（水利工程专业论文）仙米水电站泄水建筑物底流消能问题的研究.pdf

摘要 仙米水电站泄水建筑物底流 消能问题的研究 学科：水利工程答辩日期：2 0 0 5 1 0 作者：毛兆民 作者签名：参瞅 导师：张志昌教授级高工导师签名：多污么函 寇宗武教授级高工 f - 尧7 毛v 摘要 本研究是针对青海省门源县仙米乡仙米水电站泄水建筑物的底流 消能问题进行的。旨在验证泄洪冲沙闸、溢流堰、溢流坝各泄水建筑 物单独运行、闸门不同开启和联合运行的泄流能力；观测各种不同运 行工况下消力池的水流流态、水面线、压强和流速分布；观测下游河 床的冲刷形态，并对泄水建筑物的体型进行优化研究。 通过试验研究，认为原设计方案流量满足要求，但泄洪冲沙闸进口 段椭圆曲线和消力池体型设计不合理，消力池消能问题非常突出，按 照传统的底流水跃消能方式很难解决消力池的消能问题。 经过大量的试验研究和多方案比较，提出采用掺气分流墩设施和消 力池联合应用来解决泄水建筑物的底流消能问题。研究了掺气分流墩 设施的水流扩散特性、水舌冲击点压强和收缩比以及应用条件。结合 仙米水电站工程实际，在泄洪冲沙闸消力池上游设置了一个掺气分流 西安理工大学工程硕士学位论文 墩，在溢流堰陡坡面每孔设嚣了二个掺气分流墩，使掺气分流墩首次 应用于溢流坝和泄洪冲沙闸上，拓展了掺气分流墩的应用范围。试验 证明，掺气分流墩与消力池联合应用，有效地解决了仙米水电站泄水 建筑物的底流消能问题，而且使溢流堰消力池缩短了2 5 米，水深降低 了1 0 米，大大降低了工程造价。 根据下游河床的冲刷情况，研究了消力池导墙的布簧方式和泄洪冲 沙闸消力池中t 型墩的体型及布置方式。推荐采用的布置方式。大大 地改善了下游河床的水流流态，使得冲坑深度和范围大幅度减小，t 型 墩上的负压消失。 试验还对泄洪冲沙闸前右岸导沙墙、溢流坝消力池、泄洪冲沙闸前 漩涡问题、泄洪冲沙闸拉沙问题、护坦上右岸的漩涡问题、掺气分流 墩墩头的保护问题、掺气分流墩的稳定性问题等进行了研究，提出了 工程措施。 通过试验提出了泄水建筑物的运行方式，供管理单位使用。 关键词：仙米水电站泄水建筑物掺气分流墩消力池 底流消能 a b s t t a c t r e s e a r c ho nt h eu n d e r s e te n e r g yd i s s i p a t i o no ft h er e l e a s e w o r k si nx i a n m ih y d r o p o w e rs t a t i o n s p e c i a l t y ：w a t e re n g i n e e r i n g c a n d i d a t e ：m a oz h a o m i n a d v i s o r s ：z h a n gz h i e h a n g k o uz o n g w u a b s t r a c t d e b a t ed a t e ：2 0 0 5 1 0 s i 黜r e _ 龇胁 s i g n a u r e ：j 憎蒯认陟 s l g n a u r e ：枷e 叭 t h er e s e a r c hi sa c c o r d i n gt ot h eu n d e r s e te n e r g yd i s s i p a t i o np r o b l e mo f t h er e l e a s ew o r k si nx i a n m ih y d r o p o w e rs t a t i o ni nx i a n m iv i l l a g e m e n y u a nc o u n t y , q i n g h a ip r o v i n c e s oa st ov a l i d a t et h er e l e a s ec a p a c i t y o ft h ef l o o dd i s c h a r g es i l ts l u i c e 、o v e r f a l lw e i r 、o v e r f a l ld a ma n ds oo n w h e nt h e yo p e r a t ei n d i v i d u a l l yo rg a t el i f t i n go ro p e r a t ea s s o c i a t i n gw i t h o t h e r s ；o b s e r v et h ew a t e r f l o wp a t t e r n s 、w a t e rs u r f a c ep r o f i l e 、p r e s s u r ea n d v e l o c i t