第二部分-工程水力学 - IAHR中国分会

第 二 部 分 工 程 水 力 学
水 深 和 水 跃 长 度 都 相 应 减 小 , 箱 涵 内 水 流 紊 动 剧 烈 , 水 流 能 量 进 一 步 耗 散 。
在 明 渠 末 端 以 等 角 度 散 射 状 对 称 布 置 一 排 消 力 墩 , 其 散 射 角 为 90°, 相 邻 消 力 墩 之 间
的 夹 角 为 5°, 其 作 用 : 一 是 提 供 箱 涵 段 出 流 发 生 水 跃 的 下 游 水 深 , 二 是 通 过 消 力 墩 的 导 流
和 阻 挡 掺 气 功 能 进 一 步 消 能 , 第 三 , 消 力 墩 呈 等 角 渐 变 散 射 状 布 置 , 消 力 墩 间 的 空 隙 越 靠 近
明 渠 轴 线 空 隙 越 小 , 向 两 侧 逐 渐 增 大 , 该 结 构 可 有 效 地 扩 大 水 流 的 散 射 范 围 , 使 明 渠 出 流 尽
可 能 扩 散 , 并 形 成 较 大 扇 面 的 流 动 , 避 免 下 游 海 域 因 水 流 集 中 在 轴 线 附 近 形 成 局 部 高 流 速 ,
减 小 下 游 海 域 水 流 的 速 度 , 从 而 减 小 水 流 对 下 游 入 海 口 的 影 响 。 其 布 置 如 图 4 所 示 。
5) 下 游 护 坦 段
由 于 流 量 和 潮 水 位 组 合 变 幅 较 大 , 尤 其 在 200 年 一 遇 洪 水 + 平 均 低 潮 位 0.3 m 的 最 不 利 工
况 下 , 水 流 流 出 结 构 物 后 仍 有 较 大 能 量 ( 包 括 2.8 m 的 势 能 将 转 化 为 动 能 ), 加 之 下 游 潮 位 低 ,
近 岸 段 不 足 以 提 供 发 生 完 全 水 跃 的 跃 后 水 深 , 为 减 轻 水 流 对 海 域 设 施 的 影 响 , 其 能 量 应 最 大
限 度 地 耗 散 在 护 坦 段 。
经 多 方 案 的 比 较 , 将 护 坦 高 程 降 低 到 0 m, 并 在 长 16 m, 宽 102 m 的 护 坦 范 围 内 ( 考 虑 环
境 及 公 众 影 响 等 因 素 ) 构 建 两 排 消 力 墩 , 该 结 构 不 仅 可 以 形 成 消 力 墩 式 消 力 池 , 在 低 潮 位 工
况 下 , 使 水 流 在 池 内 充 分 扩 散 消 能 后 流 出 护 坦 , 由 于 其 显 著 增 加 了 射 流 的 出 口 扩 散 宽 度 , 可
以 有 效 地 减 轻 对 下 游 海 域 的 影 响 , 同 时 消 力 墩 的 存 在 可 以 起 到 防 浪 护 堤 的 作 用 。
在 消 力 墩 后 铺 设 装 配 式 楔 状 混 凝 土 板 护 坦 , 该 结 构 为 柔 性 连 接 , 适 宜 软 基 础 铺 设 , 可 以
最 大 限 度 地 适 应 基 础 均 匀 或 不 均 匀 沉 陷 引 起 的 混 凝 土 板 偏 移 、 变 形 , 稳 定 性 好 , 不 易 被 水 冲
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动 , 能 有 效 地 保 护 海 床 不 受 侵 蚀 , 进 而 维 护 消 力 墩 的 稳 定 性 ; 同 时 搭 接 式 结 构 增 加 了 护 坦
的 糙 率 , 在 较 低 水 位 时 可 以 进 一 步 耗 散 水 流 能 量 , 减 小 海 域 流 速 。 其 单 体 形 状 如 图 5 所 示 。
排 水 孔
图 5 装 配 式 楔 状 混 凝 土 板 单 体 结 构 示 意 图
5 结 语
系 统 试 验 表 明 , 改 进 的 出 水 口 结 构 , 台 阶 上 水 流 分 布 均 匀 , 流 态 良 好 , 无 严 重 水 花 飞 溅
现 象 和 水 翅 发 生 , 无 水 流 翻 溢 边 墙 现 象 ; 海 域 水 流 扩 散 充 分 , 流 速 最 大 限 度 的 降 低 , 除 较 低
潮 位 近 岸 段 发 生 水 跃 外 , 海 域 波 动 较 小 ; 消 力 墩 式 消 力 池 结 合 台 阶 式 泄 水 道 的 泄 洪 消 能 方 式 ,
能 有 效 的 消 除 水 流 能 量 , 且 跌 落 水 流 的 消 能 率 大 于 滑 行 水 流 的 消 能 率 , 从 隧 洞 出 口 到 明 渠 段
结 构 不 同 暴 雨 重 现 期 的 消 能 率 如 表 2 所 示 。
表 2 出 水 口 建 筑 物 消 能 率
暴 雨 重 现 期 2 年 5 年 10 年 50 年 100 年 200 年
消 能 率 (%) 93.84 91.48 91.46 89.53 89.70 89.61
随 着 城 市 化 发 展 , 在 山 区 城 镇 的 低 洼 地 带 , 在 暴 雨 期 极 易 遭 受 山 区 洪 水 及 雨 浸 危 害 , 通
过 有 效 的 排 洪 设 施 将 雨 水 及 时 有 效 地 收 集 并 排 向 河 流 或 大 海 是 切 实 有 效 的 措 施 之 一 。 通 过 墩
栅 涡 流 室 消 能 工 与 台 阶 式 泄 洪 道 相 结 合 , 将 山 区 收 集 的 洪 水 经 消 能 后 排 放 , 不 仅 消 除 了 洪 水
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