從建築物泄出的流速較高的急流與下遊河道的正常流動之間的連線與過渡形式。在河道上修建閘壩等水工建築物後，上游水位抬高，泄水建築物的寬度常小於原有河寬，因此從建築物泄出的水流多為流速高、單寬流量大、能量集中的急流，而下遊河道正常流動多為流速較低的緩流，因此產生兩種流態的水流銜接問題。由於兩種水流的水能差很大，如不妥善進行消能處理，將會沖刷河床，影響建築物的安全與正常運行。因此水流銜接與消能問題常是密切相關的。
基本介紹
- 中文名：水流銜接
- 外文名：connectionof upstream and down-stream flows
水流銜接型式與研究,底流型銜接與消能,面流、戽流型的銜接與消能,挑流型銜接與消能,
水流銜接型式與研究
一般按泄出水流或尾水與河床的相對位置，將水流銜接型式分為底流型、面流與戽流型、挑流型3種基本型式。在進行水流銜接分析時，應先確定閘壩出流收縮斷面的水深(hc)和流速(uc)。同時根據下遊河道正常流動的水位與流量關係，確定出下游水深(ht)，有了臨界水深和下游水深，即可進行水流銜接的分析計算。
水流銜接與消能的空間問題的理論尚不成熟，多依靠整體模型試驗來研究解決。根據實踐經驗，對兩側回流淘刷問題、多年運行後下遊河床沖深引起尾水位下降以致設計要求的銜接流態發生惡化等問題，應予充分重視。
底流型銜接與消能
建築物泄出的急流貼槽底射出，通過水躍過渡為緩流與下游水流銜接。由於高流速的主流位於底部，故稱底流型。能量的消耗主要是利用水躍的消能作用。將與收縮水深相共軛的躍後水深與下游水深相比較，則有3種銜接型式
①如下游水深與收縮水深相共軛的躍後水深相等，水躍躍首恰好在收縮斷面發生，為臨界水躍式銜接；②如收下游水深小於收縮水深相共軛的躍後水深，水流從收縮斷向處流經一段距離，水深增至下游水深的共軛水深才發生水躍，為遠驅水躍式銜接；③如下游水深大於收縮水深相共軛的躍後水深，收縮斷面被水躍所淹沒，為淹沒水躍式銜接。其中臨界水躍雖然消能效率較高，但不夠穩定。淹沒度過大時，淹沒水躍的消能效率較低。對於遠驅水躍，為防急流沖刷，保護範圍過大，應予避免。
實際工程中常使水躍稍有淹沒。為了避免驅水躍，需採取措施增加局部下游水深，常採用建造消力池（水墊塘）的辦法，使在池中形成具有一定淹沒度的水躍米消能。形成消力池的措施有：①降低槽底護坦高程;②在護坦末端設定消能牆；或同時採用上述兩種措施。在消力池中加設各種輔助消能工，或在溢流壩上設定寬尾墩等均可起到提高消能效率、縮短池長和改善出池流態的作用。對重要工程應通過模型試驗來深入研究其水流銜接與消能方案。
面流、戽流型的銜接與消能
利用鼻坎或戽勺將急流水股泄入下游尾水的表層，以減輕對河床的沖刷。
（1）面流型銜接。鼻坎挑角較小或為零度，坎高較大，要求有足夠尾水深度，基岩也需具有足夠抗沖能力。面流的特點是銜接流態多變，在二維流動條件下，當流量一定時，隨尾水深度增長，銜接流態由開始的底流，依次轉變為自由面流、自由混合流、淹沒混合流、淹沒面流。當ht很大時，還可能出現回復底流和波流。當過壩單寬流量較小時，也可能由自由面流直接過渡為淹沒面流。自由面流消能率較低，底流和回復底流以及各流態轉變過程很易發生沖刷。對消能的有利流態是淹沒混合流和淹沒面流，它們是利用面滾、底滾與主流水股的相互作用來進行消能。面流銜接的優點是工程量較省，投資少，工期可能縮短，而且底部流速低，表層流速大，利於漂木、排冰；缺點是要求下游水深較大，且能保證有利流態的下游水深範圍較小。此外，因面流消能率較小，下游形成較大波浪且延續很遠，易沖淘兩岸，需考慮對下游岸坡穩定與對航運的影響。
（2）戽流型銜接。在溢流壩趾形成具有較大挑角且戽坎較低的凹面戽勺，為單圓弧式消力戽。當下游水深足夠時下泄水流在戽內形成表面漩滾，主流仍貼戽底射出並挑起形成涌浪，然後沿下游水面擴散，在戽後主流下部產生反向底部漩滾，有時在涌浪下游還形成較小的表面漩滾。這種流態稱為戽流。近年為適應較大單寬流量和較高水頭條件，又發展了帶水平段的池式消力戽（或稱戽式消力池）。戽流流態隨下游水深而變化，隨下游水深的增長，戽流的銜接流態由開始的挑流，依次轉變為臨界戽流、穩定戽流和淹沒戽流，有時也會出現回復底流。對消能有利的流態為中國水利界的重視，研究與實踐均取得一定進展。但戽流對下游水深有一定要求，下游波動余能較大，因之對河岸影響較大，同時，還應注意由下游捲入戽內的沙石對戽面混凝土的磨損問題。
挑流型銜接與消能
在建築物出流部位採用挑坎將泄出的急流水股射入空中，降落在距建築物較遠處與下游水流相銜接。由於紊動作用，水股在空中逐漸擴散並摻帶空氣，落入下游水墊後繼續擴散、減速，同時在主流上下游兩側形成漩滾，余能主要在水墊中消耗。挑流對河床將發生沖刷，沖坑
的位置，大小與建築物的安全密切相關。20世紀80年代以米，中國發展的窄縫坎、異型折流坎、高低坎對沖等新型消能工，對增強挑流消能和減少沖刷，都起了較好的作用；但挑流的下游霧化問題和下游尾水位變化等問題應密切注意。
