溢流坝的剖面 更新2018.8.docx

溢流坝的剖面

溢流坝的基本剖面也呈三角形。上游坝面可以做成铅直面，也可以做成折坡面。溢流面由顶部曲线段、中间直线段和底部反弧段三部分组成，如图4-9所示。设计要求是：①有较高的流量系数，泄流能力大；②水流平顺，不产生不利的负压和空蚀破坏；③形体简单、造价低、便于施工等。

1．顶部曲线段

坝顶溢流堰面曲线，我国《混凝土重力坝设计规范》推荐采用幂曲线(或称WES曲线)。

幂曲线方程吧表达式为：

（1）

式中Hs——定型设计水头，按堰顶最大作用水头Hzmax的75%～95%计算，m；

n、K——与上游坝面坡度有关的指数和系数，当坝面垂直时，k=2，n=1.85；当坝面坡度为3：1时，k=1.936，n=1.836；

x、y——溢流面曲线的坐标，其原点设在堰面曲线的最高点。

原点上游宜用椭圆曲线，其方程式为

（2）

图1溢流坝剖面

1－顶部溢流段；2－直线段；3－反弧段；

4－基本剖面；5－薄壁堰；6－薄壁堰溢流水舌

式中aHs、bHs——分别为椭圆曲线的长轴和短轴，若上游面铅直，a、b可按下式选取：

a≈0.28～0.30

a/b=0.87+3a

当采用倒悬堰顶时（图2－24）应满足：d＞（3）

图2开敞式溢流堰面曲线

2．中间直线段

中间直线段的上端与堰顶曲线相切，下端与反弧段相切，坡度与非溢流坝段的下游坡相同。

3．底部反弧段

溢流坝面反弧段是使沿溢流面下泄水流平顺转向的工程设施，通常采用圆弧曲线，R=（4～10）h，h为校核洪水闸门全开时反弧最低点的水深。反弧最低点的流速愈大，要求反弧半径愈大。当流速小于16m/s时，取下限；流速大时，宜采用较大值。当采用底流消能，反弧段与护坦相连时，宜采用上限值。

挑流消能采用圆弧曲线，结构简单、施工方便，但容易发生空蚀破坏，为此，许多人开展了可探求合理新型反弧曲线的研究，如球面，变宽度曲面，差动曲面等。

4.溢流坝剖面与非溢流坝剖面的关系

溢流坝的实用剖面，是在三角形基本剖面的基础上，按堰面曲线的形状修改而成，在剖面设计时往往会出现以下两种情况：

1）溢流坝堰面曲线超出基本三角形剖面

如图3（a）所示，在坚固完好的岩基上，会出现这种情况，设计时需对基本剖面进行修正。先绘出非溢流坝三角形基本剖面△102,再绘出堰面曲线ABCD,将基本三角形△012平移至今△0＇1＇2＇位置,使下游边0＇2＇与溢流坝面的切线重合,坝上游阴影部分可以省去。

2）溢流堰面曲线落在三角形基本剖面以内。

如图3（b）所示。当坝基摩擦系数较大时,会出现这种情况。为了满足与基本剖面协调的要求,可将失去的部分坝体体积补上,通常是在溢流坝顶加一斜直线AA＇，使之与溢流曲线相切于A点，增加上游阴影部分坝体体积，同时也满足坝体稳定和强度要求。

图3溢流坝剖面绘制

（a）反弧与护坦连接；（b）反弧与挑流鼻坎连接