水力学：泄水建筑物下游的水流衔接与消能.pptVIP

底流消能：采取工程措施将水跃控制在建筑物附近，利用水跃旋滚区中水流的强烈紊动消能。 特点：能适应较大范围的能量和水位变动，具有消能效率高、水流形态稳定、下游冲刷较小、雾化问题较轻、适用于各种地基条件。 对坝前断面1和收缩断面c-c列能量方程： 令 ，T为有效水头，T0为有效总水头，则 对于矩形断面河渠， ，则 上式为收缩断面水深hc0的三次方程，用试算法求解。 消力池：适用于中低水头及地质条件较差时的泄水建筑物的消能。 (1) 池深d的计算 计算原则：使消力池中形成稍有淹没的水跃，要求池末水深 ，一般取 ，hc02为池中发生临界水跃时的跃后水深。 ① 下游河床水深ht 如有实测的水文资料，可根据给定的流量查得 否则，近似按明渠均匀流求正常水深的方法计算 ② 出池落差△z 对断面1和2列 能量方程 令 为消力池出口的流速系数，则 ③ 临界水跃的跃后水深hc02 根据挖池后的收缩断面水深hc0用水跃共轭水深的公式求得。用试算法求解。 (2) 池长l的计算 lj为自由水跃的长度 对于有垂直跌坎的 宽顶堰： l0为跌坎壁到收缩断面的距离。 对于曲线型实用堰，l0=0 消能池设计流量的选择： 消能工要在某个流量范围内都能满足消能需要。因此， 需要选择一个合适的流量作为设计消力池尺寸的设计流量。 以池深d最大时的流量作为消力池的设计流量Qd。 实践证明，消力池深度的设计流量并不一定是建筑物所通过的最大流量。 例1 一修筑于矩形断面河道中的溢流坝，已知坝顶高程、河床高程、上下游水位，溢流面长度中等，通过溢流坝的单宽流量q=11.3m2/s。试判别坝下游是否要做消能工。如要做消能工，则进行消力池的水力计算。 解：(1) 判别下游是否要做消能工 查表得φ=0.95 试算收缩断面水深hc0 当T0=13 m时，hc0=0.768 m 利用共轭水深关系求hc02 hc02ht=4 m，坝下游发生远离水跃，需做消能工 (2) 用试算法计算消力池池深 假设一个hc0， (3) 计算消力池池长 对于曲线型实用堰， （二） 消力墙的水力计算 确定墙高s和池长l。 为使墙前形成稍有淹没的水跃，池中水深h2应为 为消力墙的流量系数，一般取0.42 例10.2 按例10.1中所给的溢流坝，如下游采用消力墙消能，试进行消力墙的水力计算（消力墙的流量系数 =0.4）。 解：(1) 计算消力墙高度s 用 进行试算。例10.1已求得hc02=5.45m 设一系列s值，列表进行计算。 消力墙高度s=2.5 m。 (2) 计算消力池长度 （三） 综合式消力池的水力计算 为了便于计算，先求出保证池中及墙后产生临界水跃时的墙高s0和池深d0。 (1) 求s0 令 ，用水跃方程求出h1 (2) 求d0 挑流式消能：在泄水建筑物下游端修建一挑流鼻坎，利用宣泄水流的巨大动能，将水股向空中抛射，再跌落到远离建筑物的下游，与下游河道水流相衔接。 优点：节省工程费用，构造简单，便于维修 缺点：下游局部冲刷问题较严重；雾化问题 挑距：挑坎末端到冲刷坑最深点间的水平距离，由空中挑距L0和水下挑距L1组成。 空中挑距：挑坎末端至水舌轴线与下游水面交点间的水平距离。 水下挑距：挑坎末端至冲刷坑最深点间的水平距离 1. 空中挑距L0的计算 z为上下游水位差，s为上游水面至坎顶的距离，h为坝顶水股的厚度。 2. 水下挑距L1的计算 hp为冲坑水深，b 为水舌入水角。 挑角α 我国所建成的一些大、中型工程中，挑角一般在15°~30°。高挑坎取较小值，低挑坎或单宽流量大、落差较小时取较大值。 反弧半径R 根据实践经验，反弧半径R至少应大于反弧段最低点处水深hc的4倍，一般设计时多采用R=(4~10)hc 。 挑坎高程 工程设计中挑坎高程不能太低，一般鼻坎需高出下游最高水位1~2m。 挑流冲刷的深度 对于岩基冲刷坑， T为冲刷坑深度（由河床面至坑底）；z为上、下游水位差；ht为下游水深；q为单宽流量；Ks为河床抗冲系数，与河床的地质条件有关。 常用的挑坎有连续式和差动式。 9.3 挑流消能 9.3 挑流消能 9.3 挑流消能 9.3 挑流消能 9.3 挑流消能 * * 9.1 概述 9.2 底流消能 9.3 挑流消能 9.4 面流消能 如图所示一溢流坝，