第9章 泄水建筑物下游水流銜接與消能

1、1l第9章 泄水建筑物下游的水流銜接與消能l第10章 有壓管中的非恒定流l第11章 明渠非恒定流l第12章 流體運動的流場理論l第13章 邊界層理論基礎(chǔ)l第14章 恒定平面勢流l第15章 滲流l第17章 高速水流29.1 底流消能的水力計算底流消能的水力計算9.2 挑流消能的水力計算挑流消能的水力計算9.3 面流及消能戽消能簡介面流及消能戽消能簡介3l問題的提出問題的提出l天然河道中的水流，一般多屬于緩流，水流流量沿河寬方天然河道中的水流，一般多屬于緩流，水流流量沿河寬方向的分布較均勻。但河道中修建了閘、壩等泄水建筑物后，向的分布較均勻。但河道中修建了閘、壩等泄水建筑物后，水流條件必然會發(fā)生較

2、大變化，從而引起一系列水力學問水流條件必然會發(fā)生較大變化，從而引起一系列水力學問題。具有如下特點：題。具有如下特點：l1.1.建壩后的建壩后的水頭增加水頭增加, ,下泄水流的流速增大，即下泄水流的流速增大，即流速高流速高；l2.2.建壩時，為節(jié)省工程造價，使泄水建筑物的泄水寬度比建壩時，為節(jié)省工程造價，使泄水建筑物的泄水寬度比原河床寬度小，使泄水時的原河床寬度小，使泄水時的單寬流量單寬流量加大，即加大，即水流集中水流集中。l泄水時形成的高速集中水流，破壞性大，對下游河床具泄水時形成的高速集中水流，破壞性大，對下游河床具有較大的破壞力。有較大的破壞力。4則單位寬度河床上每秒應消耗能量則單位寬度河

3、床上每秒應消耗能量： N=qE=9 800N/m380m2/s60m=47 000 KNm/s例如，對于某溢流壩，設(shè)其單寬流量例如，對于某溢流壩，設(shè)其單寬流量 q = 80 m3/sm， Z =Z1Z2=60mv02222gv2211gv2222h1 1h2v1 1v2E2E1 1? ?E1111gv221Z1 1Z25l 引起河床嚴重沖刷引起河床嚴重沖刷例如奧地利的列伯令例如奧地利的列伯令(Lebring) 壩，上下游水位壩，上下游水位落差為落差為11.35米，砂卵石河床，沖刷坑的深度達米，砂卵石河床，沖刷坑的深度達到到12米，可見沖刷之嚴重性。米，可見沖刷之嚴重性。 因此，在設(shè)計水工建筑物

4、時，要選擇合理的因此，在設(shè)計水工建筑物時，要選擇合理的水流銜接形式水流銜接形式，采取必要的工程措施，將泄水，采取必要的工程措施，將泄水建筑物下泄水流的部分動能加以消除和轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄖ锵滦顾鞯牟糠謩幽芗右韵娃D(zhuǎn)變?yōu)閯菽埽磩菽?，即所謂消能問題所謂消能問題，以改善水流狀態(tài)，保，以改善水流狀態(tài)，保證建筑物的安全。證建筑物的安全。6l 發(fā)生折沖水流發(fā)生折沖水流 如圖某水利樞紐平面布置圖，由于如圖某水利樞紐平面布置圖，由于主流偏向左岸主流偏向左岸，右岸就造成巨大的回流區(qū)右岸就造成巨大的回流區(qū)，而靠近左岸的主流過水斷，而靠近左岸的主流過水斷面減小，流速加大，導致對河床及岸壁的沖刷。如在面減小，流速加大，

