河海大学水工建筑物(重力坝)教学课件05-溢流坝和坝身泄水孔.ppt

CH.5 混凝土溢流坝和坝身泄水孔 坝顶溢流 坝身泄水孔 泄水能力 2、溢流重力坝剖面 3、溢流拱坝剖面 溢流重力拱坝（中国） 溢流薄拱坝—坝顶跌流 溢流薄拱坝—坝顶挑流 溢流薄拱坝—滑雪道泄流 4、溢流支墩坝 溢流支墩坝——平板坝 三、溢流坝的结构布置 四、溢流坝面的空蚀和减蚀措施 §4 消能和防冲 1）底流消能 水流衔接分析 底流消能措施 2）面流消能 3）挑流消能 挑流鼻坎的型式 4）戽流消能 消力戽型式 5）宽尾墩联合消能 6）对冲消能 拱坝滑雪道式溢流（西班牙） 拱坝坝顶溢流（西班牙） 拱坝坝顶跌流（西班牙） 重力拱坝宽尾墩消能（隔河岩） 宽尾墩消能 消力池中的消力墩 浆砌石重力坝溢流（大白岸） 新安江宽缝重力坝溢流坝段堰面 新安江宽缝重力坝溢流坝挑坎 新安江宽缝重力坝溢流坝泄洪 二滩双曲拱坝泄水孔 二滩双曲拱坝泄水孔 表孔和中孔 二滩双曲拱坝隧洞泄洪 * §1 概述 溢流坝是将溢流孔设于坝顶，泄洪时水流以自由堰流的方式过坝，其泄流量与堰顶水头的3/2次方成正比，即随着库水位升高，泄量也迅速加大，所以当遭遇意外洪水时，超泄能力较大。 坝身泄水孔是将泄流进口布置在设计水位以下一定深度的部位。按孔口设置的高程分为中孔和深孔(底孔)，前者进口位于坝体的中部，后者位于坝体的下部。按孔内水流状态又可分为有压泄水孔和无压泄水孔两种。有压泄水孔指高水位闸门全开泄水时整个孔道都处于满流承压状态；无压泄水孔指泄水时除进口附近一段有压外其余各部分都处于明流无压状态。 ①库容有限，把水库容纳不下的洪水有控制地泄放到下游；②满足灌溉、航运、供水(城市及工业)、放空水库、冲沙排沙等要求，必须根据实际需要进行放水。 坝型：实体重力坝、宽缝重力坝、重力拱坝、双曲拱坝、大头坝、连拱坝等。 特殊问题是高速水流，如闸门振动、局部空蚀、水流掺气、脉动、消能等 混凝土坝中，坝身泄水孔是常用的泄水建筑物。 特殊问题是高速水流，如闸门振动、局部空蚀、水流掺气、脉动、消能等 包括过水前缘总宽度、堰顶高程、孔口数目和尺寸。根据洪水流量和允许单宽流量、闸门型式、运用要求等因素，经调洪演算、水力计算、方案比较确定。 §2 混凝土溢流坝 一、孔口尺寸的拟定 1、溢流坝下泄流量 在设计和校核情况下，通过枢纽的下泄流量和水库水位，须根据建筑物等级所确定的洪水标准和洪水过程线，经水库调洪演算确定。 通过溢流坝顶的下泄流量，应考虑泄水孔和其他水工建筑物分担部分泄洪任务： Q=Qs-aQ0 a——安全系数，正常运用取0.75~0.90，校核情况取1.0。 2、溢流孔口尺寸 前缘总宽度： L=Q/q q——单宽流量。Q由基岩性质决定，20~300m3/s/m。 设每孔净宽b，孔数n，闸墩厚d，则溢流段总宽度为： L0=nb+(n-1)d B尽量取标准值。 实用剖面堰： 有胸墙时，过流为孔流： 1、溢流面曲线 顶部曲线段（溢流堰）的形状对泄流能力和流态有很大的影响。 根据在设计水头下堰面是否允许出现真空（负压），分为真空剖面堰和非真空剖面堰两种类型。虽然真空剖面堰流量系数较大，但出现负压容易引起坝体振动和堰面空蚀，因此应用不多。对于坝顶溢流式孔口工程，常采用的非真空剖面堰为克一奥曲线和幂曲线（WES曲线）两种。 二、溢流坝的剖面 (1) 克—奥曲线 剖面较宽厚，常超过稳定和强度要求，施工放样不变，较少采用。 (2) WES曲线 流量系数大，剖面较小，便于施工放样（P172）。 (a)直接以基本三角形的上、下游坡与溢流面曲线相切而成的实用剖面。 (b)地基较差，且孔口溢流水头较大，堰顶高程较低，堰顶以上去掉的体积较多，影响坝体的稳定时，可考虑将下游坝坡略为放缓 (c)将三角形顶点略为抬高而仍保持下游坡为基本三角形的原坡度 溢流重力坝就采用这种结构形式。 (d)当由于溢流要求，按水力条件拟定的溢流坝剖面较为宽厚，超出基本三角形剖面较多，为节省工程量并满足泄水条件，可考虑下游溢流面与基本三角形下游坡斗致，而将上游面顶部做成悬臂状。 (e) 当挑流鼻坎超出基本剖面且L/H0.5时，应该验算a-a’截面的应力，即将鼻坎作为固定在a-a’断面上的悬臂梁处理，承受自重、尾水压力、反弧段上的动、静水压力以及地基反力和剪力的作用，按偏心受压公式计算鼻坎段的应力分布，如拉应力超过材料的抗拉强度，可在坝体与鼻坎之间用缝分开。如我国石泉坝等。 重力拱坝下游面坡度接近于坝面溢流的要求，水流通过堰顶后可沿坝面下泄，最后以挑流或底流与下游尾水衔接。因此重力拱坝的溢流面仍可由堰顶曲线段、中间直线段及下部反弧段组成。如，西班牙的阿尔德达维拉溢流拱坝，坝高140m，最大泄量为11700m3/s，设8孔弧形闸门。由于水流向心集中和下游河谷狭窄，所以溢流坝