溢流坝段
溢流坝段
溢流坝（overflow dam），坝顶可泄洪的坝，亦称滚水坝。溢流坝一般由混凝土或浆砌石筑成。按坝型有溢流重力坝、溢流拱坝、溢流支墩坝和溢流土石坝。后者仅限于溢流面和坝脚有可靠防护设施、单宽流量比较小的低坝。和厂房结合在一起，作为泄洪建筑物的坝内式厂房溢流坝、厂房顶溢流和挑越厂房顶泄流的厂坝联合泄洪方式，可用在高山狭谷地区，是宣泄大流量时，解决溢洪道和电站厂房布置位置不足的一种途径，也是从溢流坝发展起来的新形式。
溢流坝过流形式有
①坝顶溢流(跌流)，②坝面溢流，③大孔口坝面溢流（见图）。前两者属表面溢流，能顺利排放冰凌等漂浮物。堰顶可设或不设闸门。无闸门的溢流坝，蓄水位只能与堰顶齐平，泄洪时要靠壅高库水位形成水头，逐渐增加泄量，适用于较小水库或具有较长溢流前沿的溢流坝。设有闸门的溢流坝，能够调节水库蓄水位和下泄流量。其堰顶高程和溢流前沿长度需根据水库和枢纽建筑物功能、泄水要求经水库调洪计算确定。堰顶设有闸墩，用以支撑闸门，墩上架桥以装设闸门启闭设备或设置通道。坝顶溢流的闸门检修容易、操作方便可靠，是最常见的溢流坝形式。
溢流坝设计要满足
①有足够的溢流前沿长度和泄流能力以满足防洪要求；②水流平顺，坝面无不利的负压或振动；③下泄水流不造成危害性冲刷。高水头溢流坝泄水流速可达30～40m/s或更大,下游河床单宽消能功率可达几万甚至几十万千瓦。从溢流或泄水段到下游消能工设计要解决好：空蚀和磨蚀、掺气和雾化、轻型结构的振动、河床和岸坡的冲刷等一系列高速水流问题。要选择合适的坝顶和堰面曲线形式：既要有较大泄流能力，又要有稳定的水流形态和免遭空蚀破坏、容易施工的体型。较好的消能工形式和尺寸对枢纽各建筑物的安全运行具有重要意义。近期的高坝建设中，在新型消能工技术、通气减蚀措施等许多方面都获得了较大的进展。
已有建筑
溢流重力坝是溢流坝中修建较多、运行经验丰富的坝型。巴西图库鲁伊水电站的重力坝，最大坝高86m,23个溢流孔，总泄流量104400m3/s；中国河北省潘家口水利枢纽重力坝，坝高107.5m,设计最大泄流量56200m3/s，部分采用宽尾墩形式的新型消能工。它们都是世界上泄量较大的高水平的溢流重力坝，具有很好的消能防冲效果。支墩坝中溢流大头坝与溢流重力坝相近。高溢流平板坝，由于溢流面板较单薄，不利抗震，采用不多。连拱坝由于拱筒和溢流面、边墙连接结构复杂，很少做为溢流坝。溢流拱坝除坝体结构常较单薄外，由于平面呈拱形，泄流朝径向集中是明显不利的水力条件。早期的拱坝，担心下游冲刷和坝体振动，都不敢采用大流量坝身泄洪，而另辟坝外溢洪道。1950年以来，中国修建了各种类型的溢流拱坝，如溢流跌坎式、挑坎式、溢流面板滑雪道式以及高低坎对冲、窄缝、转向挑坎等消能工形式,较好地解决了拱坝消能防冲、抗震减蚀等问题,使得溢流拱坝建设在中国有了较大的发展。湖南省凤滩水电站腹拱式溢流拱坝，设计泄洪流量达32600m3/s,是世界上泄流量最大的溢流拱坝，采用独特的高低坎对冲消能，效果甚佳。
溢流坝段设计
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 调洪演算成果汇总表 工况上游水位（m ）下泄流量（m3/s ）下游水位(m)正常605.00 179.30 572.83 设计609.45 1248.39 576.29 校核 610.97 1831.76 577.54 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P 1=42m>1.33H d =6.35m ，所以本设计为高堰流量系数m d =0.502。 1)、曲线上游圆弧段参数计算如下表所示： 0.282Hd=1.348m R1=0.50Hd=2.39m 0.276Hd=1.319m R2=0.20Hd=0.956m 0.175Hd=0.837m R3=0.04Hd=0.191m 曲线参数计算表 0.175Hd 0.276Hd 0.282Hd R 1= 0.50H d R 2= 0.2 0H d R3=0.04Hd x y
2)、下游曲线段 下游曲线段计算公式为： 1 n 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： ()() 1.85 0.5d d y x H H = 经excel 计算可得堰面曲线计算表如下表所示： x 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 y 0.037 0.132 0.280 0.477 0.721 1.010 1.343 1.719 2.137 x 4.00 4.50 5.00 5.50 6.00 6.50 7.00 7.50 8.00 y 1.719 2.137 2.597 3.098 3.639 4.220 4.840 5.499 6.197 3）、中间直线段 直线段与曲线段的切点计算如下所示： 0.850.851.85120.7y x 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 ）。 反弧段最低点流速： 2v gH ?= 式中：φ为堰面流速系数，由长江流域规划办公室提供的公式初步确定为： 0.51/31/3(10.055/)(10.055/0.2778)0.93E k ?=-=-= 020.9329.81(610.97579)23.29/v gH m s ?==??-=则