5、導致對河床及岸壁的沖刷。如在樞紐中設(shè)有船閘，則樞紐中設(shè)有船閘，則折沖水流折沖水流對對船閘船閘的下游會造成不的下游會造成不利的航行條件。而回流往往把主流沖刷的泥沙帶到水利的航行條件。而回流往往把主流沖刷的泥沙帶到水電站下游形成淤積，影響電站下游形成淤積，影響水電站水電站發(fā)電。發(fā)電。7 底流消能底流消能 挑流消能挑流消能 面流消能面流消能 81、底流消能、底流消能 消能機理：消能機理： 通過水躍產(chǎn)生的表面漩滾和強烈的紊動來消能。通過水躍產(chǎn)生的表面漩滾和強烈的紊動來消能。實質(zhì)：水躍實質(zhì)：水躍特點：特點： 主流位于底部主流位于底部 常常用用的的水水流流銜銜接接與與消消能能方方式式應用：各種地質(zhì)條件的泄

6、水建筑物應用：各種地質(zhì)條件的泄水建筑物 在建筑物下游采取一定的工程措施，控制水躍發(fā)生的在建筑物下游采取一定的工程措施，控制水躍發(fā)生的位置，通過水躍產(chǎn)生的表面旋滾和強烈的紊動以達到消位置，通過水躍產(chǎn)生的表面旋滾和強烈的紊動以達到消能的目的。能的目的。92、挑流消能、挑流消能 利用下泄水流本身的動能，在建筑物的出流部位采利用下泄水流本身的動能，在建筑物的出流部位采用用挑流鼻坎挑流鼻坎，將下射的水流挑射到遠離壩址，以確保建，將下射的水流挑射到遠離壩址，以確保建筑物的安全。筑物的安全。 常常用用的的水水流流銜銜接接與與消消能能方方式式優(yōu)點：優(yōu)點：布置簡單，一般不需下游人工保護，工程造價低。布置簡單，一

7、般不需下游人工保護，工程造價低。缺點：缺點：泄洪霧化較嚴重、尾水波動大。泄洪霧化較嚴重、尾水波動大。應用：應用：下游地質(zhì)條件較好的中高水頭泄水建筑物。下游地質(zhì)條件較好的中高水頭泄水建筑物。兩個消能過程：兩個消能過程：空中消能空中消能水墊消能水墊消能 （主要）（主要）挑流水舌漩滾漩滾水墊急流挑流鼻坎壩址挑流水舌漩滾漩滾水墊急流挑流鼻坎壩址103、面流消能、面流消能 在建筑物的末端，設(shè)一個比下游水位低的、水平的在建筑物的末端，設(shè)一個比下游水位低的、水平的或仰角較小的或仰角較小的底坎底坎，將下泄高速水流，將下泄高速水流引向下游河道的水引向下游河道的水流表面流表面，并逐漸向下游擴散，而靠近河底則流速較

8、小，并逐漸向下游擴散，而靠近河底則流速較小，同時同時壩后主流區(qū)下部形成激烈漩滾壩后主流區(qū)下部形成激烈漩滾，以消耗部分下泄水，以消耗部分下泄水流能量。流能量。常常用用的的水水流流銜銜接接與與消消能能方方式式應用：下游河道水深較大、水位變幅不大且上下游落差不太大。應用：下游河道水深較大、水位變幅不大且上下游落差不太大。 優(yōu)點：利于排冰，對河床沖刷作用小。優(yōu)點：利于排冰，對河床沖刷作用小。缺點：下游水面波動大，對岸坡穩(wěn)定和航運不利。缺點：下游水面波動大，對岸坡穩(wěn)定和航運不利。特點：特點： 主流靠近水面主流靠近水面 消能機理：消能機理： 底部漩滾底部漩滾 11 水利工程中有時需結(jié)合水利工程中有時需結(jié)合

9、具體工程的需要，將消能方具體工程的需要，將消能方式結(jié)合應用。下圖采用式結(jié)合應用。下圖采用消能消能戽戽就是一種底流和面流結(jié)合就是一種底流和面流結(jié)合應用的實例。應用的實例。常常用用的的水水流流銜銜接接與與消消能能方方式式戽斗129.1 底流消能的水力計算底流消能的水力計算9.2 挑流消能的水力計算挑流消能的水力計算9.3 面流及消能戽消能簡介面流及消能戽消能簡介139.1.1建筑物下游收縮斷面水力要素建筑物下游收縮斷面水力要素(hc、vc )的計算的計算 以收縮斷面c c處槽底的水平面為基準面，列壩前斷面0 0和收縮斷面c c的能量方程：gvhhgvhEcccwccc2)(2220(9.1) 令流

