05高职高专水工建筑物教案-河岸溢洪道

'教学内容板书或旁注第六章河岸溢洪道§6-1概述l水库枢纽三大件：挡水建筑物、泄水建筑物、取水建筑物。l溢洪道：宣泄水库中容纳不下的多余洪水，保证大坝及工程的安全。l布置方式：①与大坝相结合，布置在河床中间，成为河床式溢洪道，如重力坝、拱坝的溢流坝段。②当大坝为土石坝，溢洪道就不能与大坝结合，不能布置在河床中，需要布置在河岸边（水库边），成为河岸式溢洪道。一、河岸溢洪道的类型l类型：开敞式溢洪道：正槽式、侧槽式。正常溢洪道：封闭式溢洪道：井式、虹吸式。非常溢洪道：漫流式、自溃式、爆破引溃式1.正槽式溢洪道水流过溢流堰后，水流方向不变，进入泄水槽。l特点：水流平顺，泄水能力强，结构简单，常用。l适用：岸边有合适的马鞍形山口时，此时开挖量最小。正槽溢洪道图2.侧槽式溢洪道水流过堰后，转向约90°，进入泄水槽。l特点：水流条件复杂，水面极不平稳，结构复杂，对大坝有影响。l适用：两岸山体陡峭，无法布置正槽式溢洪道，可在坝头一端布置侧槽式溢洪道，此时溢流堰的走向与等高线大体一致，可减少开挖量，但水流就有转向问题。适用于中、小型工程。第页 侧槽溢洪道图3.井式溢洪道l特点：是管流，泄水能力低，水流条件复杂，易出现空蚀，应用较少。井式溢洪道图4.虹吸式溢洪道l原理：溢洪道由曲管组成，曲管最顶部设通气孔，通气孔的出口在水库的正常高水位处，当水库的水位超过正常高水位，淹没了通气孔，曲管内没有空气，泄水时有虹吸作用，可增加泄水能力。l特点：结构复杂，不便检修，易空蚀，超泄水能力小。用于中小型工程。虹吸式溢洪道图二、河床式溢洪道的位置选择第页 1.安全方面修建在坚固的岩石地基上，必须修在挖方上，两侧山体必须保证稳定，水流进出口不宜离大坝太近。2.经济方面选择高程合适的马鞍形山口，开挖方量少，出水归河，冲毁农田要少。3.施工运用方面为管理运用方便，不宜离大坝太远，施工中要考虑出渣线路、堆渣场地，最好开挖的土石料能用在修坝中。要考虑爆破的影响。第页 教学内容板书或旁注§6-2正槽式溢洪道一、正槽式溢洪道的组成组成部分：进水渠、控制段、泄水槽、消能设施、出水渠。1.进水渠往往溢流堰不能紧靠水库，需修建进水渠将水库中的水平顺引至堰前。l要求：应将水平顺引至堰前，在引水过程中，尽量减小水头损失，即在合理的开挖条件下，减小水流流速。①平面布置长度尽量短，轴线尽量平直，最好为直轴线，如需转弯，R>5B（渠底宽），且堰前有足够长的直线段，保证正向进水。堰前进口为喇叭形。②横断面应足够大，以减小流速，减小水头损失，一般流速为1～2m/s。断面形状为梯形，应注意边坡稳定。做好衬砌，减小糙率。③纵断面底坡采用逆坡或平坡，渠底高程要低于堰顶高程。二、控制段溢洪道的控制段包括：溢流堰及两侧连接建筑物。是控制溢洪道泄流能力的关键部位。（一）溢流堰的形式溢流堰通常选用宽顶堰、实用堰，有时也是用驼峰堰、折线形堰。溢流堰的体形应尽量满足增大流量系数，在泄流时不产生空穴水流或诱发振动的负压等。（1）宽顶堰宽顶堰的特点是结构简单，施工方便，但流量系数较低。由于宽顶堰荷载小，对承载力较差的土基适应能力较强，因此，在泄量不大或附近地形较平缓的中、小型工程中应用较广，如图所示。（2）实用堰第页 实用堰与宽顶堰相比较，实用堰的流量系数比较大，在泄量相同的条件下需要的溢流前缘较短，工程量相对较小，但施工较复杂。大、中型水库，特别是岸坡较陡时，多采用这种型式，如图所示。