溢流坝段设计
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B 0为： B =nb+（n-1）d+2t=45+9+6=60m 4.1.7 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ζs=1，由堰流公式Q=ζsεmnb（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15m 4.1.9 定型设计水头的确定 堰上最大水头H max =校核洪水位-堰顶高程即：H max =217.14-201.07=16.07m 定型设计水头H s 为H s =（75%～95%）H max =12.05～15.27m，取H s =14.2m，由
溢流坝段表孔设计计算说明
= = 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 m 200 ( 2 ) 校核洪水位 工况下： Q = 3526 0 m3/s 则可假定 Q 35260 L = — = = 176 .3m 200 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 .3 n 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。 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
重力坝抗滑稳定与应力计算
项目名称：几内亚凯勒塔（KALETA）水电站工程项目阶段：复核阶段 计算书名称：重力坝抗滑稳定及应力计算 审查： 校核： 计算： 黄河勘测规划设计有限公司 Yellow River Engineering Consulting Co. ,Ltd. 二〇一二年四月
目录 1.计算说明..................................................................................... 错误!未定义书签。 目的与要求 ......................................................................... 错误!未定义书签。 基本数据 ............................................................................. 错误!未定义书签。 2.计算参数和研究方法................................................................. 错误!未定义书签。 荷载组合 ............................................................................. 错误!未定义书签。 计算参数及控制标准 ......................................................... 错误!未定义书签。 计算理论和方法 ................................................................. 错误!未定义书签。 3.计算过程..................................................................................... 错误!未定义书签。 荷载计算 ............................................................................. 错误!未定义书签。 自重 ............................................................................. 错误!未定义书签。 水压力 ......................................................................... 