泄水建筑物高速水流设计

水利水电工程中泄水建筑物设计原则及方案研究摘要：在水利水电工程中，泄水建筑物是枢纽工程的重要组成部分，是保证水利水电工程枢纽和水工建筑物安全、减免洪涝灾害的重要建筑物。

本文结合黑石罗水库的泄水建筑物设计方案，为同类工程的总体布置以及设计提供参考。

关键词：水利水电工程；泄水建筑物；设计原则；设计方案我国多数地区缺水问题严重，特别是内陆干旱地区，水资源短缺对经济发展的制约影响大，所以必须注重水利工程建设发展。

水利水电工程建设发展，可以处理好地区防洪、农业灌溉、发电、生态保护等问题。

泄水建筑物是保证水利水电工程枢纽和水工建筑物的安全、减免洪涝灾害的重要的水工建筑物，其造价常占工程总造价的很大部分。

为适应水利水电工程建设发展需要，特选择云南省昭通市黑石罗水库的泄水建筑物的设计方案供设计参考。

1工程概况黑石罗水库位于云南省东北部的昭通市，水库总库容4992.1万m³，属集镇和农村人畜生活供水及农业灌溉供水为主，兼有下游村镇、农田防洪保护作用的中型水利工程。

设计供水人口15.1万人、灌溉面积5.5万亩，工程等别为Ⅲ等。

水库枢纽工程主要由混凝土面板堆石坝、溢洪洞、输水隧洞及泄洪冲沙隧洞、导流隧洞组成，由于土石坝坝高超过70m，级别提高一级，故大坝级别为2级，溢洪洞、输水隧洞及泄洪冲沙隧洞等主要建筑物级别为3级，次要建筑物级别为4级，临时建筑物级别为5级。

坝址区属于侵蚀低～中山地貌，河谷呈不对称“V”型，主要地层为第四系冲洪积、崩塌堆积及残坡积；基岩为三迭系飞仙关组粉细砂岩夹页岩，岩层平缓，节理面陡倾，岩体节理裂隙发育。

2泄水建筑物与设计原则2.1泄水建筑物水利水电工程常用的泄水建筑物有：（1）低水头水利枢纽的滚水坝、拦河闸和冲沙闸；（2）高水头水利枢纽的溢流坝、溢洪道、泄水孔、泄水涵管、泄水隧洞；（3）由河道分泄洪水的分洪闸、溢洪堤；（4）由渠道分泄入渠洪水或多余水量的泄水闸、退水闸；（5）由涝区排泄涝水的排水闸、排水泵站。

泄水建筑物三种泄水工程形式比选-水工建筑物论文-水利工程论文-水利论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——摘要：某水库位于新疆吐鲁番市托克逊县境内, 是重要的山区水库, 由于工程泄水建筑物受挡水建筑物自身条件工程区地形地貌、地质条件限制, 拟定了三种泄水建筑物设计方案。

经比选, 综合考虑该工程地形地貌、地质条件、施工、运行管理和投资因素等, 最终选择正堰明流溢洪洞方案。

关键词：水库工程; 泄水建筑物; 溢洪洞; 溢洪道; 方案比选;Abstract： A reservoir is located in Tuokexun County, Turpan City, Xinjiang which is an important reservoir in mountainous areas.Three design schemes of discharge structures have been worked out because of the topographic and geological conditions of the retaining structures in the engineering area.After comparison, considering the topography, geological conditions, construction, operation management andinvestment factors of the project, the plan for the flood discharge tunnel is finally selected.Keyword：reservoir project; draining building; spillway; scheme comparison;1 引言某水库位于新疆吐鲁番市托克逊县境内, 是重要的山区水库。

某大坝水利枢纽布置及泄水建筑物设某大坝是一个非常重要的水利枢纽，它位于某省的中部地带，是区域性水利重点工程。

该大坝的设计于2003年开始，经过多年的规划和建设，于2010年正式建成。

它的建成对于该省的水利事业起到了极为重要的推动作用，为当地经济发展提供了有力的支撑。

某大坝的主要功能是防洪、灌溉、发电以及水运。

它是一座耸立于山谷之间的大坝，拦住了河流的全部水流，形成了一座水库。

在水库的上游，水流的压力很大，这就需要建造一些泄水建筑物，以保证大坝的安全和正常运行。

在某大坝的设计过程中，泄洪渠道和泄洪口是最为核心的设施。

由于大坝所在区域经常受到强降雨的袭击，一旦水库内的水位过高，就需要及时地有计划地将部分水流释放出去，以保持水库的正常存水量，同时避免水库洪峰对下游生产和生活的影响。

