第4章 泄水建筑物.ppt

泄 水 建 筑 物 § 概述 （1）作用 ◎ 宣泄多余水量，保证不漫顶，确保大坝安全； ◎ 限制库水位升高，避免库区额外淹没； ◎ 检修时放空水库、冲淤排沙； ◎ 施工期导流。 （2）类型 按功用分三类： ①泄洪建筑物－渲泄水库多余的来水，如溢洪道、泄洪隧洞等。 ②泄水孔－引水、放空、泄洪、冲淤等 ③施工泄水道－渲泄施工期流量。 §溢洪道 (spillway) （1）概述 ① 作用 把水库容纳不下的洪水 有控制地泄放到下游， 使库水位不超过预计的 洪水位，以保证坝的 安全。 ② 设计要求 ◎ 足够的泄流能力 ◎ 运行灵活可靠 ◎ 保证下游河床不产生危及坝体安全的冲刷 ③ 类型 按在枢纽中的位置分： 河岸式溢洪道－布置在河岸上。 河床式溢洪道 －布置在河床中的拦河坝上。 4.1 河岸式溢洪道 适用条件： ＊河谷窄，洪峰流量大，采用溢流坝布置困难 ＊坝体不宜溢流，如土石坝 ＊两岸地形有合适垭口 ＊有导流隧洞可利用 优点：工程量比消力池省，冲刷坑比挑流消能小，不存在雾化问题。 缺点：下游水位波动较大，延绵范围较长，易冲刷河岸，对航运不利，底部漩滚会把河床砂石带入戽内，磨损戽面，增加维修费用。 类型： ＊正槽式溢洪道 ＊侧槽式溢洪道 ＊泄洪隧洞 ＊井式溢洪道 ＊虹吸式溢洪道 正槽式溢洪道 特点:开敞式正面进流， 泄槽与溢流堰轴线正交，过堰水流与泄槽方向一致。 优点:结构简单,进流量大,泄流能力强,工作可靠,施工、管理、维修方便。 正槽溢洪道组成部分作用和设计原理 ① 引水渠 作用：使水流平顺地进入溢流堰，改善堰身及泄槽的流态。 设计要求：在合理的开挖方量下，尽量减少水头损失，以增加溢洪道的泄水能力。 ② 溢流堰 作用:控制溢洪道的泄流能力。 型式：实用堰和宽顶堰 设计要求:有足够的泄流能力。 ③泄水槽（又称陡槽） 工作特点：在溢流堰后用泄水槽与消能段相接，为使槽内水流呈急流状态。 设计要求：由于泄水槽内水流流速较高，设计时必须考虑高速水流产生的冲击波、脉动和空蚀现象，以确保溢洪道的安全。 ④消能建筑物 作用：消除下泄水流具有破坏作用的动能，防止建筑物被水流冲刷，保证安全。 消能方式：◎挑流消能 ◎底流消能 ◎不设专门的消能设施 ⑤出水渠 作用：使水流平稳顺畅地归入原河道。 要求：短、直、平顺，底坡接近原河道坡度。 侧槽溢洪道 特点：水流经过溢流堰，泄入与堰大致平行的侧槽后，在槽内转向约90°，经泄槽或泄水隧洞流入下游。侧向进流，纵向泄流。 组成：溢流堰、侧槽、泄水道、消能段、尾水渠 适用:坝址山头较高、岸坡较陡的情况，尤其适于中小型水库中采用无闸门控制的溢洪道中。 4.2 河床式溢洪道－溢流坝 既是挡水建筑物，又是泄水建筑物，需要满足稳定、强度和泄水能力要求。 ① 前缘长度及堰顶高程 （1）满足泄水、防止上游淹没和下游冲刷的要求 （2）库水位和泄流量固定时，前缘长，则堰顶高；反之，堰顶低。 ② 下游连接－消能 通过坝体的下泄水流具有很大的能量，必须要有合适的消能设施，否则会冲刷下游河床，影响正常运行，危及建筑物安全。 水流的能量主要消耗于： － 水流内部损耗，如摩擦、冲击、紊动、漩涡； - 水流与固体边界作用，如摩擦、冲刷等； 消能设计原则： - 尽量增加水流的内部紊动 - 限制水流对河床的冲刷范围 消能方式： － 底流消能 － 挑流消能 － 面流消能 － 消力戽消能 底流消能 在坝址下游设置混凝土护坦，过坝水流在护坦上发生水跃（hydraulic jump），形成旋滚，水流通过掺气，水分子互相撞击、摩擦，消耗能量。 适用：各种水头的溢流坝和水闸以及各种河床的地质情况，特别适用地质条件差，河床抗冲能力差的情况。 优点：下游流态平稳，消能运行可靠。 缺点：土石方开挖量多，混凝土浇筑量大。 要求：护坦厚度应满足稳定要求，在扬压力和脉动压力作用下不浮起。 面流消能 在坝址处设置鼻坎，利用鼻坎将水流挑至水面(不是空中)，形成波浪，在主流下面形成旋滚，从而达到消能的目的。 条件：下游尾水较深，水位变幅小。 适用：较低水头，下游水深大，水位变幅小，有排木排冰等要求。 缺点：下游面波动强烈，影响电站稳定运行和通航，易冲刷两岸。 挑流消能 利用鼻坎将水流挑向空中，扩散，掺入空气，然后落入下游河床水垫，形成旋滚消耗能量。 起初冲刷河床，形成冲坑，达一定深度后，水垫加厚冲坑趋于稳定。 特点：构造简单，工程投资省，检修施工方便。 适用：高水头，下游水深大，河床基岩完整。 鼻坎型式：连续式和差动式。 缺点：雾化。 戽流消能 利用戽坎在水下的特点，使水流分别在戽内和戽后漩滚，形成“三滚一浪”，进而达到