挡水坝重力坝的剖面设计
§3-4溢流重力坝的剖面设计
泄水重力坝既时挡水建筑物，又是泄水建筑物
一、溢流重力坝的泄水方式：
1. 坝顶溢流
2. 坝深泄水孔泄水
溢流重力坝的作用：承担泄水、放水、排砂、放空水库和施工导流等任务
二、设计要求：
1. 满足稳定和强度要求外；
2. 还需要按实际要求确定：
位置选择、泄水方式的组合、泄量分配、
3. 堰顶和泄水孔口高程与位置
三、溢流重力坝
（一）溢流重力坝的工作特点
1、足够尺寸，良好体形、较大m；
2、水流平顺、不产生振动或、负压，不免空蚀、空穴；
3、不产生严重的冲刷；
4、主流在河床部位，不产生折冲水流
5、有控制灵活的下泄设备
（二）孔口设计
1、设计步骤：
2、选定泄水方式，拟定泄水布置方案和若干剖面；
3、初定孔口尺寸，按规定进行洪水标准的调洪演算，确定防洪库容、设计和校核水位以及相应的下泄流量；
4、估算淹没损失以及枢纽造价，进行综合比较，确定最优方案。
（三）溢流坝的体形设计
1曲线的组成：
2曲线的设计要求：
顶部曲线
堰顶溢流曲线下游段：WES曲线：n=1.85；
克奥曲线：给定坐标值和施工非常方便。上游段：三圆弧曲线：
给定方程的曲线：
大孔口泄流
设有胸墙下游段：φ一般取0.96，
定型设计水头Hd=(0.75～0.95HMAX
上游段同前。
反弧段：
中间直线段
3剖面设计
（四）设计具体步骤：
1. 洪水标准
2. 孔口型式：
开敞溢流式：
大孔口溢流式：
3. 孔口尺寸：
溢流孔口尺寸与堰型、堰顶高程和单宽流量q等有关，由水力计算确定；初拟时，溢流堰净宽，设溢流孔每孔净宽为b，孔数为n个，令闸墩厚度为d,则溢流坝前缘总宽度。4. 计算公式：
堰流：
孔流：
5. 泄洪要求
四、闸门和启闭机
闸门类型：
类型位置及作用启闭特点闸门类型
工作闸门堰顶；调节下泄流量启闭力大、动水中启闭；平面闸门弧形闸门
事故闸门紧急运用时动水中启闭；平面闸门
检修闸门短期挡水，检修设备启闭力小、静水中启闭；平面闸门、浮箱闸门、叠梁闸门
平面闸门弧形闸门的比较：
平面闸门：结构简单、闸墩受力条件好，各孔口可以共用一个活动式启闭机；缺点：启闭力大，闸墩厚
弧形闸门：启闭力小，闸墩薄；无门槽，水流平顺；
缺点：闸墩长，受力条件差，。
活动式：多用于平面闸门，兼用于起吊工作闸门和检修闸门
固定式：固定于工作桥上，多用于弧形闸门
五、闸墩和工作桥
闸墩形状
闸墩厚度
闸墩长度和高度
闸墩的边墙
闸墩分缝
横缝的位置
设在闸墩中间：地基不均匀沉降时不影响闸门的启闭；
设在溢流孔跨中：易受地基不均匀沉降影响，水流从缝上过，造成局部水流不顺
六、消能防冲设计
1、消能工的设计原则和型式：
2、底流消能：
特点及措施：底流消能工作可靠，但工程量较大，多用于低水头、大流量、地质条件较差的溢流重力坝。
护坦构造与设计：
护坦的稳定计算确定护坦的厚度：
抗滑措施：
稳定措施（锚固后的计算）后的校核：
护坦的分缝以及材料：
3、挑流消能
鼻坎挑流消能设计主要包括：选择合适的鼻坎型式、鼻坎高程和挑射角度、反弧半径、鼻坎构造和尺寸；计算挑射距离和最大冲坑深度；校核挑射水流形成的冲坑是否影响坝体的安全。设计的主要内容：
挑距计算：
冲刷坑深度计算：
挑流鼻坎体形的设计：
扩上坎
连续坎
差动坎
斜挑坎
扭曲坎
高低坎
窄缝坎
分流墩
4、面流消能与消力戽消能：
其优点是：下游河床可以不设护坦，工程量小；水流表面可以过木、排冰，不会损伤坝面。缺点是：对下游水深有较高要求；波状水跃衰减慢，对电站运行及下游航运不利，且易冲刷两岸。
5、下游折冲水流以及防治措施：
由于下游水流不能迅速在平面上扩散，使在主流两侧容易形成回流，主流受到压缩，使护坦后的单宽流量增加，流速在长距离内不能降低，引起河床的冲刷；当两侧的回流强度不同、水位不同时，还可能将主流压向一侧，形成折冲水流。
§3-6重力坝的深式泄水孔
一、坝身泄水孔的作用及工作条件
作用：
预泄水库，增大水库调蓄能力
放空水库以检修
排放泥沙，减少水库淤积
随时向下游放水，满足航运或灌溉要求
施工导流
工作条件：
二、坝身泄水孔的形式及布置
有压泄水孔
无压泄水孔
双层泄水孔
分类：
1 按作用：
泄洪孔
发电孔
冲沙孔
放水孔
灌溉孔
导流孔
尽量考虑一孔多用
2 按流态
有压泄水孔
无压泄水孔
3 按高程
表孔、中孔和底孔
三、有压泄水孔
见深孔中东风图
1进口曲线
进口曲线应该满足的要求：减少
进水口体形设计局部水头损失，提高泄水能力，控制负压，防止空蚀。
进口曲线：符合流线规律，常采用1/4的椭圆曲线：α取0.30
喇叭进水口
三向圆柱进水口
三向椭圆进水口
推荐垂直轴线椭圆方程：表2-16
小型工程直接才用圆柱和斜圆柱
2闸门和闸门槽
设计目的：防止设计不当引起空蚀
矩形门槽v<10m/s
矩形收缩门槽v>10m/s
闸门：采用平面闸门和弧形闸门
各自的优缺点：
闸门槽、运用、启闭力、空蚀可能性、结构复杂性
3孔身
有压泄水孔多采用矩形断面，泄流能力较小的有压泄水孔则常采用圆形断面。孔身铺设钢筋或者钢板。
无压泄水孔常采用矩形，孔顶预留足够的空间，高度可以是静水位以上加30%～50%的水深。门槽后为自由射流设计的水舌曲线。明流段可以向侧向扩散。
4渐变段
L=(1.5～2.0)D，边壁收缩率控制在1：10～1：5之间。
5竖向连接
有压孔用圆弧连接：R大于5倍孔径
无压孔用抛物线连接：
