水工建筑物IP課件PPT第4講

1、底 流 消 能挑 流 消 能面 流 消 能消 力 戽消消 能能 工工 的的 形形 式式挑流消能挑流消能 是在泄水重力壩壩趾處設置挑流坎，把高速是在泄水重力壩壩趾處設置挑流坎，把高速水流挑射到下游空中，然后擴散的摻氣水流跌落水流挑射到下游空中，然后擴散的摻氣水流跌落到壩下游河道內，在尾水水深中發(fā)生漩渦、沖擊、到壩下游河道內，在尾水水深中發(fā)生漩渦、沖擊、摻攪、紊動、擴散、剪切，以消除能量。跌落的摻攪、紊動、擴散、剪切，以消除能量。跌落的水流沖刷河床，形成沖刷坑，在沖刷坑中水流繼水流沖刷河床，形成沖刷坑，在沖刷坑中水流繼續(xù)消能。續(xù)消能。挑流消能挑流消能 一般適用于堅硬巖基上的高、中壩。一般適用于堅硬

2、巖基上的高、中壩。挑流消能設計的主要內容有：選擇鼻坎形式，挑流消能設計的主要內容有：選擇鼻坎形式，確定鼻坎高程、反弧半徑、挑角，計算挑距確定鼻坎高程、反弧半徑、挑角，計算挑距和下游沖刷坑深度。和下游沖刷坑深度。鼻坎挑射角度一般為；鼻坎鼻坎挑射角度一般為；鼻坎反弧半徑一般采用，為鼻坎反弧半徑一般采用，為鼻坎上水深。鼻坎坎頂高程應高出下游水位，上水深。鼻坎坎頂高程應高出下游水位，一般以一般以1 12m2m為宜。為宜。水舌挑射距離按水舌外緣計算為：水舌挑射距離按水舌外緣計算為：挑流消能挑流消能2520hR)108(h)(2sincoscossin121221121hhgvvvgL 沖坑深度的估算公式

3、：沖坑深度的估算公式： 式中：式中： 水墊厚度，自水面算至坑底；水墊厚度，自水面算至坑底； 單寬流量；單寬流量； 上、下游水位差；上、下游水位差； 沖坑系數(shù)。沖坑系數(shù)。挑流消能挑流消能25. 05 . 0HkqtKKtHqk底流消能底流消能 是通過水躍，將泄水建筑物泄出的急流轉變是通過水躍，將泄水建筑物泄出的急流轉變?yōu)榫徚鳎韵嘤鄤幽艿南芊绞?。消能主要為緩流，以消除多余動能的消能方式。消能主要靠水躍產(chǎn)生的表面旋滾與底部主流間的強烈紊動、靠水躍產(chǎn)生的表面旋滾與底部主流間的強烈紊動、剪切和摻混作用。剪切和摻混作用。底流消能底流消能具有流態(tài)穩(wěn)定、消能效果較好，對地質條件具有流態(tài)穩(wěn)定、消能效果較

4、好，對地質條件和尾水變幅適應性強以及水流霧化很小等優(yōu)點，和尾水變幅適應性強以及水流霧化很小等優(yōu)點，可適應高、中、低水頭。但護坦較長，土石方開可適應高、中、低水頭。但護坦較長，土石方開挖量和混凝土方量較大，工程造價較高。挖量和混凝土方量較大，工程造價較高。底流消能底流消能既適用于堅硬巖基，也適用于較軟弱或節(jié)理既適用于堅硬巖基，也適用于較軟弱或節(jié)理裂隙較為發(fā)育的巖基。裂隙較為發(fā)育的巖基。 底流消能設計是在給定的泄流量和相應的上、底流消能設計是在給定的泄流量和相應的上、下游水位條件下，選定合適的護坦高程和護坦長下游水位條件下，選定合適的護坦高程和護坦長度。消力池的長度取決于水躍長度，一般為平底度。消

