水工建筑物IP課件PPT第4講課件

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(shè)置挑流坎，把高速是在泄水重力壩壩趾處設(shè)置挑流坎，把高速水流挑射到下游空中，然后擴(kuò)散的摻氣水流跌落水流挑射到下游空中，然后擴(kuò)散的摻氣水流跌落到壩下游河道內(nèi)，在尾水水深中發(fā)生漩渦、沖擊、到壩下游河道內(nèi)，在尾水水深中發(fā)生漩渦、沖擊、摻攪、紊動(dòng)、擴(kuò)散、剪切，以消除能量。跌落的摻攪、紊動(dòng)、擴(kuò)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(jiān)硬巖基上的高、中壩。一般適用于堅(jiān)硬

2、巖基上的高、中壩。挑流消能設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有：選擇鼻坎形式，挑流消能設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有：選擇鼻坎形式，確定鼻坎高程、反弧半徑、挑角，計(jì)算挑距確定鼻坎高程、反弧半徑、挑角，計(jì)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(yīng)高出下游水位，上水深。鼻坎坎頂高程應(yīng)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(jì)算為：水舌挑射距離按水舌外緣計(jì)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(zhuǎn)變是通過水躍，將泄水建筑物泄出的急流轉(zhuǎn)變?yōu)榫徚?，以消除多余?dòng)能的消能方式。消能主要為緩流，以消除多余動(dòng)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(qiáng)烈紊動(dòng)、靠水躍產(chǎn)生的表面旋滾與底部主流間的強(qiáng)烈紊動(dòng)、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(zhì)條件具有流態(tài)穩(wěn)定、消能效果較

4、好，對地質(zhì)條件和尾水變幅適應(yīng)性強(qiáng)以及水流霧化很小等優(yōu)點(diǎn)，和尾水變幅適應(yīng)性強(qiáng)以及水流霧化很小等優(yōu)點(diǎn)，可適應(yīng)高、中、低水頭。但護(hù)坦較長，土石方開可適應(yīng)高、中、低水頭。但護(hù)坦較長，土石方開挖量和混凝土方量較大，工程造價(jià)較高。挖量和混凝土方量較大，工程造價(jià)較高。底流消能底流消能既適用于堅(jiān)硬巖基，也適用于較軟弱或節(jié)理既適用于堅(jiān)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(shè)計(jì)是在給定的泄流量和相應(yīng)的上、底流消能設(shè)計(jì)是在給定的泄流量和相應(yīng)的上、下游水位條件下，選定合適的護(hù)坦高程和護(hù)坦長下游水位條件下，選定合適的護(hù)坦高程和護(hù)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(hù)坦。求的情況。一般不需要作護(hù)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(nèi)產(chǎn)生旋渦，經(jīng)鼻坎將水舌，水流在戽內(nèi)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(hù)坦。求的情況。一般不需要作護(hù)坦。消力戽設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是：確定反消力戽設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是：確定反弧半徑、戽坎高度和挑射角度?；“霃?、戽坎高度和挑射角度。 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(dāng)過壩水流中某點(diǎn)的壓力降至飽和蒸汽壓強(qiáng)，氣核當(dāng)過壩水流中某點(diǎn)的壓力降至飽和蒸汽壓強(qiáng)，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(dāng)?shù)蛪簠^(qū)的空化水流流經(jīng)下游高壓區(qū)時(shí)，空當(dāng)?shù)蛪簠^(qū)的空化水流流經(jīng)下游高壓區(qū)時(shí)，空泡遭受壓縮而潰滅，由于潰滅時(shí)間極為短暫（一般泡遭受壓縮而潰滅，由于潰滅時(shí)間極為短暫（一般只有千分之幾秒），會

8、產(chǎn)生一個(gè)很高的局部沖擊力只有千分之幾秒），會產(chǎn)生一個(gè)很高的局部沖擊力（可達(dá)幾千個(gè)大氣壓）。若空泡潰滅發(fā)生在靠近過（可達(dá)幾千個(gè)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(nèi)聚力時(shí)，可使壩水壩面，局部沖擊力大于材料的內(nèi)聚力時(shí)，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(jié)構(gòu)的振動(dòng)，甚至產(chǎn)生共振現(xiàn)引起結(jié)構(gòu)的振動(dòng)，甚至產(chǎn)生共振現(xiàn)象。象。u脈動(dòng)壓強(qiáng)大時(shí)，計(jì)算結(jié)構(gòu)荷載時(shí)應(yīng)脈動(dòng)壓強(qiáng)大時(shí)，計(jì)算結(jié)構(gòu)荷載時(shí)應(yīng)考慮?？紤]。u脈動(dòng)可使負(fù)壓增大，從而增大了發(fā)脈動(dòng)可使負(fù)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(shí)應(yīng)墻高度和無壓深式泄水孔的高度時(shí)應(yīng)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(xiàng)項(xiàng)次次 結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)類類型型及及運(yùn)