（1）溢流堰过流能力计算
1#、2#溢洪洞进口工作闸室结构基本相同，选择其中一条洞进行计算。
堰型采用开敞式实用堰，上游堰面采用双圆弧曲线，上游坡度为1∶1，下游堰面为WES幂曲线，采用《溢洪道设计规范》（SL253—2000）推荐的计算公式：
式中：Hd为堰面定型设计水头，Hd=0.8Hmax=13.69 m；k=1.873；R1=0.45Hmax=6.1605 m。
计算得下游堰面曲线方程为y=0.07x1.776
溢流堰泄流能力计算公式为：
式中：Q为流量（m3/s）；
c为上游堰坡影响系数，根据规范取为1.102；
m为流量系数，取0.498；
ε为闸墩侧向收缩系数，取0.9；
σS为淹没系数，取1.0；
B为溢流堰总净宽（m）；
g为重力加速度，取9.8 m/s2；
H0为计入行进流速水头的堰上总水头（m）。
设计堰宽为12 m，堰顶高程为2188.00 m，校核洪水位为2205.11 m，上游行进流速为4 m/s，行进流速水头为0.816 m，则H0=17.926 m。计算得最大泄量为1829 m3/s。
（2）隧洞水面线计算
计算采用分段求和法进行，逐段试算，计算公式如下：
式中：L为洞长（m）；
q为单宽流量［m3/（s·m）］；
θ为溢洪洞洞底与水平面夹角；
g为重力加速度，取9.8 m/s2；
Δh为沿程水头损失（m）；
n为溢洪洞的粗糙系数；
R为水力半径（m）；
v1、v2分别为断面1和断面2的流速（m/s）。
经计算，水面曲线（校核情况）见表8.2-1、表8.2-2。
表8.2-1 1#溢洪洞水面曲线计算结果
表8.2-2 2#溢洪洞水面曲线计算结果
（3）掺气水深计算
溢洪洞为明流隧洞，洞内水深根据溢洪道设计规范，泄槽水流掺气水深按照以下公式计算：
hb=（1+ξv/100）h
式中：hb为掺气后的水深（m）；
h为计算断面水深（m）；
ξ为修正系数（可取1.0～1.4 s/m）；
v为不掺气时计算断面流速（m/s）。
计算取h=7.47 m，v=27.21 m/s，ξ=1.3，则hb=10.11 m。同时按照隧洞设计规范中关于掺气水面线以上的空间，宜为断面面积的15%～25%，且不超过直墙的要求，确定隧洞的直墙高度为10.7 m，洞宽9 m，洞高13.7 m。
（4）挑流消能计算(www.xing528.com)
溢洪洞出口初步设计采用连续鼻坎挑流消能，计算采用规范推荐公式，计算简图见图8.2-1。
①最大冲坑计算
最大冲坑水垫厚度tk（自水面至坑底）计算公式：
tk=kq0.5h0.25
图8.2-1 挑流计算示意图
式中：q为单宽流量［m3/（s·m）］；
H为上下游水位差（m）；
k为冲刷系数。
冲坑深度t（自河床面至坑底）计算公式：
t=tk-ht
式中：ht为下游水深，m。
计算结果（校核情况）见表8.2-3。
表8.2-3 溢洪洞出口冲坑计算结果
②挑距计算
挑距计算采用规范推荐的公式：
式中：L为坝下游垂直面到挑流水舌外缘进入下游水面后与河床面交点的水平距离（m）；
v1为坎顶水面流速（m/s）；
θ为鼻坎挑角（°）；
h1为坎顶垂直方向水深（m）；
h2为坎顶与河床面高差（m）。
ΔL=t/（tan β）
式中：ΔL为水舌外缘与河床面交点到冲坑最深点的水平距离；
β为入水角，指水舌外缘与下游水面的夹角。
L′=L+ΔL
式中：L′为总抛距。
计算结果（校核情况）见表8.2-4。
表8.2-4 溢洪洞出口挑距计算结果
（5）水工模型试验
由于溢洪洞进、出口体形均比较复杂，常规水力计算难以满足设计要求，因此委托水利部西北水利科学研究所对九甸峡水利枢纽工程进行了水工模型试验，试验结果见表8.2-5至表8.2-8。
表8.2-5 溢洪洞泄量试验结果 单位：m3
表8.2-6 1#溢洪洞水深试验结果 单位：m
表8.2-7 2#溢洪洞水深试验结果 单位：m
表8.2-8 溢洪洞出口挑流试验结果 单位：m
通过试验及计算结果对比分析可见，部分断面试验及计算值有一定出入，分析其原因主要是糙率取值、掺气条件等存在差异。结合计算及试验结果，从溢洪洞掺气水深来看，多数断面的掺气水深都在9.0 m以下，只有少数几个断面高于9.0 m。考虑到模型试验中的实测清水水深已经是在试验比尺条件下的掺气水深，在其基础上计算掺气水深会有一定安全储备，因此设计拟定溢洪洞洞宽依然为9 m，洞净高由13.7 m减小为12 m，断面总面积为101.39 m2，当水深为9.0 m时，面积净空百分比为20.11%。
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