错误!未定义书签。 扬压力 ......................................................................... 错误!未定义书签。 地震荷载 ..................................................................... 错误!未定义书签。 安全系数及应力计算 ......................................................... 错误!未定义书签。 4.结果汇总..................................................................................... 错误!未定义书签。
溢流坝段设计
R1= R3=0.04Hd 0.5 0Hd 2、基本资料 有上述资料可得出 H max =5.97m 。 1) 曲线参数计算表 溢流坝段设计 1、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 。 2、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） 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 P 1=42m>1.33H d =6.35m ，所以本设计为高堰流量系数 m d =0.502。 0.282Hd 0.276Hd 0.175Hd x R2= 0.2 0Hd y 调洪演算成果汇总表 工况 上游水位（m ） 下泄流量（m3/s ） 下游水位(m) 正常 605.00 179.30 572.83 设计 609.45 1248.39 576.29 校核 610.97 1831.76 577.54 0.282Hd=1.348m R1=0.50Hd=2.39m 0.276Hd=1.319m R2=0.20Hd=0.956m 0.175Hd=0.837m R3=0.04Hd=0.191m
1:0.1 = = 1.55m 2 2 水深h c = q m vB 1836.76 23.29 ? 51 反弧段半径 R=(4~10)h 0，本设计反弧段流速为 23.29m/s>16m/s ，但流速也 不是很大，同时考虑反弧段要与中间直线段相切，所以取 R=6.42h 0=9.95m 。 综上所述，溢流面初步拟定的剖面如下图所示: 堰顶高程605m 鼻坎高程579m 地基高程563m 4、消能防冲设计 本设计采用挑流消能，挑流鼻坎采用连续式鼻坎；挑射角规范要求在 20? 到 35?之间，本设计取挑射角 θ=30?；反弧段半径 R 规范要求取（4~10） h 0，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；鼻坎高程 规范要求高于下游最高水位 1~2m ，本设计下游最高水位 577.54m ，鼻坎高 程取为 579.00m 。 1）、挑射距离计算 由于冲坑最深点大致落在水舌外缘的延长线上，故跳射距离可按下式 估算： L = 1 g [v 1 sin θ cos θ + v 1 cos θ v 1 sin 2 θ + 2g (h 1 + h 2 )] 式中：L 为水舌挑射距离； V 1 为坎顶水面流速，按鼻坎处平均流速 v 的 1.1 倍计，即： v 1 = 1.1? 2gH 0 式中：H 0 为库水位至坎顶的落差，φ 为堰面流速系数； h 1 为坎顶平均水深在铅直方向的投影，即 h 1=hcos θ； h 2 为坎顶至河床面高差。
溢流坝段剖面设计
溢流坝段设计 不设闸门的堰顶高程就是水库的正常蓄水位，库水位超过堰顶后就溢过堰顶 泄向下游，这种型式结构简单、管理方便，适用洪水流量大、上游淹没损失不大的中小型工程。 坝顶表孔溢洪道优点：（1）结构简单，检查维修方便，（2）水流平顺，（3）便于排除漂浮物，不易堵塞，（4）泄流量与堰顶水头H 的3/2次，超泄潜力大。但表孔位置较高，在开始泄流时流量很小，不能及时加大泄量降低库水位。另外它不能满足排砂、放库等要求。 1.1 溢流堰泄流能力计算 基本公式： 32 s W Q Cm =ζε 式中：Q —流量，m 3/s ； B —溢流堰净宽，m ； H w —堰顶以上作用水头，m ； g —重力加速度，m/s 2； m —流量系数，根据P/H d ≥3时，可取m=m=0.47～0.49,本设计取0.49； C--上游面为铅直时，C 取1.0； ε—侧收缩系数，取1.0； δs —淹没系数，取1.0； H w =(1438.1-1435.5) ?90%=2.34m 3 33 2 20.4925 2.34194.13/s w Q Cm m s σε==?= 1.2 堰剖面设计 溢流坝段的堰面曲线，当设置开敞式溢流孔时可采用实用堰曲线。 设计水头可以取0.75～0.95倍的校核水位时的堰上水头。 H d =H max ×90%=(1438.1-1435.5) ×90%=2.34m 堰顶O 点上游三段圆弧的半径及其水平坐标值为
