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第十章 溢洪道设计
10.1 溢洪道地形资料
库区两岸分水岭高程在630—827m之间。库区外围断裂较发育，在库内被第四系及第三系玄武岩覆盖。库区地下水类型有两种，第四系松散层孔隙潜水和前第四系基岩裂隙水。水库不存在永久性渗漏问题，库岸稳定性较好，水库蓄水后，局部地段可能产生浸没，但浸没面积甚小，库区两岸居民及耕地分散，库区范围内无矿点分布，库区无水库淤积问题，水库蓄水后不致产生构造性诱发地震。
10.2 溢洪道地质资料
溢洪道地基为晚元古代第三期侵入混合花岗岩，灰白色-肉红色，岩体风化程度均为弱风化带，地下水类型为基岩裂隙水，对砼无腐蚀性；溢洪道部位断层规模均较小，以陡倾角为主，完整性及强度与两侧岩体相差较小。
10.3 溢洪道的位置选择
溢洪道在水利枢纽中位置的选择，关系的工程的总体布置，影响到工程的安全、工程量、投资、施工进度和运用管理，原则上应通过拟定各种可能方案，全面考虑，则优选定。一般应考虑以下因素：
溢洪道应位于路线短和土石方开挖量少的地方。坝址附近有高程合适的马鞍形垭口，则往往是布置溢洪道较理想之处。拦河坝两岸顺河谷方向的缓坡台地也适合布置溢洪道。溢洪道应力争位于较坚硬的岩基上。位于好岩基上的溢洪道可以减省工程量，甚至不衬砌。应避免在可能坍塌的地带修建溢洪道。溢洪道开挖出渣路线及弃渣场所应能合理安排，是开挖量的有效利用更具有经济意义。此外还
要解决与相邻建筑物的施工干扰问题。综上所述，本枢纽溢洪道应选上坝线方案。
10.4溢洪道布置
10.4.1 引水渠
引水渠进口布置应因地制宜，体形简单。当进口布置在坝肩时，靠坝的一侧应设置顺应水流的曲面导水墙，靠山一侧应开挖或衬砌规则曲面；当进口布置在垭
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口面临水库时，宜布置成对称或基本对称的喇叭口型式。
初拟引水渠段长103m，底宽14m,底高程606m，边坡1:1，引水渠首端为32.5m的直线段，其后接一半径为80m的圆心角为50的圆弧段。引水渠进口段剖面见图10-1。
743.61:1引水渠的布置应遵循以下原则： ①选择有利的地形、地质条件；
②引水渠轴线方向，应有利于进水，在平面上最好布置成直线，以减小水头损失，增加其泄水能力；
③引水渠较长时，宜在控制段之前设置渐变段，其长度应据流速等条件确定，不宜小于2倍堰上水深；
④若受地形、地质条件限制，引水渠必须转弯时，其弯曲半径不宜小于4倍的渠底宽；
⑤弯道至控制堰之间宜设计直线段，其长度不小于2倍堰上水头； ⑥引水渠底宽顺水流方向收缩时，其首、末端底宽之比宜在1.5～3之间。 引水渠的横断面应有足够大的尺寸，以降低流速，减少水头损失。渠内设计流速大于悬移质不淤流速，小于渠道不冲流速，且水头损失小，一般采用3~5m/s。
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图10-1 引水渠进口段的剖面图
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横断面的侧坡根据稳定要求确定。为了减小造率和防止冲刷，引水渠宜做衬砌。 石基上的引水渠如能开挖整齐，也可以不做衬砌。纵断面应做成平底或底坡不大的逆坡当溢流堰为实用堰时，渠底在溢流堰处宜低于堰顶至少0.5Hd，以保证堰顶水流稳定和具有较大的流量系数。
10.4.2 控制段
控制段设计，包括溢流堰和两侧连接建筑物。溢流堰的位置是溢洪道纵断面的最高点，其堰顶高程与工程量的关系很大，所以控制堰轴线的选定应满足下列要求：
