【正文】 后水深也比常規(guī)水閘小，底流消能可適應(yīng)較大范圍內(nèi)的變動過壩流量和下游水位，同時在平面上也易擴(kuò)散。故本橡膠壩底流式采用水躍式消能。 橡膠壩的泄洪能力，可按堰流基本公式計算:式中 Q過壩流量， B溢流斷面的平均寬度，m，取90m計入行進(jìn)流速的堰頂水頭，m，m 流量系數(shù)，視為寬頂堰 ，淹沒系數(shù)，寬頂堰淹沒條件 ,則，查《水力學(xué) 上》=堰流側(cè)收縮系數(shù)，與邊界條件無關(guān)，取1求得 橡膠壩泄流一般有以下三種流態(tài)：① 橡膠壩全部坍落，袋面行洪，水流比較平穩(wěn)，流速與原河床流速相近。②橡膠壩全部充起，壩頂部類似實用堰。當(dāng)壩頂開始溢流時，下游水深很淺甚至無水，水流連接條件不利，隨著溢流量的增加，下游水深逐漸提高，形成水躍。水躍有一定程度的淹沒，對消能有力；但當(dāng)壩下游護(hù)坦與底板高程齊平時 ，下游壩腳處易產(chǎn)生局部負(fù)壓區(qū)，使壩袋振動。③橡膠壩未充到設(shè)計高度，或在坍落過程中，壩型類似于寬頂堰，壩頂溢流時，水流具有兩個自由表面的跌差：一個在上游面的頂端，一個在下游面的頂尾。全部塌落與原河床水流條件近似，故只進(jìn)行全部沖起和塌落過程的水利計算。（1）橡膠壩的基本流態(tài)：壩袋運用時外形的變化：橡膠壩壩袋在充脹的過程中內(nèi)壓逐漸增大，壩頂寬度逐漸減小，此時壩袋外形接近實用堰；坍壩過程中內(nèi)壓逐漸減小，其壩頂寬度逐漸增大，此時壩袋外形逐漸接近寬頂堰；當(dāng)壩袋內(nèi)壓比等于零時 ，壩袋完全泄空，袋囊平坍于河床上，恢復(fù)原有河床過水?dāng)嗝?。溢流時水流銜接狀態(tài)：在泄洪時，橡膠壩是均勻緩慢的坍落。溢流開始時，水位差最大，隨著壩袋坍落，單寬流量逐漸增加，下游水深相應(yīng)增加，水位差減小，當(dāng)壩袋坍平后，水位差接近于零。當(dāng)壩高充至設(shè)計高度，壩頂溢流時，流速加大，沖刷力強。特別是過壩水流緊靠壩袋的下游錨固處，容易造成壩袋振動和將砂石等雜物卷進(jìn)壩袋底部而磨損壩袋。因此，在下游應(yīng)設(shè)護(hù)坦保護(hù)壩體。護(hù)坦的設(shè)置范圍，要考慮溢流水深、流量上下游水位差下游水深流速等因素。為此，首先要判斷水流的銜接流態(tài)，這可用下游水深與收縮斷面水深的共軛水深來進(jìn)行比較判斷。，來計算過壩流量。m取實用堰情況， ==橡膠壩基本流態(tài)的判定：P= =，故不記行進(jìn)流速。單寬流量 查附圖1可得：則躍后水深：查橡膠壩關(guān)系曲線，查得下游水深由可知，為遠(yuǎn)驅(qū)式水躍。（2）消力池的設(shè)計據(jù)橡膠壩的特點采用底流式消能。底流式消能應(yīng)根據(jù)橡膠壩的泄流條件進(jìn)行水力計算，確定消力池的深度長度及底板厚度。，開始坍壩泄水。泄水時，上游按正常水深H=。過壩流量按如下公式計算：式中： B 溢流斷面的平均寬度， 堰頂全水頭，不計入行進(jìn)流速 淹沒系數(shù)， m流量系數(shù)，對于堰頂進(jìn)口為圓角的按如下公式計算。 當(dāng) 時，式中： 堰頂水頭運行時的壩高當(dāng)時，采用常數(shù)m=側(cè)向收縮系數(shù)，按如下公式計算 式中：考慮墩頭及堰頂入口的形狀系數(shù)，邊墩頭部為矩形，則 b溢流斷面寬度為90m B河流的平均斷面寬度為107m求得= 壩袋坍落不同高度下泄流計算表壩高(m)堰頂水頭(m)流量系數(shù)側(cè)向收縮系數(shù)流量Q()單寬流量q()下游水深(m)由消力池的系數(shù)， ， .查水力學(xué)下冊附圖1可得消力池計算表q 池深計算由計算表中可見最大時的單寬流量，所以消力池深度的設(shè)計流量為.估算池深: 設(shè)池深 .則，查水力學(xué)下冊附錄1可得，則可計算出則接近與。池長的設(shè)計由表中數(shù)據(jù)可知，池長設(shè)計流量時，水躍長度最長。水躍長度：池長：消力池斜坡段水平投影水躍校正系數(shù)，~。底板厚度的設(shè)計：對于抗沖： 式中泄水時的上下游水位差，m；消力池底板計算系數(shù)，~，取=；求得 ： 對于抗浮： 式中消力池底板安全系數(shù)，~，取=；作用在消力池底板的揚壓力，kpa； 排水孔中心線與底板底面上游端的水平距離； 滲透壓力強度系數(shù)，； 消力池底板的水平長度。