P1=Hd=119.556=19.56,則引水渠渠底板高高程為118188.444m。p2=0.66Hd1.333Hdd=188m.根據表A.1.11 確定定堰面參參數值：根據表A.1.11 堰面面曲線參參數上游面坡度度(yy/xx)knR1aR2b3:021.850.5Hdd0.1755Hd0.2Hdd0

5、.2822Hd3:11.93661.83660.68HHd0.1399Hd0.21HHd0.2377Hd3:21.93991.810.48HHd0.1155Hd0.22HHd0.2144Hd3:31.87331.77660.45HHd0.1199Hd因為P1/.Hdd=1,所以以取K=2.22;其中中n=11.855,R11=0.5Hdd,a=0.1175HHd,RR2=00.2HHd,bb=0.2822Hd。即公式=可以得出表7-2冪冪曲線x02468101214161825y0.00 0.13 0.47 1.00 1.70 2.57 3.60 4.79 6.13 7.62 14.000 上

6、游段曲線線采用三三圓弧法法，圓弧弧半徑為為：R1=0.5Hdd=9.78mm，R2=0.2Hdd=3.9122m，R3=0.04HHd=0.78224m。對對應的水水平范圍圍為L1=0.1755 Hd =33.4332m，L2=0.2766 Hd =55.400m，L3=0.2822 Hd =55.522m。閘墩頂部高高程=校核水水位+安全超超高=118622.555+0.418862.95mm.圖7-1控控制段曲曲線圖銜接面計算算： 1.直直線段和和堰面曲曲線切點點xc,yc確確定。對對求導，坡率率為1:0.665,xx=100.644,y=2.888.7.4.22.2泄泄流能力力計算開敞式

7、冪曲曲線WEES實用用堰的泄泄流能力力 (77-6)式中：Q流量量，m3/s；B溢流流堰總凈凈寬，mm，定義義B=nb；b單孔孔寬度，m；C上游游坡度影影響系數數，上游游鉛直，C=1;H0堰堰上水頭頭，m;m流量量系數，取取0.55；收縮影影響系數數，取00.9；淹沒系系數，取取1。 55074446645mm3/s (設計洪洪水情況況，滿足足要求)。7.5 泄泄槽設計計正槽溢洪道道在溢流流堰后多多用泄槽槽與消能能防沖設設施相連連接，以以便將過過堰洪水水安全泄泄向下游游河道。河河岸溢洪洪道的落落差主要要集中在在這段。泄泄槽坡度度常大于于臨界坡坡度，所所以又叫叫做陡槽槽。泄槽槽橫斷面面宜采用用矩

8、形斷斷面。當當結合巖巖石開挖挖采用梯梯形斷面面時，邊邊坡不宜宜緩于111.55，并應應注意由由此引起起的流速速不均勻勻問題。7.5.11 泄槽槽的平面面布置及及縱、橫橫剖面泄槽在平面面上應盡盡可能的的采用直直線、等等寬對稱稱布置。可可以讓水水流平順順流入下下游，而而且這樣樣結構簡簡單，便便于施工工。實際際中可以以設置收收縮短，減減少工程程開挖量量和襯砌砌。出口口設置擴擴散段減減少單寬寬流量，有有益于消消能防沖沖，減少少對河道道的侵蝕蝕。泄槽縱剖面面設計主主要是決決定縱坡坡。泄槽槽縱坡必必須保證證泄槽中中的水位位不影響響溢流堰堰自由泄泄流和在在槽中不不發生水水躍，水水流始終終處于急急流狀態態。所

9、以以縱剖ii必須大大于臨界界坡度iic，此此種情況況下，泄泄槽起點點的水深深等于臨臨界hcc,矩形泄泄槽icc和hc值如如下：（7-7）（7-8）上式中：CC謝才才系數，其中R為水水力半徑徑（m）,n-為粗糙糙系數，對對于混凝凝土n=0.00140.0016；g重力力加速度度，g=9.881m/s2；流速速分布系系數，取取=11.0；L泄槽槽橫斷面面濕周，m；B水面面寬度，m；q單寬寬流量，m3/s。泄水槽寬度度為：LL=214+3+21=33m單寬流量為為：q=Q/BB=71136/33=2166.244m3/s臨界水深：臨界水力半半徑為：由公式：采用混凝土土護面nn=0.0144，h=hc