R 1=0.5H d =0.5×2.34=1.17m R2=0.2H d =0.2×2.34=0.47m X 2=-0.276H d =-0.276×2.34=-0.65m R 3=0.04H d =0.04×2.34=0.09m X 3=-0.282H d =-0.282×2.34=0.66m 1.2.1 反弧半径的计算 查溢洪道设计规范《SL 253-2000》2.5.4挑流消能可用于岩石地基的高中水头枢纽。溢洪道挑流消能设施的平面型式可采用等宽式扩散式收缩式挑流鼻坎可选用连续式差动式和各种异型鼻坎等。2.5.5当采用挑流消能时应慎重考虑挑射水流的雾化和多泥沙河流的泥雾对枢纽其它建筑物及岸坡的安全和正常运行的影响。2.5.8面流消能可用于下游尾水大于跃后水深且水位变幅不大河床及两岸在一定范围内有较高的抗冲能力或有排冰要求的枢纽。2.5.9消力戽或戽式消能工可用于下游水深大于跃后水深下游河床及两岸有一定抗冲能力的枢纽有排泄漂浮物要求时不宜采用消力戽下游宜设置导墙。 根据资料以及下游情况选择挑流消能，挑流消能可大大减少工程量。 反弧半径R可取4～10h。 h c 为校核洪水位时反弧最低点处的水深（m）。
重力坝抗滑稳定计算书
重力坝抗滑稳定计算书-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1
深圳市野生动物救护中心养公坑蓄水工程 技施设计 浆砌石重力坝抗滑稳定 计算书 国家电力公司中南勘测设计研究院 2004年12月
说 明 1.计算目的与要求 对拟定的体型进行抗滑稳定计算，求出拟定体型在各种设计工况下的抗滑稳定安全系数。同时对坝基面的应力进行计算，以论证是否满足规定的正常使用极限状态与承载能力极限状态要求。 2.计算基本依据 1. 建筑体型结构尺寸见附图1； 2. 主要地质参数见资料单； 3. 材料容重： 浆砌块石：取3/0.23m kN s =γ； 水：取3/8.9m kN w =γ； 土的饱和溶重3/12m kN =γ 3.计算方法及计算公式 1. 基本假定 1） 坝体为均质、连续、各向同性的弹性材料； 2） 取单宽1米计算，不考虑坝体之间的内部应力。 3） 本工程规模小，只计算坝体的抗滑稳定，不对坝体剖面 进行浅层与深层抗滑稳定分析以及坝基面应力分析。 2. 地基应力计算 按偏心受压公式计算应力： σmax =W M A G ∑∑+ σmin =W M A G ∑ ∑- 式中 ∑G —坝体本身的重力，kN ； A ——坝基的受力面积，m 2; ∑M —坝体各部分的重力对形心的弯距,;
W —作用在计算截面的抗弯截面系数； 3.抗滑稳定 坝受到铅直力和水平力的共同作用下，要求沿坝基底面的抗滑力必须大于作用在坝结构水平向的滑动力，并有一定的安全系数。 计算公式为： K C = ∑∑H f G * 式中K c —结构的抗滑稳定安全系数； ∑G —坝的基底总铅直力，kN ； ∑H —坝的水平方向总作用力，kN ； f —坝基底的摩擦系数。 4.计算结果总表 5.结论 经由计算可知，该方案，结构能够满足浆砌石坝在不同运用时期的地基应力和抗滑稳定要求，不会发生地基沉陷和滑动变形，并满足经济适用的原则。 6.主要参考书目 a ）《浆砌石坝设计规范（SL25-91》； b ）《水工建筑物荷载设计规范（DL5077—1997）》；
溢流坝段设计
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： 1 n 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： () () 1.85 0.5 d d y 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： 0.850.851.85120.7y x 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 ）。 反弧段最低点流速： v = 式中：φ为堰面流速系数，由长江流域规划办公室提供的公式初步确定为： 0.51/31/3(10.055/)(10.055/0.2778)0.93 E k ?=-=-= 23.29/v m s ===则
溢流坝水力计算实例
溢流坝水力计算实例
