小编最近看了一篇有关三峡水利枢纽工程开闸放水水流消能的文章。但文章并没有对三峡产生的“水龙”描述清楚。由此启发小编在此写下这篇文章。希望小编的介绍能给大家描述清楚这条“水龙”的“来生今世”。
这条“水龙”不只是在三峡水利枢纽中能看到,应该说大家能在许多水电站大坝中见到。其实这条“水龙”是水利水电工程中必不可少的一种消能方式。那么什么是水流消能方式呢?让我们先看一下这张图
三峡水利枢纽采用挑流消能方式那么,为什么需要对水流消能处理呢?众所周知“水滴石穿”这个词,而这个词揭示了水的破坏力。如果水利水电工程不对水流进行消能和控制的话,后果必将是灾难性的。人们修建水闸、水坝等挡水建筑物后,利用水的高差,将水的重力势能转化水的动能,水电站也正是利用水的动能来推动水轮机和发电机组产生电能。
三峡水电站发电厂房虽然水轮机消耗了一部分动能,但是下泄的水流仍然具有很高的流速,动能比较大。为了减小下泄水流对下游河道的冲刷,则在下游必须采取合理的消能方式,对水流剩余动能进行消能。传统的消能方式有:底流消能、挑流消能、面流消能、消力戽消能等多种方式。而三峡工程主要采用的就是挑流消能。
小编认为水利水电工程的消能,如果打个比喻。我想用张三丰的“太极”应该比较形象。利用水利工程泄洪排水渠道形状上的巧妙设计,引导下泄水流流态,一一化解水流本身的巨大动能。避免水流对下游河床河岸的“伤害”。
如果是近距离目睹过三峡大坝开闸泄洪的人,大概都难以忘记那气势磅礴、惊心动魄的一幕:十几个巨大的水柱以排江倒海之势从泄洪深孔喷涌而出,“从天而降”,冲向江面,激起滔天浊浪,水花翻飞,雾气弥漫,轰鸣声不绝于耳,很是壮观。而这壮观景色的真实目的,其实为了消除高速水流的动能。
那么下面让小编来一一介绍这几种消能方式。
1、挑流消能方式:这种消能方式像是将水管置于空中,水自上而下倾泄入水盆”,尾水在空中与空气的摩擦和入江后,水深中发生漩涡、冲击、掺搅、扩散等,以消除能量。
这种方式更适用于坚硬的岩石基础上的高、中坝。比如三峡水电站、溪洛渡水电站的下游基岩一个是花岗岩,一个是玄武岩,两者的岩石强度都非常高,足够抵抗泄洪时巨大水流的冲击。
2、底流消能方式:这种方式则不同与挑流方式,它更像是将水管伸到水盆里的水中注水,使下泄水流在消力池内“打滚”进行消能。这种“打滚”其实书面用语叫水跃。这种方式多用于低水头、大流量、地质条件较差的水利工程中。
3、面流消能方式:当下游水深较大时且比较稳定时,利用鼻槛将下泄的高速水流的主流挑至下游水面。在主流和河床之间形成巨大的底部旋滚,利用这种旋滚既可以与面层主流相互作用消能,还可以有效的避免冲刷河床。这种方式因具有排冰和漂木功能,所以在我们北方,特别是东北地区采用较多。
4、消力戽消能:主要利用泄水建筑物出流部分反弧半径和较大挑角形成戽斗,在下游尾水淹没挑坎条件下,形不成自由水舌。高速水流在戽斗里产生激烈的表面旋滚,而后再经鼻坎将主流挑至水面,形成涌浪再次消能。