泄水建筑物

面流消能：
泄水建筑物的末端做成鼻坎，使下泄水流出坝后，
射向下游水流的表面，高速水流与河底之间形成巨大的
旋滚，把水股与河床隔离，同时起主要消能作用。
面流：
要求下游水位变幅不要大，这种消能方式有利于漂木、
泄冰。
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泄水建筑物
漩滚
主流
典型的面流
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泄水建筑物
以下请看消力池中流态转变过程
可见，底流消能的效果十分显著。所以，中小型溢 流坝或者地质较差的各类泄水建筑物多采用底流消能。 这是一种基本的消能形式，我国获得广泛应用。
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泄水建筑物
底流消能的水力计算任务：
分析建筑物下游的水流衔接形式 判定水跃发生的位置 确定必要的工程措施
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泄水建筑物
一、 水跃位置与形式
0
αv02
考虑上游0-0断面和c-c 断面的总水头
2g
H
v0
P1
0
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源自文库
基准面
E
Ec
c hc
c
泄水建筑物
0 αv02
2g
H
v0
P1
0
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基准面
E
Ec
c hc
c
泄水建筑物
对于矩形断面 迭代格式:
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查表
泄水建筑物
9.4 底流型衔接与消能
底流消能是通过水跃消能，水跃消能率和跃前断面 佛劳德数有关。佛劳德数越大，水跃消能率越大。当 4.5＜Fr1＜9.0 为稳定水跃，消能系数 Kj = 45%—70%。
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泄水建筑物
二、控制水跃位置的工程措施
当下游为远驱式水跃或临界水跃衔接时， 为了改变这种不利的衔接形式， 必须加大下游水深， 使下游产生工程上希望的淹没水跃
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泄水建筑物
主要有下列两种工程措施
降低护坦高程，使下游形成消能池
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泄水建筑物
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降低护坦高程
ht d
Lk
泄水建筑物
在护坦末端修建消能坎，使坎前形成消能池
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c
ht C
hc
下游修建消能坎 c
Lk
泄水建筑物
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
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2020/11/24
泄水建筑物
c
hc
ht
c
泄水建筑物
第三种情况 下游发生淹没水跃衔接
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c
ht
hc c
泄水建筑物
工程中，一般采用淹没系数表示淹没的程度
淹没系数定义为 远驱式水跃
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临界水跃 淹没水跃
泄水建筑物
工程设计中
淹没水跃
淹没水跃系数
水跃稳定、消能效果好、淹没程度也不大
消能效果差 淹没水跃的长度增加了（旋滚长了）
0
判断下游水面衔接形式
αv02
2g
下图给出了一个溢流坝下游收缩断面水深计算的示意
H
v0
P1
0
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基准面
E
Ec
c hc
c
泄水建筑物
判断下游水面衔接形式
0
考虑上游0-0断面和c-c 断面的总水头
αv02 2g
H
v0
P1
0
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基准面
E
Ec
c hc
c
泄水建筑物
判断下游水面衔接形式
泄水建筑物
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淹没混合流
鼻坎附近形成有三个漩滚，鼻坎底下为 漩滚，上部为主流，漩滚将主流与底板隔离， 这部分属于面流。
最下游的漩滚为水跃漩滚，底流位于底 部，这部分为底流。
最上游的漩滚标志着淹没水跃。
泄水建筑物
淹没面流
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泄水建筑物
回复底流
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消力戽
将面流和底流消能结合起来消能工
“三滚一浪”
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挑流
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临界戽流
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典型戽流
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淹没戽流
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泄水建筑物
回复底流
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9.3 收缩断面水深的计算
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泄水建筑物
泄水建筑物下游收缩断面水深的计算
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c
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设单宽流量为： q = 80 m3/s-m 上下游水位差： ΔE = 60m
略去流速水头，不计水头损失
则单位宽度河床上每秒应消除的能量为 N ＝ γq ΔE ＝ 9800×80×60＝ 47000000 N-m/s = 47000 kW
这样巨大的能量，若不采取有效措施 淘刷河床 冲毁河堤 甚至建筑物遭到破坏
下游河道中的水流多数为缓流, 而c-c断面 一般多为急流, 因此，下游发生水跃水跃的位置 取决于收缩断面水深和下游水深可能有三种情况。
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第一种情况 下游发生临界水跃
H v0
P1
c
hc
ht
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c 泄水建筑物
第二种情况
下游发生远驱式水跃 下游发生远驱式水跃衔接
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泄水建筑物
c E1
ΔE αv22
2g
v0
αv12
2g
E2 v2
h2
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c
泄水建筑物下游水力设计的主要任务就是：
选择适当的消能措施，在下游较短距离内消
除余能，使高速水流安全转变为下游正常缓
流，与原河道水面正常衔接。
泄水建筑物
9.2 水流的衔接形式与消能方式
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泄水建筑物
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2020/11/24
泄水建筑物
第九章 泄水建筑物 下游的水流衔接与消能
9.1 概述 9.2 水流的衔接形式与消能方式 9.3 收缩断面水深的计算 9.4 底流型衔接与消能
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泄水建筑物
9.1 概述
天然河道中的水流一般多属于缓流，单宽流量沿 河宽方向的分布较均匀。但当河道中修建了闸、坝等 泄水建筑物后，河道中流动条件发生了较大变化，下 泄水流（比未建坝前的水流）流速大，水流能量大， 对下游河床具有较大破坏力。
特别是为节省工程造价，这类泄水建筑物的泄水宽 度比原河床小，单宽流量加大，形成了高速水流下泄， 能量更为集中，破坏性越大。
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c E1
ΔE αv22
2g
v0
αv12
2g
E2 v2
h2
如图所示一个溢流坝
坝趾处的单位能量为： E1
下游2-2 断面单位为： E2
余能：
ΔE ＝
E1 －E2
泄水建筑物
常采用的衔接与消能的措施有许多种。 典型的有
底流消能 （水跃消能）
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ht
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消力池
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消力坎
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泄水建筑物
综合消力池
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泄水建筑物
挑流消能
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面流消能
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泄水建筑物
主流
漩滚
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底流
这是典型的底流，从挑流鼻孔中 下泄的水流在消力池中形成水跃，主流 和鼻坎之间的漩涡有助于消能。
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泄水建筑物
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自由面流 下泄的主流
从鼻坎下泄的主流，在消力 池中抬高，水流漩涡把主流与 消力池底板隔开。
泄水建筑物
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自由混合流
随下游水深的升高，在主 流的下游，形成一个漩滚区，类 似底流，在鼻坎下部也有一个漩 涡，把主流与消力池底板隔离， 是面流。