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曲线型实用堰的剖面组成及设计主讲人：王世策

一、曲线型实用堰的剖面组成及设计实用堰是水利工程中用来挡水同时又能泄水的水工建筑物，它的剖面形式随着生产的发展而不断改进。如用条石或其它当地材料修建的中、低溢流堰，堰顶剖面常做成折线形，称为折线型实用堰。如用混凝土修建的中、高溢流堰，堰顶常做成适合水流特点的曲线形，称为曲线型实用堰。

图1一、曲线型实用堰的剖面组成及设计曲线形实用堰的剖面形状合理的剖面形状应当具有以下三个优点过水能力大堰面不出现过大的负压经济、稳定剖面组成：上游直线段AB堰顶曲线段BC下游直线段CD，坡度m=cotα下游河底连接反弧段DE

一、曲线型实用堰的剖面组成及设计上游AB直线段可以做成垂直的，也可以做成倾斜的，其高度主要取决于工程规模和设计要求，而垂直还是倾斜则往往取决于坝体的稳定要求。堰顶BC曲线段是设计曲线型实用堰的关键，国内外对堰的剖面形状有多种设计方法，其主要区别还在于曲线段如何确定。下游斜坡CD段是连接堰顶曲线BC段与下游反弧段DE的公切线，其坡度主要依据坝体强度和稳定要求确定，一般取1:0.65～1:0.75。反弧段DE是连接直线段CD与河床的圆弧，主要为使其连接光滑，避免水流直冲河床，并有利于溢流堰下游的消能，其反弧半径应结合消能形式统一考虑。

堰顶曲线BC：对堰流影响最大，是设计曲线形实用堰剖面形状的关键。图2一、曲线型实用堰的剖面组成及设计理想的曲线实用堰剖面形状与薄壁堰水舌下缘形状吻合，不产生真空，过流能力最大。但实际两者不可能完全吻合，原因是水位波动，水舌不稳定（紊动影响）。

图3堰面不出现真空的堰称为非真空剖面堰图4堰面出现真空的堰称为真空剖面堰工程实际采用的剖面形状是按薄壁堰下游水舌下缘曲线稍加修改而成。工程上，常通过试验研究；或适当修正矩形薄壁堰自由溢流水舌下缘曲线，得出堰顶曲线的坐标值。一、曲线型实用堰的剖面组成及设计曲线形实用堰切入到薄壁堰水舌下缘内部，堰面不产生负压，但过流能力有所降低。曲线形实用堰和薄壁堰水舌下缘之间形成空间，则堰的过流能力提高，但堰面产生负压。

一、曲线型实用堰的剖面组成及设计常用剖面形状：克里格—奥菲采洛夫剖面（克－奥剖面）我国以前多用，但该剖面略嫌肥大，曲线坐标用表给出，坐标点少，施工不便控制。其剖面设计方法可参考有关书籍。渥奇（Ogee）剖面美国内务部垦务局在系统研究基础上推荐的。该剖面参数均与行近流速水头、设计全水头有关，并考虑坝高对堰顶剖面曲线影响，适应不同坝高的堰剖面设计。Ogee剖面的设计方法可参考有关书籍。

常用剖面形状：WES剖面近年来多采用美国陆军工程兵团水道试验站的剖面。其用曲线方程表示，便于控制，堰剖面较瘦可节省工程量，堰面压强较理想，负压不大，对安全有利。堰顶O点下游曲线当上游堰面垂直时，k=0.5，n=1.85堰顶O点上游曲线：采用三段复合圆弧相接。图5一、曲线型实用堰的剖面组成及设计

如何确定设计水头Hd？堰顶水头的变化范围：Hmin～Hmax（1）Hd=Hmax可保证堰面不出现负压，但HHd时，堰面压强为正，流量系数减小，堰剖面偏肥，不经济。（2）如果Hd=Hmin，可得到较经济剖面。但HHd，堰面产生较大负压，严重时危及坝安全。工程中经常采用Hd=(0.75～0.95)Hmax：当HHd时，为真空剖面堰；当HHd时，堰剖面堰稍偏肥大，为非真空剖面堰。一、曲线型实用堰的剖面组成及设计

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