泄洪渠道是一条巨大的水渠，它位于大坝的左岸，起始点为大坝的下游。

当水库内水位过高时，泄洪渠道被打开，水流就从大坝底部的取水口开始流出。

泄洪渠道的全长为1000米，宽度达到100米，最大输水能力为每秒2000立方米。

由于泄洪渠道是一项危险性极高的建筑物，所以在设计和建造过程中必须严格遵守相关的安全规定和标准。

与泄洪渠道不同的是，泄洪口是一种简单、方便的泄洪建筑物，它位于大坝的右岸。

泄洪口通常采用中央控制的方式进行管理，通过开启、关闭泄洪门调控水流的出口量。

泄洪口在平时通常是关闭的，只有在重大降雨或洪水发生时才会启用，以此来保护大坝的安全和稳定性。

在某大坝的水利枢纽布置中，还有一些其他的建筑物，如水闸和水电站。

水闸是用于调节进出水口的建筑物，通常要求其结构坚固、密封性好、开关顺畅。

水电站是利用水势发电的建筑物，其操作与维护也极其重要，只有优化水电站的运转机制，才能获得更高的发电效率。

总之，在某大坝的水利枢纽布置及泄水建筑物设上，安全性、可靠性和稳定性是最为关键的。

只有通过科学合理的设计和建设，才能确保大坝的安全运行，为当地的经济和社会发展提供稳定的水利保障。

第九章泄水建筑物下游的水流衔接与消能第一节泄水建筑物下游的水流衔接一、泄水建筑物下游的水流特征泄水建筑群下游水力设计的主要任务是，选择及计算适当的消能措施，在较短的距离内消除余能,并使收缩断面的高速集中水流，安全地转变为下游的正常缓流，保证建筑物的安全．二、泄水建筑物下游水流衔接与消能的主要形式1。

底流式消能:下游采取工程措施，控制水跃发生的位置，通过水跃的表面旋滚和强烈的紊动达到消能的目的．2．挑流式消能:利用下泄水流的动能,将水流挑射至远离建筑物的下游,使下落水舌对河床的冲刷不会危及建筑物的安全,余能一部分在空中消散,大部分在水舌落入下游河道后消除.3。

面流式消能:采取一定的工程措施，将下泄的高速水流导向下游水流的表面。

通过水舌扩散、流速分布的调整及底部旋滚与主流的相互作用消除余能。

此外，可将几种消能方式集合起来，如消能戽就是一种底流和面流结合应用的消能方式.第二节底流式衔接与消能一般的水闸、中小型溢流坝或地质条件较差的各类泄水建筑物,多采用底流式消能。

底流式消能的水力计算:下游的水流衔接形式（即水跃发生的位置），确定必要的工程措施.一、泄水建筑物下游收缩断面水深的计算列坝前断面0－０及收缩断面c －ｃ的能量方程：g V h H P E c c c 2)(20`0ςα++=+=, 令流速系数ςαϕ+=c 1,则：2202ϕg Vh E c c +=即:22202ϕc c gA Q h E +=， 对矩形断面:22202ϕc c gh q h E +=由于上述方程是一元三次方程，一般需用试算法求解， 矩形断面也可迭代法求解:)(2)(022)1(i c i c h E g q h -=+ϕ，初始收缩断面水深取０. 矩形断面时，跃后水深：]1)(81[2)181(2332-+=-+=''c k c cc c h h h gh q h h 二、泄水建筑物下游水跃衔接形式及其对消能的影响1。

附录一泄水建筑物水力设计计算公式一、堰面曲线1.开敞式溢流孔的堰面曲线。

采用幂曲线时按下式和附表1计算。

x kH y n s n =-1(附1)式中H s 为定型设计水头，按堰顶最大作用水头H z max 的75%～95%计算(m)，其它符号见附图1，数值见附表1。

附表1上游坝面坡度 kn垂直(3∶0) 2.000 1.850 3∶11.9361.836原点上游宜用椭圆曲线，其方程式为x aH bH y bH s s s 22221()()()+-=式中aH s 和bH s 分别为椭圆曲线的长轴和短轴。

