第五节 溢流重力坝

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1、第五节溢流重力坝溢流重力坝既能挡水又能通过坝顶溢流,又是泄水建筑物,它主要承担泄洪保坝、输水供水、排沙、放空水库、施工导流等任务。溢流坝除具有非溢流坝相同的工作条件外，同时又要满足泄洪要求，因此，坝体设计除要满足稳定和强度要求外，还要满足下列要求：1、要有足够的泄水能力（孔口尺寸、孔口体形、流量系数）2、除了满足强度稳定条件外，还要满足泄洪要求（要尽量减小高速水流带来的问题：负压、振动；下游流态平瞬，减小局部冲刷；控制水流设备）溢流重力坝的工作特点1.有足够的孔口尺寸、良好的孔口体形和泄水时具有较高的流量系数。2.使水流平顺地流过坝体，不产生不利的负压和振动，避免发生空蚀现象。

2、3.保证下游河床不产生危及坝体安全的局部冲刷4.溢流坝段在枢纽中的位置，应使下游流态平顺，不产生折冲水流，不影响枢纽中其他建筑物的正常运行。5.有灵活控制水流下泄的设备，如闸门、启闭机等。设计要求：溢流重力坝既能挡水又能通过坝顶溢流。因此，坝体设计除要稳定和强度计算与非溢流坝相同外，还涉及到泄流的孔口尺寸、溢流堰形态以及消能方式等的合理选定。一溢流坝的剖面溢流坝的基本剖面呈三角形。其实用断面是将三角形上部和坝体下游斜面做成溢流面，且溢流面外形应具有较大的流量系数，使泄流顺畅，坝面不发生空蚀。溢流坝由顶部溢流面曲线段、中间直线段和下部反弧段组成。1-顶部溢流段；2-直线段；3-反

3、弧段；4-基本剖面5-薄壁堰；6-薄壁堰溢流水舌溢流坝的堰面曲线1.顶部曲线段(1)为控制流量的关键部位。(2)规范规定：溢流坝段的堰面曲线，当采用开敞式溢流孔时可采用幂曲线；当设有胸墙时，可采用孔口泄流的抛物线。。溢流坝顶曲线的形状对泄流能力及流态影响很大。当采用坝顶溢流孔口时，其坝顶溢流面曲线常采用非真空剖面曲线。采用较广泛的非真空剖面曲线有克-奥曲线和幂曲线(或称WES曲线)两种。设有胸墙的溢流面曲线上述两种堰面曲线是根据定型设计水头确定的．当宣泄校核洪水时，堰面出现负压值应不超过3—6m水柱高。3.中间直线段中间直线段与坝顶曲线和下部反弧段相切，坡度与非溢流坝的下游坝

4、坡相同。4、溢流坝下游反弧段下部反弧段是使沿溢流坝面下泄的高速水流平顺地转向的工程设施，要求沿程压力分布均匀，不产生负压和不致引起有害的脉动压力。通常采用圆弧曲线，其反弧段半径应视下游消能设施而定。二、孔口尺寸的拟定溢流坝孔口尺寸拟定包括过水前缘总宽度，堰顶高程，孔口数目、尺寸等其中孔口拟定和布置涉及因素许多如：洪水设计标准、下游防洪要求、库水位雍高有无限制、是否利用洪水预报、过水方式以及枢纽地形、地质条件等。1.下泄流量的确定溢流孔口尺寸主要取决于通过溢流孔口的下泄洪水流量Q，根据设计和校核情况下的洪水来量,经调洪演算确定下泄洪水流量Q，再减去泄水孔和其它建筑物下泄流量之和Q

5、oQ=Qs-aQo2、单宽流量的确定单宽流量的大小是溢流重力坝设计中一个很重要的控制性指标。单宽流量一经选定,就可以初步确定溢流坝段的净宽和堰顶高程。单宽流量愈大,下泄水流的动能愈集中,消能问题就愈突出,下游局部冲刷会愈严重,但溢流前缘短，对枢纽布置有利。因此,一个经济而又安全的单宽流量，必须综合地质条件、下游河道水深、枢纽布置和消能工设计多种因素,通过技术经济比较后选定。工程实证明对于软弱岩石常取q=20～50m3/(s·m)；中等坚硬的岩石取q=50～100m3/(s·m)；特别坚硬的岩石q=100～150m3/(s·m)；地质条件好、堰面铺铸石防冲、下游尾水较深和消能效果

6、好的工程,可以选取更大的单宽流量。近年来，随着消能技术的进步,选用的单宽流量也不断增大。在我国已建成的大坝中，龚嘴的单宽流量达254.2m3/(s·m),目前正在建设中的安康水电站单宽流量达282.7m3/(s·m)。而委内瑞拉的古里坝其单宽流量已突破了300m3/(s·m)的界限。(1)单宽流量q确定以后,溢流前缘总宽度LL=Q溢/q（m）装有闸门的溢流坝,用闸墩将溢流段分隔为若干个等宽的孔。设孔口总数为n，孔口宽度b=L/n，d为闸墩厚度，则溢流前缘总宽度L0为:L0=n×b+（n-1）d（m）3、溢流坝段的总长度三、溢流坝的结构布置(一)闸门和启闭机工作闸门事故闸门检修闸

7、门1.闸门平面闸门弧形闸门平面闸门浮箱闸门叠梁2.启闭机活动式：门机固定式：卷扬式启闭机(二)闸墩、工作桥和交通桥闸墩用来分孔，承受闸门传来的水压力，支承工作桥和交通桥2.闸墩厚度闸墩厚度与闸门形式有关。采用平面闸门时需设闸门槽，工作闸门槽深0·5～2·om，宽1～4m，门槽处的闸墩厚度不得小于1～1．5m，以保证有足够的强度。弧形闸门闸墩的最小厚度为1．5～2．0m。如果是缝墩，墩厚要增加o．5～1．0m。由于闸墩较薄，需要配置受力钢筋和温度钢筋。3.闸墩的长度和高度闸墩的长度和高度，应满