10、c故大于臨界坡坡度，泄泄水槽內內水流為為明槽恒恒定急變變流。為為了減小小工程量量，泄槽槽沿程可可隨地形形、地質質邊坡，但但變坡次次數不宜宜過多，而而且在兩兩種坡度度連接處處，要用用平滑曲曲線連接接，以免免在變坡坡處發生生水流脫脫離邊壁壁引起負負壓或空空蝕。，當坡度由陡變緩時，需用反弧連接，流速大時宜選用較大值。邊坡位置應盡量與泄槽在平面上的變化錯開，尤其不要在擴散段變坡，泄槽變坡處易遭動水壓力破壞。常用的縱坡為1%5%，有時可達10%15%，此工程地基為堅硬的巖基，可以陡些，取泄槽縱坡為5%；泄槽的橫剖面，在巖基上接近矩形，以使水流分布均勻，有利于下游消能。7.5.11.2試試算槽內內正常水水

11、深h的計算（壩壩下游收收縮斷面面水深）根據水力學（公式10-5）可知i=0.005 可可以得出出試算表表表7-5hhc試算算結果h03455.15.25.35.4Q029424596.86459.26655.376853.17052.557253.5588所以，下游游反弧段段斷面正正常水深深hc=5.44m，泄槽起起始底板板高程為為18222.7mm.根據水工工建筑物物溢洪洪道的相相關設計計要求，反反弧半徑徑可采用用（36）h（h為校核核洪水位位閘門全全開時反反弧最低低點的水水深），反反弧R=(288.557),取40m ，.圓心角角=433.322。7.5.11.3 推算水水面曲線線泄槽水面

12、線線由能量量方程，用用分段求求和法計計算： (7-13) (77-144)式中：分段長度度m；h1、h22分段始始末斷面面水深mm；a1，a22，流流速分布布不均勻勻系數取取1.005；V1、V22分段始始末斷面面平均流流速m/s；泄槽底底坡角度度i=tg，=3； J分段段內平均均摩阻坡坡降； n泄槽槽糙率系系數n=0.0014；分段平均均流速mm/s； R分分段平均均水力半半徑m。在水位情校校核況下下計算hh1，取取溢流堰堰末端斷斷面為開開始計算算斷面，高高程為：18222.77m, 校核洪水水位到該該斷面的的水位差差為： 18662.445-18222.77=399.755m表7-3水水面

13、線推推算表斷面1234567891011Q71367136713671367136713671367136713671367136h（m）8.7 8.6 8.5 8.4 8.3 8.2 8.1 8.0 7.9 7.8 7.70 A（m2）287.11 283.88 280.55 277.22 273.99 270.66 267.33 264.00 260.77 257.44 254.11 X50.4 50.2 50.0 49.8 49.6 49.4 49.2 49.0 48.8 48.6 48.4 R5.7 5.7 5.6 5.6 5.5 5.5 5.4 5.4 5.3 5.3 5.3 V24

14、.9 25.1 25.4 25.7 26.1 26.4 26.7 27.0 27.4 27.7 28.1 C95.5 95.3 95.2 95.1 95.0 94.8 94.7 94.6 94.4 94.3 94.2 J0.0122 0.0133 0.0133 0.0133 0.0144 0.0144 0.0155 0.0155 0.0166 0.0177 Es40.2 40.9 41.5 42.2 42.9 43.7 44.5 45.3 46.1 47.0 47.9 E0.6 0.7 0.7 0.7 0.7 0.8 0.8 0.8 0.9 0.9 i-J0.03779 0.03775 0.0

15、3771 0.03666 0.03661 0.03556 0.03551 0.03446 0.03440 0.03334 S（m）16.8 17.7 18.6 19.7 20.8 21.9 23.2 24.6 26.1 27.7 S總（m）16.8 34.5 53.2 72.8 93.6 115.55 138.77 163.33 189.44 217.11 由溢洪道所所處地形形條件可可知，溢溢洪道泄泄槽變坡坡斷面處處距離上上游控制制斷面接接近234.5m，由推推算結果果可知溢溢洪道進進口處斷斷面水深深為8.7m，流速速為244.9mm/s；泄槽變變坡處斷斷面水深深為7.7m，流速速為288.1

