水跃消能

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

水跃消能（hydraulic jump energy dissipation）指通过水跃，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。

技术原理

根据尾水深度小于、等于和大于水跃跃后水深,水跃消能将出现远驱、临界和淹没水跃三种衔接流态。

消力池深度与消力坎高度可通过水力计算确定，也可利用辅助图表进行计算。消力池长度一般为平底自由水跃长度的70%～80%。消力池形式很多，较常见的有平底矩形断面消力池、斜坡消力池、扩散与收缩型消力池和梯形断面消力池等。为了提高消力池消能效果，减小消力池深度和长度，常在池中设置辅助消能工，常见的有分流趾墩、消力墩及尾槛等。

当跃前流速大于15m/s时，水跃前部的辅助消能工易遭空蚀破坏，不宜采用。水流出消力池后,底部流速仍较大时，应根据河床地质情况,设置海漫、防冲槽等防冲设施。对于重要工程，水跃消能方案，要由水力模型试验确定。

主要特点

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、剪切和掺混作用。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位能。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。

施工方法

在工程上,水跃消能要设计成能产生具有一定淹没度σ (σ =1.05～1.10)的水跃，此时水跃消能的可靠性大,流态稳定；但淹没度不能过大，否则将使消能率降低，护坦长度增加。临界水跃消能效果最好，但流态不稳定，有时会产生远驱水跃，河床需要保护的范围反而长，设计时要设法避免。为此可采用以下三种措施：

①降低护坦高程形成消力池；②在护坦末端设置消力坎，使坎前形成消力池；③既降低护坦高程，又建造消力坎形成综合消力池。

护坦用来保护河床不受高速水流冲刷。护坦长度应在水跃末端下游延伸一段距离。护坦厚度在自重、扬压力、时均水压力和脉动水压力等荷载作用下，应满足稳定要求，多做成上游厚下游薄。护坦下设排水以减小扬压力。护坦抗浮稳定安全系数小时，可用锚筋加固。护坦应设温度伸缩缝；纵、横缝应设止水。为防止水流淘刷，护坦末端，可设齿坎或齿墙。

发展应用

水跃消能历史悠久，应用广泛。苏联萨扬舒申斯克水电站溢流重力拱坝消力池是迄今水头最高的水跃消能工程,工作水头为220m。葛洲坝水利枢纽二江泄水闸,也采用水跃消能，泄流能力达84000m3/s。辽宁省的白石水库也是采用水跃消能。

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