2015一级建造师水利水电预习：能量转换和消能方式

根据能量守恒原理，恒定水流的能量方程为:

上式代表1、2两个断面之间水流的能量守恒，其中h_w表示两个断面之间的能量损失，其余三项代表单位质量水体的机械能，分别为位能、压能和动能。位能、压能和动能在水体流动过程中是可以互相转化的。

消能方式

修建闸、坝等泄水建筑物后，下泄的水流往往具有很髙的流速，动能比较大。为了减小对下游河道的冲刷，采取的消能方式有：底流消能、挑流消能、面流消能、消力戽消能。

(一）底流消能

底流消能是利用水跃消能，将泄水建筑物泄出的急流转变为缓流，以消除多余动能的消能方式。它主要是靠水跃产生的表面旋滚与底部主流间的强烈紊动、剪切和掺混作用。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以及水流雾化很小等优点，多用于低水头、大流量、地质条件较差的泄本建筑物。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。

(二）挑流消能

利用溢流坝下游设置挑流坎，把高速水流挑射到下游空中，然后扩散的掺节水流跌落到坝下游河道内，在尾水水深中发生漩涡、冲击、掺搅、紊动、扩散、剪切，以消除能量。适用于坚硬岩基上的高、中坝。

(三)面流消能

当下游水深较大且比较稳定时，利用鼻坎将下泄的高速水流的主流挑至下游水面，在主流与河床之间形成巨大的底部旋滚，旋滚流速较低，避免高速水流对河床的冲刷。适用于中、低水头工程尾水较深，流量变化范围较小,水位变幅较小，或有排冰、漂木要求的情况。一般不需要作护坦。

(四)消力戽消能

是利用泄水建筑物的出流部分造成具有一定反弧半径和较大挑角所形成的戽斗，在下游尾水淹没挑坎的条件下，形不成自由水舌，高速水流在戽斗内产生激烈的表面旋滚，后经鼻坎将高速的主流挑至水面。适用于尾水较深，流量变化范围较小，水位变幅较小，或有排冰、漂木要求的情况。一般不需要作护坦。