【摘要】在近年來的社會發(fā)展中，伴隨著科學(xué)技術(shù)和計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，水工建筑結(jié)構(gòu)的施工也越來越受到人們的關(guān)注和重視，成為整個工程建設(shè)中最值得我們關(guān)注和重視的話題。本文就以某工程為例，就其水利工程在施工中泄洪消能能力分析，提出了以窄縫式消能工在其壩體結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用，并提出了相關(guān)的工作要點和應(yīng)用優(yōu)勢，以供同行工作參考。
【關(guān)鍵詞】窄縫消能；重力拱壩；壩體結(jié)構(gòu)；壩面
在現(xiàn)代化水利工程項目施工建設(shè)中，其通常都是及灌溉、發(fā)電和蓄水為一體的工程施工方式，因此其在施工的過程中是一種綜合性、系統(tǒng)化和全面化的施工模式和施工體系，這種工程施工措施和施工方法的應(yīng)用對于整個水利工程施工而言是一種革命性的轉(zhuǎn)變。在目前的水利工程中，以窄縫式消能工為主的消能泄洪裝置受到了人們的重視與關(guān)注，成為整個工程領(lǐng)域中最受關(guān)注的環(huán)節(jié)。
一、重力拱壩與窄縫式消能工概述
1、重力拱壩
重力拱壩也被稱之為重力彎壩，是重力作用較為顯著的一種壩體結(jié)構(gòu)。在目前的水利工程項目中，其主要應(yīng)用在河谷較為寬大的工作環(huán)節(jié)，同時這種壩體結(jié)構(gòu)在施工的工程中厚度一般都是控制在0.35左右，且其厚度都是在其上的。一般來說，在在目前的水利工程施工中，重力拱壩的施工主要是按照施工結(jié)構(gòu)的整體性要求和施工質(zhì)量要求進行的一種綜合性工程模式和工程體系，也是現(xiàn)代化重力壩提結(jié)構(gòu)中深受人們關(guān)注和重視的環(huán)節(jié)，同時在施工的過程中按照河流寬度來設(shè)置相應(yīng)的壩體彎度，其在施工中是一種與重力壩相似的一種，其施工中，通常由U型重力拱壩結(jié)構(gòu)和C型重力拱壩結(jié)構(gòu)兩種不同的體系。這種壩體結(jié)構(gòu)在目前的工程中較為常見，是厚重壩體結(jié)構(gòu)中的一種，一般來說在水利工程項目中，采用這種壩體結(jié)構(gòu)進行施工有著施工質(zhì)量好、整體性能高、安全性能高且各種功能和優(yōu)勢的發(fā)揮較為明顯和全面，且對于各種病癥和質(zhì)量通病的抵抗能力較強。其次，這種壩體結(jié)構(gòu)在施工的過程中由于整個壩體較厚，因此可以在壩體內(nèi)部和壩頂設(shè)置相關(guān)的溢流通道，便于消能泄洪。再次，在目前的壩體工程施工工種，便于壩體下部結(jié)構(gòu)各種廠房和設(shè)備機房的施工要求，從而認(rèn)識的整個工程項目發(fā)揮出一定的工作優(yōu)勢。
2、窄縫式消能工
窄縫式消能工是目前水利工程施工中較為常見的一種新型消能泄洪裝置，是目前我國水利工程項目中采用較為常見的一種工作體系和工作模式。其在施工應(yīng)用的過程中不同于傳統(tǒng)的寬縫式消能工裝置，是一種借助于壩體結(jié)構(gòu)周邊接縫部位的相關(guān)裝置來進行收縮，使得水流溢流出去的一種工作模式和工作體系。同時，在目前的水利工程建設(shè)項目中，以窄縫式消能工為主的綜合性工作體系和工作流程越來越受到人們的關(guān)注與重視，成為整個工程項目中最受人們重視和關(guān)注的環(huán)節(jié)。
二、窄縫式消能工在某水利工程中的應(yīng)用
1、工程概況