l泄流能力：溢洪道中的实用堰一般都比较低矮，其流量系数介于溢流重力坝和宽顶堰之间。实用堰的泄流能力与其上下游堰高、定型设计水头、堰面曲线型式等因素有关。l剖面形式：WES标准剖面堰、克—奥型剖面堰。l定型设计水头Hd。低堰泄流时由于下游堰面水深比较大，堰面一般不会出现过大的负压，不致发生破坏性的空蚀和振动，因此在设计溢洪道的低堰时，可选择较小的定型设计水头，使高水位时的流量系数加大。根据实验研究，定型设计水头可采用（0.6~0.75）Hmax。l上游堰高P1溢流堰按上游堰高P1和定型设计水头Hd的比值分为高堰（P1/Hd＞1.33）和低堰(P1/Hd≤1.33)。高堰的流量系数接近一个常数，一般不随P1/Hd的变化而受影响；低堰的流量系数则随P1/Hd的减小而降低，流量系数的变化如表6-1。这是因为进水渠中流速加大，水头损失加大，同时过堰水舌下缘垂直收缩不完全，压能增大，动能减小。为了获得较大的流量系数，一般上游堰高P1≥0.3Hd。l下游堰高P2：低堰的流量系数还与下游堰高P2有关。当堰顶水头较大，下游堰高P2不足，堰后水流不能保证自由泄流时，将会出现流量系数随水头增加而降低的现象。为了消除这种现象，下游堰高一般应P2≥0.6Hd。溢洪道中的实用堰一般都比较低矮，其流量系数介于溢流重力坝和宽顶堰之间。实用堰的泄流能力与其上下游堰高、定型设计水头、堰面曲线型式等因素有关。lWES幂曲线：可按下式计算：（6.1）式中：Hd—堰面曲线定型设计水头；x、y----原点下游堰面曲线横、纵坐标；n----与上游堰坡有关的指数；k----当P1/Hd>1.0时，k值见表6-1；当P1/Hd1.0时，取k=2.0~2.2；设计溢流堰堰面曲线，首先要确定定型设计水头Hd。对于P11.33Hd的低堰，Hd=（0.65~0.85）Hmax（Hmax为校核流量下的堰上水头）。泄流时由于下游堰面水深比较大，堰面一般不会出现危险负压，即使在最大水头超过Hd第页 的1.18~1.54倍的情况下，堰面负压也不会超过0.06MPa，不致发生破坏性的空蚀和振动。l堰顶上游堰面曲线：1、双圆弧曲线，如图所示。2、三圆弧曲线，上游堰面铅直，如图所示。3、椭圆曲线，可按下列方程计算：式中a、b---椭圆曲线参数，当P1/Hd<2时，a=0.215~0.28，b=0.127~0.163；P1/Hd小，a与b取小值。上游堰面采用倒悬：应满足d>Hmax/2,如图。低堰的流量系数还与下游堰高P2有关。当堰顶水头较大，下游堰高P2第页 不足，堰后水流不能保证自由泄流时，将会出现流量系数随水头增加而降低的现象。为了消除这种现象，下游堰高P20.6Hd。溢流堰顶部曲线的长度对流量系数也有影响。当堰顶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。对克—奥Ⅰ型剖面堰其曲线终点（切点）的坐标应满足：x≥1.15Hd，y≥0.36Hd；对于WES标准堰面其大致范围是：x=（-0.282~0.85）Hd，y=（0~0.37）Hd。堰面曲线终点的切线坡度宜陡于1∶1，见图6-11。图6-11实用堰基本剖面1—基本堰面；2—辅助堰面；3—切点实用堰末端一般设置反弧曲面段，当它与泄槽连接时，反弧半径R=（3~6）h（h为最大泄量时反弧段最低点的水深）；当它与水平泄槽或消力池护坦连接时，反弧半径R=（6~12）h，流速大时宜选用较大值。（3）驼峰堰驼峰堰是一种复合圆弧的溢流低堰，堰面由不同半径的圆弧组成，如图6-9所示。