溢洪道消能型式及防冲加固措施

张施腾，王 磊

(辽宁润中供水有限责任公司，沈阳110166)

1 溢洪道主要消能型式

溢洪道消能防冲设施的型式应根据地形、地质条件，泄流条件，运行方式，下游水深及河床抗冲能力，消能防冲要求，下游水流衔接及对其他建筑物影响等因素，通过技术经济的比较来选定。河岸式溢洪道常采用的消能方式包括:挑流消能、底流消能，亦可采用面流、戽流或其他消能型式［1］。

1.1 挑流消能

挑流消能是高水头泄水建筑物中最常用的消能方式。其原理是借助于鼻坎将下泄的高速水流抛射至空中，使水流扩散同时卷入大量空气，然后落入较远处的下游水垫，从而形成强烈的旋滚区，冲刷河床形成冲坑，再经过紊动扩散与下游水流衔接。全流程共分为三段:泄水建筑物边壁的摩阻消能，射流水股空中扩散掺气消能，冲坑水垫中淹没扩散和紊动剪切消能。挑流消能示意图见图1。

图1 挑流消能示意图

挑流鼻坎可选用连续式、差动式、窄缝式和各种异型鼻坎等。鼻坎减轻冲刷的作用可归纳为“纵向拉开、左右扩散、错开落点、导向防冲”。鼻坎的几种形式见图2。

图2 鼻坎的几种形式

1.2 底流消能

底流消能是一种常规的消能形式。其原理是通过水跃产生的表面旋滚和强烈的紊动来达到消能目的，从而降低水流流速。底流消能适用于各种地基，多用于软弱岩基，或设有船闸、渔道等对流态有严格要求的枢纽工程。底流消能的型式主要有以下3种:①降低护坦高程所形成的消力池消能;②在护坦末端修建消力坎所形成的消力池消能;③以上两种型式加上趾墩、消力墩、尾槛的辅助消能工程所形成的综合式消力池消能。底流消能的消力池分为平底式、斜坡式、扩散式及多级消能等各种型式，较常采用的是平底式和斜坡式消力池。水跃消能措施见图3，府流消能示意图见图4。

图3 水跃消能措施

图4 底流消能示意图

1.3 面流消能

面流消能是一种基本的消能方式，其原理是利用泄水建筑物末端的跌坎或戽斗，将下泄急流的主流挑至水面，通过主流在表面的扩散及形成的底部旋滚和表面旋滚来消除多余的能量。面流消能适用于下游尾水大于跃后水深且水位变幅不大，河床与两岸在一定的范围内有较高抗冲能力，或有排冰要求的枢纽工程。面流消能示意图见图5。

1.4 戽流消能

戽流消能是底流和面流消能结合运用的消能方式，其消能原理可概括为“三滚一浪”。即借助低于下游水位的戽斗将下泄的急流挑射到下游的水面形成涌浪，在涌浪上游的戽斗内形成旋滚，在涌浪下游形成表面旋滚，在主流之下形成底部旋滚。戽流消能适用于下游水深大于跃后水深、下游河床及两岸有一定抗冲能力的枢纽工程。戽流消能示意图见图6。

图5 面流消能示意图

图6 戽流消能示意图

2 溢洪道防冲加固具体措施

溢洪道除险加固的措施要依据不同的工程所面临的问题来制定相应地具体措施，下面介绍三种常用的措施。

2.1 拓宽溢洪道

采用这一措施，必须具备允许的地质条件，且在保证开挖量不大的情况下，对溢洪道进行拓宽，这样能确保堰顶高程不会发生降低的危险。此措施能有效增加下泄流量，同时还具有投资小、增强抗洪标准等优点，但不宜过多增加下泄流量，以降低下游河道的负担。

2.2 加深溢洪道

采用这一措施，必须在同等水位的情况下进行。此措施不仅增加了下泄流量，而且还降低了溢洪道的堰顶高程，从而提高了防洪的性能。

2.3 扩建溢洪道

采取这一措施，应该在符合要求的地质条件下，且不具有较大开挖量的基础上对溢洪道进行扩建。这种方法虽然投资大，但不受已建工程的限制，通常是按需进行，且能达到防洪的需要。

［1］颜宏亮，闫滨.水工建筑物［M］.北京:中国水利水电出版社，2012:71-73.