控制段的溢流堰的型式

1、控制段的溢流堰的型式溢流堰應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)條件、運(yùn)用要求，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較選定。通常選用開敞式或帶胸墻孔口式的寬頂堰、實(shí)用堰、駝峰堰、折線形堰。開敞式溢流堰具有較大的超泄能力，宜優(yōu)先選用。（1）寬頂堰。寬頂堰的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，但流量系數(shù)較低。由于寬頂堰荷載小，對(duì)承載力較差的土基適應(yīng)能力較強(qiáng)，因此，在泄量不大或附近地形較平緩的中、小型工程中應(yīng)用較廣，如下圖-1所示。寬頂堰的堰頂通常需用混凝土或漿砌石進(jìn)行砌護(hù)，保護(hù)地基不受沖刷。對(duì)于中小型工程，若基巖有足夠的抗沖能力，也可以不加砌護(hù)但應(yīng)考慮開挖后巖石表面不平整對(duì)流量系數(shù)的影響。圖1寬頂堰 圖2實(shí)用堰（2）實(shí)用堰。實(shí)用堰與寬頂堰相比較，實(shí)用

2、堰的流量系數(shù)比較大，在泄量相同的條件下需要的溢流前緣較短，工程量相對(duì)較小，但施工較復(fù)雜。大、中型水庫(kù)，特別是岸坡較陡時(shí)，多采用這種型式，如上圖2所示。溢洪道中的實(shí)用堰一般都比較低矮，其流量系數(shù)介于溢流重力壩和寬頂堰之間。實(shí)用堰的泄流能力與其上下游堰高、定型設(shè)計(jì)水頭、堰面曲線型式等因素有關(guān)。堰頂以下的堰面曲線宜優(yōu)先采用WES型冪曲線，堰頂上游可采用雙圓弧、三圓弧或橢圓曲線。WES型冪曲線，可按下式計(jì)算： （1） 式中 Hd堰面曲線定型設(shè)計(jì)水頭； x、y原點(diǎn)下游堰面曲線橫、縱坐標(biāo)； n與上游堰坡有關(guān)的指數(shù)，見表1； k當(dāng)P1/Hd 1.0時(shí)，k值見表1；當(dāng) P1/Hd 1.0時(shí)，取k=2.02.2

3、； 設(shè)計(jì)溢流堰堰面曲線，首先要確定定型設(shè)計(jì)水頭Hd。對(duì)于P11.33Hd的低堰，Hd=（0.650.85）Hma（Hmax為校核流量下的堰上水頭）。低堰泄流時(shí)由于下游堰面水深比較大，堰面一般不會(huì)出現(xiàn)危險(xiǎn)負(fù)壓，不致發(fā)生破壞性的空蝕和振動(dòng)。表1 堰面曲線參數(shù)上游面坡度（）knabR1R23：02.0001.8500.175Hd0.282Hd0.50.2 Hd3：11.9361.8360.139 Hd0.237 Hd0.680.21 Hd3：21.9391.8100.115 Hd0.214 Hd0.480.22 Hd3：31.8731.7760.119 Hd-0.45-堰頂上游堰面曲線可采用以下三種

4、曲線：1）雙圓弧曲線，如下圖3所示，圖中的參數(shù)見上表。2）三圓弧曲線，上游堰面鉛直，如圖4所示。3）橢圓曲線，可按下列方程計(jì)算：式中 a、b橢圓曲線參數(shù)，當(dāng)P1/HdHmax/2,如下圖5。 圖3堰頂上游為雙圓弧曲線、下游為冪曲線 圖4堰頂上游為三圓曲線、下游為冪曲線 圖5上游堰面倒懸，堰頂上游為橢圓 曲線下游為冪曲線高堰的流量系數(shù)接近一個(gè)常數(shù)，一般不隨P1/Hd的變化而受影響；低堰的流量系數(shù)則隨P1/Hd的減小而降低，流量系數(shù)的變化如下表2。這是因?yàn)檫M(jìn)水渠中流速加大，水頭損失加大，同時(shí)過堰水舌下緣垂直收縮不完全，壓能增大，動(dòng)能減小。為了獲得較大的流量系數(shù)，一般上游堰高P1 0.3 Hd。表2

5、 隨相對(duì)堰高變化的流量系數(shù)m值（適用于雙圓弧、三圓弧、橢圓堰頭曲線）P1/HdH0/Hd0.20.40.61.01.330.40.4250.4300.4310.4330.4360.50.4380.4420.4450.4480.4510.60.4500.4550.4580.4600.4640.70.4580.4630.4680.4720.4760.80.4670.4740.4770.4820.4860.90.4730.4800.4850.4910.4941.00.4790.4860.4910.4960.5011.10.4820.4910.4960.5020.5071.20.4850.4950.4

6、990.5060.5101.30.4960.4980.5000.5080.513低堰的流量系數(shù)還與下游堰高P2有關(guān)。當(dāng)堰頂水頭較大，下游堰高P2不足，堰后水流不能保證自由泄流時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)流量系數(shù)隨水頭增加而降低的現(xiàn)象。為了消除這種現(xiàn)象，下游堰高P2 0.6 Hd。溢流堰頂部曲線的長(zhǎng)度對(duì)流量系數(shù)也有影響。當(dāng)堰頂曲線長(zhǎng)度不足以保持標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用堰的外形輪廓時(shí)，流量系數(shù)將受到影響而降低。對(duì)克奧型剖面堰其曲線終點(diǎn)（切點(diǎn)）的坐標(biāo)應(yīng)滿足：x1.15Hd，y0.36Hd；對(duì)于WES標(biāo)準(zhǔn)堰面其大致范圍是：x=（-0.2820.85）Hd，y=（00.37）Hd。堰面曲線終點(diǎn)的切線坡度宜陡于11，見下圖6。圖6 實(shí)用

7、堰基本剖面1基本堰面；2輔助堰面；3切點(diǎn)實(shí)用堰末端一般設(shè)置反弧曲面段，當(dāng)它與泄槽連接時(shí)，反弧半徑R=（36）h（h為最大泄量時(shí)反弧段最低點(diǎn)的水深）；當(dāng)它與水平泄槽或消力池護(hù)坦連接時(shí)，反弧半徑R=（612）h，流速大時(shí)宜選用較大值。（3）駝峰堰 駝峰堰是一種復(fù)合圓弧的溢流低堰，堰面由不同半徑的圓弧組成。其流量系數(shù)一般為0.400.46。設(shè)計(jì)與施工簡(jiǎn)便，對(duì)地基的要求低，適用于軟弱地基。（4）折線形堰 為獲得較長(zhǎng)的溢流前沿，在平面上將溢流堰做成折線形，稱折線形堰。中、小型水庫(kù)溢洪道，特別是小型水庫(kù)溢洪道常不設(shè)閘門，堰頂高程就是水庫(kù)的正常蓄水位；溢洪道設(shè)閘門時(shí)，堰頂高程低于水庫(kù)的正常蓄水位。堰頂是否設(shè)置閘門，應(yīng)從工程安全、洪水調(diào)度、水庫(kù)運(yùn)行、工程投資等方面論證確定。側(cè)槽式溢洪道的溢流堰一般不設(shè)閘門。當(dāng)水庫(kù)水位變幅較大時(shí)，常采用帶胸墻的溢流