溢流堰设计说明书.docVIP

第4章 溢流坝段表孔设计 溢流坝段既是挡水建筑物，又是重力坝枢纽中最重要的泄水建筑物。设计时，除了应满足稳定和强度要求外，还要满足因泄水带来的一系列要求，包括： （1）具有足够的孔口体形尺寸和较高的流量系数，，以使之具有足够的溢流能力。 （2）应具有良好的孔口体形，以使水流平顺地过坝，不产生有害的负压、震动和空蚀等。 （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，应使下游水流流态平顺，不产生折冲水流，不影响枢纽中的其他建筑物的正常运行。 又灵活可靠的下泄水流控制设备，如闸门启闭机等 4.1 确定溢流断面长度 4.1.1 设计单宽流量 溢流重力坝的单宽流量q需综合考虑地质条件、枢纽布置、下游河道水深和消能工设计等因素，通过技术经济比较后选定。单宽流量愈大，所需的溢流前缘愈短，对枢纽布置有利，但下泄水流??能大，对下游消能防冲不利，。近年来随着消能工技术的进步，选定的单宽流量也不断增大。 本设计中，三峡坝之下游段地质条件优良，故可假定单宽流量q=200m3/s，据此可假定溢流坝段长度。 （1）设计洪水位工况下：Q = 23540 m3/s 则可假定 （2）校核洪水位工况下：Q = 35260 m3/s 则可假定 选取二者中的最大值，确定溢流段长度为176.3m 本设计选用平面钢闸门形式，因其结构简单，而且闸墩受力条件良好。取孔口净宽为b = 8 米。 a、计算孔口数： 设计洪水位工况下： （2）校核洪水位工况下： 由此可确定孔口数为22孔。 据此计算Q溢 = 22×8×200 = 35300 m3/s，满足设计洪水位和校核洪水位工况下所需的下泄流量。 b、闸门布置： 溢流坝段表孔采用平面钢闸门，常用的布置有跨缝布置和跨墩布置，其中跨缝布置可以减少闸墩长度，但对地基要求较严格，若产生地基不均匀沉降则对闸门启闭运行极为不利，而跨墩布置可以适当放松对地基的要求，然而却增加了闸门的长度，使整个溢流坝段长度增大，对其经济性产生影响。综合各方面因素，鉴于三峡工程所在地地基条件优良，故选用跨缝布置。经考虑论证后选取闸墩厚度为13m，则每段坝长为13+8=21m。 c、溢流坝段前缘总长： 溢流坝顶装设闸门时，用坝墩将溢流坝段分割成若干个等宽的孔口。设孔口宽度为b,则孔口数n = L/b。，令闸墩厚度为d。 闸门段长L = 22×8+(22－1)×13 = 449m 因为采用跨缝布置，考虑深孔的交错布置(深孔为23孔，由下章可知)，故其溢流坝段前缘总长为： L0 = L + 2d + b = 483 m.。 4.1.2 堰顶总水头的确定 由调洪演算求出的设计洪水位及相应的溢流坝下泄流量Q溢，可求的堰顶设计总水头H0。利用堰流公式计算H0： （4·1） 式中：Q溢 — 表孔下泄洪水的流量，有设计资料Q溢＝23540m3/s； n — 孔口数，22； b — 表孔净宽，8m； — 闸墩侧收缩系数，与墩头形式有关，初拟时可取0.9-0.95， 本计设计取0.92； — 淹没系数，因其为自由出流，故取1.0； m — 流量系数，以三峡工程为高坝，初拟时根据水工建筑物经验可预定P1/Hd ≥ 3.0，可以不计行近流速，取m = 0.502。 H0－堰顶设计总水头。 将各参数代入上式，得堰顶设计水头： H0=16.23m 则： 堰顶高程＝设计水位－堰顶水头 ＝175－16.47 =158.53 m 本设计取158 m。 检验： 结合本设计结果，。故可以不计行近流速，满足假设条件。 综上所述：本设计溢流表孔坝段分成23个坝段，分缝布置故有22个孔口；选用平面钢闸门，闸门宽8米，堰顶高程为158米。 4.2 溢流面曲线设计 溢流重力坝的溢流面由顶部曲线段，中间直线段和下游反弧段三部分组成。设计要求为：①有较高的流量系数；②水流平顺，不产生有害的负压和空蚀破坏；③体形简单，造价低，施工方便。 4.2.1 定型设计水头的确定 Hs定型设计水头即坝剖面设计时采用的堰顶水头，一般取校核水位时堰顶 水头Hzmax的75%-95%，并满足下列要求：①遇校核水位闸门全开时， 堰顶附近出现的负压不得超过3－6m水柱；②遇常遇洪水位(等