某灌溉工程是一項低壩引水和水庫蓄水調(diào)節(jié)相結(jié)合的中型水利工程，以灌溉為主，結(jié)合發(fā)電。灌溉面積1.053萬hm2，壩后引水發(fā)電可裝機4MW。整個工程分二期建設(shè)，一期低壩引水樞紐及其配套干支渠工程已建成收益。某水庫是該工程的二期水源工程，位于漢江一級支流酉水河上游茅坪鄉(xiāng)的溜石片處，距已建成的一期低壩引水渠首13km，距縣城60km。工程規(guī)模為中等三等。整個水庫樞紐由擋水砌石拱壩、溢流壩、排砂防空底孔、電站引水洞及廠房等建筑物組成。最大壩高78m，距頂總長118m。溢流壩段總長70.2m，位于大壩左側(cè)，共分6孔，每孔凈寬10m。堰面采用WES曲線，采用挑流方式消能。
2、窄縫挑坎體型的確定
初設(shè)方案壩面溢流消能工采用連續(xù)式挑坎，挑坎沿徑向收縮，在壩面長度25.12m的范圍內(nèi)，收縮比為0.85，出坎水舌基本沿徑向下泄，表現(xiàn)出明顯的向心集中趨勢，落水集中，且受上游來水和溢流壩布置方向的影響，落點偏向河床右岸一側(cè)。設(shè)計洪水時，下游河道沖刷較為嚴(yán)重，基巖以下沖深17m，淤積封堵了整個河床，防護堤翻水，廠房被淹，水舌兩側(cè)存在不同程度的回流；校核洪水時，水舌落點偏向右岸，左岸產(chǎn)生較強回流，使水舌落點至壩腳之間形成逆時針方向的繞流，沖淤也更為嚴(yán)重，基巖以下沖深21m。
連續(xù)式挑坎方案的試驗結(jié)果表明，溢流堰的堰面體型設(shè)計基本合理，下游消能防沖效果不理想的主要原因是出坎挑流水舌在空中沒有經(jīng)過充分?jǐn)U散、摻氣就集中下泄入水，且水舌落點于過集中。那么，方案修改的出發(fā)點就是調(diào)整水舌的空中姿態(tài)，改變水舌的落水方式，也就是要增加水舌的覆蓋率，在入水前分散能量，盡可能多地調(diào)動消能區(qū)水體參與消能，還要滿足部分閘孔單獨開啟的運行要求。結(jié)合初設(shè)方案溢流堰堰面體型，在溢流壩面加分隔墻，變化挑坎形式，經(jīng)過多組試驗研究對比，最終優(yōu)化推薦了一種復(fù)合型消能工“三孔導(dǎo)向窄縫挑坎十三孔不對稱擴散挑坎”。其顯著特點是將窄縫挑坎與經(jīng)典的擴散挑坎進行有機結(jié)合，立體消能。
3、水舌特性
下泄水流受窄縫挑壩和不對稱擴散挑坎的共同作用。以三縱三橫方式落水。通過2、4、6號閘孔（從左至右依次排序）下泄的水流，挑距接近連續(xù)式挑坎方案，達(dá)到68m，遠(yuǎn)離壩腳；水舌在空中的形態(tài)像一張薄型的雨簾，在橫向得以充分?jǐn)U散、摻氣；落水時水舌橫向分布連續(xù)均勻，入水居中，最大限度地占滿河床寬度，入水深度較連續(xù)式挑坎增加了約50%，且水舌形態(tài)連續(xù)光滑，穩(wěn)定性好。通過1、3、5號閘孔下泄的水流呈縱向拉開水舌，三股水舌均勻地分布于河床之中，其水舌前緣緊貼另三孔的橫各水舌，設(shè)計洪水時向后縱向拉開長度28m。這樣，復(fù)合消能工的水舌覆蓋率較之連續(xù)式挑坎方案有了明顯的提高。
4、下游河道沖淤形態(tài)
在相同條件下，和連續(xù)式挑坎方案相比，窄縫挑坎和擴散挑坎復(fù)合消能工將相同的入水流量分成兩部分下泄，擴散挑坎的出坎水舌在空中橫向充分?jǐn)U散，入水水舌占滿整個河床橫斷面，入水寬度較連續(xù)式挑坎增加了約50%，又使橫向入水的單寬流量減小50%以上，對下游河床的沖刷也就大幅度減�。徽p挑坎的出坎水舌則是通過側(cè)墻的收縮迫使其在豎向和縱向充分?jǐn)U散、摻氣，呈掃帚狀沿河流方向較均勻地進入下游水墊中，表成一條窄而長入水面積，且能順?biāo)鞣较虺浞稚㈤_，每一個窄縫挑坎的出坎流量也僅占總流量的1/6，加之空中劇烈變形也要消耗部分能量，和擴散挑坎相比，窄縫挑坎的出坎水舌對下游河床的沖刷也就微不足道。
三、結(jié)語
