消能防冲设施

第6章　河岸溢洪道

【学习指导】

目标：了解河岸溢洪道的作用、类型及适用范围；理解正槽式溢洪道与侧槽、非常溢洪道的区别及适用条件；掌握正槽式溢洪道的结构布置，基本会侧槽、非常溢洪道布置。

重点：掌握正槽式溢洪道各组成部分的作用、构造措施和结构布置。

6.1　概　述

为了宣泄水库多余的水量，防止洪水漫坝失事，确保工程安全，以及满足放空水库和防洪调节等要求，在水利枢纽中一般都设有泄水建筑物。常用的泄水建筑物有深式泄水建筑物（包括坝身泄水孔、水工隧洞、坝下涵管等）和溢洪道（包括河岸溢洪道、河床溢洪道）。河岸溢洪道一般适用于土石坝、堆石坝等水利枢纽。河床溢洪道即溢流坝，通常用于重力坝枢纽。

6.1.1　河岸溢洪道的类型

（1）按结构形式分类

按结构形式，河岸溢洪道可以分为正常溢洪道和非常溢洪道两大类。

正常溢洪道常用的形式主要有正槽式、侧槽式、井式和虹吸式4种。

①正槽溢洪道如图6.1所示，这种溢洪道的泄槽轴线与溢流堰轴线正交，过堰水流方向与泄槽轴线方向一致，其水流平顺，超泄能力大，并且结构简单，运用安全可靠，是一种采用最多的河岸溢洪道形式。

图6.1　正槽溢洪道平面布置图

1—进水渠；2—溢流堰；3—泄槽；4—消能池；
5—出水渠；6—非常溢洪道；7—土石坝

②侧槽溢洪道如图6.2所示，这种溢洪道的泄槽轴线与溢流堰的轴线接近平行，即水流过堰后，在侧槽内转弯约90°，再经泄水槽泄入下游。侧槽溢洪道多设置于较陡的岸坡上，大体沿等高线设置溢流堰和泄水槽，易于加大堰顶长度，减少溢流水深和单宽流量。不需大量开挖山坡，但侧槽内水流紊乱、撞击很剧烈。因此，对两岸山体的稳定性及地基的要求很高。

图6.2　侧槽溢洪道平面布置图

1—溢流堰；2—侧槽；3—泄水槽；4—出口消能段；5—上坝公路；6—土石坝

③井式溢洪道如图6.3所示，其组成主要有溢流喇叭口段、渐变段、竖井段、弯道段和水平泄洪洞段。其适用于岸坡陡峭、地质条件良好，又有适宜的地形的情况。可以避免大量的土石方开挖，造价可能较其他溢洪道低，但当水位上升，喇叭口溢流堰顶淹没时，堰流转变为孔流，超泄能力较小。当宣泄小流量，井内的水流连续性遭到破坏时，水流不稳定，易产生振动和空蚀。因此，我国目前较少采用。

④虹吸溢洪道如图6.4所示，该形式的溢洪道通常包括进口（遮檐）、虹吸管、具有自动加速发生虹吸作用和停止虹吸作用的辅助设备、泄槽及下游消能设备。溢流堰顶与正常高水位在同一高程，水库正常高水位以上设通气孔，当水位超过正常高水位时，水流将流过堰顶，虹吸管内的空气逐渐被空气带走从而达到真空，形成虹吸作用自行泄水。当水库水位下降至通气孔以下时，虹吸作用便自动停止。这种溢洪道可自动泄水和停止泄水，能比较灵敏地自动调节上游水位，在较小的堰顶水头下能得到较大的泄流量，但结构复杂，施工检修不便，进口易堵塞，管内易空蚀，超泄能力小。一般用于水位变化不大和需随时进行调节的中小型水库以及发电和灌溉的渠道上。

