第9章 泄水建筑物下游水流衔接与消能简介ppt课件

.,水力学,第九章泄水建筑物下游的水流衔接与消能,.,问题的引出,天然河道中水流一般属缓流，但当河道中修建了闸、坝等泄水建筑物后，下泄水流往往具有很高的流速，单位总量水体所具有的能量也比下游河道中水流的正常比能大得多，对下游河床具有明显的破坏能力。,.,目前常采用的三种衔接与消能措施：,底流式消能：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旋滚和强烈的紊动来消除余能。,底流消能：利用水跃消能,适用条件：中低水头的闸坝和地质条件差的情况,.,底流式消能,.,挑流式消能：将水流挑射至远离建筑物的下游，使下落水舌对河床的冲刷不会危及建筑物的安全。下泄水流的余能一部分在空中消散，大部分在水舌落入下游河道后被消除。,(2)挑流消能利用挑流水舌与水滚消能,适用条件：中高水头，单宽流量大的水流和下游地质条件较好的情况,.,挑流式消能,.,面流式消能：将下泄的高速水流导向下游水流的上层，主流与河床被巨大的底部旋滚隔开。余能主要通过水舌扩散，流速分布调整及底部旋滚与主流的相互作用而消除。,(3)面流消能利用表面旋滚消能,适用条件：下游水深较大且水位稳定及有排水漂木等水运要求的情况,.,面流式消能,.,底流式消能的水力计算,泄水建筑物下游收缩断面水深的计算,泄水建筑物下游水跃的位置及其对消能的影响,控制水跃位置的工程措施,.,一.泄水建筑物下游水跃的位置及其对消能的影响,则跃前断面恰好在收缩断面处，称为临界式水跃,水跃的位置仍然取决于收缩断面水深hc的共轭水深与下游水深ht的相对大小。,则跃前断面在收缩断面的下游，称为远离式水跃,则跃前断面在收缩断面的上游，称为淹没式水跃,.,试验水槽中的临界水跃,溢流坝,.,试验水槽中的远驱水跃,溢流坝,.,试验水槽中的淹没水跃,溢流坝,.,一、泄水建筑物下游水跃衔接形式及其对消能的影响,远离式水跃,临界式水跃,淹没式水跃,需要消能,不需要消能,工程中采常采用稍有淹没的水跃衔接消能，即,.,二.泄水建筑物下游收缩断面水深的计算,任意断面,矩形断面,0,0,由00和CC列能量方程,即：,.,二.泄水建筑物下游收缩断面水深的计算,计算方法,1.试算法：假设一个，代入公式,2.图解法：查后面附录V,3.逐次渐进法：,求得一个,看是否等于已知的值？计算截止到相等为止,.,需要消能,下游是否修建消能工程判别：,.,例题9-1讲解,.,底流消能-控制水跃位置的工程措施,当建筑物下游产生远离(驱)式或临界式水跃衔接时，为了改变这种不利的衔接形式，必须采取一定的工程措施，加大建筑物下游水深。,1.挖深式消力池-降低护坦高程，在下游形成消力池,2.消力坎式消力池-在护坦末端修建消能坎来壅高水位，使坎前形成消力池,3.综合式消力池,.,溢流坝,水利工程的泄流建筑物和下游消能设施,消力池,.,水利工程的泄流建筑物和下游消能设施,.,1、池深s的计算,1)估算池深：,2)计算建池后,3)计算水面跌落,4）校核,一.挖深式消力池的水力计算,方法：试算法，图解法，逐次渐近法见P190,.,2、池长Lk的确定,其中：为平底自由水跃的长度,一.挖深式消力池的水力计算,修建消力池后的,.,3、设计流量的确定,一.挖深式消力池的水力计算,池深最大时对应的流量叫池深的设计流量,池长最大时对应的流量叫池长的设计流量,最大流量不一定是池深的设计流量；最大流量应为池长的设计流量。,1）.池深的设计流量的确定,作图：,2）.池长的设计流量的确定,最大下泄流量,.,例题9-2讲解,.,二.消力坎式消力池的水力计算,流量系数在初步计算时取,淹没系数查表9-2可得,消能坎为非淹没堰,消能坎为淹没堰,需校核坎后的水流衔接形式，考虑是否需要修建多级消能坎。,需要设置第二道坎。直至出现淹没水跃,.,例题9-3讲解,.,