為宣泄水庫、河道、渠道、澇區超過調蓄或承受能力的洪水或澇水,以及為泄放水庫、渠道內的存水以利于安全防護或檢查維修的水工建筑物。常用的泄水建筑物有:①低水頭水利樞紐的滾水壩、攔河閘(泄水閘)和沖沙閘;②高水頭水利樞紐的溢流壩、溢洪道、泄水(底)孔、泄水涵管、泄水隧洞;③由河道分泄洪水的分洪閘、溢洪堤;④由渠道分泄入渠洪水或多余水量的泄水閘、退水閘;⑤由澇區排泄澇水的排水閘、排水泵站等。泄水建筑物是保證水利樞紐和水工建筑物的安全、減免洪澇災害的重要的水工建筑物。由混凝土或漿砌石壩構成的水利樞紐,一般將壩的一部分做成溢流壩,有時還在壩內設置泄水(底)孔;由土石壩構成的水利樞紐,有時也將其一部分做成溢流壩,有的在壩內設置泄水涵管。這些都稱為壩身式泄水建筑物。土石壩水利樞紐中更為常用的是在岸邊埡口處設置的溢洪道和在岸邊山體中開挖的泄洪隧洞,稱為岸邊式泄水建筑物。
泄水建筑物的泄水方式有堰流和孔流兩種。通過溢流壩、溢洪道、溢洪堤和全部開啟的水閘的水流屬于堰流;通過泄水隧洞、泄水涵管、泄水(底)孔和局部開啟的水閘的水流屬于孔流。
溢流壩、溢洪道、溢流堤、泄水閘等泄水建筑物的進口為不加控制的開敞式溢流孔或由閘門控制的開敞式閘孔。泄水隧洞、壩身泄水(底)孔、壩身泄水涵管等泄水建筑物的進口淹沒在水下,需設置閘門,由井式、塔式、岸塔式或斜坡式的進口設施來控制啟閉(參見取水建筑物)。
泄水建筑物中的堰流和孔流多為高速水流。為防止引起磨損特別是空蝕破壞,應做好堰面和孔口的體形設計,控制表面的不平整度,采用抗沖耐磨材料,必要時設置通氣槽等通氣減蝕措施。還必須注意高速水流引起閘門振動的問題。
泄水建筑物出口應結合泄流方式、流量流速大小、下游水位以及地形地質條件,選用合適的消能防沖措施,使出口水流的流態以及沖坑、霧化等現象不致影響壩身和岸坡的安全和水電站、航道的正常工作。
泄水建筑物的布置、形式和輪廓設計等取決于水文、地形、地質以及泄水流量、泄水時間、上下游限制水位等任務和要求。設計時,一般先選定泄水形式,擬定若干個布置方案和輪廓尺寸,再進行水力和結構計算,與樞紐中其他建筑物進行綜合分析,選用既滿足泄水需要又經濟合理、便于施工的最佳方案。必要時采用不同的泄水形式,進行方案優選。
中國修建泄水建筑物的歷史悠久。早在春秋戰國時期就有有關記載。隨著實踐經驗的不斷豐富和科學技術的不斷發展,世界上的泄水建筑物在形式、構造、材料以及消能防沖、防空蝕、抗振動、地基處理、施工技術等方面都日趨進步,規模也不斷擴大。巴西圖庫魯依工程泄水建筑物的最大泄量為104400m3/s,中國葛洲壩水利樞紐的最大泄量達110000m3/s,巴基斯坦門格拉水利樞紐岸邊溢洪道的單寬流量達290m3/(s·m),中國東江水電站右岸滑雪道式溢洪道采用窄縫式挑流消能,窄縫收縮段始端的單寬流量為151m3/(s·m),末端則達604m3/(s·m)。
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