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波状水跃

2020-04-09 21:00

水面无明显漩滚而呈一系列逐渐消失的波浪形状的水流跳跃现象。当下泄水流水跃共轭水深之比h″c/hc≤2,即跃前断面弗劳德数较低时(

),将发生波状水跃。

波状水跃是一种不完全水跃,由于缺少漩滚间的强烈切应力,消能作用很小,部分动能转变为波动能量,需经较长距离才能衰减。又由于水流继续保持急流前进,横向扩散缓慢,易与两岸翼墙脱离,致使在两侧产生回流,回流压缩中间主流,增加局部单宽流量,从而加剧对下游河(渠)床的冲刷,甚至引起偏流淘刷岸坡(图1)。

图1 波状水跃示意图

为了消除波状水跃,可采用如下措施:对于平底板水闸,将底板适当延长形成平台,在平台末端设置一道小槛,使出闸急流被挑起越槛下跌,在消力池中产生比较完善的底流水跃(图2)。小槛的适宜高度(C)约为下游水面高出平台高度(h′1)的1/4,闸下出流的速度愈大,需要小槛的相对高度(C/h′1)愈小。水槛迎水面常做成斜坡式,可减小水流对槛面的冲击作用。小槛的位置宜离开闸墩尾部,以利于越槛水流的扩散。设置小槛的缺点是:当出闸水流收缩断面弗氏数较小时,流量系数略有减少。试验表明,一般小槛高度在h′1/C=4左右,影响流量系数最大约7%。

图2 防止波状水跃的平台小槛示意图

在平台末端,还可采用加设齿形槛、分水墩或分水槛等,其作用与小槛类似,但更有利于分散水流,常需根据试验结果选用。如在泄水建筑物下游设置多级消力槛消能,也有助于消除波状水跃。

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