5、力池的長度取決于水躍長度，一般為平底自由水躍長度的自由水躍長度的70%70%80%80%。底流消能底流消能 消力池的長度取決于水躍長度，一般為平底消力池的長度取決于水躍長度，一般為平底自由水躍長度的自由水躍長度的70%70%80%80%。消力池的深度：消力池的深度：式中：式中： 躍后共軛水深；躍后共軛水深； 下游水深；下游水深； 淹沒度。淹沒度。hhd h h面流消能面流消能利用鼻坎將主流挑至水面，在主流下利用鼻坎將主流挑至水面，在主流下面形成旋滾，旋滾流速較低，而且系沿河面形成旋滾，旋滾流速較低，而且系沿河床流向壩趾，河床一般不需加固，但需注床流向壩趾，河床一般不需加固，但需注意防止水滾裹挾

6、石塊，磨蝕壩腳地基。意防止水滾裹挾石塊，磨蝕壩腳地基。面流消能面流消能適用于下游尾水較深，流量變化范圍適用于下游尾水較深，流量變化范圍較小，水位變幅不大，或有排冰、漂木要較小，水位變幅不大，或有排冰、漂木要求的情況。一般不需要作護坦。求的情況。一般不需要作護坦。消力戽消能消力戽消能 挑流鼻坎潛沒在水下，形不成自由挑流鼻坎潛沒在水下，形不成自由水舌，水流在戽內產(chǎn)生旋渦，經(jīng)鼻坎將水舌，水流在戽內產(chǎn)生旋渦，經(jīng)鼻坎將高速的主流挑至水面。高速的主流挑至水面。消力戽消能消力戽消能適用于尾水較深，流量變化范圍較適用于尾水較深，流量變化范圍較小，水位變幅不大，或有排冰、漂木要小，水位變幅不大，或有排冰、漂木要

7、求的情況。一般不需要作護坦。求的情況。一般不需要作護坦。消力戽設計的主要內容是：確定反消力戽設計的主要內容是：確定反弧半徑、戽坎高度和挑射角度?；“霃健㈧婵哺叨群吞羯浣嵌?。 在自然條件下，水體中含有許多很小的氣核，在自然條件下，水體中含有許多很小的氣核，當過壩水流中某點的壓力降至飽和蒸汽壓強，氣核當過壩水流中某點的壓力降至飽和蒸汽壓強，氣核迅速膨脹為小空泡，這種現(xiàn)象稱為空化。迅速膨脹為小空泡，這種現(xiàn)象稱為空化。 當?shù)蛪簠^(qū)的空化水流流經(jīng)下游高壓區(qū)時，空當?shù)蛪簠^(qū)的空化水流流經(jīng)下游高壓區(qū)時，空泡遭受壓縮而潰滅，由于潰滅時間極為短暫（一般泡遭受壓縮而潰滅，由于潰滅時間極為短暫（一般只有千分之幾秒），會

8、產(chǎn)生一個很高的局部沖擊力只有千分之幾秒），會產(chǎn)生一個很高的局部沖擊力（可達幾千個大氣壓）。若空泡潰滅發(fā)生在靠近過（可達幾千個大氣壓）。若空泡潰滅發(fā)生在靠近過水壩面，局部沖擊力大于材料的內聚力時，可使壩水壩面，局部沖擊力大于材料的內聚力時，可使壩面遭受破壞，這種現(xiàn)象稱為空蝕。面遭受破壞，這種現(xiàn)象稱為空蝕。u引起結構的振動，甚至產(chǎn)生共振現(xiàn)引起結構的振動，甚至產(chǎn)生共振現(xiàn)象。象。u脈動壓強大時，計算結構荷載時應脈動壓強大時，計算結構荷載時應考慮?？紤]。u脈動可使負壓增大，從而增大了發(fā)脈動可使負壓增大，從而增大了發(fā)生空蝕的可能性。生空蝕的可能性。摻氣摻氣：使水深增大，在確定溢流壩邊：使水深增大，在確定溢流壩邊墻高度和無壓深式泄水孔的高度時應墻高度和無壓深式泄水孔的高度時應該考慮其影響。該考慮其影響。沖擊波沖擊波：影響：影響溢流面上溢流面上水流的流態(tài)。水流的流態(tài)。項項次次 結結構構類類型型及及運