10、速系數(shù) c/1，則 可得收縮斷面的平均流速表達式)(20cchEgv(9.2) 由圖可以看出 02200202HPgvHPE2202gvhEcc(9.3)9.1 底流消能的水力計算底流消能的水力計算P214以 vc = Q / Ac 代入(9.3)式，則得 22202ccgAQhE對于矩形斷面，Ac = b hc ，取單寬流量計算，則22202cchgqhE(9.4) (9.4) 借助本章末附圖圖解曲線來簡化計算：對于矩形斷面，有hk3=q2/g，用hk除(9.4) 式兩端，則有)/(2222220kckckhgqhgqhhhE令0=E0/hk， c=hc/hk，則有 ksai22021cc(

11、9.5) 2202gvhEcc(9.3)1522021cc(9.5) 0.325.8)(2ccf )(01fc2.316 例題例題 9- -1 某分洪閘如圖所示，底坎為曲線型低堰，泄某分洪閘如圖所示，底坎為曲線型低堰，泄洪單寬流量洪單寬流量qc=11m3/sm，流速系數(shù)，流速系數(shù)=0.90。計算其下游。計算其下游收縮斷面處的水深收縮斷面處的水深hc。gv220034.0029.0027.0030.00HH0v0Pcchcht17解：解：應用式應用式(9.4)求收縮斷面水深求收縮斷面水深hc。22202ccchgqhE(9.4)其中：其中：gvHPE22000。m571. 152110HPqvc

12、)( m126. 78 . 92571. 152222000高堰，不考慮速度水頭gvHPE取取01，則，則已知已知 =0.90，故有，故有2222622. 790. 08 . 9211126. 7cccchhhh可采用試算法、迭代法或圖解法計算可采用試算法、迭代法或圖解法計算 hc依題意有：依題意有：m22729Pm52934Hgv220034.0029.0027.0030.00HH0v0Pcchcht18（a）試算法計算的具體過程：）試算法計算的具體過程： 2222622. 790. 08 . 9211126. 7cccchhhh取取hc=1.0m，則上式右邊，則上式右邊=7.622 左邊左

13、邊取取hc=1.1m，則上式右邊，則上式右邊=7.399 左邊左邊取取hc=1.2m，則上式右邊，則上式右邊=6.493 左邊左邊取取hc=1.15m，則上式右邊，則上式右邊=6.913 左邊左邊取取hc=1.125m，則上式右邊，則上式右邊=7.147 左邊左邊取取hc=1.127m，則上式右邊，則上式右邊=7.128 左邊左邊所以，取所以，取hc=1.127m192222622. 7903. 08 . 9211126. 7cccchhhh（b）迭代法計算的具體過程：）迭代法計算的具體過程： 令hc1=0，代入上式，得cicihh126. 7622. 71m034. 10126. 7622.

14、 72ch令hc2=1.034m，代入上式，得m118. 1034. 1126. 7622. 73ch再令hc3=1.118m，代入上式，得m126. 1118. 1126. 7622. 74ch再令hc4=1.126m，代入上式，得0009. 0126. 1126. 1127. 1m127. 1126. 1126. 7622. 75ch最后，取hc5=1.127m20（c）圖解法計算的具體過程：）圖解法計算的具體過程： 2222571. 7903. 08 . 9211126. 7cccchhhhm311. 28 . 91132kh0835. 3311. 2126. 700khE903. 0依

