溢洪道设计实例

溢洪道设计实例黑龙江农垦林业职业技术学院

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1、进水渠

进水渠是将水流平顺引至溢流堰前。采用梯形断面，底坡为平坡，边坡采用1：1.5。为提高泄洪能力，渠内流速υ<3.0m/s，渠底宽度大于堰宽，渠底高程是360.52m。

进水渠断面拟定尺寸，具体计算见表1。 表1 泄量 H B 水位（mm） 计算公式（假设υ=2m/s） （m3/s） (m) (m) Q=υA, A=(B+mh)h 设计 363.62 540 3.1 82.4 A—过水断面积；B—渠底宽校核 364.81 800 4.29 86.7 度 由计算可以拟定引渠底宽B=90米（为了安全） 进水渠与控制堰之间设20米渐变段，采用圆弧连接，半径R=20m，引渠长L=150米。

2、控制段

其作用是控制泄流能力。本工程是以灌溉为主的小型工程，采用无闸控制，溢洪道轴线处地形较好，岩石坚硬，堰型选用无坎宽顶堰，断面为矩形。顶部高程与正常蓄水位齐平，为360.52m。堰厚δ拟为30米（2.5H<δ<10H）。坎宽由流量方程求得，具体计算见表2。

表2(忽略行近水头υ2/2g) 水 位 泄 量 H0 b 计算公式及符号意义 3(m) （m/s） (m) (m) 设计 Q 式中m’—流量系61.56 b?洪水363.62 540 3.1 m'2gH位 数，等于0.364；H0—堰上水头，校核 洪水364.81 800 4.29 不包括行进水头；Q—泄量；b—控56.02 位 制堰宽。 由计算知，控制堰宽取b=65m为宜。 3、泄槽

泄槽是渲泄过堰洪水的，槽底布置在基岩上，断面必须为挖方，且要工程量最小，坡度不宜太陡。为适应地形、地质条件，泄槽分收缩段、泄槽一段和泄槽二段布置。

据已建工程拟收缩段收缩角θ=12°，首端底宽与控制堰同宽，b1=65m,末端

320底宽b2拟为40m，断面取为矩形，则渐变段长L1?为60m，底坡i?150b1?b22tg??58.81m，取整则L1

。

泄槽一段上接收缩段，下接泄槽二段，拟断面为矩形，宽b=40m，长L2为540m，底坡i?1200。

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泄槽二段断面为宽40m的矩形，长L3为80m，底坡i?1。

84、出口消能

溢洪道出口段为冲沟，岩石比较坚硬，离大坝较远，采用挑流消能，水流冲刷不会危及大坝安全。

5、尾水渠

其作用是将消能后的水流，较平稳地泄入原河道。

为了防止小流量产生贴流，淘刷鼻坎，鼻坎下游设置长L=10m护坦。

1、溢流堰泄流能力校核：当引渠很长时，水头损失不容忽视。 （1）基本公式如下：

hj????22g；

hf??22cr??nl422；

R?Ax；

C?1n1R6。

R3式中，hj——局部水头损失，米； hf——沿程水头损失，米；

?——局部水头损失系数；

?——引渠流速，m/s；

g——重力加速度（m/s2）; L——引渠长度，米； ?——动能系数，一般为1.0； C——谢才系数；

R——水力半径，米； A——过水断面面积，米2； x——湿周，米； n——引渠糙率；

3Q??Sm'b2gH02H?H???2；

02g

m?——无坎宽顶坎的流量系数；

式中，?——淹没系数，取1.0；

Sb ——堰宽，m； H0——包括行近流速水头的坎

上水头，m；

Q——流量，m3/s。

①求堰前水深和堰前引水渠流速

采用试算法，联立公式h?H0??22g,H0?(Q2)3?Sm'b2g可求得，具体计算见表1。

表1 计算情况 泄量Q H0 h 设计水位 363.62 540 2.99 2.78 校核水位 364.81 800 3.89 3.62 由计算表中流速可知，均小于3m/s，满足要求。 ②求引渠总水头损失h。

?假设? 2.0 2.3 试算? 2.06 2.32 h??hj?hf，

hj???22g，

hf??nL422；

R3式中?

?0.1(渠道匀缓进口，局部水。 头损失系数?采用0.1）

3

具体计算成果见表2。 表2 计算情况 设计 校核 h ? ?22g hj A x R 4R3 n L hf h? 2.78 2.0 0.20 0.02 261.79 100.02 2.62 3.61 0.016 150 0.037 0.057 3.62 2.3 0.27 0.027 345.46 103.05 3.35 5.01 0.016 150 0.035 0.062 ③作出库水位~流量关系。 库水位=堰顶高程+堰上水头+水头损失，具体计算见表3。

表3 堰顶高h Q H0 库水位程 (m3/s) (m) (m) (m) （m） 540 2.99 0.057 360.52 363.567 650 3.14 0.062 360.52 363.722 800 3.89 0.062 360.52 364.472

2、溢洪道水面曲线计算 （1）基本公式如下：

?hk?3q/g；q?2Qb；ik?gxKCKBK2；RK?AKXK；AK?bhk；CK?1n1RK6

式中 hk——临界水深，m； b——泄槽首端宽度，m；

Q——槽内泄量，m3/s； g——重力加速度，m/s2; q——单宽流量，m3/s.m;

ik——临界坡降； BK——相应临界水深的水面宽，m；

AK,XK,RK,CK——临界水深时对应的过水断面积（m2）、湿周（m）、水力半径（m2）、谢才系数。

E1+iL=E2+hf; E1???12g2?h1, E2???22g2?h2；

式中 E1——1-1断面的比能，m；

E2——2-2断面的比能，m；

h1，h2——1-1及2-2断面水深，m；

?1，?2

——1-1及2-2断面平均流速，m/s；

hf——沿程水头损失，m；

iL——1-1及2-2断面的底部高程差，m； L——断面间长度，m； n——泄槽糙率；

?——两断面间平均流速，m/s；

R——两断面间平均水力半径，m。

（2）渐变段水面线计算

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