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溢流坝段结构形式
溢流坝段是指水坝中的一个特定部分，用于控制水流的溢流和泄洪。
溢流坝段的结构形式可以根据具体的设计和功能需求而有所不同，以下是几种常见的结构形式：
1.溢流堰坝（Spillway Dam）：溢流堰坝是一种常见的溢流坝段结构形式，通常由一个或多个溢流堰构成。
溢流堰坝的主要功能是通过溢流堰控制水流的溢流和泄洪，以保证水坝的安全。
溢流堰坝可以采用不同的形式，如重力坝、拱坝等。
2.溢流面坝（Overflow Dam）：溢流面坝是一种通过坝面上的溢流面来控制水流溢流的结构形式。
溢流面坝通常由一段倾斜的坝面构成，当水位超过一定高度时，水流会从溢流面上溢流。
溢流面坝适用于一些水位变化较大的情况，可以通过调整溢流面的倾斜角度来控制溢流流量。
3.溢流堤坝（Spillway Embankment）：溢流堤坝是一种利用堤坝来控制水流溢流的结构形式。
溢流堤坝通常由一段较低的堤坝构成，当水位超过一定高度时，水流会从堤坝上溢流。
溢流堤坝适用于一些地形较平坦的情况，可以通过调整堤坝的高度和形状来控制溢流流量。
4.溢流闸坝（Spillway Gate Dam）：溢流闸坝是一种通过闸门来控制水流溢流的结构形式。
溢流闸坝通常由一段带有闸门的坝段构成，当水位超过一定高度时，可以打开闸门来控制溢流流量。
溢流闸坝适用于需要更加精确控制溢流流量的情况，可以通过调整闸门的开度来实现。
这些溢流坝段结构形式在设计和施工过程中需要考虑多个因素，如水流特性、地质条件、工程成本等。
具体的选择应根据实际情况进行综合考虑和评估。
溢流坝施工方案前言溢流坝是水利工程中常见的重要构筑物之一，其主要作用是在水库水位超过设计水位时，通过溢流坝将多余的水流出，保证水库安全运行。
因此，溢流坝的设计和施工至关重要。
本文将介绍一个较为通用的溢流坝施工方案，以供参考。
施工前准备在进行溢流坝的施工前，需做好充分的准备工作。
首先要对工程所在地的地质环境进行详细调查，确定地形特征和地质条件。
同时需要制定详细的施工计划和施工图纸，确保施工过程中有序进行。
另外，还需准备好所需的材料和设备，保证施工的顺利进行。
施工工艺1.地基处理在进行溢流坝施工时，地基处理是至关重要的一环。
首先需要对施工区域进行开挖和平整，然后进行地基的夯实和加固，以确保坝体的稳固性和承载力。
2.坝体浇筑坝体的浇筑是溢流坝施工的核心环节。
在进行浇筑前，需要搭建好施工场地和脚手架，以方便施工作业。
选择适当的混凝土配合比和施工技术，保证浇筑质量。
3.防水处理为了提高溢流坝的防水性能，需要在施工过程中对坝体进行防水处理。
可以采用特殊的防水涂料或防水材料进行处理，确保坝体的密封性。
安全施工在进行溢流坝的施工过程中，安全是第一位的考虑因素。
施工人员需要严格遵守安全操作规程，佩戴好安全防护装备，确保施工过程中的安全。
同时，还需要定期检查施工设备和施工场地，确保处于良好状态。
施工质量控制施工质量是保证工程质量的关键因素之一。
在进行溢流坝施工过程中，需要加强对施工质量的监控和控制。
定期进行质量检查和验收，及时发现和纠正质量问题，确保工程质量达标。
总结溢流坝的施工是一项复杂的工程，需要综合考虑地质、材料、工艺等多方面因素。
通过本文介绍的施工方案，希望能够为溢流坝的施工提供一些参考和借鉴，确保工程顺利进行，达到预期效果。
== 第4章 溢流坝段表孔设计溢流坝段既是挡水建筑物，又是重力坝枢纽最中重要的泄水建筑物。
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噩系数，，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。
(1) 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。