y o ff l o w d i s t r i b u t i n g o ft h e p l u n g ep o o l u n d e rd i f f e r e n t c o n d i t i o n s ；o b s e r v ee r o s i o ns h a p eo ft h eb a c k w a r dp o s i t i o nr i v e r b e d ，a n d h a v eao p t i m i z a t i o nr e s e a r c ho nr e l e a s ew o r k ss h a p e b a s e do nt h ee x p e r i m e n t a lr e s e a r c h ，t h ef l o wr a t eo f t h eo r i g i n a ld e s i g n p r o j e c ti ss a t i s f i e d ，b u tt h ed e s i g nf o rt h ei n l e ts e c te l l i p s ec u r v eo f t h ef l o o d d i s c h a r g es i l ts l u i c ea n dt h es h a p eo f t h ep l u n g ep o o li si l l o g i c a l i t y , a n dt h e p r o b l e mo ft h ep l u n g ep o o li sv e r ye x t r u d e ：t r a d i t i o n a lu n d e r s e th y d r a u l i c j u m pe n e r g yd i s s i p a t i o nm e t h o dc a nn o t s o l v et h e e n e r g yd i s s i p a t i o n p r o b l e mo f t h ep l u n g ep 0 0 1 b a s e do np l e n t yo fe x p e r i m e n t a lr e s e a r c ha n dc o m p a r i n gm a n y p r o j e c t s ，u s ea e r a t e df l o ws p l i r i n gp i e ra n dp l u n g ep o o lt os o l v et h e u n d e r s e te n e r g yd i s s i p a t i o np r o b l e m s t u d yt h ef l o we x p a n s i o nc h a r a c t e r 、 t h ep r e s s u r eo nt h ej e t si m p a c ts p o t 、c o n s t r i c t i o nr a t i oa n da p p l i c a t i o n l 西安理工大学工程硕士学位论文 c o n d i t i o n so ft h ea e r a t e df l o ws p l i t t i n gp i e r a c c o r d i n gt ot h ep r o j e c t c o n d i t i o n so f t h ex i a n m ih y d r o p o w e rs t a t i o n ，aa e r a t e df l o ws p i r t i n gp i e ri s s e to nt h eu p s t r e a mo ft h ef l o o dd i s c h a r g es i l ts l u i c e , t w oa e r a t e df l o w s p l i t t i n gp i e r s 黜s e eo ne v e r yh o l eo f t h eo v e r f a uw e i rs t e e ps l o p e t h e a e r a t e df l o ws p l i t t i n g p i e ri sa p p l i e df o ro v e r f a l l d a ma n dt h ef l o o d d i s c h a r g es i l ts l u i c ef i r s tt i m e ，e x p a n d st h es c o p eo fa p p l i c a t i o nf o ra