图6.3　井式溢洪道剖面图

1—喇叭口；2—渐变段；3—竖井段；
4—隧洞；5—混凝土塞

图6.4　虹吸溢洪道剖面图

1—遮檐；2—通气孔；3—挑流坎；4—曲管

（2）按泄水方式分类

按泄水方式可分为开敞式溢洪道和封闭式溢洪道。

1）开敞式溢洪道

开敞式溢洪道的特点是超泄能力强，工作可靠，适应性强。如正槽溢洪道、侧槽溢洪道属于开敞式溢洪道。竖井式溢洪道在水位上升到喇叭口溢流堰顶淹没后，泄流方式由堰流转变为孔流。

2）封闭式溢洪道

封闭式溢洪道的特点是没有超泄能力，闸门承受压力大，操作检修困难，但进口高程低，能预泄洪水。如竖井式溢洪道、虹吸式溢洪道等封闭式溢洪道。

（3）按设计标准分

1）正常溢洪道

正常溢洪道是按设计洪水标准和校核洪水标准修建的永久性泄水建筑物。

2）非常溢洪道

按可能最大洪水标准，在溢洪道的底板上加设自溃堤，是一种保坝的重要措施，仅在发生特大洪水，正常溢洪道宣泄不及致使水库水位将要漫顶时才启用。这种溢洪道的特点是使用几率小，但要求运用灵活可靠，所以非常溢洪道应该是结构简单，便于修复，若启闭及时，还能控制下泄流量。最常用的形式是自溃式非常溢洪道，堤体可因地制宜地用非黏性砂料、砂砾或碎石填筑，平时可以挡水，当水位超过一定高度时，又能够迅速将其冲溃泄洪。按溃决方式又可分为漫顶自溢和引冲自溃两种形式。

6.2　正槽溢洪道

正槽溢洪道通常由进水渠、控制段、泄槽、消能防冲设施及出水渠等部分组成。

6.2.1　进水渠

进水渠的作用是将水库的水平顺地引向溢流堰。当溢流堰紧靠水库时，可布置成对称或基本对称的喇叭口形式，以引导水流，如图6.5所示。

图6.5　溢洪道进水渠的形式

1—喇叭口；2—土坝；3—进水渠

进水渠平面布置应使进水顺畅，避免断面突然变化和水流流向的急转弯，体形宜简单。在溢流堰前宜设置不小于2～3倍于堰前水深的渐变段或直线翼墙，以防止出现漩涡或横向水流。当进口布置在坝肩时，靠坝一侧应设置顺应水流的曲面导水墙，靠山一侧可开挖或衬护成规则曲面。

渠道需转弯时，其轴线的转弯半径不宜小于4倍渠底宽，弯道至溢流堰之间宜有长度不小于2倍于堰上水头的直线段。进水渠底板一般为等宽或顺水流方向收缩，进口底宽与溢流堰宽之比宜在1.5～3之间。渠道内的流速应大于悬移质不淤流速，小于渠道的不冲流速，且水头损失较小，渠道设计流速宜采用3～5m/s。对于山坡较陡，从山岩中开挖出来的岸边溢洪道，为了减少其开挖量，进水渠的设计流速可以适当提高，但应尽量缩短进水渠的长度，以减少水头损失。对于设计流速超限的情况应进行论证。其横断面在岩基上接近矩形，边坡根据稳定要求确定，新鲜岩石一般为1∶0.1～1∶0.3，风化岩石可用1∶0.5～1∶1.0。在土基上采用梯形，边坡一般选用1∶1.5～1∶2.5。

进水渠的纵断面一般做成平底或不大的逆坡。进水渠一般不做衬护，当岩性差，为防止严重风化剥落或为降低渗透压力时，应进行衬护；在靠近溢流堰前区段，由于流速较大，为了防止冲刷和减少水头损失，可采用混凝土、浆砌块石或干砌块石护面，底板衬砌厚度可按构造要求确定，混凝土衬砌厚度可取30cm，必要时还要进行抗渗和抗浮稳定验算。

