消力墩

消力墩 （baffle pier）消力池中起輔助消能作用的小墩。消力墩對水流的反擊作用，將水流分成許多小水股，使水流轉折，並在墩後互相撞擊。另外水流與消力墩表面摩擦以及水流所產生的旋滾等造成強烈紊動。這些都增加消能效果，躍後水深降低，從而可減少消力池開挖深度，縮短長度，節省工程量和投資。

基本介紹

• 中文名：消力墩
• 外文名：baffle pier
• 定義：消力池中起輔助消能作用的小墩
• 作用：對水流的反擊
• 布置：1/2～1/3池長處
• 墩的高度：下游水深的0.15～0.25倍
• 墩的淨距：約為墩高的0.5～0.75倍

簡介

輔助消能設於消力池內，用以加速消能或改善流態的設施。有尾檻、陡坡消力墩及消力墩三種。設於消力池尾部的稱尾檻，用以增加水深，促成水躍和調整流態，減小底流速。設於消力池中部的單個突起物，稱消力墩；有時也設於池首或陡坡末端，稱陡坡消力墩；兩者均可加速消能，起縮短池長的作用。

消力墩（baffle pier）輔助消能工的一種。呈墩狀，在消力池中交錯布置。利用其對水流的反擊作用，使水流分散，相互撞擊，以達到消能的目的，並可減小消力池的深度和長度。

消力墩的消能效果

消力墩是用鋼筋混凝土做成的小墩，多布置在1/2～1/3池長處，布置一排或數排，交錯排列，前排距消力池斜坡段坡腳的距離約0.8倍的未設輔助消能工時的躍後水深。墩的高度一般可取下游水深的0.15~0.25倍，並不大於0.5~1. 5 m，墩的淨距小於或等於墩寬，約為墩高的0.5～0.75倍，前後排淨距可略大於墩高。

消力墩的消能效果與它的型式、尺寸、布置以及泄流情況、下游水深等有直接關係（如池內水深較深，墩的作用將減小），常需通過水工模型試驗確定。對於小型堰閘，也可參照已建工程的試驗成果和運用經驗確定。當躍前流速大於15m/s時，不宜採用消力墩，因為在流速過高的情況下，消力墩工作條件極其惡劣，局部真空和空蝕能使消力墩迅速破壞，甚至影響消力池本身的安全。

消力墩位置對消能效果的影響如下：

1、消力墩能夠使消力池發生強迫水躍，改變水流結構，增大消力池內湍動能耗散率，增大消能率。

2、消力墩位置會影響消力池消能率。消力墩布置在消力池長度的 0. 65 及以上時，其消能效果 與不布置消力墩時相差不大；消力墩布置在消力池長度的 0. 35 處時，消力池的消能率最大，比布 置在 0. 65 時消能率提高約10. 5%。

消力池構造

消力池與閘底板、海漫、兩岸翼牆之間均應設定沉降縫。位於防滲範圍內的縫應設定止水，大型水閘應設兩道止水，位於非防滲範圍內的縫可鋪貼瀝青油氈。池寬較大時，護坦還應設定順水流方向的沉降縫，縫距一般不大於20~30m，縫寬一般為2~2.5cm。縫的位置不宜設於閘孔中心線處，以減輕水流對縫的沖刷作用。護坦在垂直於水流方向一般不分縫，以保證護坦的整體穩定性。

為降低護坦底部揚壓力，可在護坦水平段的後半部設排水孔，孔徑一般為5~25cm，間距1~3m，呈梅花狀布置，孔內填碎石或無砂混凝土，以利排水防淤。排水孔下設反濾層。消力池末端底部一般設齒牆，以增強其抗滑穩定性，齒牆深一般為0.8~1.5m，寬0.6~0.8m。

消力墩舉例

在水利工程中常採用水躍消能為防止遠驅水躍的產生，除降低護坦高程外，有時在消力池內設定消力檻、消力墩等消能工跣形成“強迫水躍”。為使消力墩充分發揮作用，一般均把消力墩布置在水躍前部。但當布置在躍首時，消力墩以及消力墩下游附近的護坦易受高速水流的空蝕破壞。只有在流速小於12~14m/s時，消力墩上才不致發生空蝕。

我國鹽鍋峽水電站濫流壩消力墩的空蝕是一個典型的實例。該壩最大高度52m。為提高消能效果，在水躍前收縮斷面處設定一排消力墩。墩高3 m，寬m，間距3 m。經230d運行，發現所有消力墩的兩側均受到不同程度的空蝕．最大蝕深120cm，最大剝蝕體積占消力墩體積的20.7%。消力墩迎水面和抹角部分的襯砌鋼板大部分被衝掉。蘇聯新西伯利亞水電站溢流壩消能工的空蝕破壞也很典型．該瑣的設計水頭23．5m，收縮斷面處的單寬流量47m³/s．過水以後檢查發現，每個消力墩側面均有破壞。空蝕深度一般為40~60cm，最大深度為70~80cm。此外，還有不少實例都表明，儘管水頭並不很高，流速也不很大，但如消力墩的型式或布置設計不當，仍有可能遭受空蝕破壞。

改變消力墩體形，使其流線化，或使稜角圓化，藉以提高初生空化數，是設計者為減輕墩體及其附近護坦空蝕需首先考慮的問題。