15、據(jù)：依據(jù)：本章末本章末附圖附圖圖解曲線圖解曲線對于矩形斷面，有對于矩形斷面，有hk3=q2/g，用，用hk 除除(9.4)式兩端，則有式兩端，則有)/(2222220kcckckhgqhgqhhhE22021cc(9.5) 0=E0/hkc=hc/hk22202ccchgqhE(9.4) m13. 1311. 2489. 0ch311. 2489. 0ckcchhh210.4893.08)(2ccf )(2ccf22流速系數(shù)流速系數(shù)：水頭損失水頭損失局部局部損失：損失：沿程沿程損失：損失：堰型、壩高、入流條件堰型、壩高、入流條件單寬流量、壩面流程單寬流量、壩面流程壩面粗糙度、反弧曲率壩面粗糙度

16、、反弧曲率計算流速系數(shù)計算流速系數(shù) 的兩個的兩個經(jīng)驗公式：經(jīng)驗公式：HP/0155. 012 . 03/2)(sq(1)(2)適用于適用于P/H30的無顯著的無顯著摻氣現(xiàn)象的實用剖面堰摻氣現(xiàn)象的實用剖面堰自由溢流自由溢流高壩，其中高壩，其中s為上游水位與收縮斷面底為上游水位與收縮斷面底部的高程差，以部的高程差，以m為單位。為單位。確定方法確定方法：（1）經(jīng)驗數(shù)據(jù)）經(jīng)驗數(shù)據(jù) （2）經(jīng)驗公式）經(jīng)驗公式（見表見表1）239.1.2泄水建筑物下游水躍的位置與形式及其對消能的影響 當水流經(jīng)泄水建筑物(如閘、壩等)下泄時，勢能逐漸減小，動能逐漸增加，在建筑物下游某過水斷面上水深達到最小值、平均流速達到最大

17、值，這個斷面稱為收縮斷面，該斷面的水深用hc表示，因下泄水流速度較大，所以收縮斷面水深hc常小于臨界水深hk，水流屬于急流狀態(tài)v02222gv2211gv2222h1 1h2v1 1v2E2E1 1? ?E1111gv221Z1 1Z2249.1.2泄水建筑物下游水躍的位置與形式及其對消能的影響 如建筑物下游水深ht也小于hk，水流為急流，則在這種情況下水流為：急流急流，可按河渠非均勻流水面線進行分析研究。v02222gv2211gv2222h1 1h2v1 1v2E2E1 1? ?E1111gv221Z1 1Z2259.1.2泄水建筑物下游水躍的位置與形式及其對消能的影響 一般情況下，下游水

18、深ht常大干臨界水深hk，水流為緩流、則下泄水流與下游水泥為由急流到緩流的水面銜接，必然有水躍發(fā)生按水躍發(fā)生的位置將底流式水面銜接分為三種情況。v02222gv2211gv2222h1 1h2v1 1v2E2E1 1? ?E1111gv221Z1 1Z226 (a) ht = hc 臨界式水躍銜接臨界式水躍銜接 三種銜接形式三種銜接形式 (b) ht hc 淹沒淹沒式水躍銜接式水躍銜接收縮斷面為躍前斷面收縮斷面為躍前斷面缺點：缺點：不夠穩(wěn)定不夠穩(wěn)定水躍向下游移動，躍前斷面遠離水躍向下游移動，躍前斷面遠離收縮斷面收縮斷面水躍涌向上游并淹沒了收縮斷面水躍涌向上游并淹沒了收縮斷面缺點：缺點：保護段長

19、，不經(jīng)濟保護段長，不經(jīng)濟缺點：缺點：隨著淹沒程度的增加，消能隨著淹沒程度的增加，消能 效果下降效果下降修消修消能池能池9.1.2泄水建筑物下游水躍的位置與形式及其對消能的影響27水躍淹沒系數(shù)水躍淹沒系數(shù)j：ctjhh 1，淹沒水躍，淹沒水躍1，臨界水躍，臨界水躍 ht=3.5m，故壩下游產(chǎn)生遠驅(qū)式水躍銜接，故壩下游產(chǎn)生遠驅(qū)式水躍銜接，需要修建消能池。需要修建消能池。(1) 求坎高求坎高先假設(shè)消能坎為自由溢流，此時先假設(shè)消能坎為自由溢流，此時s=1.0，m=0.42，j=1.05，則消能坎的坎頂全水頭為，則消能坎的坎頂全水頭為 m07. 2)96. 305. 1 (8 . 92618. 2)(2

