简介
溢流坝既是挡水建筑物又是泄水建筑物，除应满足稳定和强度要求外，还需要满足泄流能力的要求。溢流坝在枢纽中的作用是将规划确定的库内所不能容纳的洪水由坝顶泄向下游，以确保大坝的安全。
特点
溢流坝满足泄水要求包括以下几个方面内容。
（1）有足够的孔口尺寸和较大的流量系数，以满足泄洪能力要求。
（2）体型和流态良好，使水流平顺地流过坝体，控制不利的负压和振动，避免产生空蚀现象。
（3）满足消能防冲要求，保证下游河床不产生危及坝体安全的局部冲刷。
（4）溢流坝段在枢纽中的布置，应使下游流态平顺，不产生折冲水流，不影响枢纽中其他建筑物的正常运行。
（5）有灵活控制水流下泄的机械设备，如闸门、启闭机等。
孔口
溢流坝孔口尺寸的拟定包括孔口型式、溢流前缘总长度、堰顶高程、每孔尺寸和孔数。设计时一般先选定泄水方式，再根据泄流量和允许单宽流量，以及闸门形式和运用要求等因素，通过水库的调洪计算、水力计算，求出各泄水布置方案的防洪库容、设计和校核洪水位及相应的下泄流量等，进行技术经济比较，选出最优方案。
孔口型式的选择
溢流坝常用的孔口型式有坝顶溢流式和大孔口溢流式。
（1）坝顶溢流式。坝顶溢流式也称开敞式，这种形式的溢流孔除宣泄洪水外，还能用于排除冰凌和其他漂浮物。通常在大中型工程溢流坝的堰顶装有闸门，对于洪水流量较小、淹没损失不大的小型工程堰顶可不设闸门。坝顶溢流式闸门承受的水头较小，所以孔口尺寸可以较大。当闸门全开时，下泄流量与堰上水头H0的3/2次方成正比。随着库水位的升高，下泄流量可以迅速增大，当遭遇意外洪水时可有较大的超泄能力。闸门在顶部，操作方便，易于检修，工作安全可靠，因此坝顶溢流式得到广泛采用。
（2）大孔口溢流式。泄水孔的上部设置胸墙，堰顶高程较低。这种形式的溢流孔可根据洪水预报提前放水，以便腾出较多库容储蓄洪水，从而提高调洪能力。当库水位低于胸墙时，泄流和坝顶溢流式相同；当库水位高出孔口一定高度时为大孔口泄流，下泄流量与作用水头H0的1/2次方成正比，超泄能力不如坝顶溢流式。胸墙为钢筋混凝土结构，一般与闸墩固接，也有做成活动的，遇特大洪水时可将胸墙吊起以提高泄水能力。
溢流坝的结构布置
（1）闸门和启闭机。水工闸门按其功用可分为工作闸门、事故闸门和检修闸门。工作闸门用来控制下泄流量，需要在动水中启闭，要求有较大的启门力；检修闸门用于短期挡水，以便对工作闸门、建筑物及机械设备进行检修，一般在静水中启闭，启门力较小；事故闸门是在建筑物或设备出现事故时紧急应用，要求能在动水中快速关闭。溢流坝一般只设置工作闸门和检修闸门。工作闸门常设在溢流堰的顶部，有时为了使溢流面水流平顺，可将闸门设在堰顶稍下游一些。检修闸门和工作闸门之间应留有1～3m的净距，以便进行检修。全部溢流孔通常备有1～2个检修闸门，交替使用。启闭机有活动式和固定式两种。
活动式启闭机多用于平面闸门，可以兼用启吊工作闸门和检修闸门。固定式启闭机有螺杆式、卷扬式和液压式三种。
（2）闸墩和工作桥。闸墩的作用是将溢流坝前缘分隔为若干个孔口，并承受闸门传来的水压力（支承闸门），也是坝顶桥梁和启闭设备的支承结构。
闸墩的断面形状应使水流平顺，闸墩上游端常采用三角形、半圆形和流线型，下游端多为半圆形和流线型，以使水流平顺扩散。闸墩厚度与闸门形式有关。由于平面闸门的闸墩设有闸槽，工作闸门槽深一般不小于0.3m，宽0.5～1.0m，最优宽深比宜取1.6～1.8；检修门槽深一般为0.15～0.25m，宽0.15～0.3m，故闸墩厚度一般为2.0～4.0m；弧形闸门闸墩的厚度为1.5～3.0m。如果是缝墩，墩厚要增加0.5～1.0m。
