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        矿山生态修复中的消能防冲工程

          下泄水流都具有很大的能量,如果对水流的衔接不加控制或控制不当,那么具有巨大动能的水流就会冲刷下游沟道及岸坡,从而危及建筑物的安全。因此,采取工程措施控制泄水建筑物下游的水流衔接与消能,确保主体建筑物的安全,就成为泄水建筑物水力设计中的一个重要内容。
          水流衔接消能的工程措施很多,选择具体消能形式时,需考虑泄出水流条件、下游沟道的地形、地质条件和工程运用要求等。
          按照泄出水流与尾水及沟底的相对位置,常见的有以下三种形式。

          一、底流式衔接消能

          如图a所示,利用水跃消能原理,在泄水建筑物的下游修建消能池,使水跃发生在池内,通过水跃的表面漩滚和强烈紊动以消除余能,并实现急流向下游缓流的衔接过渡。由于衔接段高速主流在底部,故称为底流式衔接消能。
        底流式衔接消能能适应较大范围的能量和水位变动,具有消能效率高、水流形态稳定、下游冲刷较小、雾化问题较轻和适用于各种地基条件等特点。因此被广泛应用于中、小型工程。

          二、面流式衔接消能

          如图b所示,在泄水建筑物出流处修建低于下游水位的跌坎,将宣泄的高速急流导入下游水流的表层,坎后形成的底部漩滚,可隔开主流以免其直接冲刷河床。余能主要通过水舌扩散、流速分布调整、底部漩滚及其与主流的相互作用而消除。由于高速主流位于表面,故称为面流式衔接消能。
          面流式衔接消能适用于下游水位较高的情况。此外,面流式衔接消能的主流在水流面部,有利于排放随水流下泄的漂浮物。

          三、挑流型衔接消能

          如图c所示,利用泄出水流本身较大的动能,在泄水建筑物出流处采用挑流鼻坎将水流向空中挑射,再降落到离建筑物较远的下游,冲刷坑的位置离建筑物较远,不致影响建筑物的安全。水流通过水舌在空气中的扩散、空气的摩阻以及挑流水舌落人冲刷坑水垫中所形成的两个漩滚可消除大部分余能。
          挑流型衔接消能适用于中高水头的泄水建筑物,其下游无需作护坦或消能池,比较经济。

          实际工程的消能措施有时不是单一的衔接方式,而是两种甚至三种衔接方式的混合,应根据各个工程的具体情况,进行综合的技术经济比较分析来选定合适的消能方案。

          延伸阅读:矿山生态修复中的供水系统工程

               矿山生态修复中的排水工程

         

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