溢流坝水力计算 一、基本资料： 为了解决某区农田灌溉问题。于某河建造拦河溢流坝一座，用以抬高河中水位，引水灌溉。进行水力计算的有关资料有：设计洪水流量为550m 3／s ；坝址处河底高程为43.50m ；由灌区 高程及灌溉要求确定坝顶高程为48.00m ；为减小建坝后的壅水对上游的影响，根据坝址处河面宽度采用坝的溢流宽度B ＝60m ；溢流坝为无闸墩及闸门的单孔堰，采用上游面铅直的三弧段WES 型实用堰剖面，并设有圆弧形翼墙； 坝前水位与河道过水断面面积关系曲线，见图15.2；坝下水位与河道流量关系曲线，见图15.3；坝基土壤为中砾石；河道平均底坡;00127.0=i 河道实测平均糙率04.0=n 。
二、水力计算任务： 1．确定坝前设计洪水位； 2．确定坝身剖面尺寸； 3．绘制坝前水位与流量关系曲线； 4．坝下消能计算； 5．坝基渗流计算； 6．坝上游壅水曲线计算。 三、水力计算 1、确定坝前设计洪水位 坝前设计洪水位决定于坝顶高程及设计水头d H ，已知坝顶高程为4800m ，求出d H 后，即可 确定坝前设计洪水位。 溢流坝设计水头d H 可用堰流基本方程 (10.4)3 2 02H g mB Q ? =σε计算．因式中σε及、0 H 均与d H 有关，不能直接解出d H ，故用试算法求解。 设d H ＝2.53m ，则坝前水位＝48.00+2.53＝ 50.53m ． 按坝前水位由图15.2查得河道过水断面面积A 0＝535m 2 ，又知设计洪水流量，则 s m Q /5503 =
m g av H H m g av s m A Q v d 586.2056.053.22056.08 .9203.10.12/03.1525 5502 02 000=+=+==??==== 按设计洪水流量Q ，由图15.3查得相应坝下水位为48.17m ．下游水面超过坝顶的高度 15.0066.0586 .217 .017.000.4817.480 <== =-=H h m h s t 下游坝高 0.274.1586 .250 .450.400.4300.480 1 <== =-=H a m a 因不能完全满足实用堰自由出流条 件:故及 ,0.215.001 ≥≤H a H h s 为实用堰淹没出流。 根据0 10 H a H h t 及值由图10.17查得实用堰淹没系 数999.0=σ。因溢流坝为单孔堰，溢流孔数n ＝1；溢流宽度60==b B m 。按圆弧形翼墙由表10.4查得边墩系数7 .0=k ζ .则侧收缩系数 nb H n k 00] )1[(2.01??ε+--= 994.060 1586 .27.02.01=???-= 对于WES 型实用堰，当水头为设计水头时，流量系数502 .0==d m m 。于是可得溢流坝流量
溢流坝水力计算说明书
溢流坝水力计算说明书 基本资料见《任务指导书》 一、 按明渠均匀流计算并绘制下游河道“水位~流量”关系曲线 （1） 由《资料》可知，坝址处河道断面为矩形断面 （2） 计算公式（按明渠均匀流计算，即谢才公式计算）： V=C Ri Q=AC Ri C=n 1 R 6/1 A=bn X=b+2h R= X A （3） 计算（五十年一遇Q 和一百年一遇Q 相对应的水深，采用迭代法计算 水深，即矩形断面迭代公式为：b h b i nQ h 5 /25 /3) 2()( += a 、迭代法计算五十年一遇 Q=12503m /s 的水深h 将已知数据代入公式（Q=12503m /s ，i=0.001,n=0.04，b=52m ）得： 52 )2.52() 001 .0125004.0( 5 /35 /3h h +?= 首先设水深h 01=0,代入上式，则得h 02=7.759,再将h 02代入上式得h 03=8.613,用同种方法可有：h 04=8.699,h 05=8.708,h 06=8.709,h 07=8.709,综上所述最后得h=8.709m. b 、用迭代法计算一百年一遇Q=14003m /s 相对应水深h 如a 所示，用同种方法可解得一百年一遇Q=14003m /s 相对应水深h=9.395m. (4)计算并绘制下游河道“水位~流量”关系曲线 (图一):溢流坝剖面图
下游河道水位与流量关系计算表 （表一） （图二）
二、 确定溢流堰得堰顶高程并溢流面剖面 （1） 坝顶高程的确定（参考例8-5） a 、 坝上水头H 0计算: 3/2)2( 0g mB Q H σε= 计算：1、初步估算 H 0可假定H O ≈H,由于侧收缩系数与上游作用水头有关，侧可先假设侧收缩系数ε，求出H ，再校核侧收缩系数的值。因堰顶高程和水头H0未知，先按自由出流计算，取σ=1.0，然后再校核。由题意可知Q=12503m /s ,设ε=0.90，则; 3/2)8 .9285502.090.00.11250 (0??????=H =6.25(m) 2、计算实际水头H 。查课本教材8-13及8-14表得边墩形状系数为0.7，闸门形状系数为0.45，因825.60= b H <0,应按b H 0 计算。 ε=1-0.2[][]923.08 525 .645.0)15(7.02.0100)1(=???-+?-=-+nb H n k ξξ 用求得的ε近似值代入上式重新计算H 0 )(145.6)8 .9285502.0923.00.11250 (03/2m H =??????= 又因 0.10 重力坝稳定及应力计算
