什么是臺(tái)階式溢洪道.docx

1、什么是臺(tái)階式溢洪道溢流式溢洪道經(jīng)壩頂泄洪，水流作為明槽水流或自由溢 流下泄，并需要將水流中的大局部動(dòng)能釋放掉；否那么，溢流 可能危及下游、周圍甚至大壩本身。工程中一般采用以下三 種方式開(kāi)展消能：高速水流從挑流鼻坎挑入水墊塘中；在溢 洪道下游建造標(biāo)準(zhǔn)消力池，以形成水躍并消掉大局部的能量; 在溢洪道上設(shè)置臺(tái)階，水流流過(guò)粗糙的或有臺(tái)階的泄槽，就 能消去大局部的能量。在臺(tái)階式陡槽上，水流沿著溢洪道表 面的臺(tái)階流動(dòng)，明顯地提高消能率；于是，排除或極大降低 了在溢洪道末端開(kāi)展大量消能的必要性。臺(tái)階式溢洪道的運(yùn)用在過(guò)去的幾十年里，臺(tái)階式溢洪道已經(jīng)成為一種很風(fēng)行 的平安泄洪方式。碾壓混凝土的開(kāi)展又增強(qiáng)了臺(tái)階式

2、溢洪道 的興趣。上面已提到了的，在臺(tái)階式溢洪道中，水流沿著溢 洪道外表的臺(tái)階流動(dòng)，明顯地提高消能率；因而，減少了下 游消力池的規(guī)模和費(fèi)用。臺(tái)階也可用于暴雨渠道中的消臺(tái)匕 可匕O在挪威，臺(tái)階也被用在明流的泄洪隧洞中，以提高消能。這種設(shè)計(jì)允許在豎井的 上游卷出空氣，以防止豎井中有空氣。臺(tái)階布置也被用于水 處理廠中。階梯式布置和跌水還被沿河和溪流所引用，以便 給低溶氧的水充氧。臺(tái)階式的溢洪道能建造在各種地形上。臺(tái)階式泄槽由在底板上有多級(jí)跌水的開(kāi)敞式渠道組成。 臺(tái)階上的水流分成兩種形態(tài)：舌形水流而在表層水流形態(tài)中，沿臺(tái)階外表向下的水流表現(xiàn)為粘 滯流，表層水流流過(guò)臺(tái)階，并有臺(tái)階間的澗流作為水墊。臺(tái) 階的

3、外角連線形成了水流流過(guò)的虛擬底板。在這虛擬底板下 面，產(chǎn)生了澗流旋渦，水流通過(guò)臺(tái)階外角剪切力的傳遞保持 的這些旋渦。在溢洪道最初的臺(tái)階上，水流平滑并沒(méi)有空氣 摻入；而在最初幾個(gè)未摻氣的臺(tái)階以后，水流表現(xiàn)為：當(dāng)快 速開(kāi)展的邊界層到達(dá)水流外表時(shí)，空氣強(qiáng)烈地?fù)饺肓?。由?動(dòng)能轉(zhuǎn)化為旋渦的作用，加強(qiáng)了消能效果。大壩上，表層水 流形態(tài)比舌形水流形態(tài)消能更充分。對(duì)于泄量小且底坡比擬平緩的情況，水流表現(xiàn)為連續(xù)跌 落的舌形水流。泄量增加或底坡變陡那么可能導(dǎo)致出現(xiàn)表層水 流形態(tài)。當(dāng)自由跌落水舌下的空腔消失時(shí)，表層水流形態(tài)就 開(kāi)始出現(xiàn)了。這種現(xiàn)象與摻氣設(shè)施和通風(fēng)孔的的空腔充填 （或稱淹沒(méi)）類似。函數(shù)。坡度增大，消

4、能率減??；而臺(tái)階尺寸越大，消能 越多。舌形水流的消能隨臺(tái)階數(shù)的減少而增加，隨縱坡坡度的 增加而減小。臺(tái)階式溢洪道中，坡度越陡那么摻氣相應(yīng)增加。隨著臺(tái)階 尺寸的加大，相應(yīng)也增大了摻氣。但是，摻氣多卻使溢洪道 的消能率降低，水體膨脹。為減小空蝕破壞的風(fēng)險(xiǎn)，摻氣水 流中至少需要大約4獷8%的含氣濃度。水中溶氣對(duì)環(huán)境的影響也相當(dāng)嚴(yán)重。在深池中，高摻氣 的水流在光照射下，造成靜水壓力迫使大氣中的氣體溶解; 由于氣泡損傷，導(dǎo)致幼魚死亡。為防止上述情況發(fā)生，設(shè)計(jì) 溢洪道時(shí)應(yīng)限制水的飽和度到110%TDG左右。采用臺(tái)階式溢洪道，在消能上能有所幫助，可形成淺的消力池，降低摻氣 水流中靜水壓力的作用。初始點(diǎn)是邊界流與水流上游面的交點(diǎn)。在初始點(diǎn)之前, 可能會(huì)有空穴發(fā)生，而在初始點(diǎn)之后，由于摻入了一定量的 氣體，空穴風(fēng)險(xiǎn)就降低了。如果泄量大些，那么初始點(diǎn)下移,