溢流坝段设计.pdf

第四章溢流坝段设计4.1孔口设计1.确定工程等级本工程基本资料防洪要求减轻洪水对A市和A平原的威胁，在遇到5000年一遇和1000年一遇的洪水时，经水库调洪后，洪峰流量由原来的12100立方米/秒、10900立方米/秒分别削减为6350立方米/秒、5750立方米/秒。要求设计洪水时最大下泄流量限制为6550立方米/秒。其他参数见表4。表4洪水标准的调洪成果洪水标准来流量峰值（m3/s）泄流量（m3/s）上游水位（m）下游水位（m）设计（0.1%）1090051162186.502114.18校核（0.02%）1210056912189.682115.33结合SL252-2000《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》参照表4-1水工建筑物级别项目12345设计1000~500500~100100~5050~3030~20土石坝可能最大洪水5000~20002000~10001000~300300~200校核（PMF）10000~5000混泥土/浆砌石5000~20002000~10001000~500500~200200~1004-1由此可以确定水工建筑物工程等级为Ⅰ级。2.孔口形式选择溢流重力坝既要挡水又要泄水，不仅要满足稳定和强度要求，还要满足泄水要求。因此需要有足够的孔口尺寸、较好体型的堰型，以满足泄水的要求；且使水流平顺，不产生空蚀破坏。溢流坝的泄水方式主要有以下两种：（1）开敞溢流式除泄洪外，它还可排除冰凌或其它漂浮物，如图1所示。堰顶可设置闸门，也可不设。不设闸门时，堰顶高程等于水库的正常高水位，泄洪时库水位雍高，从而加大了淹没损失，但结构简单，管理方便，适用于泄洪量不大、淹没损失小的中小型工程；设置闸门的溢流坝，闸门顶高程大致与正常高水位齐平，堰顶高程较低，可利用闸门的开启高度调节库水位和下泄流量，适用于大型工程及重要的中型工程。闸门在顶部，操作方便，易于检修，工作安全可靠，所以，开敞溢流式得到广泛采用。（2）大孔口溢流式为了降低堰顶闸门的高度，增大泄流可采用带有胸墙的溢流堰，如图2所示。这种型式的溢流孔可按洪水预报提前放水，从而腾出较大库容蓄纳洪水，提高水库的调洪能力。为使水库具有较大的泄洪潜力，宜优先考虑开敞式溢流孔。(3)综合上面所述，本设计采用开敞式溢流设闸门。图1开敞溢流式堰图2孔口溢流式堰3.孔口尺寸确定从基本资料中得知，本电站4台5万千瓦机组。正常蓄水位为2184.5米，汛期限制水位为2182米，死水位2163米，4台机满载流量332立方米/秒，相应尾水位2103.5米。（1）单宽流量的确定。通过调洪演算，可得出枢纽的总下泄流量（坝顶溢流、泄水孔及其他建筑物下泄流量的总和），通过溢流孔口的下泄流量应为式中；为经过电站和泄水孔等下泄的流量，为系数，正常运用时取0.75~0.9，校核运用时取1.0。①设计流量，取0.9设L为溢流段净宽（不包括闸墩的厚度），则通过溢流孔口的单宽流量为(2)孔口尺寸设有闸门的溢流坝，需用闸墩将溢流段分隔为若干个等宽的孔口。若孔口宽度为b，则孔口数,一般选用略大于计算值得整数。令闸墩厚度为d，则溢流前沿总长应为；，由调洪演算可设计洪水位及相应的下泄流量。当采用开敞溢流时，可利用下式计算堰顶水头。式中；为闸墩侧收系数，与墩头型式有关；m为流量系数，与堰顶型式有关；g为重力加速度，。设计洪水位减去既为堰顶高程。4.闸门和启闭机闸门分为工作闸门、检修闸门、事故闸门。工作闸门一般设在溢流堰顶，有时为了使溢流面更陡一些，可将闸门设在靠近堰顶不远的下游处。检修闸门和工作闸门之间应留有1~3米净距，以便进行检修。全部溢流孔通常备有1~2个检修闸门，交替使用。⑴工作闸门选择①平面闸门；主要优点结构简单，闸墩受力条件好，各孔口可共用一个活动式启闭机；缺点是启闭力较大，闸墩较厚，设有门槽，水流条件差。②弧形闸门；主要优点是启闭力较小，闸墩较薄，无门槽，水流平顺；缺点是闸墩较长，且受力条件差。根据工程情况结合实际选择平面闸门。⑵检修闸门检修闸门采用平面闸门，可跟工作闸门共用启闭机。⑶启闭机⑴活动式启闭机；多用于平面闸门，可以兼用与启吊工作闸门和检修闸门。⑵固定式启闭机；固定在工作桥上多用于弧形闸门。根据前面选择应选用活动式启闭机。5.闸墩闸墩承受闸门传来的水压力，也是坝顶桥梁的支承。（1）闸墩的平面形状，在上游端应使水流平顺，减小孔口水流的收缩；下游端应减小墩后水流的水冠和冲击波。上游端一般采用半圆形或椭圆形；下游端一般用流线型或圆弧曲线，也有用半圆形的。常见的闸墩形状如图3-8所示。近年来，溢流坝的下游端也常采用方形，使墩后形成一定范围的空腔，有利于过坝水流底部掺气，防止溢流坝面发生空蚀。（2）闸墩厚度；与闸门型式有关。平面闸门需设闸门槽，槽深0.5~2.0m，宽1~4m，门槽处的厚度不得小于1~