侧槽溢洪道(河海大学水工建筑物课件)
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1、 第三节 侧槽溢洪道 一、概一、概 述述 1 1、适用范围：适用范围： 当水利枢纽的拦河坝难以本当水利枢纽的拦河坝难以本身溢流，且两岸陡峭，布置正槽身溢流，且两岸陡峭，布置正槽溢洪道将导致巨大开挖量时，可溢洪道将导致巨大开挖量时，可采用侧槽式溢洪道。采用侧槽式溢洪道。 2 2、组成部分：组成部分： 侧槽溢洪道由溢流堰、侧槽侧槽溢洪道由溢流堰、侧槽和泄水道三个主要部分组成和泄水道三个主要部分组成。 图836 侧槽明流溢洪道典型布置 3、工作原理：工作原理：溢流堰轴线大致顺河岸等高线布置，水流过堰后进入溢流堰轴线大致顺河岸等高线布置，水流过堰后进入 与堰轴线平行的侧槽内，然后通过泄水道泄往下游。此
2、泄水道与堰轴线平行的侧槽内，然后通过泄水道泄往下游。此泄水道 可为类似于上节所述的明流陡坡泄槽以及相应的消能段，也可可为类似于上节所述的明流陡坡泄槽以及相应的消能段，也可 由斜井、泄水隧洞组成，如图由斜井、泄水隧洞组成，如图837。 图837 侧槽斜井溢洪道 4、工工 作作 特特 点：点： 与正槽溢洪道相比，侧槽溢洪道的溢流前缘可少与正槽溢洪道相比，侧槽溢洪道的溢流前缘可少 受地形限制，而向上游库岸延伸，由增加溢流前缘长度受地形限制，而向上游库岸延伸，由增加溢流前缘长度 而引起的开挖量增加较少，从而可以较长的溢流前缘换而引起的开挖量增加较少，从而可以较长的溢流前缘换 取较低的调洪水位，或者换取
3、较高的堰顶高程；取较低的调洪水位，或者换取较高的堰顶高程； 当无闸门控制时后者实即增加了兴利库容，对当无闸门控制时后者实即增加了兴利库容，对 中小型工程尤为有利；中小型工程尤为有利； 侧槽中水流流态复杂。侧槽中水流流态复杂。二、侧槽中的水流特性二、侧槽中的水流特性l 侧槽中水流是侧槽中水流是沿程变量的非均匀流沿程变量的非均匀流。进槽。进槽水流立即转弯近水流立即转弯近90度顺槽轴线流向下游，对不度顺槽轴线流向下游，对不同的侧槽断面流量不同，上游端流量小，向下同的侧槽断面流量不同，上游端流量小，向下游不断增大，直至侧堰结束时达到最大。游不断增大，直至侧堰结束时达到最大。 横断面上水面不水平。水流自
4、侧堰跌入侧横断面上水面不水平。水流自侧堰跌入侧槽后，在惯性作用下冲向侧堰对岸壁，并向上槽后，在惯性作用下冲向侧堰对岸壁，并向上翻腾，在重力作用下转向下游流去，在槽中形翻腾，在重力作用下转向下游流去，在槽中形成一个成一个横轴螺旋流横轴螺旋流。堰对岸水面较高，通常水。堰对岸水面较高，通常水力计算只求出平均水面线。力计算只求出平均水面线。 838 侧槽内复杂的流态二二 侧槽内水面曲线的计算侧槽内水面曲线的计算 设侧槽断面按一定规律沿程扩展，各断面流设侧槽断面按一定规律沿程扩展，各断面流量按一定规律沿程增加。取侧槽的一个微分段量按一定规律沿程增加。取侧槽的一个微分段考虑，其底坡为考虑，其底坡为 ，为更
5、具普遍性计算，自，为更具普遍性计算，自侧槽进入侧槽的流向与槽轴线不正交，正交于侧槽进入侧槽的流向与槽轴线不正交，正交于槽轴线的流速分量为槽轴线的流速分量为u u（与（与u u垂直的另一分量为垂直的另一分量为v v）。如设通过）。如设通过n nn n断面的流量为断面的流量为Q Q，水深为，水深为h h，过水断面为过水断面为 ，断面平均流速为，断面平均流速为V V，；而在，；而在n n1 1断面流量、水深、断面平均流速为断面流量、水深、断面平均流速为Q+dQQ+dQ、h hdhdh、V+dVV+dV；两断面在槽底相距；两断面在槽底相距dsds。由变量流。由变量流的动量定律可导出下列水面线微分方程：
6、的动量定律可导出下列水面线微分方程： （8 82828）其中其中C C为谢才系数，为谢才系数，R R为水力半径，为水力半径，B B为槽底宽。为槽底宽。 0i32232222012gBQdsdQgQVusgQRCQidsdh图839 侧槽沿程变量流微分段 此式即非棱柱体侧槽中沿程变量流的基本方程式。此式即非棱柱体侧槽中沿程变量流的基本方程式。 令令dQ0，就成为恒定渐变非均匀流的微分方程式。，就成为恒定渐变非均匀流的微分方程式。 对于通常侧槽，水流方向基本上垂直于槽轴线，这时对于通常侧槽，水流方向基本上垂直于槽轴线，这时v0，于是有：，于是有：32232222012gBQdsdQgQsgQRCQ
7、idsdh（829）对于棱柱体侧槽 ，则有0s322222012gBQdsdQgQRCQidsdh（830） 令式（令式（829）中）中 则可得则可得 ，即当，即当 满足式（满足式（831）的条件，则在）的条件，则在非棱柱体侧槽中（且在非棱柱体侧槽中（且在v0的情况下）就能得大致等深的水流。的情况下）就能得大致等深的水流。 方程式（方程式（829）（）（830）都是假定）都是假定h仅随仅随s而变化，对于同一横断面则而变化，对于同一横断面则认为水深无变化。而实际上侧堰对岸一侧水深高于侧堰水深，所以方程中认为水深无变化。而实际上侧堰对岸一侧水深高于侧堰水深，所以方程中h应理应理解成横断面平均水深。
8、试验观测表明，横断面最大水深可能比这个平均水深大解成横断面平均水深。试验观测表明，横断面最大水深可能比这个平均水深大（520）. 为更简便计算侧槽水面曲线，如图为更简便计算侧槽水面曲线，如图840所示侧槽，忽略沿程摩阻所示侧槽，忽略沿程摩阻损失，由动量定律得公式为：损失，由动量定律得公式为： 022322220dsdQgQsgQRCQi（831）0dsdhdsdQsQi和,01221211QQVVQQvvgQy（832）图840 侧槽水面曲线计算简图式中y为相邻两断面、的水面高差, Q=Q2 Q1， VV2V1三三 侧槽设计步骤侧槽设计步骤1、根据调洪演算及方案优选，首先、根据调洪演算及方案优
