中小型水工建筑物下游消能设计——工程水力学几个问题之三.pdfVIP

、第 l1期 广东水利水电 No．11 20n 年 11月 CUANGD0NG WATER RES0URCESAND HYDROPOWER NOV．2011 编者按：广东省水利厅原总工程师茹建辉教授级高工结合多年工程实践经验，总结整理 了一系列试验成果和工程实例。本-ylJ曾 于2005年第6期和2008年第 1期刊登了茹建辉教高撰写的 《矮堰淹没出流过流能力计算——工程水力学几个问题之一》和 《河道水 位流量关系曲线和水面线的设计计算——工程水力学几个问题之二》。该文为系列成果之三，针对中小型水工建筑物下游消能设计 问题进行了研究分析，并对今后应进一步研究的问题进行 了探讨，以供水利工程设计人员参考。 中小型水工建筑物下游消能设计 — — 工程水力学几个问题之三 茹建辉 (广东省水利厅 ，广东 广州 510635) 摘 要：该文通过试验成果及工程事故教训，就底流消能设计中的水力学计算精度对消能效果的影响、枢纽布置、结构形式 和底板设计 (包括排水孔布置)等问题进行了讨论并提 出优化建议 ；亦就阶梯状陡坡和面流消能设计应注意的问题进行了 初步探讨，并提 出今后需进一步研究的一些问题，供工程设计人员参考。 关键词：消能计算；底流；扩散式消力池；排水孔；面流；回流 中图分类号：TV135．2 1 文献标识码：B 文章编号：1008—0l12(2011)11—0001—14 1 底流消能的收缩断面水深计算 式中 为从收缩断面底板起算的上游总能头；or为 底流消能是泄水建筑物下游最常用的消能方式，已 流速水头修正系数，其大小同样决定于断面流速分布， 广泛地用于各类地基 (包括软基)的中、低水头泄水建 f 筑物。在平底和平面问题的条件下，且佛汝德数超过一 e ，对一般垂线流速近似呈对数分布的水流而 定值时，形式如式(1)的临界水跃方程 已为大量试验研 究和工程实际证明，在大多数情况下是足够准确的。 言，约为1．05～1．10；为流速系数；∑为流程中各沿 程损失和局部损失系数之和。 z：c √+8一· c- 如果用 =hi／h、 =h2／h代人，则式 (1)可写 式中 h 和h：分别为收缩断面水深和相应的(第二) 成 ： 2=(~／l十8／ 一1) ／2 (1—1) 共轭水深；：(等2s，为临界水深；： 为 若收缩断面的佛汝德数用n 表示： 动量修正系数，A为过水断面面积， 值决定于断面流 n =( ) (4) 速分布，当通常垂线流速呈对数曲线分布时， =1．02 ～ 1．05；q为单宽流量。 则式 (1)还可写成： 1．1 收缩断面水深计算对消能效果的影响 h2：(,／1+8dFr一1)hi／2 (1—2) 对平面问题，收缩断面水深可用能量方程来确定： 南式 (1—1)可得 ： + OleV1 +∑ t)1 + 2 (2) = ( _1) (5) (3) 不同相对收缩水深的 。对 值的影响见表 l。 收稿 日期：2011—09—13； 修回日期 ：2011—11—10 作者简介：茹建辉 (1940一)，男，本科 ，教授级高级工程师