6.2.2　控制段

溢洪道的控制段包括溢流堰及两侧连接建筑物，是控制溢洪道泄流能力的关键部位。

（1）溢流堰的形式

溢流堰应根据地形、地质条件、运用要求通过技术经济比较选定。通常选用开敞式或带胸墙孔口式的宽顶堰、实用堰、驼峰堰、折线形堰。开敞式溢流堰具有较大的超泄能力，宜优先选用。

1）宽顶堰

宽顶堰的特点是结构简单，施工方便，但流量系数较小。由于宽顶堰荷载小，对承载力较差的土基适应能力较强，因此，在宣泄量不大或附近地形较平缓的中、小型工程中应用较广，如图6.6所示。宽顶堰的堰顶通常需用混凝土或浆砌石进行砌护，保护地基不受冲刷。对于中小型工程，若基岩有足够的抗冲刷能力，也可以不加砌护，但应考虑开挖后岩石表面不平整对流量系数的影响。

2）实用堰

实用堰与宽顶堰相比较，实用堰的流量系数比较大，在宣泄量相同的条件下，需要的溢流前缘较短，工程量相对较小，但施工较复杂。大、中型水库，特别是岸坡较陡时，多采用这种形式，如图6.7所示。

图6.6　宽顶堰

图6.7　实用堰

溢洪道中的实用堰一般都比较低矮，其流量系数介于溢流重力坝和宽顶堰之间。实用堰的泄流能力与其上下游堰高、定型设计水头、堰面曲线形式等因素有关。堰顶以下的堰面曲线宜优先采用WES型幂曲线，堰顶上游可采用双圆弧、三圆弧或椭圆曲线。

3）驼峰堰

驼峰堰是一种复合圆弧的溢流低堰，堰面由不同半径的圆弧组成，如图6.8所示。其流量系数一般为0.40～0.46。设计与施工简便，对地基的要求低，适用于软弱地基。

图6.8　常见的驼峰堰剖面

4）折线形堰

为获得较长的溢流前缘，在平面上将溢流堰做成折线形，称折线形堰。

中、小型水库溢洪道，特别是小型水库溢洪道常不设闸门，堰顶高程就是水库的正常蓄水位；溢洪道设闸门时，堰顶高程低于水库的正常蓄水位。堰顶是否设置闸门，应从工程安全、洪水调度、水库运行、工程投资等方面论证确定。侧槽式溢洪道的溢流堰一般不设闸门。

当水库水位变幅较大时，常采用带胸墙的溢流堰。这种布置形式，堰顶高程比开敞式的要低，在库水位较低时即可泄流，因而有利于提高水库的汛期限制水位，充分发挥水库效益；此外，还可以减小闸门尺寸。但在高水位时，超泄能力不如开敞式溢流堰大。

（2）溢流孔口尺寸的拟定

溢洪道的溢流孔口尺寸，主要是溢流堰堰顶高程和溢流前缘宽度的确定。其设计方法与溢流重力坝基本相同。但由于溢洪道出口一般离坝脚较远，其单宽流量可以比溢流重力坝所采用数值大一些。闸墩的形式和尺寸应满足闸门（包括门槽）、交通桥和工作桥的布置、水流条件、结构及运行检修等的要求。当有防洪抢险要求时，交通桥与工作桥必须分开设置，桥下净空应满足泄洪、排凌及排漂要求。

6.2.3　泄槽

正槽溢洪道在溢流堰后通常布置泄槽，以便将过堰水流迅速安全地泄向下游。河岸溢洪道的落差主要集中在该段。

（1）泄槽的水力特征

泄槽的底坡宜大于水流的临界底坡，所以又称之为陡槽。槽内的水流处于急流状态，水流流速大。高速水流对边界条件的变化非常敏感，当边墙有转折时就会产生冲击波。当陡槽边墙向水流内部偏转时，冲击波使横断面上的水深局部增加，因而要求边墙也增高；同时当冲击波传至出口处，由于冲击波使水流部分集中，也增加了下游消能的困难。另外，泄水槽内极易产生掺气、空蚀等问题。