假设上游面垂直，其长轴aH s 和短轴bH s 可按以下关系选定：a ≈028030.~.ab a =+0873.附图1采用倒悬堰顶时(如附图1)，应满足2maxz H d ＞。

定型设计水头选择及堰顶可能出现的最大负压值参照附表2。

定型设计水头H s 情况下的流量系数m 和其他作用水头H z 情况下的流量系数m z 的比值参照附表3。

2.设有胸墙的堰面曲线。

当校核情况下最大作用水头H z max (孔口中心线上)与孔口高(D )的比值5.1max＞D H z 时；或闸门全开时仍属孔口泄流，即可按下式计算：s H x y 224ϕ=(附2)式中H s ——定型设计水头，一般取孔口中心线至水库校核洪水位的水头的75%～95%； j ——孔口收缩断面上的流速系数，一般取j =0.96；假设孔前设有检修闸门槽时取j =0.95。

其余符号参照附图2。

附图2原点上游可用单圆，复式圆或椭圆曲线，与胸墙底缘通盘考虑。

假设5.12.1max＜＜D H z 时，应通过试验决定。

H s /H z max0.75 0.775 0.80 0.825 最大负压值(m)0.5H s 0.45H s 0.4H s0.35H sH s / H z max0.85 0.875 0.90 0.95 1.0 最大负压值(m)0.3H s0.25H s0.2H s0.1H s0.0H sH z /H s 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 m z /m0.850.900.950.9751.01.0251.07二、泄水建筑物泄水能力计算公式1.开敞式溢流孔的泄水能力可按下式计算：Q m B gH z m z =εσ232/(附3)式中Q ——流量，m 3/s ； B ——溢流堰净宽，m ； H z ——堰顶作用水头，m ； g ——重力加速度，m/s 2；m z ——流量系数，初设时在定型设计水头作用的情况下，当3＞z H P '(P 为堰高，m)时，取m z =m =0.47～0.49；当3≤'z H P时，取m =0.44～0.47；ε——侧收缩系数，根据闸墩厚度及墩头形状而定，初设时可取ε=0.90～0.95；σm ——淹没系数，视泄流的淹没程度而定，不淹没时σm =1。

《泄水建筑物高速水流设计》课程教学大纲英文名称：High-speed Current Design of Outlet Structure课程编码：080820027总学时：32 实验学时：0 学分：2适用对象：水利水电工程专业卓越工程师先修课程：《水力学》、《水工建筑物》、《高等数学》等大纲主撰人：大纲审核人：一、课程的性质与任务《泄水建筑物高速水流设计》是水利水电工程专业卓越工程师的一门主要专业选修课。

通过本课程的学习，使学生掌握高速水流运动的基本概念和研究方法，理解高速水流特殊的水力现象的特点，激发学生对高速水力研究课题的兴趣。

二、教学内容及要求掌握高速水流运动的基本概念与研究方法；对基本概念与研究方法的要求并重。

通过课堂讲解和相关书籍、文献的阅读，掌握常见的高速水流特殊的水力现象，并初步了解这些水力现象目前的国内外研究进展，同时能知晓这些特殊水力现象的危害，在将来的工程设计中最大限度的避免或预防，以保证实际工程的安全运行。

（一）绪论1、授课学时：2学时2、教学内容：（1）高速水流的概念（2）高速水流存在的特殊水力学问题（3）高速水流的研究方法（4）课程主要内容3、教学要求：了解高速水流的基本概念；熟悉高速水流的特殊水力学问题以及高速水流的研究方法。

4、教学重点及难点：（1）重点：高速水流的特殊水力学问题；高速水流的研究方法。

（二）高速水流的紊动1、授课学时：2学时2、教学内容：（1）高速水流的紊动特征及紊流运动分类（2）高速水流运动的数学模型（3）脉动壁压3、教学要求：了解高速水流运动的数学模型；了解紊流特征量及其计算；熟悉脉动避面压力的测量方法；掌握高速水流的紊动的特征及紊流运动的分类。

4、教学重点及难点：（1）重点：高速水流的紊动的特征及紊流运动的分类。

（2）难点：脉动壁压的形成机理、压力传感器形状与尺寸对脉动壁压实测特征值的影响。

（三）高速水流的掺气1、授课学时：6学时2、教学内容：（1）掺气现象及其影响（2）高速水流掺气机理（3）气泡在流场中的运动形态（4）高速水流的自然掺气（5）高速水流的强迫掺气3、教学要求：了解掺气现象及其影响；了解高速水流掺气机理；熟悉明渠中的掺气水流和高速挑射水流的掺气；熟悉跌落水流的掺气和水跃的掺气；掌握各种基本掺气设施有的优缺点。