窄縫式消能工一般多應(yīng)用于岸邊溢洪道末端或泄洪洞出口，很少在壩面泄水道中采用，南一水庫也只是將單一的窄縫挑坎應(yīng)用在溢流壩面泄洪上。某水庫的水工模型試驗研究成果表明，在解決重力拱壩壩面溢流的消能防沖問題時，在溢流壩面上加設(shè)分隔墻，將壩面水流分成幾股水流下泄，再結(jié)合與之相匹配的挑坎形式，可以起到減小水流向心集中、調(diào)整出坎水舌的方向及落點和提高消能防沖效果的作用。
【關(guān)鍵詞】窄縫消能；重力拱壩；壩體結(jié)構(gòu)；壩面
在現(xiàn)代化水利工程項目施工建設(shè)中，其通常都是及灌溉、發(fā)電和蓄水為一體的工程施工方式，因此其在施工的過程中是一種綜合性、系統(tǒng)化和全面化的施工模式和施工體系，這種工程施工措施和施工方法的應(yīng)用對于整個水利工程施工而言是一種革命性的轉(zhuǎn)變。在目前的水利工程中，以窄縫式消能工為主的消能泄洪裝置受到了人們的重視與關(guān)注，成為整個工程領(lǐng)域中最受關(guān)注的環(huán)節(jié)。
一、重力拱壩與窄縫式消能工概述
1、重力拱壩
重力拱壩也被稱之為重力彎壩，是重力作用較為顯著的一種壩體結(jié)構(gòu)。在目前的水利工程項目中，其主要應(yīng)用在河谷較為寬大的工作環(huán)節(jié)，同時這種壩體結(jié)構(gòu)在施工的工程中厚度一般都是控制在0.35左右，且其厚度都是在其上的。一般來說，在在目前的水利工程施工中，重力拱壩的施工主要是按照施工結(jié)構(gòu)的整體性要求和施工質(zhì)量要求進行的一種綜合性工程模式和工程體系，也是現(xiàn)代化重力壩提結(jié)構(gòu)中深受人們關(guān)注和重視的環(huán)節(jié)，同時在施工的過程中按照河流寬度來設(shè)置相應(yīng)的壩體彎度，其在施工中是一種與重力壩相似的一種，其施工中，通常由U型重力拱壩結(jié)構(gòu)和C型重力拱壩結(jié)構(gòu)兩種不同的體系。這種壩體結(jié)構(gòu)在目前的工程中較為常見，是厚重壩體結(jié)構(gòu)中的一種，一般來說在水利工程項目中，采用這種壩體結(jié)構(gòu)進行施工有著施工質(zhì)量好、整體性能高、安全性能高且各種功能和優(yōu)勢的發(fā)揮較為明顯和全面，且對于各種病癥和質(zhì)量通病的抵抗能力較強。其次，這種壩體結(jié)構(gòu)在施工的過程中由于整個壩體較厚，因此可以在壩體內(nèi)部和壩頂設(shè)置相關(guān)的溢流通道，便于消能泄洪。再次，在目前的壩體工程施工工種，便于壩體下部結(jié)構(gòu)各種廠房和設(shè)備機房的施工要求，從而認(rèn)識的整個工程項目發(fā)揮出一定的工作優(yōu)勢。
2、窄縫式消能工
窄縫式消能工是目前水利工程施工中較為常見的一種新型消能泄洪裝置，是目前我國水利工程項目中采用較為常見的一種工作體系和工作模式。其在施工應(yīng)用的過程中不同于傳統(tǒng)的寬縫式消能工裝置，是一種借助于壩體結(jié)構(gòu)周邊接縫部位的相關(guān)裝置來進行收縮，使得水流溢流出去的一種工作模式和工作體系。同時，在目前的水利工程建設(shè)項目中，以窄縫式消能工為主的綜合性工作體系和工作流程越來越受到人們的關(guān)注與重視，成為整個工程項目中最受人們重視和關(guān)注的環(huán)節(jié)。
二、窄縫式消能工在某水利工程中的應(yīng)用
1、工程概況
某灌溉工程是一項低壩引水和水庫蓄水調(diào)節(jié)相結(jié)合的中型水利工程，以灌溉為主，結(jié)合發(fā)電。灌溉面積1.053萬hm2，壩后引水發(fā)電可裝機4MW。整個工程分二期建設(shè)，一期低壩引水樞紐及其配套干支渠工程已建成收益。某水庫是該工程的二期水源工程，位于漢江一級支流酉水河上游茅坪鄉(xiāng)的溜石片處，距已建成的一期低壩引水渠首13km，距縣城60km。工程規(guī)模為中等三等。整個水庫樞紐由擋水砌石拱壩、溢流壩、排砂防空底孔、電站引水洞及廠房等建筑物組成。最大壩高78m，距頂總長118m。溢流壩段總長70.2m，位于大壩左側(cè)，共分6孔，每孔凈寬10m。堰面采用WES曲線，采用挑流方式消能。