（2）泄槽的平面布置

泄槽在平面上宜尽可能采用直线、等宽、对称布置，力求使水流平顺、结构简单、施工方便。当泄槽的长度较大，地形、地质条件不允许做成直线，或为了减少开挖工程量、便于洪水归河、便于消能等原因，可以设置收缩段、扩散段或弯道。

收缩段的收缩角越小，冲击波也越小。工程经验和试验资料表明：收缩角小于6°的，具有较好的水流流态，可以不进行冲击波验算。

扩散段的扩散角必须保证水流扩散时不与边墙分离，避免产生竖轴漩涡。按直线扩散的扩散角一般不宜超过6°～80°。

泄槽在平面上需要设置弯道时，弯道段宜设置在流速小、水流比较平稳、底坡较缓且无变化的部位。应满足以下要求：横断面内流速分布均匀；冲击波对水流扰动影响小；在直线段和弯道之间可设置缓和过渡段；为降低边墙高度和调整水流，宜在弯道和缓和过渡段渠底设置横向坡；弯道半径宜采用6～10倍于泄槽宽度，如图6.9所示，R为轴线转弯半径，B为泄槽底宽。

（3）泄槽的纵剖面

泄槽的纵剖面应尽量按地形、地质以及工程量少、结构安全稳定、水流流态良好的原则进行布置。泄槽纵坡必须保证槽中的水位不影响溢流堰自由泄流和泄水时槽中不发生水跃，使水流处于急流状态。因此，泄槽纵坡必须大于水流临界坡度。常用的纵坡为1％～5％，有时可达10％～15％，坚硬的岩石上可以更大，实践中有用到1∶1的。

泄槽纵坡以一次坡为好，因其水力条件好。当受地形条件限制或为了节省开挖方量而需要变坡时，变坡次数不宜过多，且宜先缓后陡。在坡度变化处要用曲线相连接，以免高速水流在变坡处发生脱离槽底引起空蚀或槽底遭到动水压力的破坏。当坡度由陡变缓时，可采用圆弧曲线连接，圆弧半径为（3～6）h（h为变坡处的断面水深），流速大者宜选用大值；当底坡由缓变陡时，可采用抛物线连接，如图6.10所示。

图6.9　泄槽平面布置示慧图

图6.10　泄槽变坡处的连接

（4）泄槽的横断面

泄槽的横断面应尽可能做成矩形并加以衬砌。当地基为坚硬的岩石时，也可考虑不衬砌。可以做成梯形，但边坡不宜太缓，以免水流外溢。

泄槽的边墙高度应按掺气后的水深加0.5～1.5m的安全超高来确定，一般ν＞6～7m/s时（ν为设计断面未掺气时的平均流速），则需考虑掺气问题。

图6.11　泄槽弯道横向水面超高

在泄槽转弯处的水流流态复杂，由于弯道离心力及因边墙转折迫使水流改变方向而产生的冲击波的共同作用，形成横向水面超高，如图6.11（a）所示。

为消除弯道段的水面干扰，保持泄槽轴线的原底部高程、边墙高度等不变，常以槽底中心线为准，将内侧降低ΔZ，外侧抬高ΔZ，使槽底内、外高差为2ΔZ，如图6.11（b）所示。

（5）泄槽的构造

1）泄槽的底部衬砌

为保护泄槽地基不受风化作用和高速水流冲刷的破坏，泄槽底部通常都需进行衬砌。

泄槽槽底板应满足：表面光滑平整，不致引起不利的负压和空蚀；分缝合理，止水可靠，避免高速水流浸入底板以下，因脉动压力引起破坏；排水系统通畅，以减小作用于底板上的扬压力；材料能抵抗水流冲刷；在各种荷载作用下能保持稳定；适应温度变化和一定的抗冻融循环能力。

影响泄槽衬砌可靠性的因素是多方面的，而且作用在底板上的荷载不易精确计算。因此泄槽底板的稳定主要依靠防渗、排水、止水、锚桩等工程措施来解决。衬砌可以用混凝土、水泥浆砌条石或块石等形式。