20、2222101 cjhgqHHm18. 2)8 . 9242. 00 . 16()2(3/23/2110gmqHs于是于是 將將H1代入代入(9.14)式可得坎高式可得坎高c m09. 207. 296. 305. 11 Hhccj46校核坎后的銜接形式：校核坎后的銜接形式： m27. 418. 209. 21001HcEm54. 18 . 963232gqhk取消能坎的流速系數(shù)取消能坎的流速系數(shù)0.90，由附圖，由附圖1查得查得 則則 77. 254. 127. 4001khE7 . 11 c則消能坎后收縮斷面水深的躍后水躍為則消能坎后收縮斷面水深的躍后水躍為 m62. 254. 17 .

21、111 Kcchh因為因為 m5 . 3hm62. 2t1 ch則坎后為淹沒式水躍銜接。又則坎后為淹沒式水躍銜接。又 )45. 0(67. 018. 209. 25 . 31010HchHhts故消能坎為淹沒溢流，應考慮淹沒系數(shù)故消能坎為淹沒溢流，應考慮淹沒系數(shù)s 的影響。的影響。 47按坎為淹沒溢流計算坎高按坎為淹沒溢流計算坎高 假設(shè)假設(shè)c=2.02m，在所假設(shè)坎高情況下，為保證池內(nèi)產(chǎn)生淹，在所假設(shè)坎高情況下，為保證池內(nèi)產(chǎn)生淹沒程度不大的水躍，應有的坎頂水頭沒程度不大的水躍，應有的坎頂水頭H1為為 消能坎淹沒度消能坎淹沒度 66. 025. 202. 25 . 310Hhs，查表9.2得s=

22、0.956 于是于是 m/sm625. 26 .1942. 0956. 0232/32/3101Hgmqsc試算得到的單寬流量與給定的單寬流量一致，于是坎高試算得到的單寬流量與給定的單寬流量一致，于是坎高c2.02m。 m14. 202. 296. 305. 11 chHcj相應的坎頂全水頭相應的坎頂全水頭H10為為 2.25m)96. 305. 1 (8 . 92614. 2)(22222110 cjhgqHH48(2)求池長求池長 按按(9.13)式求池長，即式求池長，即Lk=(0.70.8)Lj。m2 .24) 142. 08 . 96(42. 08 .10) 1(8 .1093. 03

23、293. 011FrhLcj故得消能池長度為故得消能池長度為 Lk=(0.70.8) 24.2=(16.9519.35)m最后確定坎高最后確定坎高 c=2.02m，池長，池長Lk=18m。49 綜合式消力池綜合式消力池 當?shù)刭|(zhì)或施工條件受到限制，單做消力池或消力墻不適合時，可以把池和墻結(jié)合起來做成綜合式消力池以增加下游水深。使水流在池中發(fā)生淹沒式水躍進行消能。50定義：定義：為提高消能效率而在消能池中設(shè)置的墩或檻。為提高消能效率而在消能池中設(shè)置的墩或檻。5152539.2 挑流消能的水力計算挑流消能的水力計算挑流水舌漩滾漩滾水墊急流挑流鼻坎壩址挑流水舌漩滾漩滾水墊急流挑流鼻坎壩址 對中、高水頭

24、的泄水建筑物，由于水頭和單寬流量都較大，如采用底流消能往往護坦工程的費用很大；如采用面流消能，下游水深往往不能滿足形成面流的要求，這時可采用挑流銜接與消能。 挑流時水流的能量消耗主要有以下兩個過程： 1空中消能：水股從挑流坎被拋向空中，并逐漸擴散，與空氣接觸面積越來越大，在空氣阻力以及水舌內(nèi)部的摩擦、撞擊作用下，消耗了水流的部分能量。在這一過程中、往往形成大片霧氣，迷漫四周空間。 2.水下消能：擴散了的水股在建物下游較遠處射入水中，由于它仍有較大的動能，故可能沖刷河床，形成沖刷坑。沖刷坑內(nèi)水深隨著坑深的增加而增大，形成較厚的水墊，并對入流水股起著緩沖和消能的作用。水股在沖刷坑內(nèi)形成一較大漩渦，