坝体强度承载能力极限状态 计算及坝体稳定承载能力极限状态计算（一）、基本资料 坝顶高程：1107.0 m 校核洪水位（P = 0.5 %）上游：1105.67 m 下游：1095.18 m 正常蓄水位上游：1105.5 m 下游：1094.89 m 死水位：1100.0 m 混凝土容重：24 KN/m3 坝前淤沙高程：1098.3 m 泥沙浮容重：5 KN/m3 混凝土与基岩间抗剪断参数值：f `= 0.5 c `= 0.2 Mpa 坝基基岩承载力：［f］= 400 Kpa 坝基垫层混凝土：C15 坝体混凝土：C10 50年一遇最大风速：v 0 = 19.44 m/s 多年平均最大风速为：v 0 `= 12.9 m/s 吹程D = 1000 m
（二）、坝体断面 1、非溢流坝段标准剖面 (1)荷载作用的标准值计算（以单宽计算） A 、正常蓄水位情况（上游水位1105.5m ，下游水位1094.89m ） ① 竖向力（自重） W 1 = 24×5×17 = 2040 KN W 2 = 24×10.75×8.6 /2 = 1109.4 KN W 3 = 9.81×（1094.5-1090）2×0.8 /2 = 79.46 KN ∑W = 3228.86 KN W 1作用点至O 点的力臂为： (13.6-5) /2 = 4.3 m W 2作用点至O 点的力臂为： m 067.16.83 2 26.13=?- W 3作用点至O 点的力臂为： m 6.58.0)10905.1094(3 1 26.13=?-?-
竖向力对O点的弯矩（顺时针为“－”，逆时针为“+”）：M OW1 = 2040×4.3 = 8772 KN·m M OW2 = －1109.4×1.067 = －1183.7 KN·m M OW3 = －79.46×5.6 = －445 KN·m ∑M OW = 7143.3 KN·m ②静水压力（水平力） P1 = γH12 /2 = 9.81×(1105.5－1090)2 /2= －1178.4 KN P2 =γH22 /2 =9.81×(1094.89-1090)2 /2 = 117.3KN ∑P = －1061.1 KN P1作用点至O点的力臂为：(1105.5－1090)/3 = 5.167m P2作用点至O点的力臂为：(1094.89－1090)/3 = 1.63m 静水压力对O点的弯矩（顺时针为“－”，逆时针为“+”）：M OP1 = 1178.4×5.167 = －6089 KN·m M OP2 = 117.3×1.63 = 191.2 KN·m ∑M OP = －5897.8 KN·m ③扬压力 扬压力示意图请见下页附图： H1 = 1105.5－1090 = 15.5 m H2 = 1094.89－1090 = 4.89 m (H1 －H1) = 15.5－4.89 = 10.61 m 计算扬压力如下： U1 = 9.81×13.6×4.89 = 652.4 KN U2 = 9.81 ×13.6×10.61 /2 = 707.8 KN ∑U = 1360.2 KN
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。 4-1 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。 （1）单宽流量的确定。通过调洪演算，可得出枢纽的总下泄流量（坝顶溢流、泄水孔及其他建筑物下泄流量的总和），通过溢流孔口的下泄流量应为 式中；为经过电站和泄水孔等下泄的流量，为系数，正常运用时取0.75~0.9，校核运用时取1.0。 ①设计流量，取0.9 设L为溢流段净宽（不包括闸墩的厚度），则通过溢流孔口的单宽流量为 (2)孔口尺寸 设有闸门的溢流坝，需用闸墩将溢流段分隔为若干个等宽的孔口。若孔口宽度为b，则孔口数,一般选用略大于计算值得整数。令闸墩厚度为d，则
溢流坝水力计算实例