水泥浆砌条石或块石适用于流速小于15m/s的中、小型水库溢洪道，厚度一般为0.3～0.6m。但如果砌得光滑平整，接缝止水和底部排水良好，也可以承受20m/s左右的流速。大、中型工程，由于槽内流速较高，一般用混凝土衬砌，厚度一般不宜小于0.3m。

靠近衬砌的表面沿纵横向需配置温度钢筋，含筋率约为0.1％。土基上泄槽通常用混凝土衬砌，衬砌厚度一般要比岩基上的大，通常为0.3～0.5m，需要双向配筋，各向含筋率约为0.1％。

2）衬砌的分缝与止水

为防止产生温度裂缝，在衬砌上应设置横缝和纵缝。

衬砌的纵横缝一般用平缝，如图6.12（d）所示。当地基不均匀性明显时，横缝可采用搭接缝或键槽缝，如图6.12（c）所示。纵横缝的间距应考虑气候特点、地基约束情况、混凝土施工（特别是温度）条件，根据类似工程的经验确定，其大小一般采用10～15m。一般情况下，横缝要求比纵缝严格，陡坡段要比缓坡段严格，地质条件差的部位要比地质条件好的部位严格。土基对混凝土板伸缩的约束力比岩基小，所以可以采用较大的分块尺寸，纵横缝的间距可用15m或稍大，以增加衬砌的稳定性和整体性（图6.13）。对于可能发生不均匀沉陷或不设锚筋的泄槽底板，应在底板的上游端设置齿墙，并采用上下游板块的全搭接横缝。或在板块的上下游端均设置齿墙，但不应只在板块下游端设置齿墙，因为在下游端设齿墙，易在横缝处形成突坎，造成空蚀，而且会使水流钻入下游板块底部，抬动底板。齿墙的作用是阻滑、嵌固、减少纵向渗流。齿墙应配置足够数量的钢筋，以保证强度。如果衬砌不够稳定或为了增加衬砌的稳定性，也可以在地基中设锚桩，以加强衬砌与地基的结合。

接缝处衬砌表面应结合平整，特别要防止下游表面高出上游表面。衬砌分缝的缝宽随分块大小及地基的不同而变化，一般多采用1～2cm，缝内必须做好止水，止水效果越好，作用在底板上向上的脉动压力越小，底板的稳定性越高。

图6.12

图6.13　土基上泄槽底板的构造

1—止水；2—横向排水；3—灰浆坐垫；4—齿墙；5—透水垫层；6—纵向排水

3）衬砌的排水

纵缝和横缝下面应设置排水设施，且互相连通，渗水集中到纵向排水内排向下游。纵向排水通常是在沟槽内放置缸瓦管，管径视渗水大小确定，一般采用10～20cm。管接口不封闭，以便收集渗水，周围用1～2cm的卵石或碎石填满，顶部盖混凝土板或沥青油毛毡等，以防止浇筑混凝土时灰浆进入造成堵塞。当流量较小时，纵向排水也可以在岩基上开槽沟，沟内填不易风化的砾石或碎石，上盖水泥袋，再浇混凝土。横向排水通常是在岩石上开挖沟槽，尺寸视渗水大小而定，一般采用0.3m×0.3m。为了防止排水管有可能被堵塞而影响排水，纵向排水管至少应有两排，以确保排水通畅。

4）底板锚固

在岩基上应注意将表面风化破碎的岩石挖除。有时用锚筋将衬砌和岩基连在一起，以增加衬砌的稳定性。锚筋的直径、间距和插入深度与岩石性质、节理构造有关。一般每平方米的衬砌范围约需1cm2的钢筋。钢筋直径不宜太小，通常采用25mm或更大的，间距为1.5～3.0m，插入深度为40～60倍的钢筋直径。对较差的岩石应通过现场试验确定。