其流量系数可达0.42以上，设计与施工简便，对地基的要求低，适用于软弱地基。（4）折线形堰为获得较长的溢流前沿，在平面上将溢流堰做成折线形，称折线形堰。l堰顶高程：中、小型水库溢洪道，特别是小型水库溢洪道常不设闸门，堰顶高程就是水库的正常蓄水位；溢洪道设闸门时，堰顶高程低于水库的正常蓄水位。堰顶是否设置闸门，应从工程安全、洪水调度、水库运行、工程投资等方面论证确定。侧槽式溢洪道的溢流堰一般不设闸门。l胸墙：当水库水位变幅较大时，常采用带胸墙的溢流堰。这种布置型式，可以减小闸门尺寸，在较低库水位时开始溢流，提高水库汛前限制水位，充分发挥水库效益。但在高水位时其超泄能力不如开敞式溢洪道。（二）溢流孔口尺寸的拟定第页 溢洪道的溢流孔口尺寸，主要是溢流堰堰顶高程和溢流前沿宽度的确定。其设计方法与溢流重力坝基本相同。但由于溢洪道出口一般离坝脚较远，其单宽流量可以比溢流重力坝所采用数值大一些。闸墩的型式和尺寸应满足闸门（包括门槽）、交通桥和工作桥的布置、水流条件、结构及运行检修等的要求。当有防洪抢险要求时，交通桥与工作桥必须分开设置，桥下净空应满足泄洪、排凌及排漂要求。三、泄槽正槽溢洪道在溢流堰后多用泄槽与消能防冲设施相连，以便将过堰洪水安全地泄向下游河道。河岸溢洪道的落差主要集中在该段。（一）泄槽的水力特征泄槽的底坡常大于水流的临界坡，所以又称陡槽。槽内水流处于急流状态、紊动剧烈、由急流产生的高速水流对边界条件的变化非常敏感。当边墙有转折时就会产生冲击波，并可能向下游移动；如槽壁不平整时，极易产生掺气、空蚀等问题。（二）泄槽的平面布置泄槽在平面上宜尽可能采用直线、等宽、对称布置，力求使水流平顺、结构简单、施工方便。当泄槽的长度较大，地形、地质条件不允许做成直线，或为了减少开挖工程量、便于洪水归河和有利于消能等原因，常设置收缩段、扩散段或弯道段。收缩段的收缩角（泄槽中心线与边墙的夹角）越小，冲击波也越小。一般收缩角<11.25°，也可以通过近似计算确定。扩散段的扩散角应保证水流扩散时不能脱离边界，避免产生竖轴漩涡。一般按直线扩散的扩散角θ≤6°~8°。初步设计时，扩散角θ可根据下式计算选用：式中Fr—扩散段起、止断面的平均弗汝德数；K—经验系数，一般取3.0；v—扩散段起、止断面的平均流速，m/s；h—扩散段起、止断面的平均水深，m。泄槽在平面上需要设置弯道时,弯道段宜设置在流速小、水流比较平稳、底坡较缓且无变化部位。宜选用较大的转弯半径及合适的转角，相对半径可取R/B=6~10，（R为轴线转弯半径，B为泄槽底宽）。见图所示。第页 （三）泄槽的纵剖面泄槽的纵剖面应尽量按地形、地质以及工程量少、结构安全稳定、水流流态良好的原则进行布置。泄槽纵坡必须保证槽中的水位不影响溢流堰自由泄流，使水流处于急流状态。因此，泄槽纵坡必须大于水流临界坡度。常用的纵坡为1％~5％，有时可达10％~15％，坚硬的岩石上可以更大，实践中有用到1∶1的。为了节省开挖方量，泄槽的纵坡通常是随地形、地质条件而改变，但变坡次数不宜过多，而且在不同坡度连接处要用平滑曲面相连接，以免高速水流在变坡处发生脱离槽底引起负压或槽底遭到动水压力的破坏。当坡度由陡变缓时，可采用半径为（6~12）h的反向弧段连接（h为反弧段水深），流速大者宜选用大值；当底坡由缓变陡时，可采用竖向射流抛物线连接，如图6-11所示。其抛物线方程可按下式计算。