溢洪道设计 流量校核 3702m ³/s 设计 2660m ³/s1、进水渠为引流平顺，其进口形状做成喇叭口，为减小损失其长度不宜过长。

由于是在基岩上，引流段截面设计为接近矩形的梯形，边坡为1:0.5,。

由于溢洪道位于破碎带上，F17断层由此经过，渗漏稳定问题严重，应采用混凝土砌护兼做防渗铺盖，一般厚度0.3~0.5m ，不设止水、排水或锚筋，本设计取衬砌厚度0.4m 。

2、控制段通过调洪演算，溢流堰顶高程为598m ，堰上最大水头为max H =607.35 -598=9.35m ，则堰上定性水头d H =(0.65~0.85)max H =6.0775~7.9475m ，所以可以取堰上定性水头d H =7m 。

取流量系数为0.45，d H P 1=0.2，d H H 0=0.6。

所以1P =1.4m ，0H =4.2m 。

下游堰高P 2应大于0.6H d ，由调洪演算可知，溢流堰净宽65m ，闸孔数为5，闸门采用弧形闸门，闸门孔宽高为13×10m ，一般，对于露顶弧形闸门来说，其弧面半径R=（1.1~1.5）h ，故半径R 可取为7.15~9.75m ，初步拟定为9m 。

闸墩厚度设为1.5m ，共设4个。

边墩厚度设为2.5m 。

溢洪道总宽B=b+(n-1)D=65+4×1.5=71m 。

闸墩顶高程=校核洪水位+安全加高=607.35+0.4=607.75m 确定堰面曲线根据规范及工程经验，堰顶上游采用三圆弧曲线，下游为幂曲线，如图 所示。

幂曲线方程为;y H x d 85.085.12=故可的得幂曲线方程为：85.10956.0x y =其中： 1R =0.5d H =3.5m ；2R =0.2d H =1.4m ； 3R =0.04d H =0.28m ；1L =0.175d H =1.225m ； 2L =0.276d H =1.932m ； 3L =0.282d H =1.974m ；堰面曲线坐标计算表X 0.511.5 22.533.544.555.56Y0.03 0.10 0.20.34 0.52 0.73 0.97 1.24 1.54 1.88 2.24 2.63剖面衔接计算直线段和堰面曲线切点xc 、yc 确定溢流堰顶部曲线的长短对流量系数有一定的影响，当堰面曲线长度不足以保持标准实用堰的外形轮廓时，流量系数将受到影响而降低。

水电站泄水建筑物的布置与设计-水工建筑物论文-水利工程论文-水利论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——古瓦水电站泄水建筑物设计摘要：古瓦水电站坝址区为高山峡谷区, 泄水建筑物分两岸布置。

设计中采用了表层、中表层、中组合的左、右两岸泄洪的布置型式, 并充分利用左岸放空(导流) 洞, 采用了三洞合一布置方案。

通过合理的流量分配, 实现了溢洪洞、泄洪洞规模及结构的经济合理。

关键词：泄水建筑物; 溢洪洞; 泄洪洞; 三洞合一;作者简介：詹国强(19 -) , 男, 四川成都人, 教授级高级工程师, 从事水利水电工程设计和咨询工作;; 杨斌(1968-) , 男, 四川成都人, 高级工程师, 从事水利水电工程项目管理工作;; 贺开云(1981-) , 男, 重庆璧山人, 高级工程师, 从事水利水电工程设计和咨询工作;; 谢桃(1988-) , 女, 四川遂宁人, 工程师, 从事水利水电工程设计和咨询工作.;收稿日期：2019-05-06Design of Discharge Structure of Guwa Hydropower StationZHAN Guoqiang YANG Bin HE Kaiyun XIE TaoQingYuan Engineering Consultants Co., LTD Xiangcheng Hydropower Development Co., LTD, China DatangAbstract：The dam site of Guwa Hydropower Station is located in alpine and gorge area where the discharge structures are arranged on both sides of the bank. In the design, the layout of flood discharge structures are on both side of banks, which surface layer, middle surface layer and middle layer combination are adopted, and the left bank releasing (diversion) tunnel is fully utilized, and the layout scheme ofthree tunnels in one is adopted. Through reasonable flow distribution, economic rationality of the scale and structure of spillway tunnel and releasing tunnel is achieved.Keyword：discharge structure; spillway tunnel; releasing tunnel; three tunnels in one;Received：2019-05-061 电站概况古瓦水电站发电厂房位于四川省甘孜州乡城县境内, 电站涉及乡城、理塘、稻城三县, 是硕曲河干流乡城、得荣段一库六级梯级开发方案的龙头水库电站, 混合式开发, 水库总库容2.458亿m3, 装机容量201MW+4.4 (2.6) MW (主体电站+生态机组) 。