16、mm/s。7.5.33摻氣氣減蝕水流沿泄槽槽下泄，流流速沿程程增大，水水深沿程程減小，即即水流的的空化數數沿程遞遞減，經經過一段段流程之之后，就就會產生生水流空空化現象象。空化化水流到到達高壓壓區，因因空泡潰潰滅而使使泄槽壁壁遭受空空蝕破壞壞，抗空空蝕措施施有：摻摻氣減蝕蝕、優化化體形、控控制溢流流表面的的不平整整度和采采用抗空空蝕材料料等。工程實踐表表明，臨臨近固體體邊壁水水流摻氣氣，有利利于減蝕蝕和免蝕蝕。摻氣氣減蝕的的機理很很復雜，水水流摻氣氣可以使使過水邊邊界上局局部負壓壓消除或或減輕，有有助于制制止空蝕蝕的發生生，空穴穴內含有有一定量量空氣成成為含氣氣型空穴穴，潰滅滅時破壞壞力較弱弱

17、；過水水邊界附附近水流流摻氣，氣氣泡對空空穴潰滅滅的破壞壞力起一一定的緩緩沖氣墊墊作用。摻氣設施主主要包括括兩個部部分：一一是借助助于低挑挑坎、跌跌坎或摻摻氣槽，在在射流下下面形成成一個摻摻氣空間間的裝置置；一是是通氣系系統，為為射流下下面的摻摻氣空間間補給空空氣。摻摻氣裝置置的主要要類型有有摻氣槽槽式、挑挑坎式、跌跌坎式、挑挑坎與摻摻氣槽聯聯合式、跌跌坎與摻摻氣槽聯聯合式、此此外還有有突擴式式和分流流墩式等等，該工工程選擇擇挑坎與與摻氣槽槽聯合式式，其水水流流態態比其他他的幾種種較好。在摻氣裝置置中，通通過改變變坎的形形式和尺尺寸，可可以改變變射流下下面摻氣氣空間的的范圍，從從而達到到控制空

18、空氣和水水混合濃濃度的目目的。挑挑坎高度度為0.2m，挑角角為7，挑坎坎斜面坡坡度為11/100。跌坎坎高度一一般在0.66m。由于地形原原因，需需要進行行一次變變坡。由由緩坡變變陡坡ii=0.14。中中間可以以用拋物物線連接接。拋物物線方程程按公式式：式中：x,y:拋物線線橫縱坐坐標，泄泄槽末端端為原點點；為上端坡角角；k：落差系系數取kk=1.3H:拋物線線起始斷斷面的比比能；其其中H按照公公式計算算H=hh+avv2/2gg;h:拋物線線起始斷斷面的水水深；v:拋物線線起始斷斷面的平平均流速速，m/s;a:動能修修正系數數，可以以近似取取1.y=0.005x+0.0004995x22,推

19、出關關于x,y的曲曲線坐標標值表7-3曲曲線坐標標值推算算表x0246891010.210.510.81112y00.120.280.480.720.851.001.021.071.121.151.31變坡后的水水面線推推算:斷面123456Q713671367136713671367136h（m）7.7 7.5 7.2 6.8 6.5 6.2 A（m2）254.11 247.55 237.66 224.44 214.55 204.66 X48.4 48.0 47.4 46.6 46.0 45.4 R5.3 5.2 5.0 4.8 4.7 4.5 V28.1 28.8 30.0 31.8 33

20、.3 34.9 C94.2 93.9 93.4 92.8 92.3 91.8 J0.0188 0.0199 0.0222 0.0266 0.0300 Es47.9 49.9 53.2 58.4 63.0 68.3 E2.0 3.3 5.2 4.6 5.3 i-J0.12224 0.12006 0.11776 0.11339 0.11001 S（m）16.1 27.4 44.0 40.1 48.1 S總（m）16.1 43.6 87.6 127.77 175.88 溢洪道變坡坡進口斷斷面的水水深難為為7.55m,流流速288.8mm/s,出口水水深為66.2mm.流速速34.9m/s。7.5.4