式中x、y—以缓坡泄槽末端为原点的抛物线横、纵坐标；θ—缓坡泄槽底坡坡角（°）；H0—抛物线起始断面比能，；H，v—分别为抛物线起始断面平均水深（m）及流速（m3/s）；—流速分布不均匀系数，通常取=1.0；K—系数，对于落差较大的重要工程，取K=1.5；对于落差较小者，取K=1.1~1.3；（四）泄槽的横剖面第页 泄槽横剖面形状在岩基上多做成矩形或近似于矩形，以使水流均匀分布和有利于下游消能，边坡坡比大约为1:0.1~1:0.3；在土基上则采用梯形，但边坡不宜太缓，以防止水流外溢和影响流态，大约为1:1~1:2。泄槽边墙顶高程，应根据波动和掺气后的水面线，加上0.5~1.5m的超高来确定。对非直线段、过渡段、弯道等水力条件比较复杂的部位，超高应适当增加。掺气程度与流速、水深、边界糙率及进口形状等因素有关。掺气水深hb（m）可用下式估算。式中h、hb—分别为泄槽计算断面不掺气水深及掺气后水深（m）；v—为不掺气情况下计算断面的平均流速（m/s）；—修正系数，一般为1.0~1.4(s/m)，当流速大时宜取大值。在泄槽转弯处的横剖面，弯道处水流流态复杂，由弯道离心力及冲击波共同作用下形成的外墙水面与中心线水面的高差Δh如图6-12（a）所示。Δh可按下式计算。式中Δh—横向水面差；r0—弯道段中心线曲率半径（m）；b—弯道宽度（m）；K—超高系数，其值可按表6-2查取。为消除弯道段的水面干扰，保持泄槽轴线的原底部高程、边墙高程等不变，以利施工，常将内侧渠底较轴线高程下降，而外侧渠底则抬高，如图所示。（五）泄槽的衬砌泄槽衬砌应满足：①表面光滑平整，不至引起不利的负压和空蚀；②分缝止水可靠，避免高速水流浸入底板以下，因脉动压力引起破坏；第页 ①排水系统通畅，以减小作用于底板上的扬压力；②材料能抵抗水流冲刷；③在各种荷载作用下能保持稳定；④适应温度变化和一定的抗冻融循环能力。影响泄槽衬砌可靠性的因素是多方面的，而且作用在底板上的荷载不易精确计算。因此，衬砌设计应着重分析具体的地质、流速、工程规模、气候和施工条件，采取相应的构造措施。1.岩基上泄槽的衬砌岩基上的衬砌可以用混凝土、水泥浆砌条石或块石，以及石灰浆砌块石水泥浆勾缝等型式。石灰浆砌石水泥勾缝，适用于流速小于10m/s的小型水库溢洪道。水泥浆砌条石或块石适用于流速小于15m/s的中、小型水库，厚度一般为0.3~0.6m。大、中型工程，由于槽内流速较高，一般用混凝土衬砌，衬砌厚度不小于0.3m。为防止产生温度裂缝，在衬砌上应设置横缝和纵缝。衬砌的纵横缝一般用平缝，接缝处衬砌表面应结合平整，当地基不均匀性明显时，垂直水流方向的横缝一般用搭接的型式，特别要防止下游表面高出上游表面。在良好的地基上有时也可用键槽缝，见图6-13（a）、（b）所示。对于平行水流方向的纵缝，可适当降低要求，一般可用平接式，见图6-13（d）。纵横缝的间距应考虑气候特点、地基约束情况、混凝土施工（特别是温度）条件，根据类似工程的经验确定，其大小一般采用10~15m。靠近衬砌的表面沿纵横向需配置温度钢筋，含筋率约0.1%。衬砌分缝的缝宽一般多采用1~2cm，缝内必须做好止水，衬砌的纵缝和横缝下面应设置排水设施，且互相连通渗水集中到纵向排水内排向下游。纵向排水通常是在沟槽内放置缸瓦管，管径视渗水大小确定，一般采用10~20cm。管接口不封闭，以便收集渗水，周围用1~2cm的卵石或碎石填满，顶部盖混凝土板或沥青油毛毡等，以防止浇筑混凝土时灰浆进入造成堵塞。横向排水通常是在岩石上开挖沟槽，尺寸视渗水大小而定，一般采用0.3m×0.3m。