[工程科技]10 泄水建筑物下游水流衔接与消能.pptVIP

10.1.1 泄水建筑物下游收缩断面水深的计算 v0 c c E Ec αv02 2g hc 0 0 H P1 基准面 下图给出了一个溢流坝下游收缩断面水深计算的示意 判断下游水面衔接形式 v0 c c E Ec αv02 2g hc 0 0 H P1 基准面 判断下游水面衔接形式 考虑上游0-0断面和c-c 断面的总水头 v0 c c E Ec αv02 2g hc 0 0 H P1 基准面 判断下游水面衔接形式 考虑上游0-0断面和c-c 断面的总水头 v0 c c E Ec αv02 2g hc 0 0 H P1 基准面 对于矩形断面 迭代格式: 查表 10.1.2 水跃位置与形式 下游河道中的水流多数为缓流, 而c-c断面 一般多为急流, 因此，下游发生水跃水跃的位置 取决于收缩断面水深和下游水深可能有三种情况。 第一种情况 下游发生临界水跃 v0 c c hc H P1 ht c c hc ht 下游发生远驱式水跃 下游发生远驱式水跃衔接 第二种情况 第三种情况 下游发生淹没水跃衔接 c c hc ht 工程中，一般采用淹没系数表示淹没的程度 淹没系数定义为 远驱式水跃 临界水跃 淹没水跃 淹没水跃 工程设计中 淹没水跃系数 水跃稳定、消能效果好、淹没程度也不大 消能效果差 淹没水跃的长度增加了（旋滚长了） 10.1.3 控制水跃位置的工程措施 当下游为远驱式水跃或临界水跃衔接时， 为了改变这种不利的衔接形式， 必须加大下游水深， 使下游产生工程上希望的淹没水跃 * * 10 泄水建筑物下游消能防冲 10.2 挑流消能 10.1 底流衔接与消能 10.3 面流消能与戽流消能 10.4 泄洪消能的新近展 10泄水建筑物下游消能防冲 天然河道中的水流一般多属于缓流，单宽流量沿 河宽方向的分布较均匀。但当河道中修建了闸、坝等 泄水建筑物后，河道中流动条件发生了较大变化，下 泄水流（比未建坝前的水流）流速大，水流能量大， 对下游河床具有较大破坏力。 特别是为节省工程造价，这类泄水建筑物的泄水宽度比原河床小，单宽流量加大，形成了高速水流下泄，能量更为集中，破坏性越大。 v0 c c E1 ΔE E2 h2 v2 αv22 2g αv12 2g 如图所示一个溢流坝 坝趾处的单位能量为： E1 下游2-2 断面单位为： E2 余能： ΔE ＝ E1 －E2 设单宽流量为： q = 80 m3/s-m 上下游水位差： ΔE = 60m 略去流速水头，不计水头损失 则单位宽度河床上每秒应消除的能量为 N ＝ γq ΔE ＝ 9800×80×60＝N-m/s = 47000 kW 这样巨大的能量，若不采取有效措施 淘刷河床 冲毁河堤 甚至建筑物遭到破坏 泄水建筑物下游水力设计的主要任务就是： 选择适当的消能措施，在下游较短距离内消 除余能，使高速水流安全转变为下游正常缓 流，与原河道水面正常衔接。 v0 c c E1 ΔE E2 h2 v2 αv22 2g αv12 2g 常采用的衔接与消能的措施有许多种。 典型的有 底流消能 （水跃消能） ht 消力池 消力坎 综合消力池 挑流消能 面流消能 面流消能： 泄水建筑物的末端做成鼻坎，使下泄水流出坝后，射向下游水流的表面，高速水流与河底之间形成巨大的旋滚，把水股与河床隔离，同时起主要消能作用。 面流： 要求下游水位变幅不要大，这种消能方式有利于漂木、泄冰。 主 流 漩 滚 典型的面流 主 流 漩 滚 以下请看消力池中流态转变过程 底流 这是典型的底流，从挑流鼻孔中 下泄的水流在消力池中形成水跃，主流 和鼻坎之间的漩涡有助于消能。 下泄的主流 自由面流 从鼻坎下泄的主流，在消力池中抬高，水流漩涡把主流与消力池底板隔开。 自由混合流 随下游水深的升高，在主流的下游，形成一个漩滚区，类似底流，在鼻坎下部也有一个漩涡，把主流与消力池底板隔离，是面流。 淹没混合流 鼻坎附近形成有三个漩滚，鼻坎底下为漩滚，上部为主流，漩滚将主流与底板隔离，这部分属于面流。 最下游的漩滚为水跃漩滚，底流位于底部，这部分为底流。 最上游的漩滚标志着淹没水跃。 淹没面流 回复底流 消力戽 将面流和底流消能结合起来消能工 “三滚一浪” 挑流 临界戽流 典型戽流 淹没戽流 回复底流 10.2 挑流消能 10.1 底流衔接与消能 10.3 面流消能与戽流消能 10.4 泄洪消能的新近展 10泄水建筑物下游消能防冲 10.1 底流消