闸坝工程水力学:设计·管理·科研(第2版)
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第二节 闸坝工程分类及其泄流特点

§2.Classification and characteristics of siuice-dams engineering

闸坝既起挡水作用又要宣泄洪水,是控制水位、调节泄洪流量的建筑物。在结构上,水闸是以闸墩之间的闸门启闭控制闸前较平浅的水深;溢流坝则主要依赖坝体本身控制坝前较高蓄水位。介于闸坝之间,有时还把低的滚水坝称为堰。当然在堰或坝顶仍可设置闸门。现在按照结构型式与作用的不同,并结合其泄流特点,将闸坝工程划分成如下类型。

一、水闸

一般多指低水头的平原水闸而言,其作用不同,类别命名也有不同,例如拦河闸、节制闸、进水闸、泄洪闸、排涝闸、退水闸、挡潮闸、冲沙闸等。按结构型式上的不同,则有平底闸、反拱底板闸、带小堰的堰闸、涵洞式的涵闸、翻倒门闸等。

平原水闸泄流的特点为水头差不大,但尾水位变化幅度大,闸门开启调度过程中,能形成由急流到缓流的多变流态;而且当河道宽广闸孔多时,各孔难以齐步开启,容易造成不对称的集中水流和旁侧回溜,必须考虑侧向的扩散消能,又因土质河床抗冲力差,要求消能标准也较高。同时还得考虑透水地基的渗流控制。

二、堰

堰是低的滚水坝,其作用主要是抬高河水位,使河流在枯水时也能自流进入渠道,在汛期让多余无用的河水越顶下泄。由于在冲积平原上堰多筑在土基上,而且没有库容蓄水的要求,下泄洪水流量很大,一般的堰高不过几米,汛期多处于潜流状态。堰顶还可设置闸墩和闸门,起调节水量和水位的作用。水流情况与水闸类同。

三、溢流坝

溢流坝有时与堰、闸混在一起,无明显的界限,但一般可理解为较高的混凝土坝。最初是重力坝,优点是最为稳固而不需什么维护,随后由实体发展到空心坝和拱坝,近20年来的高坝发展趋势,只要坝址条件许可,多采用薄壁型的拱坝和双曲拱坝。这些拦河坝的作用是斩断河流,形成水库以达到防洪、发电、灌溉、航运等综合开发利用河流水资源的目的。混凝土坝本身都兼有泄洪作用,即利用坝顶溢流作为主溢洪道,此种溢流方式通常要比坝体泄水孔泄洪安全,比泄洪隧洞造价低,而且操作运行也较方便可靠。坝顶溢流或拱顶泄流均为自由宣泄的高速急流,所以多建造在岩基上;若在土基上建造混凝土坝,高度则限制在20m以下。

土基上或不好的岩基上造高坝以土石坝或堆石坝为宜,此时虽然也可加护面使之过水。但流量受限,还须利用岸侧的峡谷另开辟陡槽式溢洪道宣泄多余的洪水。

四、溢洪道(闸)

溢洪道或溢洪闸是设在水库岸侧或库边山凹处的溢流式泄洪工程,在土石坝工程枢纽中,经常采用此种设计方案;也有利用导流隧洞做成竖井式溢洪道的。这些溢洪道(或闸)与平原地区的分洪闸或进(退)水涵闸的不同水流特点和地质条件为在岩基上或混凝土陡槽中自由宣泄的高速水流,而且还有时带有弯道急流的特点。