溢洪道设计.docx

某水库溢洪道设计一、设计方案理论论证某水库由于当年的条件限制，所以工程质量较差，加之近 40 年的运行，反复冻融 破坏，结构、设备老化，水库诸多隐患，水库经专家鉴定，评价为：溢洪道无底板，右 侧边墙短，破坏严重，安全评定为C级根据中华人民共和国行业标准《溢洪道设计规 范》(SL253-2000),对溢洪道进行计算和设计该工程中河岸式溢洪道由引水渠、控制 段、泄槽、出口消能和尾水渠等部分组成一) 、溢洪道水力计算由正常、设计、校核洪水位时所对应的下泄流量查坝址水位流量关系曲线可得出下 表表 1-1 溢洪道水利计算成果表计算情况泄量(m3/s)水位(m)正常畜水位018.800设计洪水位16.40419.640校核洪水位22.94419.850溢洪道开挖后，为减轻糙率和防止冲刷，需进行衬砌，糙率取 n=0.016 溢洪道为 3 级建筑物，按10年一遇设计， 20年一遇校核的洪水标准二) 、进水渠的设计根据《溢洪道设计规范》(SL253-2000),进水渠的布置应依照以下原则：选择有利 的地形、地质条件；在选择轴线方向时，应使进水顺畅进水渠是将水流平顺引至溢流堰前进水渠的地基为土基，故采用梯形断面；底坡 为平底坡，边坡采用m=0.5。

根据《溢洪道设计规范》(SL253-2000)进水渠设计流速 宜采用3〜5m/s，渠内流速取u =3.0m/s，渠底宽度大于堰宽，渠底高程是18.259m进水渠断面拟定尺寸，具体计算见表 1-2水位(m)泄量(m3/s)h(m)B(m)设计水位19.6416.4040.8406.090校核 水位19.8522.9441.0526.744表 1-2 进水渠断面尺寸计算表计算公式(假设u =3.0m/s)Q 二 v - A,A = (B + m - h) - h.式中：A—过水断面积，m2； B—渠底宽度，m； h—溢流堰的堰前水深,m由计算可以拟定引渠底宽B=10m （为了安全），弓陳长L=10m二）、控制段的设计控制段也叫溢流堰段，控制段包括溢流堰及两侧连接建筑物，其作用是控制泄流能 力本工程是以灌溉为主的小型工程，溢洪道轴线处地形较好，岩石坚硬，开敞式溢流 堰有较大的超泄能力，故堰型选用开敞式宽顶堰，断面为矩形顶部高程与正常蓄水位 齐平，为18.80m堰厚6拟为8米（2.5Hv6 V10H）堰宽由流量方程求得，具体计算 见表 1-3表1-3堰宽计算表（忽略行近水头u 2/2g）水位（m）泄量(m3/s)Ho(m)计算公式及符号意义b(m)设计 水位19.6416.4040.840b = Qm 'J 2 g H T0式中：M—流量系数，等于0.364；H0—堰上水头，不包括行进水头； Q—泄量； b—控制堰宽。

13.22校核 水位19.8522.9441.05213.20由计算知，控制堰宽取b=15m为宜三） 、泄槽的设计及水力计算泄槽设计时要根据地形、地质、水流条件、与经济等因素合理确定其形式和尺寸 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（收缩角9 W 11.25和泄槽段，采 用均一坡度i = 0.023，拟断面为矩形根据《溢洪道设计规范》（SL253-2000）附录A中的泄槽水力计算规范，泄槽边墙1 I1' g - h收缩段角度可按经验公式tg0 = —=" 计算本工程拟定收缩段收缩角9 =6°，k - F krv首端底宽与控制堰同宽b1=15m,末端底宽b2拟为8m，断面取为矩形，则渐变段长L =—1 2 = 33.30m1 2妙 ，取整则L1为35m，底坡i=0.023泄槽段上接收缩段，拟断面为矩形，宽b=8m，长L2为65m，底坡和收缩段相同 i = 0.023 四） 、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五）、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 护坦二、计算部分本设计中溢洪道主体部分的主要计算过程如下：一）、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：hfU2C 2 ru 2 n 21 ；4R3式中，hj——局部水头损失，m；hf—沿程水头损失，m； 匚——局部水头损失系数;u ——引渠流速， m/s ；g 重力加速度（m/s2）;L——引渠长度，m；a ——动能系数，一般为 -.0；C 谢才系数；R 水力半径，m；A 过水断面面积，m2；x 湿周，m；n——引渠糙率；Q =C mby 2gHI ； H = H + 叱S 0 0 2 g式中，Q 流量，m3/s；b ——堰宽， m；H0 包括行近流速水头的堰上水头，m；m 无坎宽顶坎的流量系数；b——淹没系数，取1.0S2、求堰前水深和堰前引水渠流速采用试算法，联立公式h = H -匕,H = （ Q ）2可求得，具体计算见表1-40 2g 0 b m bj2gS表 1-4 堰前水深和堰前引水渠流速计算表计算情况泄量QHoh假设u设计水位19.6416.4040.8400.6363.0校核 水位19.8522.9441.0520.7823.31.6331.899由计算表中流速可知，均小于3m/s,满足要求。