e r a t e d f l o ws p l i t t i n gp i e r t h ee x p e r i m e n tp r o v et h a tt h ea p p l i c a t i o no fa e r a t e d f l o w s p l i t t i n gp i e ra n dp l u n g ep o o l ，s o l v ee f f e c t i v e l y u n d e r s e te n e r g y d i s s i p a t i o np r o b l e mo f t h er e l e a s ew o r k si nx i a n m ih y d r o p o w e rs t a t i o n ，a n d s h o r t e nt h el e n g t ho ft h eo v e r f a l lw e i rp l u n g ep o o lb y2 5 m ，t h ew a t e rd e e p s h o r t e nb y1 0 m ，p l a yd o w nt h ec o s to f p r o j e e eg r e a t l y a c c o r d i n gt ot h ee r o d ec o n d i t i o no ft h eb a c k w a r dp o i s o nr i v e r b e d ， w er e s e a r c ht h ed i s p o s e dm a n n e ro ft h ep l u n g ep o o ld i v e r s i o nw a l l ，t h e s h a p eo ft h et - f r u s t aa n dt h ed i s p o s e dm a b n e ri nt h ef l o o dd i s c h a r g es i l t s l u i c ep l u n g ep 0 0 1 r e c o m m e n d et h i sd i s p o s e dm a n n e rw h i c hi m p r o v et h e w a t e r f l o wp a t t e r n so fb a c k w a r dp o i s o nr i v e r b e d ，m a k et h ed e e po fr u s h h o l ea n dr a n g ed e c r e a s eg r e a t l y , a n dm a k et h e n e g a t i v ep r e s s u r eo nt h e t - f r u s t ad i s a p p e a r e s o m ee x p e r i m e n t sh a v eb e e nr e s e a r c h e d ，s u c ha sw h i r lv o r t e xi nr i g h t d i v e r s i o nw a l li n f r o n to fd i s c h a r g es i l ts l u i c e ，o v e r f a l ld a m p l u n g ep o o la n d d i s c h a r g es i l ts l u i c e ，t h ep r o t e c ta n dt h es t a b i l i t yo fs p l i t t i n gp i e ra n d r e c o m m e n d es o m em e a s u r e si np r o j e c t a d v a n c et h ea p p l i c a t i o nw a yo f r e l e a s ew o r k sb a s e do nt h ee x p e r i m e n t t ot h em a n a g ed e p a r t m e n t s k e y w o r d s ：x i a n m i ；h y d r o p o w e rs t a t i o n ：r e l e a s ew o r k s ：a e r a t e df l o w s p l i r i n gp i e r ：p l u n g ep o o l ；u n d e r s e te n e r g yd i s s i p a t i o n 2 1 绪论 1绪论 1 1 泄水建筑物底流消能综述 泄水建筑物的消能一般有三种形式，即面流消能、挑流消能和底流 消能。