25、并由于漩滾的強烈紊動而消耗了入流水股的大部分能量。54定義：定義：在泄水建筑物的下游端修建挑在泄水建筑物的下游端修建挑流坎，利用下泄水流的巨大動能，將流坎，利用下泄水流的巨大動能，將水流挑入空中，然后降落在遠離建筑水流挑入空中，然后降落在遠離建筑物的下游，主要通過入水后主流周圍物的下游，主要通過入水后主流周圍的強烈漩滾達到消能的目的。的強烈漩滾達到消能的目的。優(yōu)點：優(yōu)點：布置簡單，一般不需下游人工保護，方便經(jīng)濟。布置簡單，一般不需下游人工保護，方便經(jīng)濟。缺點：缺點：泄洪霧化較嚴重、尾水波動大。泄洪霧化較嚴重、尾水波動大。應用：應用：中高水頭泄水建筑物大量采用。中高水頭泄水建筑物大量采用。水力計

26、算的主要任務：水力計算的主要任務：計算挑流射程和下游沖刷坑深度，計算挑流射程和下游沖刷坑深度， 選選定合理的挑坎型式，確定挑坎高程、反弧半徑和挑射角。定合理的挑坎型式，確定挑坎高程、反弧半徑和挑射角。9.2 挑流消能的水力計算挑流消能的水力計算消能過程：消能過程：空中消能和水墊消能空中消能和水墊消能挑流水舌漩滾漩滾水墊急流挑流鼻坎壩址挑流水舌漩滾漩滾水墊急流挑流鼻坎壩址55挑流射程：指挑坎末端至沖刷坑最深點間的水平距離。挑流射程：指挑坎末端至沖刷坑最深點間的水平距離。L = L0 + L1L L0 + L1(9.21)圖圖 9.19561、空中射程、空中射程 L0 按自由拋射體理論計算按自由拋

27、射體理論計算cos1tux sin2112tugty)22. 9()sin211 (sincos22121ugygux從圖從圖9.19可知，當可知，當y =aht+(h1/2)cos時時，x=L0，則，則2211210sin)cos2(211cossinuhhagguLt(9.23)設(shè)ll 斷面流速為均勻分布，即u1=v1 ；對0-0及1-1斷面列能量方程，得 )cos(2)cos(211111hSghSgv(9.24)00圖圖 9.19將第二個方程t的大根代入第一個方程，得 57)cos(sin)cos2(211)cos(2sin112211120hShhaghSLt(9.25)將(9.24

28、)式代入(9.23)式，則對于高壩，S1h1，略去hl 后，(9.24)及(9.25)式變?yōu)?12120sin)(2112sinShagSLt112gSv(9.26)(9.27)00圖圖 9.192211210sin)cos2(211cossinuhhagguLt(9.23)cos(2)cos(211111hSghSgv(9.24)58流速系數(shù)流速系數(shù) 值的確定：值的確定：根據(jù)原型觀測射程的資料，代入理論公式反求。根據(jù)原型觀測射程的資料，代入理論公式反求。 (1)355. 0055. 01EK5 . 103/2)(0077. 01Sq(2)稱為流能比其中：5 . 11SgqKE592、水下射程

29、、水下射程 L1 近似認為水舌自近似認為水舌自22斷面起沿入水角斷面起沿入水角方向方向直線直線運動，則運動，則tan1tshtL(9.30) 圖圖 9.1960入水角入水角 的計算：的計算：對對(9.22)式求一階導數(shù)，整理得式求一階導數(shù)，整理得tancos221ugxdxdy在水舌入水處：在水舌入水處： 0Lx tandxdy，將(9.25)式中的L0代入上式，整理后可得 ，即，即tancostan2210ugL211212cos)cos()cos2(tantanhShhadxdyt(9.31) )22. 9()sin211 (sincos22121ugygux)cos(sin)cos2(2