单宽流噩愈大，所需的溢流前缘 愈短，对枢纽 布置有利， 但 下 泄水 流动能大，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，故可假定单宽流盐q=200m 3 /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 Q 23540 L = — == 117 .7 m200( 2 ) 校核洪水位 工况下： Q = 3526 0 m3/s则可假定Q 35260L = — == 176 .3m200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：(1 )设计 洪水位工况下·. n =117 .7= 14 .71( 2 ) 校核洪水位 工况下： 176 .3n 21 .94由此可确定 孔口数为22 孔。
据此计算Q 溢 = 22X 8X200 = 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。
溢流坝段设计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4-14-1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。
4、溢流坝设计4.1 孔口设计4.1.1 泄水方式的选择重力坝的泄水主要方式有开敞式溢流和孔口式溢流，前者除泄洪外还可以排除冰凌或其他漂浮物。
设置闸门时，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水位和下泄流量，适用于大中型工程，所以为是水库有较大的泄洪能力，本设计采用开敞式溢流。
4.1.2 洪水标准的确定本次设计的重力坝是2级建筑物，根据《水利工程水工建筑物洪水标准》采用500年一遇的洪水标准设计，2000年一遇的洪水标准校核。
4.1.3 流量的确定经水文、水利调洪演算确定：设计情况下，溢流坝的下泄流量为5327.7m3/s；校核情况下，溢流坝的下泄流量为6120.37m3/s。
4.1.4 单宽流量的选择坝址处基岩比较完整，根据综合枢纽的布置及下游的消能防冲要求，单宽流量取100～150 m3/（s.m）。
4.1.5 孔口净宽拟定分别计算设计和校核情况下溢洪道所需的孔口宽度。
计算成果见表2-5表2-5孔口净宽计算成果表4.1.6 溢流坝段总长度确定初步拟定闸墩厚度，中墩厚d=4.5m，边墩厚t=3m，则溢流坝段的总长度B0为：B=nb+（n-1）d+2t=45+9+6=60m4.1.7 堰顶高程的确定初拟侧收缩系数ε=0.95，流量系数m=0.502。
因过堰水流为自由出流，故σs=1，由堰流公式Q=σsεmnb（2g）0.5H01.5计算堰上水头H0，计算水位分别减去相应的堰上水头即为堰顶高程。
计算成果见表2-6表2-6堰顶高程计算成果表4.1.8 闸门高度的确定门高=正常高水位-堰顶高程+（0.1～0.2）=215.5-201.07+（0.1～0.2）=14.5m 取15m4.1.9 定型设计水头的确定堰上最大水头Hmax =校核洪水位-堰顶高程即：Hmax=217.14-201.07=16.07m定型设计水头Hs 为Hs=（75%～95%）Hmax=12.05～15.27m，取Hs=14.2m，由14.2/16.07=0.88查表知0.3Hs=4.26m小于规定的允许值（3～6m水柱）。
溢流坝段设计一、孔口设计1、孔口形式本设计溢流坝段采用开敞式溢流坝，孔口形式采用坝顶溢流式，堰顶不设闸门，所以溢流堰堰顶高程即为正常蓄水位605m。
2、孔口尺寸本设计溢流堰净宽51m，每孔净宽17m。
二、溢流坝剖面设计溢流坝曲线由顶部曲线段、中间直线段和下部反弧段三部分组成，溢流面曲线采用WES曲线。
1、设计依据《溢洪道设计规范》（SL 253-2002）2、基本资料有上述资料可得出H max=5.97m。