溢流坝两侧设边墩，也称边墙或导水墙，起闸墩的作用，同时也起分隔溢流段和非溢流段的作用。边墩从坝顶延伸到坝趾，边墙高度由溢流水面线决定，并应考虑溢流面上水流的冲击波和掺气所引起的水面增高，一般应高出掺气水面1～1.5m。当采用底流式消能工时，边墙还需延长到消力池末端形成导水墙。
（3）横缝的布置。溢流坝段的横缝有两种布置方式：①缝设在闸墩中间，各坝段产生不均匀沉陷时不影响闸门启闭，工作可靠，缺点是闸墩厚度增大；②缝设在溢流孔跨中。闸墩可以较薄，但易受地基不均匀沉陷的影响，且水流在横缝上流过，易造成局部水流不顺，适用于基岩较坚硬完整的情况。
消能工
型式
常用的消能工型式有底流式消能、挑流式消能、面流式消能、消力戽消能及联合式消能（宽尾墩-挑流、宽尾墩-消力戽、宽尾墩-消力池等）。设计时应根据地形、地质、枢纽布置、水头、泄量、运行条件、消能防冲要求、下游水深及其变幅等条件进行技术经济比较，选择消能工的形式。
标准
消能防冲建筑物设计的洪水标准，可低于大坝的泄洪标准。一等工程消能防冲建筑物宜按100年一遇洪水设计，二等工程消能防冲建筑物宜按50年一遇洪水设计，三等工程消能防冲建筑物宜按30年一遇洪水设计。并需考虑在小于设计洪水时可能出现的不利情况，保证安全运行。
底流消能
底流消能是在溢流坝坝趾下游设置一定长度的护坦，使过坝水流在护坦上发生水跃，通过水流的旋滚、摩擦、撞击和掺气等作用消耗能量，以减轻对下游河床和岸坡的冲刷，如图4-10所示。底流消能原则上适用于各种高度的坝以及各种河床地质情况，尤其适用于地质条件差，河床抗冲能力低的情况。底流消能运行可靠，下游流态比较平稳。对通航和发电尾水影响较小。但工程量较大，且不利于排冰和过漂浮物。
设计底流消能时，首先要进行水力计算以判断水流衔接状态。若为远驱水跃，则应采取工程措施，如设置消力池、消力坎或综合消力池等，促使水流在池内发生水跃以消能。为提高消能效果，还可以布置一些辅助消能工，如趾坎、消力墩、尾槛等，以强化消能、减小消力池的深度和长度。
底流式消能的护坦通常用钢筋混凝土修筑，其配筋一般按构造要求配置。护坦厚度可由抗浮稳定和强度条件确定，一般为1～3m。岩基上的护坦可用锚筋和基岩锚固，锚筋直径25～36mm，间距1.5～2.0m，按梅花形布置；当基岩软弱或构造发育时，也可在护坦底部设置排水系统以降低扬压力；护坦一般还应设置伸缩缝，以适应温度变形；护坦表层常采用高强度混凝土浇筑，以提高抗冲和抗磨能力。
面流消能
面流消能是在溢流坝下游面设置低于下游水位、挑角不大（挑角小于10°～15°）的鼻坎，使下泄的高速水流既不挑离水面也不潜入底层，而是沿下游水流的上层流动。水舌下有一水滚，主流在下游一定范围内逐渐扩散，使水流流速分布逐渐接近正常水流情况，故此称为面流式消能。这种消能型式适用于水头较小的中、低坝，且下游水深较大，水位变幅小，河床和两岸有较高的抗冲能力，或有排冰和过木要求的情况；虽然水舌下的水滚是流向坝趾的，但流速较低，河床一般不需加固。由于表面高速水流会产生很大的波动，有的绵延数公里还难以平稳，所以对电站运行和下游航运不利，且易冲刷两岸。
消力戽消能
消力戽消能是在坝后设一大挑角（约45°）的低鼻坎（即戽唇，其高度a一般约为下游水深的1／6），其水流形态的特征表现为“三滚一浪”（图4-12）。其优点是：工程量比底流式消能的小，冲刷坑比挑流消能的浅，不存在雾化问题；主要缺点与面流式消能相似，并且底部旋滚可能将砂石带入戽内造成磨损。如将戽唇做成差动式可以避免上述缺点，但其结构复杂，齿坎易空蚀，采用时应慎重研究。消力戽消能的适用情况与面流式消能基本相同，但不能过木排冰，且对尾水的要求是须大于跃后水深。