侧槽溢洪道精选.ppt

第三节 侧槽溢洪道 一、概 述 1、适用范围： 当水利枢纽的拦河坝难以本身溢流，且两岸陡峭，布置正槽溢洪道将导致巨大开挖量时，可采用侧槽式溢洪道。 2、组成部分： 侧槽溢洪道由溢流堰、侧槽和泄水道三个主要部分组成。 二、侧槽中的水流特性 侧槽中水流是沿程变量的非均匀流。进槽 水流立即转弯近90度顺槽轴线流向下游，对不 同的侧槽断面流量不同，上游端流量小，向下 游不断增大，直至侧堰结束时达到最大。 横断面上水面不水平。水流自侧堰跌入侧 槽后，在惯性作用下冲向侧堰对岸壁，并向上 翻腾，在重力作用下转向下游流去，在槽中形 成一个横轴螺旋流。堰对岸水面较高，通常水 力计算只求出平均水面线。 二 侧槽内水面曲线的计算 设侧槽断面按一定规律沿程扩展，各断面流 量按一定规律沿程增加。取侧槽的一个微分段 考虑，其底坡为 ，为更具普遍性计算，自 侧槽进入侧槽的流向与槽轴线不正交，正交于 槽轴线的流速分量为u（与u垂直的另一分量为 v）。如设通过n－n断面的流量为Q，水深为h， 过水断面为 ，断面平均流速为V，；而在n ＋1断面流量、水深、断面平均流速为Q+dQ、 h＋dh、V+dV；两断面在槽底相距ds。由变量流 的动量定律可导出下列水面线微分方程： （8－28） 其中C为谢才系数，R为水力半径，B为槽底宽。 此式即非棱柱体侧槽中沿程变量流的基本方程式。 令dQ＝0，就成为恒定渐变非均匀流的微分方程式。 对于通常侧槽，水流方向基本上垂直于槽轴线，这时v＝0，于是有： 令式（8－29）中 则可得 ，即当 满足式（8－31）的条件，则在 非棱柱体侧槽中（且在v＝0的情况下）就能得大致等深的水流。 方程式（8－29）～（8－30）都是假定h仅随s而变化，对于同一横断面则 认为水深无变化。而实际上侧堰对岸一侧水深高于侧堰水深，所以方程中h应理 解成横断面平均水深。试验观测表明，横断面最大水深可能比这个平均水深大 （5～20）％. 为更简便计算侧槽水面曲线，如图8－40所示侧槽，忽略沿程摩阻 损失，由动量定律得公式为： 三 侧槽设计步骤 1、根据调洪演算及方案优选，首先定出侧堰堰顶高程和过堰单宽流量，选定侧槽长度。 2、为节省开挖量，侧槽多选用深窄梯形断面。在满足水流要求和变坡稳定条件下，侧堰 侧的边坡一般可用1：0.5，对岸边坡则可用1：0.3～1：0.5。 3、选定侧槽底宽。泄流量沿侧槽轴线均匀增加，所以侧槽断面积应沿程增大，始末断面 底宽比约为1:1~1:4； 4、选定槽底纵坡i0。槽底高程应保证溢流堰为自由溢流，侧槽中水流应为缓流流态，底 坡坡度为缓坡，1:0.01~1:0.05 5、选定经济的槽末水深hl。为减少侧槽开挖量，宜取hL ＝ （1.2~1.5)hk,这里 hk为槽 末流量QL相应的临界水深。 6、为避免槽内紊乱波动水流直接进入泄槽（或斜井），保证下游较好的水力条件， 侧槽结束后还应设置适当的调整段和控制断面（图8－40）。 7、以侧槽末端断面为起算断面，选用适当的水面曲线差分方程，逐段向上游推算水面 高差和相应水深。 8、选定起始断面的水面高程。为使溢流堰为非淹没出流，起始断面水面超过堰顶的高 度hb应不超过0.5H，其中H为堰顶溢流水头。 9、自起始断面既定的水面高程，引用第7步计算成果向下游推算各断面水面高程和堰 底高程，从而得到侧槽的全部形态 第四节 其他型式的溢洪道 一、井式溢洪道 1、组 成：溢流喇叭口、渐变段、弯曲段、泄水隧洞、出口消能段及尾水渠。 2、工作原理：井式溢洪道工作时水流从四周经环形堰径跌入喇叭口，并在一定 深度处水舌相互汇交，逐渐成有压流，再经 隧洞泄往下游进入喇叭口的流量决定于堰 顶水头、堰的型式和周长；流量能否顺利 泄出隧洞取决于隧洞的断面尺寸以及竖井 内形成的压力水头。进水为自由堰流，出 水为有压管流