3、溢流曲线设计溢流曲线具体尺寸要求如下图一所示，其中H d为堰面曲线定型设计水头设计水头，规范要求按最大作用水头H max的75%到95%计算，本设计采用80%倍的H max，所以H d=4.78m。
上游堰高P1=42m>1.33H d=6.35m，所以本设计为高堰流量系数m d=0.502。
1)曲线参数计算表2)、下游曲线段下游曲线段计算公式为：1n n d x kH y-=式中：H d 为堰面曲线定型设计水头；x ，y 为原点下游堰面曲线横纵坐标； n 与上游堰坡有关； k 当P 1/H d >1.0时，k 值由规范查取，当P 1/H d ≦1.0时，k 取2.0到2.2。
上游堰坡垂直，所以由规范查的n=1.85；P 1/H d =8.8>1.0，所以由规范查的k=2.0。
综上所述，本设计溢流堰堰面曲线段公式为：()()1.850.5ddy x H H =经excel 计算可得堰面曲线计算表如下表所示：3）、中间直线段直线段与曲线段的切点计算如下所示：0.850.851.85120.7yx d d x d H =-=-代入数据计算可得：7.97t x m = 6.154t y m =4）、下游反弧段本设计采用挑流消能，由规范查的反弧段半径R=(4~10)h 0，式中h 0为校核水位闸门全开时挑流鼻坎反弧段最低点处的水深。
挑流鼻坎高程取579.00m （下游最高水位577.54m ）。
电站溢流坝段设计4 溢流坝段设计4.1 孔口设计⑴ 泄水方式的选择：为使水库有较好的超泄能力，结合本工程实际情况，采用开敞式孔口溢流。
⑵ 洪水标准的确定：本次设计的主要建筑物级别为3级，根据规范《水利水电枢纽等级划分及洪水标准》查山区、丘陵区水利工程建筑物洪水标准，采用50年一遇的洪水标准设计，500年一遇的洪水校核。
⑶ 流量的确定：由基本资料可知，设计洪水情况下，溢流坝的下泄流量为86403/m s ；校核洪水情况下，溢流坝的下泄流量为118403/m s 。
⑷ 单宽流量的选择：坝址处基岩比较坚硬完整，综合枢纽的布置及下游的消能防冲要求，单宽流量取120()3/m s m ⋅。
⑸ 孔口净宽的拟定：分别计算设计和校核情况下溢洪道所需孔口宽度，计算成果如下：根据公式B=Q/q B=8640/120=72m根据以上计算，取每孔净宽b=16m ，孔数=5，则实际溢流坝孔口净宽为80m ， ⑹ 溢流坝段总长度（溢流孔口的总宽度）的确定：根据工程经验拟定闸墩的厚度为：中墩厚4m ，边墩厚3m ；则溢流坝段的总长度0L 为:m t d n nb L 98323)15(1652)1(0=⨯+⨯-+⨯=+-+=⑺ 堰顶高程的确定：由堰流公式： 232Hg mb c Q S εσ=式中：Q —流量s σ—淹没系数。
不淹没时取1.0 m —流量系数。
ε—侧搜索系数。
n —孔数 b —单孔净宽拟定侧收缩系数ε＝0.92，流量系数m ＝0.502，因为过堰水流为自由出流，故s σ＝1，c=1.0，由堰流公式：3/20S Q σε=，计算堰上水头0H ，再计算堰顶高程，如表4-1所示。
表4-1 堰顶高程计算表格所以，堰顶高程取117.73m 。
⑻ 闸门高度的确定，计算如下：门高＝正常蓄水位－堰顶高程＋(0.1～0.2)＝130-117.73+0.1=12.37m ，查规范取门高为13m 。
⑼ 定型设计水头d H 的确定：堰上最大水头max H ＝校核洪水位－堰顶高程＝135.82-117.73=18.09，定型设计水头d H =(75%~95%)max H ＝13.57～17.19m取d H ＝16.3m, dH /max H =16.3/18.09=0.91经查表4-2可知，坝面最大负压0.18d H ＝2.9m ，小于《混凝土重力坝设计规范》最大负压不超过3～6m 水柱高度，符合要求。
