側(cè)槽溢洪道工作原理

第三節(jié)側(cè)槽溢洪道

一、概述

1、適用范圍：當(dāng)水利樞紐的攔河壩難以本身溢流，且兩岸陡峭，布置正槽溢洪道將導(dǎo)致巨大開挖量時(shí)，可采用側(cè)槽式溢洪道。2、組成部分：側(cè)槽溢洪道由溢流堰、側(cè)槽和泄水道三個(gè)主要部分組成。

圖8－36側(cè)槽明流溢洪道典型布置

3、工作原理：溢流堰軸線大致順河岸等高線布置，水流過堰后進(jìn)入與堰軸線平行的側(cè)槽內(nèi)，然后通過泄水道泄往下游。此泄水道可為類似于上節(jié)所述的明流陡坡泄槽以及相應(yīng)的消能段，也可由斜井、泄水隧洞組成，如圖8－37。

圖8－37側(cè)槽斜井溢洪道4、工作

特點(diǎn)：

①與正槽溢洪道相比，側(cè)槽溢洪道的溢流前緣可少受地形限制，而向上游庫岸延伸，由增加溢流前緣長度而引起的開挖量增加較少，從而可以較長的溢流前緣換取較低的調(diào)洪水位，或者換取較高的堰頂高程；②當(dāng)無閘門控制時(shí)后者實(shí)即增加了興利庫容，對中小型工程尤為有利；

③側(cè)槽中水流流態(tài)復(fù)雜。二、側(cè)槽中的水流特性

側(cè)槽中水流是沿程變量的非均勻流。進(jìn)槽水流立即轉(zhuǎn)彎近90度順槽軸線流向下游，對不同的側(cè)槽斷面流量不同，上游端流量小，向下游不斷增大，直至側(cè)堰結(jié)束時(shí)達(dá)到最大。橫斷面上水面不水平。水流自側(cè)堰跌入側(cè)槽后，在慣性作用下沖向側(cè)堰對岸壁，并向上翻騰，在重力作用下轉(zhuǎn)向下游流去，在槽中形成一個(gè)橫軸螺旋流。堰對岸水面較高，通常水力計(jì)算只求出平均水面線。

8－38側(cè)槽內(nèi)復(fù)雜的流態(tài)二側(cè)槽內(nèi)水面曲線的計(jì)算

設(shè)側(cè)槽斷面按一定規(guī)律沿程擴(kuò)展，各斷面流量按一定規(guī)律沿程增加。取側(cè)槽的一個(gè)微分段考慮，其底坡為，為更具普遍性計(jì)算，自側(cè)槽進(jìn)入側(cè)槽的流向與槽軸線不正交，正交于槽軸線的流速分量為u（與u垂直的另一分量為v）。如設(shè)通過n－n斷面的流量為Q，水深為h，過水?dāng)嗝鏋椋瑪嗝嫫骄魉贋閂，；而在n＋1斷面流量、水深、斷面平均流速為Q+dQ、h＋dh、V+dV；兩斷面在槽底相距ds。由變量流的動量定律可導(dǎo)出下列水面線微分方程：（8－28）其中C為謝才系數(shù)，R為水力半徑，B為槽底寬。

圖8－39側(cè)槽沿程變量流微分段

此式即非棱柱體側(cè)槽中沿程變量流的基本方程式。令dQ＝0，就成為恒定漸變非均勻流的微分方程式。對于通常側(cè)槽，水流方向基本上垂直于槽軸線，這時(shí)v＝0，于是有：（8－29）對于棱柱體側(cè)槽，則有（8－30）

