什么是台阶式溢洪道.docx

1、什么是台阶式溢洪道溢流式溢洪道经坝顶泄洪，水流作为明槽水流或自由溢 流下泄，并需要将水流中的大局部动能释放掉；否那么，溢流 可能危及下游、周围甚至大坝本身。工程中一般采用以下三 种方式开展消能：高速水流从挑流鼻坎挑入水垫塘中；在溢 洪道下游建造标准消力池，以形成水跃并消掉大局部的能量; 在溢洪道上设置台阶，水流流过粗糙的或有台阶的泄槽，就 能消去大局部的能量。在台阶式陡槽上，水流沿着溢洪道表 面的台阶流动，明显地提高消能率；于是，排除或极大降低 了在溢洪道末端开展大量消能的必要性。台阶式溢洪道的运用在过去的几十年里，台阶式溢洪道已经成为一种很风行 的平安泄洪方式。碾压混凝土的开展又增强了台阶式

2、溢洪道 的兴趣。上面已提到了的，在台阶式溢洪道中，水流沿着溢 洪道外表的台阶流动，明显地提高消能率；因而，减少了下 游消力池的规模和费用。台阶也可用于暴雨渠道中的消台匕 可匕O在挪威，台阶也被用在明流的泄洪隧洞中，以提高消能。这种设计允许在竖井的 上游卷出空气，以防止竖井中有空气。台阶布置也被用于水 处理厂中。阶梯式布置和跌水还被沿河和溪流所引用，以便 给低溶氧的水充氧。台阶式的溢洪道能建造在各种地形上。台阶式泄槽由在底板上有多级跌水的开敞式渠道组成。 台阶上的水流分成两种形态：舌形水流而在表层水流形态中，沿台阶外表向下的水流表现为粘 滞流，表层水流流过台阶，并有台阶间的涧流作为水垫。台 阶的

3、外角连线形成了水流流过的虚拟底板。在这虚拟底板下 面，产生了涧流旋涡，水流通过台阶外角剪切力的传递保持 的这些旋涡。在溢洪道最初的台阶上，水流平滑并没有空气 掺入；而在最初几个未掺气的台阶以后，水流表现为：当快 速开展的边界层到达水流外表时，空气强烈地掺入了。由于 动能转化为旋涡的作用，加强了消能效果。大坝上，表层水 流形态比舌形水流形态消能更充分。对于泄量小且底坡比拟平缓的情况，水流表现为连续跌 落的舌形水流。泄量增加或底坡变陡那么可能导致出现表层水 流形态。当自由跌落水舌下的空腔消失时，表层水流形态就 开始出现了。这种现象与掺气设施和通风孔的的空腔充填 （或称淹没）类似。函数。坡度增大，消

4、能率减小；而台阶尺寸越大，消能 越多。舌形水流的消能随台阶数的减少而增加，随纵坡坡度的 增加而减小。台阶式溢洪道中，坡度越陡那么掺气相应增加。随着台阶 尺寸的加大，相应也增大了掺气。但是，掺气多却使溢洪道 的消能率降低，水体膨胀。为减小空蚀破坏的风险，掺气水 流中至少需要大约4犷8%的含气浓度。水中溶气对环境的影响也相当严重。在深池中，高掺气 的水流在光照射下，造成静水压力迫使大气中的气体溶解; 由于气泡损伤，导致幼鱼死亡。为防止上述情况发生，设计 溢洪道时应限制水的饱和度到110%TDG左右。采用台阶式溢洪道，在消能上能有所帮助，可形成浅的消力池，降低掺气 水流中静水压力的作用。初始点是边界流与水流上游面的交点。在初始点之前, 可能会有空穴发生，而在初始点之后，由于掺入了一定量的 气体，空穴风险就降低了。如果泄量大些，那么初始点下移,