三峡大学泄水建筑物探析.ppt

§3.10 泄水重力坝 8）底流消能 ——⑴水流条件及消能措施。 在坝趾下游设消力池，消力坎等。底流消能工作可靠，但是工程量大。 下泄不同流量产生的跃后水深h”与下游实际水深t的关系，有以下五种情况： Q——h”和Q——t重合。 ①表明任何情况下均产生临界水跃，无须修消力池，只须在水跃范围内修护坦即可。 这是最理想情况，实际很少见。 * §3.10 泄水重力坝 * §3.10 泄水重力坝 ②何情况他th”, 产生远驱式水跃。需要消力池、消力坎及综合消力池，以促使在坎趾处产生淹没水跃。 ③表明在各种流量下th”,均产生淹没水跃。淹没度大时，产生高速潜流，水跃长度加大。消能采用消力戽或斜坡式（逆坡式）护坦，（计算方法不成熟） ④小Q时，QQk时th”，下游水深不足，产生远驱水跃。QQk时，th”,下游水深大，产生淹没水跃。这时采用斜坡式护坦与消力池相结合得方式（并称消力护）。 * §3.10 泄水重力坝 ⑤与④相反。也用消力戽消能，消力池按最大流量设计。 ——⑵护坦结构 护坦的作用：保护河床不受高速水流的冲刷。 长度：底流式消能延伸致水跃末端，其他型式，也需在坝趾下游设置护坦。 厚度：满足稳定要求。上游厚，下游薄（流速小，压力大）。 为防止护坦受基岩约束产生温度裂缝、在护坦内设置温度伸缩缝，顺河向的缝与闸墩中心线对应，横向的缝间距10~15m，护坦底下设排水系统（降低扬压力），护坦末端做成齿墙以防水流淘刷。 材料：采用抗蚀耐磨砼。 * §3.10 泄水重力坝 9）挑流消能（适用于基岩比较坚固的高、中坝） 消能特点：将下游高速水流抛向空中，使水流扩散、掺气，然后跌入下游河床水垫中，发生旋滚和摩擦，以消耗能量，本消能方式优点：简单、经济、工期短；缺点：尾水活动比较大，雾化大，影响电站工作。 设计内容：鼻坎型式、反弧半径、鼻坎高程、挑射角度。 * §3.10 泄水重力坝 ——⑴连续式鼻坎 主要优点是：构造简单，射程远，水流平顺，很少产生空蚀。 鼻坎挑射角一般θ=20~25°，深水河槽θ=15~20°。 (在45以内，角度愈大，挑射距离愈远，但入水角度也大，冲刷坑也愈深)，要求2.5~5.0 反弧半径R=（8~10）h，h鼻坎上水深。R大小，水流转向不平顺；过大时，鼻坎向下游延伸太长，增大工程量。 鼻坎高程：一般高出下游最高水位1~2m，现有低鼻坎挑流低于下游最高水位，如浸窝。 挑距及冲坑计算公式见教材。 * §3.10 泄水重力坝 ⑵差动式挑流鼻坎 优点：使挑射水舌扩散，分成两段，相互撞击、加大掺气量，加大空中耗能，减小入水的单位面积上的能量，减小冲刷，下游波动也小些。 型式：矩形和梯形齿坎； 缺点：矩形侧壁易产生较大负压；梯形施工复杂。 * §3.10 泄水重力坝 10）面流式消能 适用于中小型工程，水头低，下游水深大且变幅小。 消能特点:利用鼻坎将主流挑至水面，在鼻坎附近表面主流与河床之间形成逆向旋滚。使高速水流与河床隔开，避免对坝趾附近河床的冲刷，主流在水面逐渐扩散消能，反向旋滚也可消除一部分能量。 优点:面流消能不需设护坦和其他加固措施。 缺点:高速水流在表面、伴有强烈的波浪、绵延数里，影响电站运行及下游通航，易冲刷两岸。 * §3.10 泄水重力坝 11）消力戽消能 适用：尾水深、变幅小、无航运要求，下游河岸有一定抗冲能力。 特点：消力戽是以模型试验为基础研究成功的一种消能方式。它是利用一个较大的反弧半径和挑角形成的戽斗、在一定尾水深度的作用下，使从溢流坝下游的高速水流在戽斗内产生激烈的表面旋滚，并使出戽的高速水股在底部及尾水中均产生旋滚，以达到较好的消能效果。30年首先在美国大苦力坝中采用，我国安康采用。 优点：工程量较消力池小，冲刷坑比挑流式浅，不存在雾化问题； 缺点：下游水面波动大，易冲刷岸坡，不利航运，戽面磨损率高，增大了维修费用。 * §3.10 泄水重力坝 12）下游折冲水流及其防止 发生原因：开启部分泄水孔，下游水流不能迅速在平面上扩散，在主流两侧容易形成回流，主流受到压缩，使水流单宽流量增加，流速在长距离内不能降低，引起河床冲刷。如两侧回流强度不同，水位不同，还可将主流压向一侧，形成折冲水流。 ——危害： ⑴冲刷河床和河岸； ⑵影响航运； * §3.10 泄水重力坝 ⑶电站尾水形成回流，抬高尾水，损失电能（落差减小）； ——下游折冲水流及防止措施： ①在枢纽布置上，尽量使下泄水流与原河床主流位置和方向一致； ②规定闸门操作程序，使各孔闸门同时使各孔闸门同时均匀，或程序对称开启； ③布置导流墙，使主流充分扩散； ④进行水工模型试