作用在消力池底板頂面的水重，KPa； 作用在消力池底板上的脈動壓力，其值可以取躍前收縮斷面流速水頭值的5%；消力池底板的飽和容重。 求得： ，取t = 。(1)為了防止在水舌下形成局部真空產(chǎn)生負(fù)壓，使過壩砂石能順利排到下游，消力池與底板間常用斜坡連接，消力池進(jìn)口斜坡段坡度不應(yīng)陡于1:3，一般采用1:4或更大些，應(yīng)根據(jù)水流流態(tài)確定。設(shè)計采用坡度為1：4。(2)消力池與基礎(chǔ)底板，翼墻及海漫間均用縫相互分開，以適應(yīng)伸縮及不均勻沉陷。(3)消力池底板分縫：順?biāo)鞣较虻目v縫與基礎(chǔ)底板的縱縫錯開，一般不設(shè)垂直水流方向的橫縫。縫距以不大于20~30m為宜，縫寬填以瀝青油毛氈以及瀝青木板等。如消力池的縫兼有防滲作用，則縫內(nèi)須設(shè)置橡膠止水片，塑料止水片或止水銅片等。本設(shè)計消力池縫寬2cm，縫距20cm，縫內(nèi)填瀝青油毛氈。(4)為減少消力池底板上的揚壓力，在池底板的后半部分設(shè)置排水孔，孔徑一般為5~8cm，~，呈梅花形排列，并在該部位的整個底板下面鋪設(shè)反濾層。本設(shè)計孔徑取5cm。(5)消力池前后端底板應(yīng)設(shè)齒墻，以增大底板的抗滑穩(wěn)定性。~，~。如果消力池前后端的水位差較大，齒槽深度應(yīng)適當(dāng)加大。 水流經(jīng)過護(hù)坦(消力池)后，若流速尚能沖刷自然河床時，為了保護(hù)底板護(hù)坦及防止河床沖刷應(yīng)設(shè)置海漫。海漫的作用是保護(hù)后面的河床免受高速水流的沖刷，消除消力池消能后所剩余的多余能量，進(jìn)一步擴(kuò)散水流和調(diào)整水流。出池后的水流，底部流速過大，脈動強度也較強烈，對下游無保護(hù)的河床仍具有較大的沖刷能力，所以消力池以下的河床除非是較好的基巖外，一般都要建造海漫作為護(hù)面。海漫一般用拋石砌石鉛絲石籠或混凝土塊鋪筑。為了減小滲透壓力，漿砌石海漫內(nèi)設(shè)排水孔，干砌石和鉛絲石籠下設(shè)反濾層。（1）海漫的長度對于一般土質(zhì)的河床，影響海漫長度的主要因素是消力池尾部的單寬流量與上下游的水位差。初步估算海漫長度的公式可采用：式中 海漫長度消力池末端的單寬流量，擬經(jīng)過消力池q不變，壩泄水時的上下游水位差，==海漫長度計算系數(shù)，查橡膠壩工程技術(shù)指南表43得，=代入計算：海漫長度取為（2）海漫的布置，海漫應(yīng)順?biāo)鞣较蜃龀尚逼隆Ｆ淠康氖鞘购Ｂ┒嗽黾铀魃疃龋顾髟谄矫嫔蠑U(kuò)散的同時也在鉛直方向擴(kuò)散。根據(jù)經(jīng)驗，適宜的傾斜坡度為1：6—1：10，設(shè)計采用坡度為1：10。應(yīng)具有一定的柔性、透水性和粗糙的表面，其構(gòu)造和抗沖能力應(yīng)與水流流速相適應(yīng)。，以防止底流沖刷河床和滲流帶出土粒。本設(shè)計為15cm的砂礫和碎石墊層各一層。設(shè)計采用堆石海漫，表層一塊石的粒徑為30cm，當(dāng)粒徑為3040cm 時。在海漫末端水流仍具有較小的沖刷能力，當(dāng)下游河床沖深后，勢將危機及海漫的安全。如果要求河床完全消除沖刷，則海漫做得很長，既不經(jīng)濟(jì)也無必要，解決的辦法是在海漫末端設(shè)置下游防沖槽，當(dāng)下游河床形成最終沖刷狀態(tài)時，確保海漫不致破壞。海漫末端常常降低，用堆石等柔性結(jié)構(gòu)做成防沖槽，一方面水深增加了?？梢詼p緩海漫末端的水流流速調(diào)整流速分布。另一方面防沖槽的堆石可以適應(yīng)河床的變形，起保護(hù)河床防止沖刷坑向上游不斷擴(kuò)大的作用。防沖槽是在海漫末端開挖土槽中堆放石塊而成，槽頂與海漫末端齊平，槽底高程取決于堆石數(shù)量，并考慮施工開挖條件的限制，應(yīng)盡可能集中堆放，堆石粒徑為3050m。海漫末端下游防沖槽的深度取決于海漫末段的的沖刷深度，而海漫末端的沖刷深度應(yīng)根據(jù)河床土質(zhì)海漫末端的單寬流量和下游水深的條件計算求得。海漫末端的河床沖刷深度可按照下式計算：式中 海漫末端河床沖刷深度海漫末端的單寬流量河床土質(zhì)允許不沖流速，根據(jù)《水力學(xué) 上》 查得。海漫末端的河床水深防沖槽深度取為防沖槽頂部與海漫末端齊平，堆石粒徑3050cm。附圖一 壩址下游河道水深與流量的關(guān)系曲線附圖二：柴關(guān)橡膠壩壩址選擇示意圖 54 / 54