溢流坝水力计算 一、基本资料： 为了解决某区农田灌溉问题。于某河建造拦河溢流坝一座，用以抬高河中水位，引水灌 溉。进行水力计算的有关资料有：设计洪水流量为550m 3 ／s ；坝址处河底高程为43.50m ；由灌区高程及灌溉要求确定坝顶高程为48.00m ；为减小建坝后的壅水对上游的影响，根据坝址处河面宽度采用坝的溢流宽度B ＝60m ；溢流坝为无闸墩及闸门的单孔堰，采用上游面铅直的三弧段WES 型实用堰剖面，并设有圆弧形翼墙； 坝前水位与河道过水断面面积关系曲线，见图15.2；坝下水位与河道流量关系曲线，见图15.3；坝基土壤为中砾石；河道平均底坡;00127.0=i 河道实测平均糙率04.0=n 。 二、水力计算任务： 1．确定坝前设计洪水位； 2．确定坝身剖面尺寸； 3．绘制坝前水位与流量关系曲线； 4．坝下消能计算； 5．坝基渗流计算； 6．坝上游壅水曲线计算。 三、水力计算 1、确定坝前设计洪水位 坝前设计洪水位决定于坝顶高程及设计水头d H ，已知坝顶高程为4800m ，求出d H 后，即可确定坝前设计洪水位。 溢流坝设计水头d H 可用堰流基本方程(10.4)32 02H g mB Q ? =σε 计算．因式中 图15.2 图 15.3
σε及、0H 均与d H 有关，不能直接解出d H ，故用试算法求解。 设d H ＝2.53m ，则坝前水位＝48.00+2.53＝50.53m ． 按坝前水位由图15.2查得河道过水断面面积A 0＝535m 2 ，又知设计洪水流量 ，则s m Q /5503= m g av H H m g av s m A Q v d 586.2056.053.22056.08 .9203.10.12/03.1525 5502 02 000=+=+==??==== 按设计洪水流量Q ，由图15.3查得相应坝下水位为48.17m ．下游水面超过坝顶的高度 15.0066.0586 .217 .017.000.4817.480 <== =-=H h m h s t 下游坝高 0.274.1586 .250 .450.400.4300.480 1 <== =-=H a m a 因不能完全满足实用堰自由出流条件: 故及,0.215.00 10≥≤H a H h s 为实用堰淹没出流。 根据 10H a H h t 及值由图10.17查得实用堰淹没系数999.0=σ。因溢流坝为单孔堰，溢流孔数n ＝1；溢流宽度60==b B m 。按圆弧形翼墙由表10.4查得边墩系数7.0=k ζ.则侧收缩系数 nb H n k 0 0] )1[(2.01??ε+--= 994.060 1586 .27.02.01=?? ?-= 对于WES 型实用堰，当水头为设计水头时，流量系数502.0==d m m 。于是可得溢流坝流量
确定溢流坝断面形式和水力计算
附录C 溢流坝段设计及水力计算 不设闸门的堰顶高程就是水库的正常蓄水位，库水位超过堰顶后就溢过堰顶泄向下游，这种型式结构简单、管理方便，适用洪水流量大、上游淹没损失不大的中小型工程。 坝顶表孔溢洪道优点：（1）结构简单，检查维修方便，（2）水流平顺，（3）便于排除漂浮物，不易堵塞，（4）泄流量与堰顶水头H 的3/2次，超泄潜力大。但表孔位置较高，在开始泄流时流量很小，不能及时加大泄量降低库水位。另外它不能满足排砂、放库等要求。 溢流堰泄流能力计算 基本公式： 232w s H g B Cm Q σ= (C-1) 式中：Q —流量，m 3/s ； B —溢流堰净宽，m ； H w —堰顶以上作用水头，H w = ?90%= g —重力加速度，m/s 2； m —流量系数，根据P/H d ≥3时，可取m=m d =～,本设计中坝高为=, H d =H w , P/ H d ==19,取； C —上游面为铅直时，C 取； ε—侧收缩系数； δs —淹没系数，取； 曲线型实用堰设置中墩，共2孔，每孔净宽13m 。 曲线型实用堰的侧收缩系数可由以下公式计算： nb H n w k ] )1([2.010ζζε-+?-= (C-2)
k ζ为边墩形状系数，边墩取为圆弧形，系数为； 0ζ为中墩形状系数，中墩也同样取为圆弧形，系数为。所以原式代入数 据: H w =? s m H g B Cm Q w s /3132.38.922697.049.0232 323=?????==εσ 有导流洞参加调洪，参加q=100m/m 3,故校核泄Q Q >=319m 3/s,满足要求。 溢流坝剖面设计 溢流坝段的堰面曲线，当设置开敞式溢流孔时可采用实用堰WES 曲线。 设计水头可以取～倍的校核水位时的堰上水头。 H d =H max ×90%=溢流堰上游曲线 堰顶o 点上游三段圆弧的半径及其水平坐标值为 X 1==×= R 1==×= R 2==×= X 2==×= R 3==×= X 3==×= 溢流堰下游曲线 O 点下游的曲线方程为 1.85 0.5d d y x H H ????= ? ????? （C-3） 即 () 1.85 1.850.85 0.5 5.4 3.2x x y =?= 按上式算得的坐标值如下表C-1：
重力坝抗滑稳定及应力计算教程文件
重力坝抗滑稳定及应 力计算
项目名称：几内亚凯勒塔（KALETA）水电站工程 项目阶段：复核阶段 计算书名称：重力坝抗滑稳定及应力计算 审查： 校核： 计算： 黄河勘测规划设计有限公司Yellow River Engineering Consulting Co. ,Ltd. 二〇一二年四月