30、11)cos(2sin112211120hShhaghSLt(9.25)612112121cos)cos()cos2(tanhShhahtLtts(9.32) 21221costanShahtLtts于是可得水下射程的計算公式為于是可得水下射程的計算公式為將式將式(9.25)及式及式(9.32)代入式代入式(9.21)，即可求出挑坎末端至沖，即可求出挑坎末端至沖坑最深點間的水平距離，即坑最深點間的水平距離，即挑流射程挑流射程高壩，高壩，h102112121122111210cos)cos()cos2(tan)cos(sin)cos2(211)cos(2hShhahthShhaghSinLLLt

31、tst(9.33) 21222121210costansin)(112sinShahtShaSLLLttst(9.33) 略去h1后得62 由于影響因素的多樣性和地質(zhì)條件的復雜性。目前，由于影響因素的多樣性和地質(zhì)條件的復雜性。目前，對沖刷坑深度的計算，工程上還只能依據(jù)一些經(jīng)驗公式進對沖刷坑深度的計算，工程上還只能依據(jù)一些經(jīng)驗公式進行估算行估算1對于砂卵石河床ttshvqt75. 0cot175. 01sin)5 . 2(4 . 2 (9.34) 式中：ts 為沖刷坑深度，m； ht 為沖刷坑后的下游水深，m； 為反映流速脈動的某一系數(shù)值，可取1.52.0； vt為水舌進入下游水面的流速，m/s

32、；叫為河床顆粒的水力粗度，m/s； 090075. 1)(2dsgzvt2z 為上下游水位差，m；632對于巖石河床 tsshzqkt5 . 05 . 0 (9.37) 式中： z 為上下游水位差，m； ht 為沖刷坑后的下游水深，m； q 為單寬流量，m3/sm； ks 為反應巖基特性的系數(shù)， 其具體取值見表9.3。 641 1、常見的、常見的連續(xù)式：連續(xù)式： 差動式：差動式：射程較遠 ，水的擴散較差以致沖刷坑較深。擴散好，減輕河床刷，齒坎側(cè)面易空蝕。652、11min023Frhr6611SPctgS S1 1P P我國所建成的一些大中型工程，挑角一般在15-35之間679.3 面流及消能

33、戽面流及消能戽消能簡介消能簡介消能戽消能消能戽消能面流消能面流消能68一、面流消能一、面流消能 在泄水建筑物的末端設(shè)置一鼻坎，將下泄的高速水股引向下游水流的表層，并逐漸向下游擴散，使靠近河底的流速較小，同時由于下游水位高于坎頂，故在坎后的主流區(qū)下部形成激烈的旋滾，可以消耗下泄水流的能量 鼻坎末端的切線與水平線之間夾角較小，一般坎角 =010。鼻坎可以做成連續(xù)式或差動式的形式。69一、面流消能一、面流消能定義：定義：在泄水建筑物的末端位設(shè)置低于尾水水位并有適當高在泄水建筑物的末端位設(shè)置低于尾水水位并有適當高度的平頂或小挑角的跌坎，將下泄的高速水流引向下游水流度的平頂或小挑角的跌坎，將下泄的高速水流引向下游水流表層，主要通過底部旋滾和表面旋滾的作用來消能。表層，主要通過底部旋滾和表面旋滾的作用來消能。優(yōu)點：優(yōu)點：對下游河床的防護要求較低，節(jié)省工程投資。對下游河床的防護要求較低，節(jié)省工程投資。缺點：缺點：水面波動大、對岸坡的穩(wěn)定和航運條件不利。水面波動大、對岸坡的穩(wěn)定和航運條件不利。應用：應用：下游河道水深較大、水位變幅不大，上下游落差不太下游河道水深較大、水位變幅不大，上下游落差不太大的豐水河流。大的豐水河流。70隨著尾水深度隨著尾水深度的變化出現(xiàn)多的變化出現(xiàn)多種銜接形式：種銜接形式： (a)下游水深較小，水流在坎下游河床中形成遠離式水