为了防止排水管有可能被堵塞而影响排水，纵向排水管至少应有两排，以确保排水通畅。泄槽边墙的构造基本上与底板相同。边墙的横缝间距与底板一致，缝内设止水，其后设排水并与底板下的排水管连通。在排水管靠近边墙顶部的一端设通气孔以便排水通畅。边墙的断面型式，根据地基条件和泄槽断面形状而定，岩石良好，可采用衬砌式，厚度一般不小于30cm第页 ，当岩石较弱时，需将边墙做成重力式挡土墙。混凝土边墙顶宽应不小于0.5m，以利通行。2.土基上泄槽的衬砌土基上泄槽通常用混凝土衬砌。由于土基与衬砌之间没有粘结力，而且不能采用锚筋，所以衬砌厚度一般要比岩基上的大，通常为0.3~0.5m。混凝土衬砌的横缝必须须用搭接的形式，有时还在下块的上游侧设齿墙，以防止衬砌沿地基面滑动，如图所示。齿墙应配置足够数量的钢筋齿墙应配置足够数量的钢筋，以保证强度。纵缝有时也做成搭接式，缝中设止水填料，并设水平止水片。如图所示。由于土基对混凝土板伸缩的约束力比岩基小，所以可以采用较大的分块尺寸，纵横缝的间距可用15m或稍大，以增加衬砌的稳定性和整体性。衬砌需要双向配筋，各向含筋率约为0.1%。在衬砌底板下面，设置厚约30cm的碎石垫层，形成平面排水，以减小底板承受的渗透压力。如果地基为粘性土，先铺一层厚0.2~0.5cm的砂砾垫层，垫层以上再铺卵石或碎石排水层，或在砂砾层中做纵、横排水管，管周围做反滤层。如果地基为细砂，应先铺一层粗砂，再做碎石排水层、以防止渗透破坏。第页 四、消能防冲设施溢洪道宣泄的洪水，单宽流量大，流速高，能量集中。因此，消能防冲设施应根据地形、地质条件、泄流条件、运行方式、下游水深及河床抗冲能力、消能防冲要求、下游水流衔接及对其他建筑物的影响等因素，通过技术经济比较选定。河岸式溢洪道一般采用挑流消能或底流消能。挑流消能一般适用于较好岩石地基的高、中水头枢纽。挑坎下游常做一段短护坦以防止水流量时产生贴流而冲刷齿墙底脚。为避免在挑流水舌的下面形成真空，影响挑距，应采取通气措施，见图。底流消能一般适用于土基或破碎软弱的岩基上。五、出水渠溢洪道下泄水流经消能后，不能直接泄入河道而造成危害时，应设置出水渠。选择出水渠线路应经济合理，其轴线方向应尽量顺应河势，利用天然冲沟或河沟。六、正槽溢洪道的水力计算溢洪道各部分的形状和尺寸拟定以后，应验算其泄流能力和进行水面线计算及消能计算，以判断方案布置是否合理。1.进水渠的水力计算进水渠水力计算内容是：根据渠内流速的大小，求库水位与下泄流量关系曲线，校核泄流能力；求渠内水面曲线，确定进水渠边墙高。（1）根据堰流公式，求H0（已知B、Q）。（6-5）第页 式中H0—包括行近流速水头的堰上水头（m）；B—闸孔总净宽（m）；m—流量系数；ε—侧收缩系数；σs—淹没系数；Q—设计流量（m3/s）；（2）联立求解下列方程，计算堰前水深h和v。进水渠为梯形断面，b为渠底宽。m为进水渠边坡系数。其余参数见图6。（3）计算水库水位。①当v≤0.5m/s时，进水渠水头损失很小，可忽略不计，则：水库水位=堰顶高程+H0②当v=0.5~3.0m/s，并且进水渠沿程断面、糙率不变、平面布置比较顺直时，进水渠水头损失所占比重也很小，这时可按明渠均匀流公式进行近似计算，计算误差不大，且偏于安全。则：水库水位=堰顶高程+H++hω式中hω—进水渠总水头损失，为沿程水头损失hf与局部水头损失hj之和；，；—局部水头损失系数，参见有关水力学教材；L—进水渠长度（m）α—动能修正系数，一般采用α=1.0；①当进水渠流速v≥3.0m/s，进水渠沿程断面糙率变化较大，则要用明渠非均匀流公式进行计算。