拱坝的泄水消能方式及特点

　　拱坝的消能方式分为自由泄流消能和有压消能。

　　在拱坝坝体中，由于拱圈是由多个块石构成的，拱圈自重和其他部分重力作用在坝体上，在拱坝的上游面产生的水头压力较大，因此必须通过有压消能方式来消除该压力。在坝体下游面形成了一系列消能工，如缓坡、挑坎、跌坎等，在坝后形成了消力池和陡坎。

　　坝体上部为刚性结构，下部为柔性结构。刚性结构将产生巨大的水压力，而柔性结构通过消力池和陡坎将水头压力传递到下游，因此这两种消能工都具有消能的作用。

　　有压消能工程主要是通过挑坎、跌坎等消能设施将水压力传递到下游。这种消能方式与自由泄流消能有很大的不同。

　　一、溢流坝

　　溢流坝是以溢流方式泄水的建筑物。溢流坝面一般不设消力池，而通过挑坎或跌坎将水头压力传递到下游，消力池在坝体中不占主要位置，其作用主要是为坝面提供一个稳定的下泄水流。

　　在溢流坝下游面还可设挑流槽和挑流鼻坎。挑流槽用于在溢流坝面设置挑坎，用于消能;挑流鼻坎用于在溢流坝面设置挑坎，用于消能。这些消能工均由水工建筑物组成，不需要单独修建。

　　二、泄槽

　　在坝前或坝身的下游面开挖宽度不大的低坎，再在低坎两侧挖出宽度约为1m的泄槽，由泄槽将水压力传递到下游。泄槽内水流在水力的作用下，沿堤坎两侧呈辐射状向前扩散，在扩散过程中，水面逐渐上升。由于水流的作用，沿宽高比变化的边坡上，会形成一系列空腔，从而起到消能和防冲作用。

　　三、挑流消能工程

　　挑流消能工的挑坎一般由面板、底板和侧墙等组成。其作用是将水压力传递到下游面，并通过调坎将水头压力分散，再通过消力池中的水压力和空腔中的水舌压力消除。挑坎的形式有两种，一种是面板挑流，另一种是底板挑流。

　　四、消力池

　　在坝体下游面，即坝顶与河床之间形成的消力池，可分为底流消力池和顶流消力池两种。底流消力池的池长和池宽是根据块石的数量确定的，一般为6~10m;顶流消力池的池长和池宽是根据块石的数量确定的，一般为10~30m。

　　五、有压消能

　　有压消能是在坝后或坝肩设置挑坎，挑坎具有将水流挑出，增大水面挑高，增加消能面积的作用。它不仅能有效地消除水头压力，而且能将大部分动能转化为势能，从而降低坝体的应力和降低坝后水垫塘的水位。

　　(1)有压消能的挑坎体型一般为半圆形，也有的采用方形，挑坎高出溢流面1.5~3.0m。当挑坎底坡为1:0.5时，挑坎高出溢流面2~3m。挑坎通常设在坝肩附近的溢流坝段上。

　　(2)有压消能的挑坎下游面通常采用平整或缓坡形式。

　　(3)有压消能的挑坎多采用实体结构，也可采用半实体或全实体结构，但应根据具体情况进行水力计算确定其体型。