水利工程建筑物消能设计摘要: 水工建筑物的消能设计是水利工程建设的关键, 它决定了水工建筑的安全性和稳定性, 甚至决定了整个水利工程的安全运行。文章对水工建筑的消能设计进行深入研究。关键词:水工建筑;消能;设计 1 、前言近几十年来, 国内水利水电建设迅速发展, 水电枢纽工程的规模越来越大。下游的消能防冲建筑物是影响水电枢纽工程安全运行的重要部位之一。消能防冲建筑物的设计原则: 尽量使下泄水流的大部分能量消耗在水流内部的紊动中, 以及水流与空气之间摩擦上, 不产生危及坝体安全的河床和岸坡的局部冲刷; 下泄水流平稳, 不影响枢纽中其他建筑物的正常运行; 结构简单, 工作可靠, 工程量小; 满足通航、过木、过鱼、排冰等要求。传统消能方式有: 挑流消能、底流消能、面流消能。目前, 在高水头、大单宽流量工程中,挑流消能方式应用较广。在中、低水头的工程中,底流消能形式运用较广。面流消能方式应用相对较少。在目前人们对高坝挑流消能引起的泄洪雾化等环境问题日益重视的现状下, 底流消能方式具有独特的优势。底流消能具有入池流态稳定、消能效率高、对地质条件和尾水位变化适应性较强、泄洪雾化影响小等优点。 2 、常用的消能方式常用消能方式有三种底流式、面流式及挑流式消能。挑流式、面流式消能多用于溢流坝下游消能,而一般渠系建筑物普遍以底流式消能为主。底流式消能是利用水跃来消能,其主要工程措施是护坦及海漫、防冲槽。此型式比较安全可靠, 尾水比较平稳, 下游冲刷较轻, 且结构简单, 施工方便。因此在中小型工程中普遍得到应用。底流消能的主要设施是一定长度与宽度的硅或钢筋混凝土的护坦。它一方面工程量较大, 相应的工程造价高另一方面在东北、西北有冻胀的地区, 较大面积的护坦也易出现冻胀破坏的问题。在南方虽然无冻胀, 但在软土地基上修建时, 地基处理投资较大。 3 、新型消能设计介绍 筛网式消能。筛网式消能是根据水力学中,过水断面突然缩小或扩大可消除水流的大部分能量, 即水流能量以因断面突然缩小或扩大后产生局部损失而消能的理论为基础。在水闸底板的后部、消力池顶部设一碱筛网, 即将碱板做成网格式, 使水流通过网孔下落到消力他中。网格起到分散水流改变过水断面达到消能的目的。下部消力池采用短深式, 即长度与网板相同, 深度加深, 使过网水流跌落到池中, 产生漩滚以便进一步消能。 筛梁式消能。由于筛网式消能施工较复杂,运行中又容易被漂浮物堵塞筛孔, 影响消能效果。即在底板后部设垂直水流方向的横梁, 梁间间距由密到疏。既起到分散水流的作用, 又克服了施工难度及漂浮物堵塞的不利因素。 防冲板消能。防冲板消能是根据山区河道坡降大、冲刷严重致使消力池产生堵塞破坏而建造的一种面流消能的型式。一方面在闸底板后设置一段护担,其长度比底流消能护坦短。护坦末端设置深齿墙防冲墙,齿墙底部在冲刷高程以下 0. 5-1. 0m 。另一方面,在护坦后一定间隔外设置防冲板, 当速度很高的水流通过防冲板表面时, 在其首部与护坦之间的空隙处形成低压区, 产生向上的吸力, 因而在防冲板下面形成漩滚, 把下游冲坑内的砂石推移到防冲墙前, 并淤积在防冲板下面, 对防冲墙起保护作用。另外防冲板下游微向上倾,把水流挑起,使冲刷坑离防冲墙远一些, 也有利于水闸安全。 自由跌水式消能。自由跌水式消能作用是由射流
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