拱坝的消能和防冲 更新2018.8.docx

拱坝的消能和防冲

拱坝消能形式通常有以下几种：

1、水垫消能

水流从坝顶表孔或坝身孔口直接跌落到下游河床，利用下游水流形成的水垫消能。由于水舌入水点距坝趾较近，故需采取相应的防冲措施，一般都在坝下游一定距离处设置消力坎，二道坝或挖深式消力池。

法国的乌格朗拱坝，利用下游施工围堰做成二道坝，抬高下游水位（图1）；我国的红岩双曲拱坝在下游设置二道坝形成水垫消能。

图1乌格朗拱坝消力池

2、挑流消能

这是拱坝采用最多的消能形式。鼻坎挑流式、滑雪道式和坝身泄水孔式大都采用各种不同形式的鼻坎，使水流扩散、冲撞或改变方向，在空中消减部分能量后再跌入水中，以减轻对下游河床的冲刷。

3、空中冲击消能

对于狭窄河谷中的中、高拱坝，可利用过坝水流的向心作用特点，在拱冠两侧各布置一组溢流表孔或泄水孔，使两侧水舌在空中交汇，冲击掺气，沿河槽纵向激烈扩散，从而消耗大量的能量，减轻对下游河床的冲刷，但应注意两侧闸门必须同步开启，否则射流将直冲对岸，危害更大。

我国先后成功地修建了陈村、泉水和广西的山花（坝高45m）等两侧挑流对冲消能工。

图2拱坝高低大差动坎消能

（a）凤滩重力拱坝高低坎挑流对撞消能流态

（b）白山拱坝溢流面低坎与中孔高坎对撞消能流态

在大流量的中、高拱坝上，采用高低坎大差动形式，形成水股上下对撞消能。这种消能形式不仅把集中的水流分散成多股水流，而且由于通气充分，有利于减免空蚀破坏。

我国的白山重力拱坝采用高差较大的溢流面低坎和中孔高坎相间布置，形成挑流水舌相互穿射，横向扩散，纵向分层的三维综合消能（图2），效果很好。但对撞水流造成的“雾化”程度更为严重，应适当加以控制。

泄水拱坝的下游一般都需采取防冲加固措施，如护坦、护坡、二道坝等。护坦、护坡的长度、范围以及二道坝的位置和高度等，应由水工模型试验确定。