目录 1.计算说明 (1) 1.1 目的与要求 (1) 1.2 基本数据 (1) 2.计算参数和研究方法 (1) 2.1 荷载组合 (1) 2.2 计算参数及控制标准 (1) 2.3 计算理论和方法 (2) 3.计算过程 (3) 3.1 荷载计算 (3) 3.1.1 自重 (3) 3.1.2 水压力 (4) 3.1.3 扬压力 (6) 3.1.4 地震荷载 (8) 3.2 安全系数及应力计算 (10) 4.结果汇总 (13)
1.计算说明 1.1 目的与要求 下列计算是有关挡水坝段、溢流坝段、进水口、底孔坝段抗滑稳定性和基底应力计算。 1.2 基本数据 正常蓄水位：110m； 设计洪水位：112.94m； 校核洪水位：113.30m； 大坝设计洪水标准为100年一遇，校核洪水标准为1000年一遇； 坝址区地震动峰值加速度为0.15g（g=9.81m/s2），地震动反应周期为0.25s，相应的地震基本烈度为7度，本工程抗震设计烈度为7度。 计算选取的挡水坝段坝顶高程114.00m，坝基底高程92.00m，坝高22m，坝顶宽5m。上游坝面竖直，下游坝坡在107.33m高程以上竖直，在107.33m高程以下坡度为1:0.75。 计算选取的溢流坝段堰顶高程110.00m，坝基底高程96.00m，坝高14m，上游坝面竖直，下游坝坡在108.59m高程以上为Creager剖面，在108.59m高程以下坡度为1:0.85。正常蓄水位时，溢流坝段下游无水；设计洪水位112.94m 时，下游水位104.80m；校核洪水位113.30m时，下游水位105.42m。 进水口坝段顶高程114.00m，坝基底高程87.80m，坝高26.2m，顶宽 13.06m，上游坝坡为1:0.25，下游坝坡在107.33m高程以上竖直，在107.33m 高程以下坡度为1:0.75。 底孔坝段顶高程114.00m，坝基底高程83.50m，坝高30.5m，顶宽10.0m，上游坝面竖直，下游坝坡在107.33m高程以上竖直，在107.33m高程以下坡度为1:0.75。 2.计算参数和研究方法 2.1 荷载组合 作用在坝上的主要荷载包括：坝体自重、上下游水压力、扬压力、地震力。基本组合：正常蓄水位情况（上游水位110.0m） 设计洪水位情况（上游水位112.94m） 特殊组合：校核洪水位情况（上游水位113.30m） 地震情况（正常蓄水位+地震荷载） 2.2 计算参数及控制标准 水容重γw：9.81KN/m3 混凝土容重γc：24KN/m3 坝址区岩体主要为坚硬的辉绿岩和砂岩，大坝的建基面基本上分布在弱风化的辉绿岩和砂岩上。坝基面抗滑稳定计算的岩体及混凝土物理力学参数按表1-1取值，坝基面抗滑稳定安全系数和坝基应力应满足表1-2规定的数值。
溢流坝段标准剖面
1、溢流坝段标准剖面 (1)荷载作用的标准值计算（以单宽计算） 因非溢流坝段标准剖面图形不规则，采用偏于安全的近似计算方法，折算后面积如上图所示。 A、设计洪水位情况（上游水位605.110m，下游水位602.310m） ①竖向力（自重） W1 = 23×7.248= 166.704 KN W2 = 23×5.541 =127.443KN W3 = 23×21.513=494.799 KN 水压力：W4 =10×14.199=141.99KN ∑W = 930.936 KN W1作用点至O点的力臂为： 2.266m W2作用点至O点的力臂为：0.05m W3作用点至O点的力臂为：0m
W4作用点至O点的力臂为：0.432m 竖向力对O点的弯矩（顺时针为“－”，逆时针为“+”）：M OW1 = 166.704×2.266 =377.751KN·m M OW2 =127.443×0.05 = 6.372 KN·m M OW3 = 494.799×0= 0KN·m M OW4 = -141.99×0.432=-61.34KN·m ∑M OW = 322.78KN·m ②静水压力（水平力） P1 = －6.5×(21.1+86.1) /2= －348.4KN P2 =γH22 /2 =10×(602.31-596.5)2 /2 =168.78 KN ∑P = －179.62 KN P1作用点至O点的力臂为：2.593m P2作用点至O点的力臂为：(602.31-596.5)/3 = 1.937m 静水压力对O点的弯矩（顺时针为“－”，逆时针为“+”）：M OP1 = -348.4×2.593 = －903.401 KN·m M OP2 = 168.78×1.937=326.927 KN·m ∑M OP =－576.474 KN·m ③扬压力 扬压力示意图请见下页附图： H1 = 605.11-596.5 = 8.61m H2 = 602.31-596.5= 5.81m (H1 －H1) = 8.61－5.81 = 2.8 m