第页 首先计算起始断面的水力要素—水深、流速。进水渠的起始断面一般可选择在堰前（3~4）H处，如图下中的1-1断面。起始断面水深为h1，流速为v1（用式6-6试算）。然后假定h2，求v2=Q/ω2；根据下式计算式中，，。将代入式（6-10）求得。式中i—进水渠纵坡；α1、α2—动能修正系数，一般采用α=1.0重复上述步骤求得ΔL2-3，ΔL3-4……，直至ΣΔL等于进水渠全长，推算到渠首断面n-n计算hn，vn。即可推求进水渠的水面线。则水库水位可由下式计算。水库水位=渠底高程+hn+2.控制段水力计算控制段水力计算主要是校核溢流堰过流能力。第页 溢流堰选用实用堰（0.67H＜δ＜2.5H＝或宽顶堰（2.5H＜δ＜10H＝，其堰上水头H0都可用公式计算。则上游堰高=h-H0。校核泄流能力可采用下式进行验算。当宽顶堰顺水流方向的长度δ＞10H时，水流流态已不属于宽顶堰流，而是明渠非均匀流，它的沿程水头损失已不能忽略。当一个平坡或缓坡接一陡坡时，渠中水流由缓流变为急流，在两坡的交接断面处，水深可以近似看成是临界水深hk。对该情况可用下述方法求得其泄流量。取断面1-1和2-2列能量方程如下：式中h、v、hk、vk—分别为2-2断面和1-1断面的水深和流速；hf—两断面间的能量损失。计算时，假定h，按下式求流量Q式中—流速系数，视进口形状而定，一般为0.96左右；B—进口2-2断面的渠底宽；H—库水位与渠底高差。求得Q后，即可求得式（6-12）中的v、hk、vk及hf（，，，，、为两断面间的平均流速和水力半径，Bk为1-1断面的渠底宽）。将以上各值代入式（6-12），如左右相等，h、Q即为所求值，如不相等则再设h重新试算。3.过渡段水力计算第页 过渡段的作用是用来连接控制段和泄槽，它把单宽流量小、溢流前缘长的宽浅式控制段与较窄的泄槽结合起来。过渡段大多是变宽度，变底坡的明槽。过渡段可布置在陡槽上（也是叫渐变槽），平面布置如图。也可采用缩窄陡槽过渡段：先用斜坡缩窄底宽降低槽底高程，再由调整段调整水水流，使其平顺流入下游陡槽。如图。过渡段的水力设计应考虑以下要求：①不能影响控制段的设计过流能力；②不能因收缩或改变流向而引起水流扰动（如冲击波等）传向下游泄槽和消能防冲设施；③在满足前两点的情况下，尽可能简化过渡段型式，减小长度、宽度和深度。（1）渐变槽式过渡段其水平方向长度L可用下式计算：1-1断面水深认为近似等于临界水深，1-1到2-2断面水深，按下式能量方程求解。第页 式中：，，。v1，v2，h1及h2为两断面的流速及水深。、、为两断面的平均流速、平均谢才系数、平均水力半径。其计算步骤：先求h1（hk）验算i1，i1应大于ik，再设h2，试算E2，直至满足能量方程。（2）窄陡槽型过渡段（略）4.泄槽水力计算泄槽水力计算是在确定了泄槽的纵向坡度及断面尺寸后，根据溢洪道的设计与校核流量，计算泄槽内水深和流速的沿程变化，即进行水面线计算，以便确定边墙高度，为边墙及衬砌的结构设计和下游消能计算提供依据。（1）泄槽水面线的定性分析计算水面线之前，必须先确定所要计算水面线的变化趋势，以及上下两断面的位置（定出水面线的范围）。以泄槽底坡线、均匀流的水面线（N-N线）和临界水深的连线（K-K线）（2）用分段求和法计算泄槽水面线泄槽水面线计算的首要问题是确定起始断面，起始断面一般都在泄槽的起点，水面线的计算从该断面开始向下游逐段进行。