泄洪建筑方案泄洪建筑方案1. 引言泄洪建筑是指为了疏导和控制河道水流，在河流的上、中、下游等关键位置建造的一类建筑物。

泄洪建筑是防洪工程的重要组成部分，对于减轻洪灾的危害、保护人民生命财产安全具有重要意义。

本文将重点探讨泄洪建筑的设计原则、建设技术和利用效益。

2. 设计原则泄洪建筑的设计应满足以下原则：2.1 流量控制原则：泄洪建筑的主要作用是疏导和控制河流水流，因此设计时需根据特定的河流流量情况和洪水频率，合理确定泄洪建筑的规模和流量控制能力。

2.2 安全可靠原则：泄洪建筑的安全性和可靠性是设计的核心要求。

在设计中，需考虑建筑物的抗洪能力、抗震能力、排水能力等各项指标，确保建筑物在洪水来袭时能够正常运行，并且要能承受住可能发生的地质灾害和自然灾害。

2.3 环境友好原则：泄洪建筑应尽量减少对环境的影响，减少生态系统的破坏。

在建设中，应注意生态保护和生物多样性的恢复，避免对河流生态系统的破坏，以及对周边土地、水资源等的污染。

3. 建设技术泄洪建筑的建设技术包括以下几个方面：3.1 基础设施建设：泄洪建筑的基础设施建设包括河道开挖、基坑开挖、地基处理、回填和固结等工作。

根据土质情况和建筑物类型，选择适当的基础形式和基础结构，确保建筑物的稳定和安全。

3.2 结构设计：泄洪建筑的结构设计需要考虑建筑物所承受的水压、土压等荷载，选取合适的材料和结构形式，以保证建筑物在洪水冲击下的稳定性和可靠性。

3.3 锁风闸门：泄洪建筑的关键部件是锁风闸门，它可以通过升降和开关，控制水流的流量和流速。

在设计和制造过程中，需考虑门体的密封性和耐用性，以及操作的便利性和安全性。

3.4 监测与管理系统：泄洪建筑的监测与管理系统包括水位监测、水流监测、泄洪闸门操作监控等。

通过高精度传感器、无线通信技术和计算机信息处理系统的应用，实现对泄洪建筑的实时监测和远程控制。

4. 利用效益泄洪建筑的建设对于减轻洪水灾害的危害和维护国家生态安全具有重要作用。

导流泄水建筑物导流泄水建筑物（1）导流明渠1）布置原则：弯道少，避开滑坡、崩塌体及高边坡开挖区；便于布置进入基坑的交通道路；进出口与围堰接头满足堰基防冲要求；避免泄洪时对下游沿岸及施工设施冲刷，必要时进行导流水工模型验证。

2）明渠断面设计明渠底宽、底坡和进出口高程应使上、下游水流衔接条件良好，满足导、截流和施工期通航运、过木、排冰要求。

设在软基上的明渠，宜通过动床水工模型试验，改善水流衔接和出口水流条件，确定冲坑形态和深度，采取有效消能抗冲设施。

导流明渠结构型式应方便后期封堵。

应在分析地质条件、水力学条件并进行技术经济比较后确定衬砌方式。

（2）导流隧洞导流隧洞应根据地形、地质条件合理选择洞线，保证隧洞施工和运行安全。

相邻隧洞间净距、隧洞与永久建筑物之间间距、洞脸和洞顶岩层厚度均应满足围岩应力和变形要求。

尽可能利用永久隧洞，其结合部分的洞轴线、断面型式与衬砌结构等均应满足永久运行与施工导流要求。

隧洞型式、进出口高程尽可能兼顾导流、截流、通航、放木、排冰要求，进口水流顺畅、水面衔接良好、不产生气蚀破坏，洞身断面方便施工；洞底纵坡随施工及泄流水力条件等选择。