面流消能是在溢流坝的末端设置跌坎，将泄出的急流导至下游 水流表面和河床隔开，以减轻对下游河床的冲刷。这一消能形式在表 面主流与河床之间形成漩滚，漩滚即消耗能量，同时由于它的底部反 向流速较低，因而起到了消能防冲的作用。面流消能适用于下游水深 较深的情况。挑流消能是利用泄出水流本身的动能在建筑物的出流部 分采用挑流鼻坎将水股射入空中，降落在离建筑物较远的下游，使得 对河床的冲刷位置离建筑物较远，而不致影响建筑物的安全。挑流消 能是利用水流与空气的碰撞、水流与水流的碰撞、水股跌入f 游水挚 后通过水股两侧形成水滚而消能。底流消能也就是水跃消能，由建筑 物泄出的急流贴槽底射出，在消力池中通过水跃将急流转变为缓流， 主流在水跃区扩散、掺混，消除大量的余能i l 2 13 1 4 1 。 底流消能是采用水跃作为泄水建筑物下游的种消能措施，它的历 史悠久，应用广泛。底流消能的主要特点是主流在底部。其主要优点 是利用底流水跃消能，能在流量和下游水位变化较大的情况下，使水 流状态比较稳定，而且消能效率相当高。对于地质条件较差的大、中、 小型枢纽；高坝大泄量，低水头大单宽流量的工程都可以应用pj 。但由 于主流在底部，河床的加固工程费用较大，水头越高、单宽流量越大， 则河床的加固工程费用越大。因此，底流消能更多地应用于中小型泄 水建筑物上。例如在河道上和渠道上的各种水闸、丘陵地区渠道上的 陡坡跌水等都普遍采用。此外，对各种中小型的溢流坝、河岸溢洪道 和泄洪隧洞，采用底流消能也较普遍。 1 1 1 底流消能的机理和消能率 底流消能实质上是水跃消能，水跃是明槽水流从急流状态过渡到缓 流状态时水面突然跃起的局部水力现象。当水跃发生时，水跃区的水 西安理_ t - 大学工程硕士学位论文 流可分为两部分，一部分是急流冲入缓流所激起的表面旋流，翻腾滚 动，掺入空气，叫做“表面旋滚”：另一部分是水滚下面的主流，流速 由快变慢，水深由小变大。在主流与表面旋滚的交界面上流速梯度很 大，紊动掺混极为强烈，两者之间不断进行质量交换。在发生水跃的 突变过程中，水流内部产生强烈的摩擦掺混作用，消耗大量的机械能。 水跃消能的过程如图l 一1 所示【2 l 。 。5 ，。： ， 7 - i 亍 。1 卜2 9 基瘴鞘。爹目竹萝了 “。0 ：“。0 “”。 幽卜一1 水跃的消能过程 水跃消能率和跃前佛汝德数厅有关，而跃前佛汝德数也是判断水 跃强弱的主要参数。当1 7 n 2 5 时，为弱水跃，这种水跃的消能率 很低；当2 5 n 4 5 时，为不稳定水跃，水跃段中的高速底流间歇的 向水面窜升，跃后水面波动大并向下游传播，水跃消能率小于4 4 ： 当4 5 肝9 0 时，为稳定水跃，跃后水面比较稳定，消能率为4 4 7 0 ：当f r 9 0 时，为强水跃，消能率高于7 0 ，但此时跃后水面波 动很大，并一直向下游传播。一般认为，底流消能的佛汝德数在4 5 9 0 之间比较合适口l 。 1 1 2 水跃方程 设一水跃产生于棱柱体水平明渠中，如图l 一2 所示。 水跃方程可表示为【2 】 著“k = 暑+ 胁。z ( 1 - 1 ) 式中q 为流量；g 为重力加速度；a l 和a 2 分别为跃前和跃后断面 的面积；h 。1 和h 。2 分别为水跃前后断面形心距水面的距离。 燮 k 二磊；矮 旺= c 2 一一i 一 生 i 一移2 2 气t 丐i 千- - = 们f ，it ，i l l l 1 1 1 1 f l l l l l l l l , ，1 2 图卜- 2 水跃方程推导示意图 当断面的形状、尺寸和渠中的流量一定时，水跃方程的左右两边都 仅是水深的函数。此函数称为水跃函数，今以符号删表示，则有 m ) = 等地( 1 - - 2 ) 于是，水跃方程式( 1 1 ) 可以写成 j ( h 1 ) = j ( h 2 ) ( 1 3 ) 上式表明，在棱柱体水平明渠中，共轭水深 l 和h 2 是具有相同水 跃函数的两个水深。 对于矩形断面明渠，如以6 表示渠宽，q 表示单宽流量，则q ：6 9 ， a = b h , h e = h 2 ，代入式( 1 1 ) ，得到棱柱体矩形水平明渠的水跃方 程为 妄+笪=妄+堡2(1-4)2g h劝l 2 对上式整理化简可得 2 封霹1 拈爿h 污2 一t ( 1 5 ) ( 1 6 ) 西安理工大学工程硕士学位论文 因为跃前断面的佛汝德数死2 。暑2 斋，于是式“一5 ) 变为 h ：晏腑一1 】 ( 1 7 ) 或 叩；去腑一1 】 ( 1 8 ) 式中刁：称为共轭水深比。由上式可以看出可是随着f r l 的增加 啊 而增大的。 对于其它断面的棱柱体渠道，同样可以从公式( 1 1 ) 推导出水 跃方程。推导方法和矩形渠道完全一样，请参考文献【6 。 