壩頂可洩洪的壩。又稱滾水壩。溢流壩一般由混凝土或漿砌石築成。按壩型有溢流重力壩、溢流拱壩、溢流支墩壩和溢流土石壩。後者僅限於溢流面和壩腳有可靠防護設施、單寬流量比較小的低壩。和廠房結合在一起,作為洩洪建築物的壩內式廠房溢流壩、廠房頂溢流和挑越廠房頂泄流的廠壩聯合洩洪方式,可用在高山狹谷地區,是宣洩大流量時,解決溢洪道和電站廠房佈置位置不足的一種途徑,也是從溢流壩發展起來的新形式。

  過流形式 主要有:①壩頂溢流(跌流)。②壩面溢流。③大孔口壩面溢流(圖1)。前兩者屬表面溢流,能順利排放冰凌等漂浮物。堰頂可設或不設閘門。無閘門的溢流壩,蓄水位隻能與堰頂齊平,泄洪時要靠壅高庫水位形成水頭,逐漸增加泄量,適用於較小水庫或具有較長溢流前沿的溢流壩。設有閘門的溢流壩,能夠調節水庫蓄水位和下泄流量。其堰頂高程和溢流前沿長度需根據水庫和樞紐建築物功能、泄水要求經水庫調洪計算確定。堰頂設有閘墩,用以支撐閘門,墩上架橋以裝設閘門啟閉設備或設置通道。壩頂溢流的閘門檢修容易、操作方便可靠,是最常見的溢流壩形式。

圖1 溢流壩溢流形式

  設計要點 ①有足夠的溢流前沿長度和泄流能力以滿足防洪要求。②水流平順,壩面無不利的負壓或振動。③下泄水流不造成危害性沖刷。高水頭溢流壩泄水流速可達30~40米/秒或更大,下遊河床單寬消能功率可達幾萬甚至幾十萬千瓦。從溢流或泄水段到下遊消能工設計要解決好空蝕和磨化、摻氣和霧化、輕型結構的振動、河床和岸坡的沖刷等一系列高速水流問題。

圖2 湖南省鳳灘水電站腹拱式溢流拱壩,設計泄洪流量達32 600米3/秒,是世界上泄洪流量最大的溢流拱壩,采用獨特的高低坎對沖消能

  壩型 溢流重力壩是溢流壩中修建較多、運行經驗豐富的壩型。溢流重力壩的頂部曲線是控制流量的關鍵部位,其形狀多與銳緣堰泄流水舌下緣曲線相吻合,否則會導致泄流量減小或堰面產生負壓。頂部曲線的形式很多,常用的有克–奧曲線和WES曲線。中國早期多用克–奧曲線。由於WES壩面曲線的流量系數較大且剖面較瘦,工程量較省,壩面曲線用方程控制,比克–奧曲線用給定坐標值的方法設計施工都較方便,所以中國在20世紀末期多采用WES溢流壩面曲線。河北省潘傢口水利樞紐重力壩,壩高107.5米,設計最大泄流量56 200米3/秒,部分采用寬尾墩形式的新型消能工,是世界上泄量較大的溢流重力壩,具有很好的消能防沖效果。中國長江三峽水利樞紐的溢流重力壩,溢流壩頂高程為158.0米,校核洪水下泄量為102 500米3/秒,設計洪水下泄量為69 800米3/秒。除溢流壩外,三峽工程還佈置有多層泄洪孔口,泄洪流量居世界首位。支墩壩中溢流大頭壩與溢流重力壩相近。高溢流平板壩,由於溢流面板較單薄,不利抗震,采用不多。連拱壩由於拱筒和溢流面、邊墻連接結構復雜,很少作為溢流壩。早期的拱壩,擔心下遊沖刷和壩體振動,都不敢采用大流量壩身泄洪,而另辟壩外溢洪道。1950年以來,中國修建瞭各種類型的溢流拱壩,如溢流跌坎式、挑坎式、溢流面板滑雪道式以及高低坎對沖、窄縫、轉向挑坎等消能工形式,較好地解決瞭拱壩消能防沖、抗震減蝕等問題(圖2)。

  

推薦書目

 祁慶和. 水工建築物. 3版. 北京: 中國水利水電出版社, 1997.