第九章 泄水建筑物下游的水流衔接与消能.ppt

文档介绍：水力学
第九章泄水建筑物下游的水流衔接与消能
主讲:熊亚南
前进
如图所示一溢流坝,单宽流量 q=80m3/s m,上下游水位差为△Z= 60m,若不计流速水头及坝面能量损耗,上下游能量差近似等于上下游水位差,即△E=60m。那么单位宽度河床上每秒钟应消除的能量为
△Z
选用适当的措施,在下游较短的距离内消除多余能量△E,并使高速下泄的集中水流安全地转变为下游的正常缓流。
问题的提出
目前常采用的三种衔接与消能措施:
底流式消能: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来消除余能。
挑流式消能: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。下泄水流的余能一部分在空中消散,大部分在水舌落入下游河道后被消除。
面流式消能:将下泄的高速水流导向下游水流的上层,主流与河床被巨大的底部旋滚隔开。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。
底流式消能的水力计算
泄水建筑物下游收缩断面水深的计算
泄水建筑物下游水跃的位置及其对消能的影响
控制水跃位置的工程措施
C
C
泄水建筑物下游收缩断面水深的计算
C
C
P1
H
E
E0
C
C
依能量方程式
令流速系数
则有

对于矩形断面
泄水建筑物下游水跃的位置及其对消能的影响
C
C
ht
ht
ht
则跃前断面恰好在收缩断面处,称为临界式水跃
水跃的位置仍然取决于收缩断面水深hc的共轭水深与下游水深ht的相对大小。
则跃前断面在收缩断面的下游,称为远离式水跃
则跃前断面在收缩断面的上游,称为淹没式水跃
水跃的淹没系数
工程上采用稍有淹没的水跃,~
例题1:某溢流坝为WES剖面,上、下游坝高均为10m,坝顶部设闸门控制流量。今保持坝顶水头H=,调节闸门开度,使单宽流量q=6m3/,相应的下游水深ht=。试判别坝下游水跃的衔接形式。
ht
H
P1
解:(1)计算hc
取,
第一次迭代计算
第二次迭代计算
第三次迭代计算
所以取hc=。
(2)计算临界水深hk
所以水流将从急流过渡到缓流,故在溢流坝下游将产生水跃
(3)判别水跃位置(水跃的衔接形式)
故溢流坝下游将发生远离式水跃衔接形式
控制水跃位置的工程措施
当建筑物下游产生远离(驱)式或临界式水跃衔接时,为了改变这种不利的衔接形式,必须采取一定的工程措施,加大建筑物下游水深。
C
C
ht
ht
C
C
ht
降低护坦高程,在下游形成消能池
ht
在护坦末端修建消能坎来壅高水位,使坎前形成消能池