1 1 3 底流消能的衔接形式 底流消能是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漩滚和强烈的紊动以达到消能的目的。由于 水跃的跃前水深与跃后水深存在一定的共轭关系，如果泄水建筑物的 下游河床水深小于水跃的跃后水深时，就会在建筑物下游产生远驱水 跃或临界水跃。远驱水跃会造成河床的严重冲刷，而临界水跃不稳定。 因此，为了改善这种不利的衔接形式，必须设法增加建筑物的下游水 深，使水跃控制在紧靠建筑物之处，形成淹没程度不大的水跃。增加 下游水深的工程措施主要有下列三种：( 1 ) 降低护坦高程，使下游形 成消力池；( 2 ) 在护坦末端修建消力坎来壅高水位，使坎前形成消力 池；( 3 ) 根据工程实际，将( 1 ) 、( 2 ) 两种情况相结合，形成综合式 消力池。 消力池的断面形式多种多样，最常用的是矩形消力池。此外，还有 梯形断面消力池、圆形断面消力池、抛物线形断面消力池【6 1 、u 形断面 消力池【7 】以及各式各样的组合式消力池。 1 1 4 底流消能的主要问题 11 4 1 大单宽流量低佛汝德数底流消能 4 l 绪论 一般将跃前佛汝德数f r 4 5 的水跃称为低佛汝德数水跃。它的显著 特点是在消力池内消能不充分( 消能率一般为2 0 4 0 ) ，表现为跃后 垂线流速分布不均匀，水跃后水面波动较大。为了解决低佛汝德数消 能问题，前人进行了大量的研究，如五十年代中期，美国垦务局提出 了“u s b r i v ”型消力池此消力池采用高趾敦，适用条件为2 5 h 尸3 3 0 m 所以需要修建消力池。 ( 2 ) 矩形扩散式消力池的计算 矩形扩散式消力池的计算方法与矩形消力池一样，但扩散式消力池 的跃后宽度6 2 随水跃长度的不同两发生变化。在计算消力池深度时， 跃后水面跌落公式中的单宽流量应采用q = q b ：。列表试算如下( 表中 单位为m ) d 厅， f + l ，如gh c d zd 6 4 4 82 8 0 43 9 6 99 9 3 7 22 8 1 7 32 4 1 3 7i i ，9 0 828 3 46 3 6 9 6 3 6 92 ，8 0 83 9 5 99 9 1 9 42 8 1 4 32 4 1 6 21 1 9 0 12 8 4 06 3 5 6 6 3 5 7 2 8 0 9 3 9 5 79 9 1 7 2 2 8 1 3 9 2 4 1 6 51 1 9 0 12 ，8 4 16 3 5 5 6 3 5 52 引03 9 5 69 9 1 4 92 8 1 3 62 4 1 6 91 1 9 ( ) u2 8 4 l6 ，3 5 3 6 3 5 32 。s 0 93 9 5 69 9 5 62 8 1 3 7 2 4 1 6 9 l ! 9 0 0 2 8 4 l 6 。3 5 4 6 3 5 42 ，8 0 93 9 5 79 9 1 5 9 2 8 1 3 7 2 4 1 6 71 1 9 0 02 8 4 i6 3 5 4 由表中可以看出，消力池深度需要6 3 5 4 m ，消力池末端宽度为 2 8 1 3 7 m ，长度为9 9 1 5 9 m x ( 0 7 - - 0 ，8 ) = 6 9 4 1 7 9 3 3 m ，跃后水深取 1 1 9 l ；0 5 = 1 2 5 m 。 设计单位要求消力池底板高程最低为2 6 3 5 6 8 m ，护坦高程为 2 6 4 0 6 8 m ，由此计算的池深为5 o m ；消力池长度不超过6 0 m 。在此工 况下，通过放水观察，消力池为远驱水跃；后来又将消力池的尾坎加 高为6 o r n 和6 3 5 m ，消力池仍不能满足要求，尤其是小丌度情况下消 力池流态十分紊乱，池中涌浪大，消能很不充分， 西安理工太学工程硕士学位论文 4 掺气分流墩与消力池的联合应用 以上试验方案均未能解决泄洪冲沙闸的消能问题。分析原因，主要 是柬流单宽流量大、入池流速大、消力池长度不够、消力池消能不充 分所造成的。为了解决泄洪冲沙闸的消能问题，提出了掺气分流墩泄 洪冲沙闸消力池方案。 掺气分流墩【3 2 】是由掺气分流墩墩体、水平掺气坎和竖直侧墙挑坎 三部分组成。其作用是将整体水流分割成为多股水舌，促使各股水舌 竖向、纵向扩散、掺气，增进空中消能量，并增大入水面积和水股与 水挚的剪切面积，从而增进消力池的掺气与消能。实践证明，掺气分 流墩设施具有十分显著的掺气、减蚀和消能效果【3 2 】。 掺气分流墩设施曾在拓林水电站泄洪洞上成功应用。但该工程只在 陡坡上设置了一个掺气分流墩。收缩比仅为0 1 。为了研究多墩应用的 消能效果，为工程提供最优收缩比，首先利用给定水槽对掺气分流墩 的收缩比进行了研究。 4 1 试验模型 试验模型如图4 1 所示。