表4-2 堰面可能出现的最大负压量系数m ，根据已知条件，采用堰流公式3/202S Q m b H σε= (4-1)来校核堰的泄流能力，计算结果见表4-3： 根据《水力学》查得；m=0.49，② ε的取值是由水力学公式 （4-2）计算得到，ε=1-0.2[k §+(n-1)o §]×0H /(nb) (4-2) 表 4-3 孔口泄流能力校核4.2 消能防冲设计通过溢流坝顶下泄的水流，具有很大能量，所以要采取有效的消能措施，保护下游河床免受冲刷。
消能设计的原则：消能效果好，结构可靠，防止空蚀和磨蚀，以保证坝体和有关建筑物的安全。
设计时应根据坝址地形，地质条件，枢纽布置，坝高、下泄流量等综合考虑。
消能设计的原则是：尽量使下泄水流的大部分动能消耗在水流内部的紊动中，以及与空气的摩擦上，且不产生危及坝体安全的河床或岸坡的局部冲刷，使下泄水流平顺；结构简单，工作可靠和工程量较少。
溢流坝常用的消能方式是：挑流消能、底流消能、面流消能和消力戽消能。
挑流消能：利用泄水建筑物出口处的挑流鼻坎，将下泄的急流抛向空中，然后落入离建筑物较远的河床，与下游水流相衔接的消能方式。
挑流消能通过鼻坎可以有效地控制射流落入下游河床的位置，范围和流量分布对尾水变幅适应性强，结构简单，施工、维修方便，耗资少，但对下游冲刷严重，堆积物较多，尾水波动与雾化都比较大，挑流消能使用于基岩比较坚硬的中、高水头各类建筑物，是一种应用非常广泛的消能方式。
底流消能：通过水跃，将泄水建筑物泄出的急流转变为缓流，以消除多余动能的消能方式。
消能主要靠水跃产生的表面漩滚与底部主流之间的强烈紊动、剪切和掺混作用。
底流消能具有流态稳定、消能效果较好、对地质条件和尾水变幅适应性强以及水流雾化很小等优点，多用于中低水头。
但护坦较长、土石方开挖量和混凝土方量较大，工程造价较高。
面流式消能：利用鼻坎将主流挑至水面，在主流下面形成反向漩滚，使主流与河床隔开。
主流在逐渐扩散而消能，反向漩滚也消除部分能量。
反向漩滚流速较低且沿河床流向坝址，河床一般无需加固。
但需注意防止水流裹夹石块，磨蚀坝址地基。
面流消能适用于下游尾水较深，流量变化范围较小，水位变幅不大，或有排水，漂木要求的情况。
消力戽消能：消力戽的挑流鼻坎潜没在水下，形不成自由水舌，水流在戽内产生漩滚，经鼻坎将高速的水流挑至表面，其流态如所示。
戽内的漩滚可以消耗大量的能量，因高速水股在表面，也减轻了对河床的冲刷。
消力戽适用于尾水较深（大于跃后水深）且变幅较小，无航运要求且下游河床和两岸抗冲能力较强的情况。
高速水流在表面，不需做护坦，但水面波动较大，其缺点与面流消能工相同。
综合上述几种消能方式的优缺点，结合本工程的实际情况，选择消力戽消能。
图4.1 消力戽消能1-戽内漩滚；2-戽后底部漩滚；3-下游表面漩滚；4-戽后涌浪消力戽设计的主要内容是：确定反弧半径，戽坎高度和挑射角度。
要求做到：既要防止下游水位过低时出现自由挑流，造成严重冲刷，也要避免下游水面过高，淹没太大时，急流潜入河底淘刷坝脚。
初拟尺寸参考下述经验：4.2.1挑射角θ目前兴建的工程，大多数采用挑角40”。
试验表明，过去认30~45，少数采用“为挑角为最优的是不完全恰当的。
虽然挑角大，下游水位适应产生稳定戽流的范围增大；但是大的挑角将造成高的涌浪，使下游产生过大的水面波动和对两岸的冲刷，同时过大的挑角，也造成过深的冲刷坑。
但挑角过小，则戽内表面漩滚易“冲出”戽外，并易出45。
现潜底戽流。
因此，根据具体情况，采用挑角θ=4.2.2反弧半径R一般来讲，消力戽底反弧半径R越大，坝上水流的出流条件越好，同时增加戽内漩滚水体，对消能也有利；但当R大于某一值时，R的增大对出流状况的影响并不大。
R 的选择流能比1 1.52q K=(g)H 有关，一般选择为H/R=2.1～8.4。
本设计中选择H/R=5，而式中H=28m ，因此得到R=4m 。
4.2.3戽唇高度a为防止泥沙入戽，戽唇应高于河床，对于戽端无切线延长时，有a=R(1-cos θ)，因此得到a=1.2m 。
4.2.4戽底高程Z 0戽底高程一般取与下游河床同高，其设计标准是以保证在各级下游水位条件下均能发生稳定的戽流为原则。
