泄水建筑物下游的水流衔接与

为反映流速脉动的系数（1.5~2.0）
12
2、对于岩石河床，估算冲刷坑深度的经验公式：
ts ksq0.5z0.25 ht
式中：z 为上下游水位差；
q 为水舌入水单宽流量；
ks 为反映岩基特性的系数（如下表）
岩基状况
岩基类型
ks 值
节理很发育，岩石成碎块状
IV
1.5~2.0
节理发育，岩石成块状
III
1.2~1.5
节理较发育，岩石成大块状
II
0.9~1.2
节理不发育，岩石成巨块状
I
<1.0
13
三、挑坎的设计计算：
1、挑坎高程 挑坎最低高程等于或略低于下游最高尾水位
2、反弧半径
反弧半径 r0 至少应大于反弧最低点水深 hc 的4倍 一般多采用 r0 =（6~10）hc
有资料表明，不减小挑流射程的最小反弧半径为：
1
1v12
2g
E1
v1 h1 1
∆E 2 1v12
2g
E2 h2 v2
2
4
常用的水流衔接与消能方式
拱坝坝身挑流消能（二滩原型） 溢洪道挑流消能（瀑布沟模型）
5
底流消能
6
面流消能
7
9-2 挑流消能
定义：在泄水建筑物的下游端修建挑流坎，利用下泄水流的巨 大动能，将水流挑入空中，然后降落在远离建筑物的下游，主 要通过入水后主流周围的强烈漩滚达到消能的目的。
ts
2.4q
2.5 ui
1
sin 0.175ctg
0.75ht
式中：ui 为水舌进入下游水面时的流速；
为河床颗粒的水力粗度，即
（2 s 0）d90 /(1.75 0 )
s 和 0分别为河床颗粒和冲刷坑内掺气水流的容重；
d90 为河床颗粒的一个特征粒径，表示小于该粒径的
颗粒重量占90%；
水力学
第九章 泄水建筑物下游的水流衔接与消能
1
本章内容概要：
什么是“消能”？ 为什么要消能？ 如何消能？
9-1 概述 9-2 挑流消能 9-3 底流消能 9-4 面流及戽流消能简介
2
9-1 概述 什么是“消能”？
势能 动能 紊动能 热能
3
为什么要消能？
[例] 下图中，单位宽度河床上每秒应消耗能量： N=ㄚq∆E
1
2g a
ht
h 2
cos
u 2 sin 2
2S sin
2 1
1
(a ht ) 2S sin 2
S
u
o
x
a ht
y
L0
10
2、水下射程（近似直线运动）
L1
ts ht
tg 2 a ht
2S cos2
S
u
o
x
a
ts
y
L1
ht
11
二、冲刷坑深度的估算：
1、对于砂卵石河床，估算冲刷坑深度的经验公式：
r0
min
23
h1 Fr1
其中h1 和Fr1 分别为挑坎末端的水深和水流佛劳德数
14
3、挑角 若欲使挑流射程最大，可按下式计算挑角：
ctg 1 P
S
其中符号如下图所示
S
P
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下一次课的主要内容： 9-3 底流消能 9-4 面流消能
优点：布置简单，一般不需下游人工保护，方便经济。 缺点：泄洪雾化较严重。 应用：中高水头泄水建筑物大量采ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ。
水力计算的主要任务：计算挑流射程和下游冲刷坑深度， 选 定合理的挑坎型式，确定挑坎高程、反弧半径和挑射角。
8
9
一、挑流射程的计算： 1、空中射程（按斜上抛计算）
L0
u2
sin g
cos
1