消力墩

消力墩

消力墩 (baffle pier)消力池中起輔助消能作用的小墩。消力墩對水流的反擊作用,將水流分成許多小水股,使水流轉折,並在墩後互相撞擊。另外水流與消力墩表面摩擦以及水流所產生的旋滾等造成強烈紊動。這些都增加消能效果,躍後水深降低,從而可減少消力池開挖深度,縮短長度,節省工程量和投資。

基本介紹

  • 中文名:消力墩
  • 外文名:baffle pier
  • 定義:消力池中起輔助消能作用的小墩
  • 作用:對水流的反擊
  • 布置:1/2~1/3池長處
  • 墩的高度:下游水深的0.15~0.25倍
  • 墩的淨距:約為墩高的0.5~0.75倍
簡介,消力墩的消能效果,消力池構造,消力墩舉例,

簡介

輔助消能設於消力池內,用以加速消能或改善流態的設施。有尾檻、陡坡消力墩及消力墩三種。設於消力池尾部的稱尾檻,用以增加水深,促成水躍和調整流態,減小底流速。設於消力池中部的單個突起物,稱消力墩;有時也設於池首或陡坡末端,稱陡坡消力墩;兩者均可加速消能,起縮短池長的作用。
消力墩(baffle pier)輔助消能工的一種。呈墩狀,在消力池中交錯布置。利用其對水流的反擊作用,使水流分散,相互撞擊,以達到消能的目的,並可減小消力池的深度和長度。

消力墩的消能效果

消力墩是用鋼筋混凝土做成的小墩,多布置在1/2~1/3池長處,布置一排或數排,交錯排列,前排距消力池斜坡段坡腳的距離約0.8倍的未設輔助消能工時的躍後水深。墩的高度一般可取下游水深的0.15~0.25倍,並不大於0.5~1. 5 m,墩的淨距小於或等於墩寬,約為墩高的0.5~0.75倍,前後排淨距可略大於墩高。
消力墩的消能效果與它的型式、尺寸、布置以及泄流情況、下游水深等有直接關係(如池內水深較深,墩的作用將減小),常需通過水工模型試驗確定。對於小型堰閘,也可參照已建工程的試驗成果和運用經驗確定。當躍前流速大於15m/s時,不宜採用消力墩,因為在流速過高的情況下,消力墩工作條件極其惡劣,局部真空和空蝕能使消力墩迅速破壞,甚至影響消力池本身的安全。
消力墩位置對消能效果的影響如下:
1、消力墩能夠使消力池發生強迫水躍,改變水流結構,增大消力池內湍動能耗散率,增大消能率。
2、消力墩位置會影響消力池消能率。消力墩布置在消力池長度的 0. 65 及以上時,其消能效果 與不布置消力墩時相差不大;消力墩布置在消力池長度的 0. 35 處時,消力池的消能率最大,比布 置在 0. 65 時消能率提高約10. 5%。

消力池構造

消力池與閘底板、海漫、兩岸翼牆之間均應設定沉降縫。位於防滲範圍內的縫應設定止水,大型水閘應設兩道止水,位於非防滲範圍內的縫可鋪貼瀝青油氈。池寬較大時,護坦還應設定順水流方向的沉降縫,縫距一般不大於20~30m,縫寬一般為2~2.5cm。縫的位置不宜設於閘孔中心線處,以減輕水流對縫的沖刷作用。護坦在垂直於水流方向一般不分縫,以保證護坦的整體穩定性。
為降低護坦底部揚壓力,可在護坦水平段的後半部設排水孔,孔徑一般為5~25cm,間距1~3m,呈梅花狀布置,孔內填碎石或無砂混凝土,以利排水防淤。排水孔下設反濾層。消力池末端底部一般設齒牆,以增強其抗滑穩定性,齒牆深一般為0.8~1.5m,寬0.6~0.8m。

消力墩舉例

在水利工程中常採用水躍消能為防止遠驅水躍的產生,除降低護坦高程外,有時在消力池內設定消力檻、消力墩等消能工跣形成“強迫水躍”。為使消力墩充分發揮作用,一般均把消力墩布置在水躍前部。但當布置在躍首時,消力墩以及消力墩下游附近的護坦易受高速水流的空蝕破壞。只有在流速小於12~14m/s時,消力墩上才不致發生空蝕。
我國鹽鍋峽水電站濫流壩消力墩的空蝕是一個典型的實例。該壩最大高度52m。為提高消能效果,在水躍前收縮斷面處設定一排消力墩。墩高3 m,寬m,間距3 m。經230d運行,發現所有消力墩的兩側均受到不同程度的空蝕.最大蝕深120cm,最大剝蝕體積占消力墩體積的20.7%。消力墩迎水面和抹角部分的襯砌鋼板大部分被衝掉。蘇聯新西伯利亞水電站溢流壩消能工的空蝕破壞也很典型.該瑣的設計水頭23.5m,收縮斷面處的單寬流量47m3/s.過水以後檢查發現,每個消力墩側面均有破壞。空蝕深度一般為40~60cm,最大深度為70~80cm。此外,還有不少實例都表明,儘管水頭並不很高,流速也不很大,但如消力墩的型式或布置設計不當,仍有可能遭受空蝕破壞。
改變消力墩體形,使其流線化,或使稜角圓化,藉以提高初生空化數,是設計者為減輕墩體及其附近護坦空蝕需首先考慮的問題。

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