戽底太高，容易发生挑流流态；戽底太低，虽能保证戽流流态产生，但降低过多，挖方量增多。
因此，戽底高程的确定，需将流态要求和工程量的大小一并考虑，取Z 0=102m ，与下有河床一样高。
4.3 溢流坝的剖面设计溢流坝基本剖面为三角形，一般其上游面为铅面直面或折线面，溢流面由顶部曲线、底部反孤段两部分组成。
见图4.2所示。
XY32图4.2 溢流坝剖面1-顶部曲线段 2-反弧段 3-切点 4-基本断面 5-溢流水舌4.3.1 上游侧曲线确定上游侧采用椭圆曲线，其方程为：()()()22221d d d bH y x aH bH -+= （4-6）其中定型设计水头d H =16.3m ，按闸门布置要求，取0.3a =，b=a/(0.87+3a)=0.17，椭圆方程为：()()()()8.78.29.23222222y x bH y bH aH x d d d -+=-+=1 （4-7） 4.3.2 堰顶下游段堰面曲线确定曲线采用幂曲线：()1n n dx kH y -=（4-8）式中 H d — 定型设计水头，此处为16.3m ；k,n — 与上游面的倾斜度有关的参数；x,y — 为以堰顶点为坐标原点，x 以向下游为正，y 以向下为正； 因上游面铅直，所以n=1.85 , k=2.0 ;所以 1.85 1.852dx H y = 即y=0.046785.1x 按上式算得的坐标值如下表4－4：表4-5 O 点下游曲线坐标值（m ）4.3.3 反弧段确定反弧曲线的上端与上游幂曲线相切于D 点，下游与河床相切于E 点，D 点、E 点及反弧段曲线圆心O ’点的坐标，可用作图法确定。
即切点D （22.02，14.22）,圆心'O （25.15，11.73），E(25.15，15.73) 4.3.4 坝基宽度B 的计算附加上鼻坎厚度1.2m,则整个坝基宽度为：B=25.15+1.2+4×0.707+4.9=34.1m102m94m3410图4.3 溢流坝剖面示意图4.4闸门与启闭设备的选型目前工程中应用比较广泛的有平面闸门和弧形闸门。
弧形闸门和平面直开闸门均为方案选择中优先考虑的门型，弧形闸门的优缺点如下：优点：①可封闭相当大面积的孔口。
②所需要高度和厚度较小。
③没有影响水流流态的门槽。
④所需启闭力较小。
缺点：①需要较长的闸墩。
②闸门所占空间位置较大。
③不能提出孔以外进行检修维护，不能在孔口间互换。
④闸门所承受总水压力集中于支座处，对土建结构不利。
平面闸门是使用广泛的一种门型，因为它能满足各种类型泄水孔道的需要，它的优缺点如下：优点：①门叶可以移出出口便于检修闸门。
②所占顺水流方向的空间尺寸较小。
③门叶可以在孔口之间互换，故在孔数较多时，可兼做事故闸门和检修闸门。
④对移动式启闭机的适应性较好。
⑤闸门所占空间位置较小。
缺点：①由于门槽的存在，特别是深孔平面闸门，会影响流道的平滑，容易引起空蚀破坏。
②闸门启闭力较弧形闸门大，需用较大的启闭机。
③对于露顶闸门，由于泄水时，闸门底部需高出最高水位，故工作桥排架较高。
结合本设计的具体情况，故选用弧形闸门，采用顶露顶式弧形闸门作为工作闸门，选用平面闸门作为检修闸门。
4.4.1 闸门的布置 1、工作闸门的布置参见《水工钢闸门设计》中，在露顶式闸门中，弧形板曲率半径与门高的比值一般取 （1.0~1.5）H ，支铰位置布置在过流时不受水流及漂浮物冲击的高程上，支铰可设在堰顶以上（0.5~0.75）H 。
已知闸门高H=13m 则：R=（1.0～1.5）H =（13~19.5）m 所以取值为R =16m 。
h=（0.50～0.75）H =（6.5~9.8） m 所以取值为 h= 8 m 。
支铰位置布置在高程为：117.73m+8m=125.73m 处。
2．检修闸门的布置检修闸门为平面闸门，布置在工作闸门上游2m 处。
闸门槽宽度取80cm ，深度取50cm 。
为了方便检修闸门的启闭和移动，在溢流坝检修闸门顶部设置便桥，布置移动式启闭机。