令式（8－29）中則可得，即當(dāng)滿足式（8－31）的條件，則在非棱柱體側(cè)槽中（且在v＝0的情況下）就能得大致等深的水流。方程式（8－29）～（8－30）都是假定h僅隨s而變化，對于同一橫斷面則認(rèn)為水深無變化。而實(shí)際上側(cè)堰對岸一側(cè)水深高于側(cè)堰水深，所以方程中h應(yīng)理解成橫斷面平均水深。試驗(yàn)觀測表明，橫斷面最大水深可能比這個(gè)平均水深大（5～20）％.為更簡便計(jì)算側(cè)槽水面曲線，如圖8－40所示側(cè)槽，忽略沿程摩阻損失，由動量定律得公式為：

（8－31）（8－32）圖8－40側(cè)槽水面曲線計(jì)算簡圖式中△y為相鄰兩斷面①、②的水面高差,△Q=Q2－Q1，△V＝V2－V1三側(cè)槽設(shè)計(jì)步驟1、根據(jù)調(diào)洪演算及方案優(yōu)選，首先定出側(cè)堰堰頂高程和過堰單寬流量，選定側(cè)槽長度。2、為節(jié)省開挖量，側(cè)槽多選用深窄梯形斷面。在滿足水流要求和變坡穩(wěn)定條件下，側(cè)堰側(cè)的邊坡一般可用1：0.5，對岸邊坡則可用1：0.3～1：0.5。3、選定側(cè)槽底寬。泄流量沿側(cè)槽軸線均勻增加，所以側(cè)槽斷面積應(yīng)沿程增大，始末斷面底寬比約為1:1~1:4；4、選定槽底縱坡i0。槽底高程應(yīng)保證溢流堰為自由溢流，側(cè)槽中水流應(yīng)為緩流流態(tài)，底坡坡度為緩坡，1:0.01~1:0.055、選定經(jīng)濟(jì)的槽末水深hl。為減少側(cè)槽開挖量，宜取hL＝（1.2~1.5)hk,這里hk為槽末流量QL相應(yīng)的臨界水深。6、為避免槽內(nèi)紊亂波動水流直接進(jìn)入泄槽（或斜井），保證下游較好的水力條件，側(cè)槽結(jié)束后還應(yīng)設(shè)置適當(dāng)?shù)恼{(diào)整段和控制斷面（圖8－40）。7、以側(cè)槽末端斷面為起算斷面，選用適當(dāng)?shù)乃媲€差分方程，逐段向上游推算水面高差和相應(yīng)水深。8、選定起始斷面的水面高程。為使溢流堰為非淹沒出流，起始斷面水面超過堰頂?shù)母叨萮b應(yīng)不超過0.5H，其中H為堰頂溢流水頭。9、自起始斷面既定的水面高程，引用第7步計(jì)算成果向下游推算各斷面水面高程和堰底高程，從而得到側(cè)槽的全部形態(tài)第四田節(jié)做其兩他型溉式的確溢洪尖道一、律井式妻溢洪賓道1、組嫌成：溢流賽喇叭箭口、呀漸變餃段、哥彎曲頁段、比泄水學(xué)隧洞章、出妨口消究能段辟及尾周水渠佛。2、工扭作原圾理：井式碎溢洪胸道工免作時(shí)滔水流束從四沖周經(jīng)歪環(huán)形西堰徑嗎跌入障喇叭麻口，恰并在也一定深度戒處水狡舌相量互匯兼交，盈逐漸生成有蠻壓流職，再夢經(jīng)隧洞悶泄往排下游隊(duì)進(jìn)入葛喇叭熟口的食流量竭決定炕于堰頂水雀頭、觀堰的晌型式納和周陵長；懲流量語能否扮順利泄出批隧洞防取決齊于隧威洞的歸斷面拴尺寸饞以及黎豎井內(nèi)形猾成的慣壓力僵水頭便。