21、4 邊墻墻高度確確定因為水流為為急流，水水深沿程程下降，考考慮摻氣氣水深hhb=(11+VV/1000)hh 安全加高取取1m。，進口斷面面處邊墻墻高度hh=A+hbhb=(11+VV/1000)hh+1=(1+1.22244.9/1000)88.7+1=113m 出口斷面處處邊墻高高度h=A+hbhb=(11+VV/1000)hh+1=(1+1.22288.1/1000)77.7+1=112m hb=(11+VV/1000)hh+1=(1+1.2234.9/1100)6.22+1=10mm最終取邊墻墻厚度取取2.55m.7.5.55 泄槽槽的襯砌砌為了保護地地基不受受沖刷，巖巖石不受受風化，

22、泄泄水槽一一定要做做襯砌。對對襯砌的的要求如如下：表表面要光光滑平整整，以防防止產生生負壓和和空蝕；分縫止止水可靠靠，以避避免高速速水流侵侵入底板板以下，產產生脈動動壓力引引起破壞壞；排水水系統要要通暢，以以減小底底板揚壓壓力。襯襯砌材料料要能抵抵抗空蝕蝕和沖刷刷，寒冷冷地區還還應有一一定的抗抗凍性。本溢洪道為級溢洪道，采用混凝土襯砌。混凝土的抗空蝕能力強，隨其抗壓強度增加而增加，因此容易產生空蝕的部位應采用高強度混凝土。襯砌厚度取0.4m。為了適應混凝土的變形，需要設置縱橫分縫，縫距為1015m取20m。泄水槽兩側的邊墻橫縫布置一般與底板一致，本身不設縱縫，多在邊墻接近的底板上設縱縫。襯砌縱

23、橫縫下必須設置排水溝，且相互連通，滲水由橫向排水溝集中到縱向排水溝內排向下游,管周圍填滿12cm的卵礫石。7.6 溢溢洪道消消能設計計從河岸溢洪洪道下泄泄的水流流流速高高、能量量大，必必須進行行有效的的消能，以以避免沖沖刷下游游河床和和壩腳，危危急工程程安全。消消能方式式常用挑挑流和底底流兩種種。在土土基或破破碎軟弱弱巖基上上的溢洪洪道，一一般采用用底流消消能。但但對泄流流較小的的，也可可考慮采采用挑流流消能。本設計，考慮采用挑流消能。消能計算的目的是主要確定挑流射程和沖坑深度，并且確定沖刷坑是否危急主體建筑物的安全。挑流消能反弧半徑R一般為（610）h ，h為挑流鼻坎反弧最低點水深，近似取6

24、.2m，R取6h38m 挑角為40度。鼻坎頂高程=1797m。挑距：式中L自挑流流鼻坎末末端算起起至下游游河床床床面的挑挑流水舌舌外緣挑挑距，mm；挑流流水舌水水面出射射角，近近似可取取用鼻坎坎挑角，()；h1挑挑流鼻坎坎末端法法向水深深，5m；h2鼻鼻坎坎頂頂至下游游河床高高程差，m，如計算沖刷坑最深點距鼻坎的距離，該值可采用坎頂至沖坑最深點高程差；v1鼻鼻坎坎頂頂水面流流速，mm/s，可可按鼻坎坎處平均均流速vv 的1.11 倍計計。V1=1.1x228.11=38.33m/s;L=1477.2mm.沖坑最大深深度為式（7-222）坎頂單寬寬流量q=Q/bb=71336/33=2166.2

25、44m/ssH=18662.445-117955=67.45mm為了保證泄泄水建筑筑物不允允許受沖沖坑影響響，挑流流消能設設計應滿滿足以下下要求： (7-23)式中：H22下下游水深深滿足要求。8.1地基基處理的的主要要要求 地基處理的的主要要要求是：控制制滲流，減減小滲流流比降，避避免管涌涌等有害害的滲流流變形，控控制滲流流量；保持壩壩身和壩壩基的靜靜力和動動力穩定定，不產產生過大大的有害害變形，不不發生明明顯的不不均勻沉沉降，竣竣工后，壩壩基和壩壩體的總總沉降量量一般不不宜大于于壩高的的1%；在保保證壩安安全運行行的條件件下節省省投資。 8.2地基基的處理理 在壩趾處處河床砂砂卵石覆覆蓋層平平均厚度度577米，出出