它是由压力容器、有机玻璃泄水道及下 游水槽组成。掺气分流墩安装在明渠段泄水道的末端。试验的来流佛 氏数为2 6 7 0 6 。断面收缩比 采用墩宽和上游水槽宽度之比，收缩 比范围为o o 9 0 。墩头为半圆柱形，和水流的夹角为1 5 。，和水平面 的央角为1 0 0 。 4 2 收缩比对水舌挑距的影响 对于纵向扩散消能的消能设施来说，水舌在空中扩散所需的射程是 影响消能效果的主要因素之一。设计中需要求出扩散水舌特征尺寸有： 水舌的最大射距、最小射距和最大冲击点位霞。 4 2 1 水舌的最大挑距 增设掺气分流墩以后，水舌受墩体的扰动，促使水流沿程竖向、 4 掺气分流墩与消力池的联合应用 刍茸 图4 1 模型试验布置幽 纵向扩散，水流最大抛射距离增大。但水舌运动仍遵守自由抛射运动 理论，如果假定水舌运动无水头损失的扩散掺气的影响，并假定在分 散抛射的水流中，有股水舌按4 5 。角抛射，则可由抛射体公式求得 沿4 5 。角抛射的水流轨迹方程为： ，2 ，一 c = 导( 1 + l + 4 9 y l 曙) ( 4 - - 1 ) z g 式中m 为水舌上表面位置高程与下游落点高程之差：k 为水流初 速度，g 为重力加速度。 实际中由于存在墩子阻力，水舌空中扩散掺混、碎裂，特别是空 气阻力的影响，造成了水舌动能损失，流速降低，致使实际值小于理 论值。这些影响在体型决定以后，主要由来流佛氏数、墩子的收缩比 3 一一盆一 西安理工大学工程硕士学位论文 而定。如果将这些影响统统计入综合影响系数卉。中，则实际射距可出 下式计算： 一= 局一l ( 4 2 ) 式中。为实际最大射距；缸。为综合影响系数。 试验得出的最大射距影响系数斤r 胤。同来流佛氏数尼和收缩比的关 系见图4 2 和图4 3 。由图可见，矗，随扁增大而减小，随收缩比增 大而增大，说明收缩比的增大加剧了水流的纵向扩散程度。 得 劁4 2 最人射距系数同x 夫系幽4 3 最人射距系数同f r 0 关系 如果将抛射角用挑坎和水平面的夹角代替，则由自由抛射理论n j = 鼍堕( s j 吣+ 俨2 “一可2 9 y r ，( 4 - - 3 ) 式中a 1 为掺气坎与水平面央角( a l 值仰角为正，府角为负) ，则实际射 距网用上式汁算的射距之比与相对水头和收缩比的关系见图4 4 。 对于掺气分流墩充分紊动扩散、碎裂、掺气的水舌，最大射程受 空气阻力的影响很大，且随冲击波交汇点的下移，沿壁喷射水流水翅 长度增加影响更大。掘柘林泄洪洞原形观测，在v = 2 0 3 m s ， = o 1 ，f 。= 3 5 5 时，俯k 。= o 6 4 。因此，玩。的估算还需要通过原型观测 积累。 4 掺气分流墩与消力池的联合应用 l 图4 4 相对水头和收缩比的关系 4 2 2 水舌的最小挑距 水舌最小射距可由式( 4 一1 ) 计算，计算时只需将式( 4 3 ) 中 的m 用出射水舌下表面位置高程与下游落点商程之差代替。由于实际 出射水流底部流速比计算采用的流速小的多，以及墩体造成的水流向 下扩散的影响，致使实际射距小于计算值，需要加以修f 。 试验得出的最小射距影响系统玩，。与风和 的关系见图4 5 、图4 6 ，由图可见，以。随心和 增大而减小。 幽4 5 礓小射距同x 关系、图4 _ _ 6 晟小射距同胁笑系 4 2 3 冲击点位置 由于掺气分流墩水舌横断面重心位器随收缩比增大而提高，重心水 股的挑角又随冲击波交汇点位置而变，所以用自由抛射理论计算冲击 点位罨尚有困难。经过分析，在挑坎和一f 游底板的高差一定时，最大 州 一 l。 西安理工大学工程硕士学位论文 冲击点位置是r 和 的函数。试验得出的相对冲击点位置厶同r ，和 的关系如图4 7 、图4 8 所示。 剀4 - - 7 冲1 打点射距同只。关系图4 8 冲击点射距同 关系 4 2 4 水舌纵向扩散度 水舌的纵向扩散程度可用扩散度表示，定义扩散度为巩，则 旷鲁等 式中而为掺气分流墩底部掺气坎顶部高程与下游消力池底板高程之差。 试验得出o ，同风和a 的关系如图4 9 和图4 1 0 所示。可见o 随r ， 和 增大而急剧增大，证明掺气分流墩水舌具有充分的扩散消能效果。 幽4 9 水舌纵向扩散度同 芙系图4 1 0 水舌纵向扩散度同凡关系 4 掺气分流墩与消力池的联合应用 4 3 掺气分流墩收缩比的研究 通过试验研究收缩比对水舌特性、消力池压强特性及消能效果的影 响；研究收缩比适应的临界佛氏数界限，从而确定出较优的收缩比范 围。 4 3 1 收缩比对消力池压强特性的影响 定义冲击点最大时均压强系数c ，为： c p 。= p 。 p v ? ( 4 - - 4 ) 二 式中尼；为冲击点最大时均压强：p 为水流密度；k 为水舌落入消力池 的流速，用下式计算： k = 略+ 2 9 ( z 。囊