5）泄槽边墙的构造

泄槽边墙的构造基本上与底板相同。边墙的横缝间距与底板一致，缝内设止水，其后设排水，并与底板下的排水管连通。在排水管靠近边墙顶部的一端设通气孔，以便排水通畅。边墙顶部应设马道，以利交通。边墙本身不设纵缝，但多在与边墙接近的底板上设置纵缝，见图6.12（e）。边墙的断面形式应根据地基条件和泄槽断面形状而定，岩石良好，可采用衬砌式，厚度一般不小于0.30m，当岩石较弱时，需将边墙做成重力式挡土墙，其顶宽应不小于0.5m。

（6）防空蚀措施

根据水工建筑物发生空蚀破坏的工程经验，一般都在流速大于15m/s时发生。因此，为避免发生空蚀，对于流速大于15m/s的水工建筑物，如进水口、门槽、挑流鼻坎等应慎重选择其体型；对于流速大于20m/s的区域，更应予以重视。掺气减蚀设施可采用挑坎、跌坎、通气槽及各种组合形式。

6.2.4　消能防冲设施

溢洪道宣泄的洪水，单宽流量大，流速高，能量集中。因此，消能防冲设施应根据地形、地质条件、泄流条件、运行方式、下游水深及河床抗冲刷能力、消能防冲要求、下游水流衔接及对其他建筑物的影响等因素，通过技术经济比较选定。

河岸式溢洪道一般采用挑流消能或底流消能。挑流消能一般适用于较好岩石地基的高、中水头枢纽。挑坎的结构形式一般有重力式［图6.14（a）］、衬砌式［图6.14（b）］两种，后者适用于坚硬完整岩基。在挑坎的末端做一道深齿墙，以保证挑坎的稳定，如图6.15所示。齿墙的深度根据冲刷坑的形状和尺寸决定，一般可达7～8m。若冲坑加深，齿墙也应加深。挑坎与岩基常用锚筋连为一体。在挑坎的下游常做一段短护坦，以防止小流量时产生贴壁流而冲刷齿墙底脚。为避免在挑流水舌的下面形成真空，影响挑距，应采取通气措施，如图6.15所示的通气孔，或扩大出水渠的开挖宽度，以使空气自然流通。

图6.14　挑坎结构形式

图6.15　侧槽溢洪道典型布置图

底流消能可适用于各种地基，或设有船闸、筏道等对流态有严格要求的枢纽，但不适用于有排漂和排凌要求的情况。在河岸式溢洪道中，底流消能一般适用于土基上或破碎软弱的岩基上。

6.2.5　出水渠

溢洪道下泄水流经消能后，不能直接泄入河道而造成危害时，应设置出水渠。出水渠的作用是将消能后的水流平顺地引入下游河道。选择出水渠线路应经济合理，其轴线方向应尽量顺应河势，利用天然冲沟或河沟，如无此条件时，则需人工挖明渠，或在建设期间仅开挖引冲沟，利用泄洪时的水流将冲沟扩大，泄洪后进行断面整修。当溢洪道的消能设施与下游河道距离很近时，也可不设出水渠。当出水渠临近大坝、厂房等主要建筑物时，不宜采用引冲沟方式。

6.3　侧槽溢洪道

6.3.1　侧槽溢洪道的特点及适用条件

侧槽溢洪道一般由溢流堰、侧槽、泄槽、消能防冲设施和出水渠等部分组成，如图6.15所示。侧槽溢洪道与正槽溢洪道相比，其主要特点是溢洪道大致顺着河岸等高线布置，溢流堰可沿河岸延伸很长，而开挖方量却增加不多。因此，侧槽溢洪道有条件采用较长溢流前缘，从而降低溢流水头，减少洪水期库区的淹没面积。其主要缺点是水流在侧槽中的流态相当复杂，与泄槽的水面衔接不易控制。

侧槽溢洪道一般适用于坝址山头较高、岸坡较陡、岩石坚固而宣泄量较小的情况。当宣泄量很大时，沿山坡的开挖量过大，因此，这种形式的溢洪道多用于中小型工程。

为了保证正常泄洪，溢流堰上的水流应不受侧槽水位顶托的影响。溢流堰可采用实用堰，以利于与侧槽壁平顺连接，堰顶一般不设闸门。根据地形、地质条件，堰后可以是开敞明槽，也可以是无压隧洞，也可利用施工导流隧洞，如图6.16所示。