進(jìn)勉水為陷自由傾堰流音，出水為筆有壓管管流炎，所津以井砍式溢笑洪道哨適應(yīng)槽的水頭達(dá)10界0～20遷0m。圖8－41井式荒溢洪處道圖8－42豎井刷喇叭拜口比偉較3、工掉作特習(xí)點(diǎn)：小流無量－積堰流拿，井武內(nèi)水爐流的遭連續(xù)龍性易息遭破信壞，醉水流貪不穩(wěn)瞇，容皮易出輸現(xiàn)振伸動和州空蝕霧破壞建；大流儲量－并井口彩淹沒爬出流養(yǎng)，孔滾流，致超泄敢能力務(wù)較小純；4、進(jìn)毯口斷勾面形化式：實(shí)用爺堰：閘流量驢系數(shù)恒大，知適用計(jì)于大代流量層情況仔。平頂搖堰：篇施工兄方便找，安吸裝閘息門方森便，士小流預(yù)量時(shí)駕用得值較多醒。5、設(shè)妨計(jì)鄙：堰：蟲堰頂步應(yīng)設(shè)墨閘墩爭或?qū)Т罅鲏μ兀钥惯M(jìn)仰口水旅流應(yīng)梨平順祥、對嫩稱，志防止造出現(xiàn)裁立軸粉漩渦作；溢看流堰襯進(jìn)口蜜體型他應(yīng)采從用流晉線型燦設(shè)計(jì)慨，如勝可用址自由永射流喬曲線喇體型蛋。漸變雕段：低使水黃流平嚼順地?fù)屌c豎念井連居接，乒避免階水流念與井推壁脫懂離。塞水流肯為自外由跌喝流，桑壓力墻為大損氣壓趣。豎井臺段：侍起穩(wěn)陵定水購流作殼用。核該段切流態(tài)炸為有岸壓流小，水肯流克捕服水投頭損熊失后蚊，得裙到隧瓜洞進(jìn)籍口動膏能。二、藏虹吸眾溢洪笑道1、組患成：喇桌叭型雀進(jìn)水問口、美遮檐紛、虹頓吸管您、通連氣孔融、挑攻流坎箱、泄舌槽、墳出口撿消能糧段及尾水乳渠。2、工戀作特匪點(diǎn)：利用索虹吸軟作用繭，在炕較小斥的堰嫌頂水?dāng)愁^下臉得到從較大賽的泄昨流量紹，啟浪閉靈呢活、運(yùn)行戰(zhàn)方便木。但結(jié)貢構(gòu)復(fù)玻雜，譽(yù)檢修煤不便姻，進(jìn)挽口易苗被污哨物或桑冰塊悔等堵瓜塞；飾且超邁泄能愛力低，宅負(fù)壓殼過大敘時(shí)，達(dá)易產(chǎn)倆生空裂化空釣蝕。允大型否工程誕應(yīng)用妖不多特。3、工涼作原梨理：遮檐眾頂與跑虹吸川管的楊堰頂版均與陶正常華高水恐位平揚(yáng)齊。悠當(dāng)上置游水乓位高醬于正宵常高城水位先，開反始泄際流，為利用宇挑流狂坎封彼閉虹啄吸管假，水叫流帶霸走空依氣，隔形成喝虹吸伶。通來入空稻氣，勇則虹面吸作用崇被破蠻壞，屆泄流堤停止初。圖8－47河岸稠虹吸轎溢洪再道首洽部1－遮施檐；2－通扛氣孔廚；3－挑國流坎諷；4－彎切曲段晝；5－排族污孔虹吸響溢洪知道的悟前端鳳有一姜位于仙正常遞庫水芳位以殘下的笨進(jìn)口今，其歷頂蓋綁成為厭遮檐氧，與蕩遮尊檐共拼同形成虹府吸管增道的拋下部吐結(jié)構(gòu)烤即為前溢流睡堰。醬遮檐篇在泄痕洪時(shí)撒淹入崗水下宇的深析度應(yīng)絮使進(jìn)油水時(shí)攝不致芒于挾沾入空氣牙和漂桿浮物怎。溢麗流堰率頂高罰程與嬌正常興高水逼位平顯齊。被為了逆自動眾加速予形成逃虹吸摔作用窗，可倒在管忌