导流隧洞在运用过程中，常遇明满流交替流态，当有压流为高速水流时，应注意水流掺气，防止因此产生空蚀、冲击波，导致洞身破坏。

隧洞衬砌范围及型式通过技术经济比较后确定，应研究解决封堵措施及结构型式的选择。

（3）导流底孔导流底孔导流底孔设置数量、高程及其尺寸宜兼顾导流、截流、过木、排冰要求。

进口型式选择适当的椭圆曲线，通过水工模型试验确定。

进口闸门槽宜设在坝外，并能防止槽顶部进水，9以免气蚀破坏或孔内流态不稳定影响流量。

利用永久泄洪、排沙和水库放空底孔兼作导流底孔时，应同时满足永久和临时运用要求。

坝内临时底孔使用后，须以坝体同混凝土回填封堵，并采取措施保证新老混凝土结合良好。

大坝水利枢纽布置及泄水建筑物设计一、大坝水利枢纽布置1. 大坝的选择与布置大坝是水利工程中的重要组成部分，它主要用于拦截水体形成蓄水库，并提供稳定的水源供应。

在选择大坝的位置时，需要考虑以下几个因素：•地质条件：大坝的建设需要稳定的地质条件，通常选择坚硬的岩石或者厚实的黏土作为基础。

•水文条件：需要确定大坝所处水体的水源情况、水流量等方面的信息，以便确定大坝的高度和长度。

•地貌条件：选择地貌平坦或者适宜建设的地点，以便降低施工难度。

•经济条件：综合考虑建设投资、运营成本等经济因素，选择最优的建设方案。

大坝布置主要包括坝体主体和附属结构的设置。

坝体主体主要包括溢洪道、放空洞、冲击坎、溢流堰等构筑物，它们的布置应根据大坝水文、地质等条件灵活选择，以保证工程的安全性和可靠性。

2. 溢洪道溢洪道是大坝工程中的重要泄水结构，主要用于在洪水来临时，将多余的水流引导至安全地点，以保证大坝的安全运行。

溢洪道的选择和设计需考虑以下几个因素：•洪水流量：根据设计洪水，确定溢洪道的设计流量。

•洪水过程：了解洪水的流量变化过程，确定溢洪道开启和关闭的时机。

•溢洪流型：根据溢洪流型选择适当的溢洪道形式，如自由溢流式、控制溢流式等。

溢洪道的设计要满足以下几个基本要求：•正常下泄：确保大坝正常下泄的能力，以确保水库的正常运行。

•洪水安全：在设计洪水下，能够安全、稳定地排洪，保证大坝的安全。

•通行交通：考虑溢洪道安全通行和溢洪水对下游的交通影响，确保交通畅通。

•砂淤处理：要考虑溢洪道对砂淤的影响，采取相应的疏浚措施，确保溢洪道的畅通。

二、泄水建筑物设计1. 泄水建筑物的类型泄水建筑物是大坝工程中的重要组成部分，它主要用于控制和调节水库的出流，以维持一定的水位和水流量。

根据不同的用途和功能，泄水建筑物可以分为以下几种类型：•泄洪道：用于控制洪水的泄洪，通常位于大坝的下游，通过调节泄洪流量，防止洪水对下游产生影响。

•底孔排水孔：用于控制水库的水位，通过开启或关闭排水孔，可以调节水位，以满足水库的用水需求。

《泄水建筑物高速水流设计》复习题第一章一、填空题1、高速水流的研究可采用以下四种方法：理论分析、试验研究、数值计算、原型观测。

二、名次解释高速水流：如果水流运动速度足够高，以至于水流紊动强烈和剧烈掺气，并可能导致空蚀破坏、结构振动、局部区域雾流强降雨、急流冲击波及滚波等现象的单独或综合出现，此时的水流称为高速水流三、问答题1、层流与紊流的本质区别是什么？答：1、紊流运动是由大小不等的涡体所组成的无规则的随机运动，其物理量(如流速、压强及温度等)存在脉动，即对时间和空间而言的不规则变化。