①统筹考虑进水渠、泄槽、消能防冲设施及出水渠的总体布置要求； ②建筑物对地基的强度、稳定性、抗渗性及耐久性的要求； ③便于对外交通和两侧建筑物的布置；
④当控制堰靠近坝肩时，应与大坝布置协调一致；
⑤便于防渗系统布置，堰与两岸的止水、防渗排水应形成整体。
控制堰的型式、基本尺寸和布置方式是溢洪道泄流能力的决定性因素。由于随着泄流能力的不同，洪水期可能出现的最高水库洪水位也不同，即坝高也要不同。所以控制堰的合理设计，归结为拟定不同方案，进行调洪演算，对包括拦河坝和溢洪道在内的枢纽总体的技术经济条件加以比较，从而选定。
设置控制堰段要解决的主要问题包括选择溢流堰断面型式、决定堰顶是否设闸门控制、通过调洪演算选定堰顶高程和孔口尺寸、选定闸门型式以及与控制堰有关的结构的平面和剖面布置等。
溢流堰型式应根据地形、地质、水力条件、运用要求和技术经济指标等因素，经综合比较选定。堰型可选用开敞式型式，但与溢流坝相比，其堰体高度很低；与泄水闸相比，其闸后落差较大。溢流堰体型设计的要求是尽量增大流量系数，在泄流时不产生空蚀或诱发振动的负压。
溢流堰前缘长度和孔口尺寸的拟定以及单宽流量的选择，可参考重力坝的有关内容。选定调洪起始水位和泄水建筑物的运用方式，然后进行调洪演算，得出水库的设计洪水位和溢洪道的最大下泄量。满足条件后，在此基础上，通过分析研
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究在拟定若干方案，分别进行调洪演算，得出不同的水库设计洪水位和最大下泄量，并相应定出枢纽中各主要建筑物的布置尺寸、工程量和造价。最后，从安全、经济以及管理运用等方面进行综合分析论证，从而选出最优方案。
10.4.3 泄槽段
洪水经溢流堰后，多用泄水槽与消能设施连接。为不影响溢流堰的泄洪能力，此段纵坡常做成大于临界底坡的陡坡。破陡、流急是泄水槽的特点。槽内水流速度往往超过16~20m/s。所以，防止和减小高速水流所引起的掺气、空蚀、冲击波和脉动等是泄槽段设计的关键。
泄槽在平面上宜尽量成直线、等宽、对称布置，使水流平顺，避免产生冲击波等不良现象。但实际工程中受地形、地质条件的限制，有时泄槽很长，为减少开挖量或避开地质软弱带等，往往做成带收缩段和弯曲段的型式。
泄槽段水流属于急流，如必须设置收缩段时，其收缩角也不宜太大。当收缩角较大时，必须进行冲击波计算，并应通过水工模型实验验证。收缩段最大冲击波波高由总偏转角大小决定，而与边墙偏转过程无关。因此，为了减小冲击波高度，采用直线形收缩段比圆弧形收缩段为好。
泄槽段如设置弯道，由于离心力及弯道冲击波作用，将造成弯道内外侧横向水面差，流态不利。要设置弯道是时，宜满足下列要求：横断面内流速分布均匀，冲击波对水流扰动影响小，在直线段和弯曲段之间，可设置缓和过渡段，为降低边墙高度和调整水流，宜在弯道几缓和过渡段渠底设置横向坡，矩形断面弯道的弯曲半径宜采用6～10倍泄槽宽度。
泄槽纵剖面设计主要是决定纵坡，其根据自然条件及水力条件确定。 水流通过控制段后为急流，为了不在泄槽段上产生水跃，泄槽纵坡应大于水流的临界坡，在地质条件许可的情况下，尽量使开挖和衬砌工程量最省。同时纵坡还要考虑泄槽底板和边墙结构的自身稳定及施工方便等因素。泄槽纵坡以一次坡为好，当受地形条件限制或为了节省工程量而需边坡度时也宜先缓后陡，因为水流经过控制段入泄槽时，流速不大；当接近消能设施时，加大底坡以便与消能设施相连接，此段长度较短，防空蚀措施比较好解决。但为防止水流脱离槽底产生
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