水力学——泄水建筑物下游的水流衔接与消能

2．挑流式消能：利用下泄水流的动能，将水流挑射至远 离建筑物的下游，使下落水舌对河床的冲刷不会危及建 筑物的安全，余能一部分在空中消散，大部分在水舌落 入下游河道后消除。
3．面流式消能：采取一定的工程措施，将下泄的高速 水流导向下游水流的表面。通过水舌扩散、流速分布 的调整及底部旋滚与主流的相互作用消除余能。
称为淹没式水跃衔接。
水跃的淹没程度用水跃淹没系数表示：
h t
j h
c
工程中常采用淹没系数为 1.05 ~ 1.10 的淹没水跃
j
三、消能池的水力计算
1．降低护坦高程所形成的消能池
（1）消能池深度d的计算：
A、计算护坦高程降低后的收缩断面水深
E E d h q2
0
0
2gh c1
2
2
c1
第二节 底流式衔接与消能 一、泄水建筑物下游收缩断面水深的计算
列坝前断面0-0及收缩断面c-c的能量方程：
E
PH
h (
)
V c
2
0
`
0
c
c
2g
令流速系数 1
c
E h
V2 c
0
c 2g 2
E h Q2
0
c 2gA 2 2
c
对矩形断面： E h q2
0
源自文库
c 2gh 2 2
c
二、泄水建筑物下游水跃衔接形式及其对消能的影响
1．h h 。水跃在收缩断面处发生，称为临界使水跃衔接。
t
c
2．h h
t
c
根据水跃函数的性质，急流将继续向下游流动一段距离
，由于摩擦阻力的存在，动能减小，水深增大。在某一
距离，水深恰好是下游水深的跃前水深h处发生。称为 t
远驱式水跃衔接。
3．h h
t
c
水跃表面旋滚将涌向上游，淹没收缩断面，产生淹没水跃。
第九章 泄水建筑物下游的水流衔接与消能 第一节 泄水建筑物下游的水流衔接
一、泄水建筑物下游的水流特征
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。
二、泄水建筑物下游水流衔接与消能的主要形式
1．底流式消能：下游采取工程措施，控制水跃发生的位置， 通过水跃的表面旋滚和强烈的紊动达到消能的目的。
L (0.7 ~ 0.8)L
k
j
L 为平底明渠中自由水跃长度 j
B、计算护坦高程降低后的收缩断面水深的跃后水深
h
h c1
(
18 q2
1)
c1
2
gh 3
c1
C、计算消能池出口处的水面跌落
q2 1
1
z [
]
2g (h )2 ( h)2
t
j c1
D、计算消能池的深度
d h (h z)
j c1
t
由以上四个公式联合求解
（2）消能池长度的计算
消能池长度必须保证水跃不越出池外。由于消能池末端对水 流产生反作用力，减小水跃长度，因此消能池内的水跃长度 仅为平底明渠中自由水跃的70~80%。