2、紊流的输运能力(用紊动黏性系数来表示)要比分子的输运能力大几个数量级。

注：紊动黏性系数又称为紊动扩散系数。

3、紊流常在高雷诺数下发生，可将其视为层流的非稳定性发展，且紊流中通过小涡体的掺混运动造成很大的能量耗损。

2、与处于中、低速运动的水流相比，高速水流的流动特性有哪些新的变化？答：1、高速水流通常为复杂边界条件下的多相体系紊流。

2、高速水流与过流边界之间的相互作用更加突出。

3、高速水流中惯性力的作用更加突出。

3、高速水流存在哪些特殊的水力学问题，请简要说明。

答：1、高速水流的紊动与流激振动2、高速水流的掺气3、高速水流的消能4、空化空蚀5、高速水流的雾化6、急流冲击波与滚波4、高速水流的研究方法有哪些？答：理论分析、试验研究、数值计算、原型观测。

第二章一、填空题1、从水流紊动特征的空间变化出发，可将紊流分为：均匀紊流与非均匀紊流2、非均匀紊流又可细分为：自由切变紊流及边壁切变紊流3、边壁切变紊流包括：流体绕固体边界的流动及流体在固体边界之间的流动两种4、脉动壁压强度、主频率及其频谱持性是结构设计中甚为关注的物理量。

5、根据紊流运动的特性，可将水利工程中切变紊流的脉动壁压分为平顺水流情况下的脉动壁压与强紊流情况下的脉动壁压两种。

二、名词解释均匀紊流：均匀紊流要求所有紊动特征量不随空间位臵而变，也即任何紊动特征量的平均值及其空间导数在坐标作任何平移变换时不变。

7 泄水建筑物设计7.1 泄水方案选择由于坝址地带河谷较窄，山坡陡峭，山脊高，且无天然垭口，如采用明挖溢洪道方案，开挖量大，造价较高，故采用了隧洞泄洪方案隧洞布置于右岸。

考虑到隧洞造价较高且施工困难，采用“龙抬头”无压泄流的形式与施工导流洞结合的型式。

7.2 泄水隧洞选线与布置隧洞从进口到出口存在平面上和剖面上选线与定位问题。

它关系到工程造价和运用可靠性，应根据隧洞的用途，综合考虑地形、地质、水力学、施工、运行、沿线建筑物、枢纽总布置以及对周边环境影响等因素，在勘测基础上，拟定不同方案进行技术比较选定。

本工程中枢纽布置于河弯地段，从地形上来看，左岸山坡陡于右岸，且若布置隧洞则其出口处偏离主河道太远，水流条件不好，所以隧洞应该布置于右岸；从地质来看该山梁除了表面有一层较深的风化岩外，下部大部分为坚硬玄武岩，强度较高，岩体中夹杂几条破碎带，但走向大多数与隧洞轴线成较大角度。

因此将泄洪隧洞、及引水发电隧洞布置于右岸凸出的山梁中。

7.3 隧洞的体型设计7.3.1 进口建筑物本工程泄水形式采用表孔堰顶泄流方案，采用开敞式进水口，进口处设置操作平台，堰顶设闸门控制泄流。

、（1）进口堰面曲线（以堰顶为坐标原点）采用WES型堰面曲线,坝面铅直，方程为：X n = KHdn-1y，（7-1）x1.85 = 2.0Hd0.85y （7-2）式中 Hd ——定型设计水头，按堰顶最大作用水头Hmax的75%～95%计算；K ，n ——与上游面有关的系数和指数,,当坝面铅直时,K=2.0,n=1,850。

H d ＝（2822.85-2810）×75%～95%＝9.45～11.97 取H d ＝10.24mx 1.85 = 2.0H d 0.85y= 2.0×11.450.85y即： x 1.85 = 15.89y 堰顶上游段采用椭圆曲线，其方程为：()()()12222=-+d d d bH y bH aH x（7-3）其中：a 为0.28～0.3之间，取a = 0.28, aH d =2.867，a/b = 0.87 + 3a=0.87 + 0.84=1.71，b=0.16 ， bH d =1.68。

龙塘水库工程泄洪方案选择及泄水建筑物结构设计泄水建筑物作为水库大坝枢纽工程中的重要组成部分，在工程优化设计、施工建设乃至运营维护等过程中，均需要给予足够的重视。

在龙塘水库初步设计过程中，对泄水方案的比选确定和泄水建筑物结构等内容，进行了详细论证分析与研究，优选出较佳的泄洪方案和建筑物结构，确保工程具有较高的合理性、安全性和节能经济性。