3、求引渠总水头损失 h 3u2n2Lh =—式中 —0.1（渠道匀缓进口，局部水头损失系数匚采用0.1 ）具体计算成果见表 1-5表 1-5 引水渠总水头损失表 1-6 库水位计算表计算 情况Q(m3/s)Ho(m)h(m)堰顶咼程（m）库水位（m）设计水位16.4040.8400.06918.8019.709校核 水位22.9441.0520.07718.8019.929（三）、溢洪道水面曲线计算1、基本公式：h = 3q2/ g； q =-；k bi = ' "k ； R = k ； A = b - h ； C = R 6 k C 2 . B K X K k K n K6K K K式中hk 临界水深，m；Q 槽内泄量，m3/s；q 单宽流量，m3/s.m;b——泄槽首端宽度，m；g 重力加速度，m/s2;ik——临界坡降；Bk——相应临界水深的水面宽，m；Ak——临界水深时对应的过水断面积，m2；XK——临界水深时对应的过水断湿周，m；Rk——临界水深时对应的过水断水力半径，m2； CK—谢才系数a ・u 2 ,E = 2 + h ；2 2g 2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； v1,v2 —— 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；I 两断面间平均流速，m/s；两断面间平均水力半径， m。

2、 泄槽段水面线计算汇槽段断面为矩形，宽8m,长65m, i=0.0232.1临界水深hk和临界坡降ik.具体计算见表2-1 表 2-1 临界水深和临界坡降计算表计算情 况QBK0KhKAkxkRkCK设计水位16.40482.0510.7546.03217.5080.3552.47校核 水位22.94482.8680.9437.54417.8860.4254.09ik0.0079计算 情况Qbi设hoAox°RoCok = A C Jr0 0 0 0设计水位16.40480.0230.544.3217.080.25349.705108.005校核 水位22.94480.0230.665.2817.320.30551.278149.525经计算i=0.023>ik，故泄槽段属急流，按陡槽计算2.2泄槽段末端水深（正常水深h0）——采用试算法具体计算见表2-2 表 2-2 泄槽段末端水深计算表Q = K0 0经试算，设计水位时， h0=0.54 米 ; 校核水位时， h0=0.66 米16.38022.6772.3 泄槽段水面线计算 其水面线计算采用分段求和法，按水深进行分段，各个断面相差 0.5m 左右。

具体计算见表 2-3表 2-3 泄槽段水面线计算表计 算 情 况断 面h0(m)A (m?)V(m/s)V2/2g(m)Es(m)△Es(m)X(m)R(m)C(m%/s)设计水位1-10.756.032.720.381.130.00617.510.3452.332-20.705.602.930.441.1417.430.3351.900.0203-30.655.203.150.511.1617.510.3452.330.0384-40.604.803.420.601.2017.400.3251.740.0635-50.554.403.730.711.2617.300.3051.150.0176-60.544.323.800.741.2817.200.2850.52校核 水 位1-10.947.543.040.471.410.00517.100.2649.852-20.897.123.220.531.4217.080.2549.700.0153-30.846.723.410.591.4317.890.4254.120.0284-40.796.323.630.671.4617.780.4053.660.0445-50.745.923.880.771.5117.680.3853.190.1176-60.665.284.350.961.6217.580.3652.700.0088430.0112340.0144150.0188990.022400。