消力池 :一种有效的能量消散器

更新时间:2023-08-15 17:28

消力池,又叫消能池或静水池,是一种有效的能量消散器,即消除水流能量的池子,指通过消解池使水力从急速变为较平稳的缓流的措施。

形成消力池的首要条件是设法形成发生临界水跃或淹没水跃的下游水深。消力池可以是水平的或倾斜的,以配合接收渠的斜率,在任何一种情况下,都应提供足以克服重力的障碍物和摩擦力,以使流动减速,并在消力池的范围内产生水头跳跃。从水闸等泄水建筑物下泄的水流,流速大,具有较大的冲刷力,易使下游河床遭受严重冲刷,影响建筑物的安全和运转。在泄水建筑物下游修建消力池,湍急水流进入口,水与水相碰,水流表面出现强烈的漩涡,使急流很快地变缓,以大大减小对下游渠道的冲刷力。

功能特点

通过水跃,将泄水建筑物泄出的急流转变为缓流,以消除动能的消能方式。因其主流位于渠槽底部,故又称底流消能。水跃消能主要靠水跃产生的表面旋滚及旋滚与底流间的强烈紊动、剪力和掺混作用。它具有流态稳定,消能效果较好,对地质条件和尾水变幅适应性强,尾水波动小,维修费用省等优点。但护坦较长,土石方开挖量和混凝土方量较大,工程造价较高。上游水位到跃首断面的落差大,故该处流速高,当弗劳德数Fr低时,消散的动能少,即余能多,而余能主要就是跃后水深表达的势能。水跃消能应用很广,适于高、中、低水头,大、中、小流量各类泄水建筑物。

消力池的型式通常有下降式、消力槛式和综合式等3种。

系列型号

下降式

降低护坦高程形成的消力池,用以加大尾水深度,促使下泄急流在池中产生底流式水跃。为了保证不出现远驱式水跃,常按在池中形成稍有淹没的水跃设计池深。消力池长度根据水跃的长度确定。由于池末垂直壁面对水流有反作用力,池中形成的水跃长度仅为平底渠道中自由水跃长度的70~80%。

槛式

在护坦上(一般在末端)设置消力槛而形成的消力池,多用于水跃淹没度略感不足,或开挖消力池有困难的情况。消力槛的位置取决于水跃长度,由于消力槛对水流有壅阻作用,槛前所形成的水跃长度的计算与下降式消力池相同。

综合式

既降低护坦高度又设置消力槛而形成的消力池,多用于尾水深度与第二共挑水深相差较大的情况,其水力计算步骤一般是:先拟定一个尾槛高度,运用堰流公式计算尾槛槛顶以上的溢流水深,检验过槛水流与下游衔接情况,要求在所选用槛高的情况下,槛后呈淹没流态。

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