水利工程设计与研究丛书:小型水库除险加固研究与处理措施
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5.6 溢洪道加固设计

现状溢洪道置于右岸滑坡体上,出口陡坡段为第四系松散蠕动体,该段边墙被冲毁,底板断裂滑移,出口无消能防冲设施。因此溢洪道整体结构不稳定,不能泄洪,而左岸山体为玄武岩,岩质坚硬,适宜建筑,所以新建溢洪道布置在左坝肩山体。

新设溢洪道位于大坝左坝肩的山体处,全长164.82m,由进口段、控制段、泄槽段、消力池和连接段组成。控制段设为宽顶堰型平底板闸3孔,每孔净宽3.3m,闸室为钢筋混凝土结构,每孔各设置工作闸门1道,闸门用手电两用螺杆式启闭机控制,闸前预留检修门槽。在坝顶处设桥板3跨,净跨3.3m,桥面宽度与坝顶相同,为5.0m,闸室顺水流向长9.2m。泄槽段总长89.62m,泄槽断面为矩形钢筋混凝土结构,底宽5.0m,上段槽深2.7m,纵坡为1:5,下段槽深2.0m,纵坡为1:3,墙及底板厚均为0.5m。泄槽末端设消力池,采用底流消能结构,池深1.0m、长35.0m;消力池末端与坝下游的泄水渠道相连。

(1)闸室宽顶堰泄水能力计算。宽顶堰泄水能力计算采用下列公式:

式中 Q——校核洪水时的下泄流量;

m——流量系数;

ε——边墙侧收缩系数;

B——闸孔总净宽,B=3m×3.3m;

H0——上游水头。

经计算,Q=80.93>77.83m3/s,满足设计要求。

(2)泄槽水面线推求。根据拟定溢洪道的断面尺寸,按最大下泄流量Q=80.93m3/s,计算出泄槽起点的临界水深hk,然后以hk为起点水深,根据能量方程,用分段总和法计算泄槽水面线。

根据算得的各断面水深,按下列计算泄槽的掺气水深:

式中 hhb——泄槽计算断面的水深及掺气后的水深;

ξ——修正系数;

v——不掺气情况下泄槽计算断面的流速,计算成果见表5.6-1。

表5.6-1 溢洪道水力计算成果表

(3)消能计算。按下列计算水跃的共轭水深:

式中 h2——水跃的共轭水深;

Fr1——收缩断面弗劳德数;

h1——收缩断面水深。

水跃长度L按下列计算:

L=6.9(h2-h1

池深d按下列计算:

d=σh2-htZ

式中 σ——水跃淹没度;

ht——消力池出口下游水深;

ΔZ——消力池尾部出口水面跌落。

消力池长度Lk按下列计算:

Lk=0.7L

根据以上计算,算得d=0.77m,Lk=11.3m;取d=0.8m,Lk=12.0m。

(4)主要工程量。燕麦地水库新建溢洪道主要工程量见表5.6-2。

表5.6-2 燕麦地水库新建溢洪道主要工程量表