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4.第十节 泄水重力坝.ppt

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4.第十节 泄水重力坝.ppt
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第十节 泄水重力坝,一、溢流重力坝(一)基本要求1.有足够的过流能力 孔口尺寸 孔口形体 流量系数 2.有良好的水流流态 水流平顺 不产生负压、振动、空蚀 不冲刷下游河床危及坝体 下游不产生折冲水流影响其它建筑物正常运行 3.有灵活的水流控制设备 闸门 启闭机,(二)孔口设计,1.洪水标准 (洪峰流量、洪水总量)(p85表3-11) 2.孔口形式 开敞溢流式(堰顶接近正常蓄水位、上部不设胸墙) 大孔口溢流式(堰顶低、上部设胸墙),(二)孔口设计,3.孔口尺寸(闸墩间隔尺寸) 满足泄洪要求(q=Q溢/L,b=L/n) 适应闸门和启闭机的制造与运行(b/H=1.5~1.7) 适应枢纽布置(孔口高宽决定的溢流段总长适应坝段布置) 保证下游水流条件(孔口数多为奇数),(二)孔口设计,4.闸门和启闭机 闸门: 平板门(结构简单、闸墩受力好、启闭力大、闸墩厚)、 弧形门(启闭力小、闸墩薄、无门槽、水流平顺、闸墩受力条件差、闸墩长) 启闭机:活动式(多用于平板门)、固定式(多用于弧形门),(二)孔口设计,5.闸墩 墩厚:平板门(门槽深0.5~2.0+门槽处墩厚1.0~1.5)、弧形门(1.5~2.0,缝墩增厚0.5~1.0) 形状:上游端半圆形、椭圆形;下游端流线型、圆弧曲线 边墩导墙:顶部厚0.5~2.0,延长至消力池末端或厂房后一定范围,每隔15m设伸缩缝及止水防溢流时漏水,(二)孔口设计,6.横缝:设在闸墩中间(不均沉降不影响启闭、闸墩厚度大)设在孔跨中间(不均沉降可能影响启闭、闸墩厚度大、横缝上过流可能局部水流不顺),(三)溢流面体形设计,要求: 流量系数较高、泄流能力大 水流平顺,不产生负压和空蚀 体形简单、造价低、便于施工1.顶部曲线段与锐缘堰泄流水舌下缘曲线相吻合我国多采用WES曲线 2.反弧段通常采用圆弧曲线,R=(4~10)h ( h---校核洪水闸门全开时反弧处水深)流速愈大R愈大,流速小于16m/s时取下限 3.中间直线段坡度同非溢流坝下游坡,与基本三角形斜边一致,上下与堰顶曲线和下部反弧相切 4.剖面设计上游坝面铅直或下部倾向上游,下游坝面如上述1.2.3.有挑流鼻坎超出基本三角形外出现较大拉应力时与坝体分开,(四)消能防冲设施,消能:部分水流动能转换成热能 消能途径: 水流内部紊动、掺混、剪切、旋滚 水股扩散、水股间碰撞 水流与固体边界剧烈摩擦和撞击 水流与周围气体的摩擦和撞击 设计原则: 大部分下泄水流动能消耗在水流内部紊动中或水流与空气的摩擦中 不产生危及坝体的河床或岸坡的局部冲刷 下泄水流平稳,不影响其它建筑物正常运行 结构简单、工作可靠 工程量小,1.底流消能,特点: 水跃产生的表面旋滚与底部主流间的强烈紊动、剪切和掺混消能 消能效果好,对水头(高、中、低)、地质条件和尾水变幅适应性强 护坦较长,土石和砼的方量大,工程造价高 消能工: 消力池为主体消能工,消力池断面多为矩形,也有扩散式和收缩式 常见辅助消能工有分流趾墩、消力墩、尾坎 形成消力池的措施: 护坦末端设消力坎,坎前成消力池 降低护坦高程形成消力池 既降低护坦又建消力坎形成综合消力池,2.挑流消能,特点: 利用挑流鼻坎将下泄急流抛向空中后落入下游远离坝址的河床中,急流与固体边界摩擦、在空中与空气摩擦、掺气、扩散、落入尾水中淹没紊动扩散而消能 挑流鼻坎控制射流落水远近、范围和流量分布,对尾水变幅适应强 结构简单、施工与维修方便、造价低 下游受冲刷严重、堆积物多,尾水波动与雾化严重 适用于基岩较坚固的中、高水头各类泄水建筑物 消能工: 挑流鼻坎为主要消能工,要选择鼻坎形式,确定鼻坎高程、反弧半径、挑角,计算挑距和下游冲刷坑深 鼻坎坎顶应高出下游水位1~2m 挑角愈大射距愈远,一般200~250 反弧半径R=(8~10)h (h---坎上水深),R太大鼻坎太长增加工程量,太小水流转向不平顺 挑坎形体:扩散坎、连续坎、差动坎、斜挑坎、扭曲坎、高低坎、窄缝坎、分流墩、宽尾墩,3.面流消能,特点: 鼻坎将主流挑至下游水面,在主流下面旋滚消能 旋滚流速低,沿河床流向坝址,河床可不加固,但要防止水滚裹挟石块磨蚀坝脚地基 高速水流在表面伴随强烈波动,下游很长距离水流不平稳 适用于下游尾水较深、流量变化范较小、水位变幅不大、有排冰漂木要求,4.消力戽,特点 挑流鼻坎潜没在水下,形不成自由水舌,水流在戽内旋滚消耗大量能量后经鼻坎挑至下游表面 高速水流在表面,减轻了对河床的冲刷,不需做护坦 水面波动大,有面流消能相似的缺点 适用于尾水较深(大于跃后水深)、下游水位变幅较小、无航运要求、下游河床和两岸抗冲能力较强,二、坝身泄水孔,作用:泄水 预泄库水增大调蓄能力 放空水库检修 排沙减少淤积 泄水满足航运、灌溉 施工导流 工作条件 孔内高速水流易产生负压、空蚀、振动
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