水流衔接

建筑物泄出的急流贴槽底射出，通过水跃过渡为缓流与下游水流衔接。由于高流速的主流位于底部，故称底流型。能量的消耗主要是利用水跃的消能作用。将与收缩水深相共轭的跃后水深与下游水深相比较，则有3种衔接型式

①如下游水深与收缩水深相共轭的跃后水深相等，水跃跃首恰好在收缩断面发生，为临界水跃式衔接;②如收下游水深小于收缩水深相共轭的跃后水深，水流从收缩断向处流经一段距离，水深增至下游水深的共轭水深才发生水跃，为远驱水跃式衔接;③如下游水深大于收缩水深相共轭的跃后水深，收缩断面被水跃所淹没，为淹没水跃式衔接。其中临界水跃虽然消能效率较高，但不够稳定。淹没度过大时，淹没水跃的消能效率较低。对于远驱水跃，为防急流冲刷，保护范围过大，应予避免。

实际工程中常使水跃稍有淹没。为了避免驱水跃，需采取措施增加局部下游水深，常采用建造消力池(水垫塘)的办法，使在池中形成具有一定淹没度的水跃米消能。形成消力池的措施有:①降低槽底护坦高程;②在护坦末端设置消能墙;或同时采用上述两种措施。在消力池中加设各种辅助消能工，或在溢流坝上设置宽尾墩等均可起到提高消能效率、缩短池长和改善出池流态的作用。对重要工程应通过模型试验来深入研究其水流衔接与消能方案。

利用鼻坎或戽勺将急流水股泄入下游尾水的表层，以减轻对河床的冲刷。

(1)面流型衔接。鼻坎挑角较小或为零度，坎高较大，要求有足够尾水深度，基岩也需具有足够抗冲能力。面流的特点是衔接流态多变，在二维流动条件下，当流量一定时，随尾水深度增长，衔接流态由开始的底流，依次转变为自由面流、自由混合流、淹没混合流、淹没面流。当ht很大时，还可能出现回复底流和波流。当过坝单宽流量较小时，也可能由自由面流直接过渡为淹没面流。自由面流消能率较低，底流和回复底流以及各流态转变过程很易发生冲刷。对消能的有利流态是淹没混合流和淹没面流，它们是利用面滚、底滚与主流水股的相互作用来进行消能。面流衔接的优点是工程量较省，投资少，工期可能缩短，而且底部流速低，表层流速大，利于漂木、排冰;缺点是要求下游水深较大，且能保证有利流态的下游水深范围较小。此外，因面流消能率较小，下游形成较大波浪且延续很远，易冲淘两岸，需考虑对下游岸坡稳定与对航运的影响。

(2)戽流型衔接。在溢流坝趾形成具有较大挑角且戽坎较低的凹面戽勺，为单圆弧式消力戽。当下游水深足够时下泄水流在戽内形成表面漩滚，主流仍贴戽底射出并挑起形成涌浪，然后沿下游水面扩散，在戽后主流下部产生反向底部漩滚，有时在涌浪下游还形成较小的表面漩滚。这种流态称为戽流。近年为适应较大单宽流量和较高水头条件，又发展了带水平段的池式消力戽(或称戽式消力池)。戽流流态随下游水深而变化，随下游水深的增长，戽流的衔接流态由开始的挑流，依次转变为临界戽流、稳定戽流和淹没戽流，有时也会出现回复底流。对消能有利的流态为中国水利界的重视，研究与实践均取得一定进展。但戽流对下游水深有一定要求，下游波动余能较大，因之对河岸影响较大，同时，还应注意由下游卷入戽内的沙石对戽面混凝土的磨损问题。

在建筑物出流部位采用挑坎将泄出的急流水股射入空中，降落在距建筑物较远处与下游水流相衔接。由于紊动作用，水股在空中逐渐扩散并掺带空气，落入下游水垫后继续扩散、减速，同时在主流上下游两侧形成漩滚，余能主要在水垫中消耗。挑流对河床将发生冲刷，冲坑

的位置，大小与建筑物的安全密切相关。20世纪80年代以米，中国发展的窄缝坎、异型折流坎、高低坎对冲等新型消能工，对增强挑流消能和减少冲刷，都起了较好的作用;但挑流的下游雾化问题和下游尾水位变化等问题应密切注意。

一般按泄出水流或尾水与河床的相对位置，将水流衔接型式分为底流型、面流与戽流型、挑流型3种基本型式。在进行水流衔接分析时，应先确定闸坝出流收缩断面的水深(hc)和流速(uc)。同时根据下游河道正常流动的水位与流量关系，确定出下游水深(ht)，有了临界水深和下游水深，即可进行水流衔接的分析计算。

水流衔接与消能的空间问题的理论尚不成熟，多依靠整体模型试验来研究解决。根据实践经验，对两侧回流淘刷问题、多年运行后下游河床冲深引起尾水位下降以致设计要求的衔接流态发生恶化等问题，应予充分重视。