图6.16　隧洞泄水的侧槽溢洪道

1—水面线；2—混凝土塞；3—排水管；4—闸门；5—泄水隧洞

6.3.2　侧槽尺寸的拟定

侧槽溢洪道与正槽溢洪道的主要区别在于侧槽部分，其他部分基本相同。

侧槽设计应满足：泄流能力沿侧槽均匀增加；由于过堰水流转向约90°，大部分能量消耗于侧槽内的水体旋滚，侧槽中水流的顺槽流速完全取决于侧槽的水力坡降，因此要保证一定的坡度；侧槽中的水流应处于缓流状态，以使水流稳定；侧槽中的水面高程要保证溢流堰为自由出流，保证泄流能力和稳定流态。

（1）侧槽横断面

侧槽横断面形状宜做成窄深式。当过水断面面积相同的情况下，窄深断面比宽浅断面节省开挖量，如图6.17所示，若窄深断面的过水断面面积为A1，宽浅断面的过水断面面积为A2，当A1=A2时，窄深断面可节省开挖面积A3；而且窄深断面容易使侧向进流与槽内水流混合，水面较为平稳。靠岸一侧的边坡在满足水流和边坡稳定的条件下，以陡为宜，一般采用1∶0.5左右，溢流堰一侧，溢流曲线下部的直线段坡度（即溢流边坡）一般可采用1∶0.5～1∶0.9。

图6.17　不同侧槽断面挖方量比较图

（虚线为窄深断面；实绩为宽浅断面）

由于侧槽内的流量是沿流向不断增加的，所以侧槽底宽亦应沿水流方向逐渐增加。起始断面底宽b0与末端断面底宽bl的比值对侧槽的工程量影响很大。一般b0/bl越小，则侧槽的开挖量越省，但槽底挖得较深，调整段（图6.18）的工程量也相应增加。所以，应根据地形、地质条件确定比较经济的b0/bl值，通常b0/bl采用0.5～1.0，其中b0的最小值应满足开挖设备和施工要求，bl一般选用与泄槽底宽相同的数值。

图6.18　侧槽的纵剖面及槽底平面图

（2）侧槽的纵剖面

1）槽底纵坡

侧槽应有适宜的纵坡，以满足泄水能力的要求。由于槽中水流处于缓流状态，因而侧槽的纵坡比较平缓，但如果槽底纵坡过缓，将使侧槽上游段水面壅高过多而影响过堰流量。但如果过陡，又会增加侧槽下游段的开挖深度。初步拟定时可采用0.01～0.05。具体数值可根据地形和宣泄量大小选定。

2）槽底高程

槽底高程加槽内水深等于水面高程，水面过高将淹没堰顶，影响过堰流量。所以，确定槽底高程的原则应该是在不影响溢流堰过流能力的条件下，尽量采用较高的槽底，以减少开挖方量。根据实验，若槽内水面线在侧槽始端最高点超出溢流堰顶的高度hs（图6.18）不超过堰顶水头H的1/2时，可以认为对整个溢流堰来说是非淹没的。为了减少挖方，常以hs=0.5H确定侧槽始端的水位。根据该水位减去水深可得槽首底部高程。槽内各断面水深则根据侧槽末端的水深h1向上游逐段推算而得。根据江西水利科学研究所的分析，建议采用h1=（1.2～1.5）hk较为适宜，hk为该断面的临界水深，当bl/b0=5时，可取h1=1.5hk；当bl/b0=1.0时，可取h1=1.2hk；当bl/b0=1.2～1.5时，可按比例选用。

为了使水流平顺地进入泄槽，常在泄槽与侧槽之间设水平调整段。其长度L=（2～3）hk。由缩窄槽宽的收缩段或用调整段末端底坎适当壅高水位，使水流在控制断面形成临界水流，而后泄入泄槽或隧洞。