起始断面的水深则与上游渠道情况有关：①泄槽上游接宽顶堰、或缓坡明渠、或过渡段，如图所示，起始断面水深等于临界水深hk。②泄槽上接实用堰，如图。起始水深hc可由堰前断面0-0与起始断面C-C的能量方程求得。泄槽上游接另一个泄槽，如图。起始段水深由上游段泄槽水力计算求得。第页 ③泄槽水面线的计算及边墙高度的确定泄槽水面线的计算采用分段求和法。计算步骤同引渠水面线计算所述，或参考有关水力学教材进行计算。水面线确定以后可根据槽内流速大小及公式，考虑施工方便，确定边墙高度。5.消能设计水力计算溢洪道消能设计水力计算可参考第二章有关挑流消能设计内容及第五章有关底流消能设计内容进行计算。§6-3侧槽式溢洪道一、侧槽溢洪道的布置特点l组成：由控制段、侧槽、泄槽、消能防冲设施和出水渠等部分。l适用条件：一般适用于坝址山头较高、岸坡较陡、岩石坚固而泄量较小的情况。这种型式的溢洪道多用于中小型工程。l特点：溢流堰可采用实用堰，堰顶一般不设闸门。根据地形、地质条件，堰后可以是开敞明槽，也可以是无压隧洞，也可利用施工导流隧洞，如图所示。侧槽溢洪道与正槽溢洪道的主要区别在于侧槽部分，其它部分基本相同。二、侧槽设计侧槽设计应满足：第页 ①泄流能力沿侧槽均匀增加；②由于过堰水流转向约90°，大部分能量消耗于侧槽内的水体旋滚，侧槽中水流的顺槽流速完全取决于侧槽的水力坡降，因此要保证一定的坡度；③侧槽中的水流应处于缓流状态，以使水流稳定；④侧槽中的水面高程要保证溢流堰为自由出流，保证泄流能力和稳定流态。（一）侧槽横断面侧槽横断面形状宜做成窄深式。当过水断面积相同的情况下，窄深断面比宽浅断面节省开挖量，而且窄深断面容易使侧向进流与槽内水流混合，水面较为平稳。靠岸一侧的边坡在满足水流和边坡稳定的条件下，以陡为宜，一般采用1：0.5左右为宜，溢流堰一侧，溢流曲线下部的直线段坡度（即溢流边坡），一般可采用1：0.5~1：0.9。由于侧槽内的流量是沿流向不断增加的，所以侧槽底宽亦应沿水流方向逐渐增加。起始断面底宽b0与末端断面底宽bl的比值对侧槽的工程量影响很大。一般b0/bl越小，则侧槽的开挖量越省，但槽底挖得较深，调整段（的工程量也相应增加。所以，应根据地形、地质条件确定比较经济的b0/bl值，通常b0/bl采用1~1/2，其中b0的最小值应满足开挖设备和施工要求，bl一般选用与泄槽底宽相同。（二）侧槽的纵剖面（1）槽底纵坡：侧槽应有适易的纵坡以满足泄水能力的要求。由于槽中水流处于缓流状态，因而侧槽的纵坡比较平缓，但如果槽底纵坡过缓，将使侧槽上游段水面壅高过多而影响过堰流量。但如果过陡，又会增加侧槽下游段的开挖深度。初步拟定时可采用0.01~0.05。具体数值可根据地形和泄量大小选定。（2）槽底高程：槽底高程加槽内水深等于水面高程，水面过高将淹没堰顶影响过堰流量。所以，确定槽底高程的原则应该是在不影响溢流堰过流能力的条件下，尽量采用较高的槽底以减少开挖方量。第页 根据实验，若槽内水面线在侧槽始端最高点超出溢流堰顶的高度hs（图6-29）不超过堰顶水头H的0.5倍时，可以认为对整个溢流堰来说是非淹没的。为了减少挖方，常以hs=0.5H确定侧槽始端的水位。根据该水位减去水深可得槽首底部高程。槽内各断面水深则根据侧槽末端的水深hl向上游逐段推算而得。为了使水流平顺地进入泄槽，常在泄槽与侧槽之间设水平调整段。其长度L=(2~3)hk。由缩窄槽宽的收缩段或用调整段末端底坎适当壅高水位，使水流在控制断面形成临界水流，而后泄入泄槽。第页'