泄水建筑物下水流消能及衔接方式

（1）底流消能
☻ 就是在建筑物下游采取一定的
工程措施，控制水跃发生的位 置，通过水跃产生的表面旋滚
和强烈的紊动以达到消能的目
的。
• • • 实质：水跃 特点：主流位于底部 消能机理：通过水跃产生的表面漩 滚和强烈的紊动来消能。 应用：各种地质条件的泄水建筑物
(2)挑流式消能
• 利用下泄水流所挟带的巨 大动能，因势利导将水流 挑射至远离建筑物的下游，
• 当ht <hc" ：这时下游水深 ht 与 hc" 构不成共 轭水深， 水跃不能发生在收缩断面。称为远驱式 水跃衔接。
2
c h1 hc L c
(b)
1
ht hc"
L1
1
2
ht < hc"
• 当 ht > hc" : 这种情况与 (2) 正好相反。水跃 被水深较大的下游水流向上推移，收缩断面被淹 没，从而形成了淹没水跃衔接，如图(c)所示。
挑流水舌 急流 漩 滚
漩滚
使下落水舌对河床的冲刷
不会危及建筑物的安全。
挑流鼻坎
坝 址
水垫
»两个消能过程：
• 空中消能 • 水垫消能 （主要）
• 应用： • 下游地质条件较好的中高水头 泄水建筑物。
优点：布置简单，一般不需下游人工保护，工程造价
低。
缺点：泄洪雾化较严重、尾水波动大。
（3）面流式消能
•
当下游水深较大而且比较 稳定时，可采取一定的工 程措施，将下泄的高速水
流导向下游水流的上层，
主流与河床之间由巨大的 底部旋滚隔开，可避免高
速主流对河床的冲刷。余
能主要通过水舌扩散，流 速分布调整及底部旋滚与
主流的相互作用而消除。
• 特点：主流靠近水面 • 消能机理： 底部漩滚 • 应用：下游河道水深较大、水位变幅不大且上下 游落差不太大。
3、如何将下泄水流多余的动能转化 成热能、声能等，而耗散掉呢？
4、归纳几种常用消能方式的消能原 理、适用条件及优缺点？
• 消能原理：从加强水流的紊动出发， 在建筑物下游采取一定的工程措施， 控制水跃发生的位置，通过水跃产 生的表面漩滚和强烈的紊动以达到 消能的目的。
按照泄出水流与尾水及河床的相对位置， 可以将常见的衔接消能方式分为如下三 种基本形式:
可能造成的后果:
• 引起河床严重冲刷 • 例如奥地利的列伯令(Lebring) 坝，上下游水位 落差为11.35米，砂卵石河床，冲刷坑的深度达到 12米，可见冲刷之严重性。 • 因此，在设计水工建筑物时，要选择合理的水流 衔接形式，采取必要的工程措施，将泄水建筑物 下泄水流的部分动能加以消除和转变为势能，即 所谓消能问题，以改善水流状态，保证建筑物的 安全。
戽内旋滚
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
涌浪
消力戽 底部旋滚
图4
试阐述其中存在哪些问题以及解决 这些问题的设想？
5、泄水建筑物下游水跃衔接方式有 几种？如何判断？
• 主要有三种衔接方式：
• 当下游水深 ht＝hc"：这时水跃发生在收缩断面， 如图（a）所示，这种衔接为临界水跃衔接。
2
hc
c
(a)
c L1
h t= hc"
2
ht = hc"
☻优点：利于排冰，对河床冲刷作用小。 ☻缺点：下游水面波动大，对岸坡稳定和航运不利。
(4) 戽流型衔接消能
•
戽流型衔接消能是在溢流坝末端建造一个具有 较大反弧半径和挑角的形同戽勺的鼻坎，下泄水 流由于受到下游水位的顶托，在戽内形成表面漩 滚，主流则仍然贴着戽壁沿鼻坎挑起，形成涌浪， 并向下游扩散，同时在鼻坎下产生一个反向漩滚， 涌浪后面产生一个微弱的表面漩滚，即“三滚一 浪”是戽流型衔接消能的典型流态。其余能主要 是依靠戽内漩滚、鼻坎下底部漩滚以及涌浪后的 掺气和扩散过程来消除。
泄水建筑物出流与下游 衔接和消能
1.结合工程实例，描述泄水建筑物 下水流的特点？
• 水流经泄水建筑物宣泄到下游时，由于存
在上、下游落差的作用，加上建筑物的泄 水宽度比原河床小，下泄水流的流速大，
具有很大的能量。
2、为什么要采取工程措施消能？
☺
天然河道中的水流，一般多属于缓流，水流流量沿河宽方向的 分布较均匀。但河道中修建了闸、坝等泄水建筑物后，水流条 件必然会发生较大变化，从而引起一系列水力学问题。具有如 下特点： * * * 建坝后的水头增加,下泄水流的流速增大，即流速高； 建坝时，为节省工程造价，使泄水建筑物的泄水宽度比原河床 宽度小，使泄水时的单宽流量加大，即水流集中。 所以，泄水时形成的高速集中水流，破坏性大，对下游河床具 有较大的破坏力。
c
2 ht hc"
c
(c)
2
ht > hc"