6.4　非常溢洪道

水工建筑物在运行期间可能出现超过设计标准的洪水，由于这种洪水出现机会极少，泄流时间也不长，所以在枢纽中可以用结构简单的非常溢洪道来宣泄。其启用标准应根据工程等级、枢纽布置、坝型、洪水特性及标准、库容特性及对下游的影响等因素确定。

非常溢洪道一般分为漫流式、自溃式、爆破引溃式3种。

（1）漫流式非常溢洪道

这种溢洪道与正槽溢洪道类似，将堰顶建在准备开始溢流的水位附近，而且任其自由漫流。这种溢洪道的溢流水深一般取得较小，因而堰长较大，多设于垭口或地势平坦之处，以减少土石方开挖量。如大伙房水库为了宣泄特大洪水，1977年增加了一条长达150m的漫流式非常溢洪道。

（2）自溃式非常溢洪道

这种形式的溢洪道是在非常溢洪道的底板上加设自溃堤，堤体可根据实际情况采用非黏性的砂料、砂砾或碎石填筑，平时可以挡水，当水位达到一定高程时自行溃决，以宣泄特大洪水。按溃决方式可分为溢流自溃和引冲自溃两种形式，如图6.19、图6.20所示。

图6.19　溢流自溃式非常溢洪道进口断面图

1—土堤；2—公路；3—自溃堤各段间隔墙；
4—草皮护面的非常溢洪道；5—0.3m厚混凝土护面；
6—0.6m厚、1.5m深混凝土截水墙；
7—0.6m厚、3m深混凝土截水墙

图6.20　南山水库引冲自溃式非常溢洪道

1—自溃坝；2—引冲槽；3—引冲槽底；
4—混凝土堰；5—卵石；
6—黏土斜墙；7—反滤层

溢流自溃式非常溢洪道构造简单、管理方便，但溢流缺口的位置、规模和自溃式非常溢洪道的安全运行无法进行人工控制，有可能溃坝提前或滞后。一般用于自溃坝高度较低，分担洪水比重不大的情况。当溢流自溃坝较长时，可用隔墙将其分成若干段，各段采用不同的坝高，满足不同水位的特大洪水下泄，避免当宣泄量突然加大时给下游造成损失。

引冲自溃式非常溢洪道是在自溃坝的适当位置加引冲槽，当库水位达到启溃水位后，水流即漫过引冲槽，冲刷下游坝坡形成口门并向两侧发展，使之在较短时间内溃决。在溃决过程中，泄量逐渐增大，对下游防护有利，在工程中应用较广泛，但控制过水口门形成和口门形成的时间尚缺少有效措施，溃堤泄洪后，调蓄库容减小，可能影响来年水库综合效益。

（3）爆破引溃式非常溢洪道

爆破引溃式溢洪道是当需要泄洪时引爆预埋在副坝药室或廊道内的炸药，利用其爆炸能量，使非常溢洪道进口的副坝坝体形成一定尺寸的爆破漏斗，形成引冲槽，并将爆破漏斗以外的土体炸松、炸裂，通过坝体引冲作用使其在短时间内迅速溃决，达到泄洪目的。

由于非常溢洪道的运用几率很小，实践经验还不多，目前在设计中如何确定合理的洪水标准、非常泄洪设施的启用条件及各种设施的可靠性等，尚待进一步研究解决。

复习思考题

1.泄水建筑物如何分类？河岸式溢洪道有哪几种形式？

2.正槽溢洪道和侧槽溢洪道的主要区别是什么？它们各由哪几部分组成？各组成部分的作用是什么？

3.溢流堰有哪几种形式？各有什么特点？

4.试说明泄槽平面、纵剖面、横剖面的设计要求。

5.泄槽衬砌应满足什么要求？

6.如何选择河岸溢洪道的消能方式？

7.侧槽溢洪道布置有什么特点？如何进行侧槽的设计？

8.为什么要设置非常溢洪道？非常溢洪道有哪几种形式？