第九章泄水建筑物下游的水流衔接与消能0103

第9章泄水建筑物下游的水流衔接与消能1、问题：高速下泄水流对河床的冲刷2、任务：消除下泄水流多余的能量3、解决办法：能量转化底流式消能挑流式消能面流式消能常用消能措施：1、底流式消能（underflowenergydissipation）2、挑流式消能(ski-jumpenergydissipation)3、面流式消能(surfaceflowenergydissipation)下图采用消能戽是一种底流和面流结合应用的实例。9.1底流消能的水力计算主要内容：1、控制断面水深hc的计算2、水跃位置与形式的判别3、消能池的设计一、控制断面水深hc的计算1、推导：利用能量方程（E.E）2、计算方法：试算图解法迭代计算查图法P2gghgHPcccc222222002ghEccc2)(20c1令ccAQv222222022ccccghqhgAQhE对于矩形断面可采用查图法：gqhk2322202cchgqhE22021cc两边同除以hk,代入上式,令,kcckhhhE;00上式转化为:可以绘出)(01fc的关系曲线,见附图1.利用附图1求解收缩水深和跃后水深二、水跃的位置与形式及其对消能的影响cthhcthhcthh临界式水跃远驱式水跃淹没水跃平底闸孔下游三种水跃衔接形式的示意图ctjhh10.1~05.1j三、消能池的水力计算挖深式～降低护坦高程；消力坎式～在护坦末端修建消力坎；消能池的形式：一降低护坦高程消力池的设计1、特点：降低护坦高程；2、设计内容：池深d；池度Lk；3、池深d的确定：3、池深d的确定：)(1zhhdtcj2122)(1)(12cjthhgqz1cjThh消能条件zhdhtT几何条件gghgHt222222222111出口能量条件确定池深d的步骤：1、根据设计流量Q设，初估一个初始值d1；2、计算100dEE3、根据确定和；0E1ch1ch4、计算；1z5、计算；2d6、比较；较大时，重新假设d进行试算，重复步骤2～6，直到满足要求。21,dd21dddd)(1zhhdtcj粗略估算：tcjhhd4、消能池长度Lk的确定：Lk＝（0.7～0.8）Lj5、消能池设计流量的确定：1）池深设计流量的确定：2）池长设计流量：Qhthc”h(hc”-ht)maxQdQ长dQmax(hc”-ht)maxQ深d93.011)1(8.10FrhLjtcjhhd二在护坦末端设置消能坎所形成的消能池主要内容：1、确定坎高c；2、确定池长Lk；特点:E0保持不变;坎后水流的衔接;1、坎高c的设计1)满足的条件:消能要求:几何要求:出池能量条件:看成折线型或曲线型实用堰cjThh1HchTgvHH22111102213/211)(2)2(cjshgqgmqH出池能量条件:2213/211)(2)2(cjshgqgmqH坎的流量系数;45.045.0)(42.01010101HhHhHhfmssss坎后淹没系数;自由出流;查表9.2;2)c的计算步骤:QdE0hchc''0.1s42.01mH10,H1校核11Hhccj出流10Hhs45.010Hhs45.010Hhsdcc1一级坎设计合理:Adcc1试算坎高:BA:坎后水流衔接校核，cHE1001tchh1设第二级坎；tchh1End；B:试算坎高，1c2c202,HH20Hhs2s2320122Hgmqs计实q实计qq实计qqdcc2，Adcc2，B3,cqq实计3,cqq实计2、消能池长Lk的计算Lk＝（0.7～0.8）Lj3、设计流量的确定在不同流量范围内假定不同的流量，确定不同c，取较大值。三综合式消能池设计：先按坎后产生临界水跃设计c，降低c值，由c和H1确定d四辅助消能工目的：加剧扩散，紊动，混掺，方法：趾墩，消能墩，尾槛等综合式消能池消能墩五下游防护组成：护坦，海漫，齿墙等2、挑流式消能(ski-jumpenergydissipation)9.2挑流消能的水力计算主要任务是：挑坎型式，确定挑坎高程、反弧半径和挑射角，计算挑流射程和下游冲刷坑深度。一、挑流消能水力计算1）挑流射程的计算2）冲坑深度的计算3）挑坎的设计1）挑流射程的计算1、射程L0的计算公式2211210sincos2211cossinuhhagguLttan1tshtL2、水下射程L1其中，ts为冲刷坑的深度。ttshqt75.0cot175.01sin5.24.22）冲刷坑深度的估算（1）对于砂卵石河床，可用下式计算：（2）对于岩石河床，经验公式为tsshzqkt25.05.03）挑坎型式及尺寸的选择常用的挑坎有连续式和差动式。