2、窄縫挑坎體型的確定
初設(shè)方案壩面溢流消能工采用連續(xù)式挑坎，挑坎沿徑向收縮，在壩面長度25.12m的范圍內(nèi)，收縮比為0.85，出坎水舌基本沿徑向下泄，表現(xiàn)出明顯的向心集中趨勢，落水集中，且受上游來水和溢流壩布置方向的影響，落點偏向河床右岸一側(cè)。設(shè)計洪水時，下游河道沖刷較為嚴(yán)重，基巖以下沖深17m，淤積封堵了整個河床，防護堤翻水，廠房被淹，水舌兩側(cè)存在不同程度的回流；校核洪水時，水舌落點偏向右岸，左岸產(chǎn)生較強回流，使水舌落點至壩腳之間形成逆時針方向的繞流，沖淤也更為嚴(yán)重，基巖以下沖深21m。
連續(xù)式挑坎方案的試驗結(jié)果表明，溢流堰的堰面體型設(shè)計基本合理，下游消能防沖效果不理想的主要原因是出坎挑流水舌在空中沒有經(jīng)過充分?jǐn)U散、摻氣就集中下泄入水，且水舌落點于過集中。那么，方案修改的出發(fā)點就是調(diào)整水舌的空中姿態(tài)，改變水舌的落水方式，也就是要增加水舌的覆蓋率，在入水前分散能量，盡可能多地調(diào)動消能區(qū)水體參與消能，還要滿足部分閘孔單獨開啟的運行要求。結(jié)合初設(shè)方案溢流堰堰面體型，在溢流壩面加分隔墻，變化挑坎形式，經(jīng)過多組試驗研究對比，最終優(yōu)化推薦了一種復(fù)合型消能工“三孔導(dǎo)向窄縫挑坎十三孔不對稱擴散挑坎”。其顯著特點是將窄縫挑坎與經(jīng)典的擴散挑坎進行有機結(jié)合，立體消能。
3、水舌特性
下泄水流受窄縫挑壩和不對稱擴散挑坎的共同作用。以三縱三橫方式落水。通過2、4、6號閘孔（從左至右依次排序）下泄的水流，挑距接近連續(xù)式挑坎方案，達(dá)到68m，遠(yuǎn)離壩腳；水舌在空中的形態(tài)像一張薄型的雨簾，在橫向得以充分?jǐn)U散、摻氣；落水時水舌橫向分布連續(xù)均勻，入水居中，最大限度地占滿河床寬度，入水深度較連續(xù)式挑坎增加了約50%，且水舌形態(tài)連續(xù)光滑，穩(wěn)定性好。通過1、3、5號閘孔下泄的水流呈縱向拉開水舌，三股水舌均勻地分布于河床之中，其水舌前緣緊貼另三孔的橫各水舌，設(shè)計洪水時向后縱向拉開長度28m。這樣，復(fù)合消能工的水舌覆蓋率較之連續(xù)式挑坎方案有了明顯的提高。
4、下游河道沖淤形態(tài)
在相同條件下，和連續(xù)式挑坎方案相比，窄縫挑坎和擴散挑坎復(fù)合消能工將相同的入水流量分成兩部分下泄，擴散挑坎的出坎水舌在空中橫向充分?jǐn)U散，入水水舌占滿整個河床橫斷面，入水寬度較連續(xù)式挑坎增加了約50%，又使橫向入水的單寬流量減小50%以上，對下游河床的沖刷也就大幅度減�。徽p挑坎的出坎水舌則是通過側(cè)墻的收縮迫使其在豎向和縱向充分?jǐn)U散、摻氣，呈掃帚狀沿河流方向較均勻地進入下游水墊中，表成一條窄而長入水面積，且能順?biāo)鞣较虺浞稚㈤_，每一個窄縫挑坎的出坎流量也僅占總流量的1/6，加之空中劇烈變形也要消耗部分能量，和擴散挑坎相比，窄縫挑坎的出坎水舌對下游河床的沖刷也就微不足道。
三、結(jié)語
窄縫式消能工一般多應(yīng)用于岸邊溢洪道末端或泄洪洞出口，很少在壩面泄水道中采用，南一水庫也只是將單一的窄縫挑坎應(yīng)用在溢流壩面泄洪上。某水庫的水工模型試驗研究成果表明，在解決重力拱壩壩面溢流的消能防沖問題時，在溢流壩面上加設(shè)分隔墻，將壩面水流分成幾股水流下泄，再結(jié)合與之相匹配的挑坎形式，可以起到減小水流向心集中、調(diào)整出坎水舌的方向及落點和提高消能防沖效果的作用。
