4 泄水孔的设计

泄水孔的设计有压泄水孔的设计坝体在内水压力作用下可能会出现拉应力，因此孔壁需用钢板衬砌1、孔径D的拟定、小.4Q孔径D的拟定可依据下式：D=（1）兀u1P式中：Q每个发电孔引取的流量，m3/s；u孔内的允许流速，m/s,对于发电孔u=5.06.0m/s。pp2、进水口体形设计进水口体形应满足水流平顺、水头损失小，进口形状应尽可能符合流线变化规律。工程中常采用椭圆曲线或圆弧形的三向收缩矩形进水口，如图1。2)图1泄水孔进口形状椭圆方程为：b2式中：a椭圆长半轴，圆形进口时，a为圆孔半径；矩形进口时，顶面曲线a为孔高h,狈9面曲线a为孔宽B；b椭圆短半轴，圆形进口时，b=0.3a；矩形进口时，顶面曲线b=（1/31/4）a,9面曲线b=a/5。对于重要工程的进水口曲线应通过水工模型试验进行修改。孔口的高宽比（h/B）不宜太大，一般为1.5左右。最大不超过2。3、闸门与门槽有压泄水孔一般在进水口设置栏污栅和平面检修闸门，在出口处设置无门槽的弧形闸门。若闸门槽设计不当，容易产生空蚀破坏。根据工程实践，在高水头时，门槽应采用如图2所示的形状。U/IV图2泄水孔闸门槽形状门槽的宽深比W/D=1.61.8,A/D=0.050.08,R/D=0.1,x/A=1012。4、渐变段有压泄水孔孔身断面为圆形,进口闸门处为矩形,在进口闸门之后需设置渐变段,以保持水流平顺。渐变段的长度一般为23倍孔径。渐变规律一般都是收缩型,采用圆角过渡,如图3所示。图3渐变段5、出水口有压泄水孔的出口控制着整个泄水孔内的内水压力状况,为了避免空蚀破坏,将出口缩小以增加孔内压力,常采用压坡段（坡度为1：51：10）,出口断面面积为孔身断面的8595。6、通气孔和平压管平压管是埋在坝体内部,平衡检修闸门两侧水压以减小启门力的输水管道。从水库中引水，阀门设在廊道内。平压管的直径应根据设计充水时间确定，一般不超过8h.不设平压管的工程,利用检修闸门的小开度充水。通气孔的断面面积一般取0.51.0倍泄水孔断面面积,同时应大于平压管的过水断面面积。通气孔的下端应尽量靠近闸门之后的最高位置,上端的进口必须与闸门的启门室分开。7、水力计算水力计算的任务：验算泄水能力及孔内的压力分布。泄水能力计算按管流公式（3）：1式中：A、A分别为泄水孔孔身和出口断面面积，m2；CL、R、一一分别为泄水孔的长度、水力半径，m；Z局部水头损失系数；H库水位与出口水面之间高差，m；卩一一流量系数；C谢才系数。当泄流量求得后，泄水孔中任一断面的流速都可求得，根据能量方程即可求出沿程各断面的压强。一般泄水孔顶部的压强不低于2m水柱。、无压泄水孔的设计无压泄水孔在平面布置上宜为直线，其过水断面多为矩形，它由压力短管和明流段两部分组成。无压泄水孔的工作闸门布置在进水口，工作闸门后的孔口顶部升高，形成无压流。关闭闸门后，孔内无积水，对坝体的防渗有利。泄水孔的衬砌，一般应根据内外水压力、孔口尺寸、受力条件、孔内流速、含沙量、运用条件等因素来确定，一般要求混凝土有一定的强度和抗冲耐磨性能。1、进水口体形设计无压泄水孔的进水口指工作闸门前的压力短管部分，它由进口曲线段、检修闸门槽、压坡段组成。进口曲线段的形状与有压泄水孔相同，常用14椭圆曲线，其后接一段直线压坡段，压坡段的坡度一般为1：41：6,长度为36m。2、明流段设计为使水流平顺，在工作闸门后的明流段的底坡常设计抛物线形，其方程为：4)x26.25(p2H式中：H工作闸门孔口中心线处的作用水头，m；9孔口流速系数，一般为9=0.900.96；明流段在任何情况下，必须保证形成无压流。明流段的孔顶在水面以上应有足够的富裕度。当孔身为矩形时，顶部高出水面的高度可取最大流量时不掺气水深的3050；当孔身为城门洞形时，拱脚距水面的高度可取不掺气水深的2030。3、通气孔设计检修闸门后的通气孔和平压管的设计与有压泄水孔相同，除此之外，还要在工作闸门后设通气孔。工作门后的通气孔的面积可按下式估算，且一般不小于闸孔面积的10。估算公式为：VA=0.09Aw(5)aVa式中：A、A分别为通气孔和明流段的断面面积，m2；aV闸孔处的水流流速，m/S；WV通气孔的允许风速，一般取3040m/S.a4、水力计算无压泄水孔的泄流能力计算，可按公式（3）进行计算，但式中H应为工作闸门处的水头，A为闸孔的过水断面面积，流量系数卩应随进口段的局部水头损失而定，当压力短管C不超过10倍孔高时，有闸门槽时卩=0.800.85，无闸门槽时，卩=0.900.95。明流段的水面线可根据水力学中分段求和法计算。