标签：龙塘水库；泄洪方案；泄水建筑物；溢洪道1 工程概况龙塘水库工程主要由首部枢纽工程、输水工程组成。

本阶段选择了上、下两个坝线，坝线相距约240m。

推荐的下坝线集水面积18.5km2，正常蓄水位546.00m，死水位505.00m，校核水位为549.92m，总库容302.8万m3，总供水量667.1万m3，下放生态用水166万m3。

工程任务是解决宰便镇及周边村寨饮水问题，多余水量用于下游农田灌溉。

首部枢纽等别为IV等，工程规模属小（1）型。

供水工程等别为IV等，工程规模属小（1）型。

2 泄洪方案的优选比选左岸地形坡度约为50°，正槽式溢洪道宽度较大时，会造成较高的开挖边坡，开挖量及边坡处理量相对较大，故同时考虑泄洪洞方案及侧槽式溢洪道进行比较。

工程正常蓄水位为546.00m，规模为IV等小（1）型。

经洪水分析计算，设计工况下泄流量为146m3/s，校核工况下泄流量为233m3/s，根据拟选的左岸溢洪布置方案，拟选了地面式正槽开敞式溢洪道方案、地面式侧槽开敞式溢洪道方案以及泄洪洞设闸泄洪方案进行研究比较，结合溢洪道上布设交通问题，地面式溢洪道在溢流堰位置布置交通桥，均为WES实用堰[1]，三个方案进行技术经济综合比较，即：方案一，正槽开敞式溢洪道，溢流净宽15m，2孔，堰顶高程546.00m；方案二，侧槽开敞式溢洪道，溢流净宽15m，2孔，堰顶高程546.00m；方案三，设闸门泄洪洞，溢流净宽6m，1孔，堰顶高程543.00m。

经技术、经济等方面的综合比较，方案二（侧槽溢洪道）减少开挖量及开挖边坡，且不存在后期运行管理，是较为适合的泄洪方案，故泄洪方案推荐方案二，即侧槽开敞式溢洪道。

第五章泄水建筑物体型和轮廓尺寸选定的水力设计第一节堰坝水流与堰型问题任何水利枢纽都有泄洪建筑物，为安全计，其泄流方式多采用表孔堰流。

枢纽中的拦河坝为混凝土坝时，常将一段拦河坝布置成溢流坝；拦河坝为土石坝时，一般须布置河岸溢洪道。

本节先以高溢流坝和河岸开敞式正槽溢洪道的控制堰为对象，讨论其体型选择和轮廓尺寸布置的有关水力学问题。

一、溢洪道控制堰堰型及其水力特性作为溢洪道的控制堰，其体型、尺寸和布置方式是溢洪道泄流能力的决定性因素。

不同的泄流能力，洪水期可能出现的水库最高洪水位和相应要求的坝高不同，因此，控制堰的设计是否合理，直接关系到枢纽布置方案的优劣。

这里我们仅从水力学观点分析一些主要堰型的水力持性。

控制堰在平面上可呈直线或曲线。

一般大体积混凝土溢流坝、河岸正槽溢洪道都常将堰顶轴线布置为直线；溢流拱坝坝顶为曲线。

河岸溢洪道也有采用曲线堰顶布置的，如墨西哥式溢洪道，主要用于山区小型水库无闸门控制的溢洪道。

控制堰的水力特性很大程度上取决于沿水流向垂直剖面的形态，剖面形态不同，其水力特性、适用条件也不同。

对于实用堰，首先应确定是非真空堰还是真空堰，是高堰还是低堰。

非真空堰与真空堰的区别，在于是否依赖堰顶附近水流底部的适当负压(真空度)来保证运行工况的泄流能力；高堰与低堰的区别，在于堰的上游堰高与堰顶运行水头之比是否足够大．从而使堰的泄流能力不再受此相对堰高的影响。

大部分溢流坝或溢洪道，为减免负压可能导致的有害后果，常采用非真空剖面堰，溢流坝通常属高堰；河岸溢洪道的控制堰既可能是高堰，也可能是低堰。

在实际工程中，适当控制堰顶负压值的真空剖面堰也不乏先例。

(一)非真空实剖面高堰非真空实用堰的堰型选择原则，应以其能在较大的堰顶水头变化范围内有较大的流量系数，且堰面不产生危害性负压为标准。

这使人易于想到，实用堰堰顶曲线可按薄壁堰自由溢流水舌下缘进行构制。

早在1888年，巴赞(Bazin)首次用上述原则得到了巴赞实用堰剖面，认为沿该堰面溢流将不产生负压。