溢流堰设计说明书.doc

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,、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=23540m3/s则可假定(2)校核洪水位工况下:Q=35260m3/s则可假定选取二者中的最大值,,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=35300m3/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=483m.。,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,-,;—淹没系数,因其为自由出流,;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≥,可以不计行近流速,取m=。H0-堰顶设计总水头。将各参数代入上式,得堰顶设计水头:H0=:堰顶高程=设计水位-堰顶水头=175-=。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。,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。,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(等于或低于20年一遇的洪水)闸门全开时,坝顶附近不得出现负压。Hzmax=校核洪水位-堰顶高程=-158=,堰顶附近将出现负压,HZ超出HS愈大,负压值愈大,显然,遇到校核洪水位,即HZ=HZmax时,堰顶附近将出现最大负压值。选用不同定型设计水头时堰顶附近可能出现的最大负压值见下表:HS/,堰体对水舌有顶托作用,使其流量系数减少,减少溢流段下泄量,所