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1、第三节 水闸的消能和防冲处理的工程措施,一、过闸水流特点 二、消能防冲设计的水力条件 三、水闸的消能防冲设计,一、过闸水流特点,1、水流形式复杂 2、闸下易形成波状水跃 3、闸下容易出现折冲水流,波状水跃示意图,折冲水流示意图,二、消能防冲设计的水力条件,1、闸下水流的消能方式 平原地区采用底流式消能。 山区灌溉渠道可采用挑流式消能。 当水闸闸下尾水深度较大，且变化较小，河床及岸坡抗冲能力较强时，可采用面流式消能。 对于挟有较大砾石的多泥沙河流上的水闸，不宜设消力池，可采用抗冲耐磨的斜坡护坦与下游河道连接，末端应设防冲墙。,2、消能防冲设计的水力条件选择,1、底流消能消力池型式 下挖式：当闸下
2、尾水深度小于跃后水深 突槛式：闸下尾水深度略小于跃后水深的消力池消能 综合式：当闸下尾水深度远小于跃后水深，且计算消力池深度又较深时,三、水闸的消能防冲设计,2、消力池尺寸计算 (1)消力池的深度计算,消力池的深度计算示意图,(2)消力池的长度计算,(3)消力池的底板计算,消力池底板厚度可根据抗冲和抗浮要求，并取其最大值。 抗冲要求 抗浮要求,3、辅助消能工,水流受辅助消能的阻挡，抬高了原来小于跃后水深尾槛前水深。 辅助消能的作用改变了原来水流的流速分布，增加了对水跃阻力，降低了对跃后水深的要求。,（1）尾槛 作用：稳定水头，调整铅直断面的流速公布，减少池后冲刷，促使水流均匀扩散。 高度： 0
3、.5 1m，砼与钢筋混凝土筑成，并与护坦连成整体。 型式：连续式，齿型。,（2）消力墩,消力墩沿水流方向的断面型式可为矩形或梯形，墩顶应有足够的淹没水深，墩高为跃后水深的1/51/3。墩宽及墩的净距一般采用墩高的一半，前后排的净距可比墩高稍大些。,（3）消力齿,可用于下游水深较小的情况，一般布置在消力池的陡坡坡脚处，齿的剖面型式常采用梯形或三角形，通常将齿顶削成半圆形。,沙湾电站下游消力齿,沙湾电站下游消力齿和消力墩,（1）波状水跃的防止措施 在出流平台（0.51.0 m）末端设置一道小坎，将射流挑起转而跌入池中，形成旋滚或淹没水跃，以充分利用池深消能，小坎高度 c，一般为0.51.0 m。,
4、4、浪状水跃、折冲水流的防止措施,（2）折冲水流的防止措施 总体布置时，尽量使上游渠道有一段较长的顺直段，确保来水顺均匀。 控制下游翼墙的扩散角，扩散角宜712，使水流均匀扩散。 制订合理的闸的开启程序，注意均匀齐步，间隔对称等开启原则，力避开启、关闭时大起大落和多孔闸部分闸孔泄流的运用方式。,(1)布置 水平海漫：下游河床局部冲刷大。适用于下游河床抗冲能力较强的情况 倾斜海漫：倾斜段坡度以1：61：10为宜 前面段水平，后面段倾斜，倾斜底坡,5、海漫,海漫布置示意图,(2)根据水流流速选择构造： 混凝土海漫 ：610m/s 干砌块石：2.54.0m/s 浆砌块石 ：3 6 m /s,(3)长
5、度：,q 消力池出口处单宽流量（m3/s m ） H上、下游水位差（对应的） 经验系数 粉砂、细砂河床： 13 15 中砂、粗砂、砂壤： 10 12 壤土： 8 9 粉质粘土： 9 10 坚硬粉土： 6 7 适用范围 = 1 9 计算时，试算各种水位流量组合下：q 和H取最大值。,（1）防冲槽 防冲槽大多采用宽浅式的，槽深一般取1.52.5m，底宽b取23倍的深度，上游坡率m1=23,下游坡率m2=3 海漫首端河床冲刷深度 ： 海漫末端河床冲刷深度 ：,6、防冲槽与防冲墙,防冲槽布置示意图,（2）防冲墙 对于冲刷深度较小的水闸，可采用12m深的防冲齿墙 对于冲刷深度很大的水闸，建议采用板桩或地
6、下连续墙，来阻止冲刷坑向消力池方向推进，板桩或地下连续墙的深度不应小于3倍的（dm）。,7、上游河床和上下游岸坡的防护,（1）上游河床防护 一般采用浆砌石或干砌块石护底，其长度与水头、单宽流量及土质情况有关，约为35倍堰顶水头(不包括防渗铺盖的长度)。土质抗冲能力较低时，护底上游端还应设置厚度约为1.0m左右的防冲槽。护底下面设垫层。,（2）下游河床防护 在靠近闸身一段距离内，由于流速较大，常用浆砌石护坡。上游护坡一般自铺盖始端再向上游延伸23倍水头，下游自防冲槽末端再向下游延伸46倍水头。 干砌块石护坡，厚约0.30.4m，其下铺砂卵石垫层。无论是纵向或横向，每隔8lOm设置混凝土或浆砌石石埂一道，断面尺寸约为0.3 m0.4m左右。,
