豎井消能（energy dissipation in shaft）是指在泄水隴洞（或管道）的進水塔或豎井式泄水，道的進水口底部，用一段封閉的豎井形成的消力坑進行消能的工程技術設施。消力坑上接進水塔或豎井，側面與無壓泄水隧洞或泄水管道相連。
基本介紹
- 中文名：豎井消能
- 外文名：energy dissipation in shaft
- 學科：水利工程
- 領域：工程技術
- 釋義：進水塔或豎井式泄水
- 屬於：工程技術設施
簡介,原理,影響因素,背景技術,國內現狀,
簡介
豎井消能（energy dissipation in shaft）是指在泄水隴洞（或管道）的進水塔或豎井式泄水，道的進水口底部，用一段封閉的豎井形成的消力坑進行消能的工程技術設施。消力坑上接進水塔或豎井，側面與無壓泄水隧洞或泄水管道相連。
原理
水流自塔頂下泄，跌入消力坑，經過水體碰撞、漩滾，並滲入大量空氣，消除大部余能後，再通過隧洞(管道)下泄。
為使水流在隧洞中安全下泄，一般將隧洞內的水流設計為急流，並留有一定空間，以保持水流處於無壓流狀態。當上下游水位差較大時，可考慮採用這種消能形式，便於水流在隧洞出口與下游水位銜接。
影響因素
影響豎井消能效果的因素很多，如:泄流量、進水口水頭、洞內補氣條件、塔(或井)的高度、直徑和結構型式以及消力坑深度等，主要的是消力坑的深度和體積，其數值多採用工程類比法。必要時輔以水工模型試驗確定。
當洞內水流大於設計流量時，塔(井)內易形成水塞，影響泄水隧洞的泄量、水流流態和消能效果，因此，設計流量要取得大些。
背景技術
豎井消能工是一種設定於水利工程中隧洞式泄水建築物，其一般採用旋流式消能結構，具有較有較好地消能效果，但在高水頭大流量泄流時建築物內會伴隨高速水流的沖刷、摻氣、空化空蝕、急流衝擊波等現象,消能過程中產生的振動及噪音較大，泄流能力易受到一定條件的限制。
國內現狀
隨著城市排洪和市政污水管道系統的興建，出現了消能效果更好、衝擊小和低噪音的擋板式豎井消能結構，該消能工包括豎井，豎井的底部有泄水口。
豎井內部有垂向隔牆將豎井中下部至頂部的空間分隔為千區和濕區,豎井頂部開有供泄水流入濕區的流入口，濕區的內壁的兩側由上至下設有多級相對的擋板，兩側相對的檔板在垂向方向上相錯開,垂向隔牆在位於擋板下方的位置開有通氣孔。當泄水水流從豎井頂部的流入口流入濕區後，會在兩側的擋板上逐級跌落,形成摺疊往復的整體水流流態。水流跌落到擋板上的水墊層後向四周擴散，並產生旋滾和剪下，水流紊動強、摻氣和排氣劇烈，將水流的能量大量耗散。跌落水流增加的勢能在每級擋板上全部消耗，各級擋板跌落的流態相同，沒有能量累積，經最後一級擋板跌入豎井底部消力池消能後從泄水口平穩地流出豎井。在消能過程中，豎井內的水流能量分級消散在各個擋板上，避免了集中消能帶來的巨大衝擊力、大振幅和高噪音等影響，消能效果更好，並且結構簡單，施工方便。不足之處在於，該消能方式對豎井直徑和擋板間距要求較高，結構參數出現偏差時各級跌流消能不充分，能量累加，流速逐漸增大，跌流落點逐漸外移，從而形成S型貼壁流，消能不滿足設計運行的要求。另外，該消能工的豎井直徑較大,擋板間距較小，造成擋板尺寸和數量都比較大，尚有較大的最佳化空間。
