溢流式溢洪道經壩頂泄洪，水流作為明槽水流或自由溢流下泄,，并需要將水流中的大部分動能釋放掉,；否則，溢流可能危及下游,、周圍甚至大壩本身,。工程中一般采用以下三種方式進行消能：高速水流從挑流鼻坎挑入水墊塘中,；在溢洪道下游建造標準消力池,，以形成水躍并消掉大部分的能量；在溢洪道上設置臺階,，水流流過粗糙的或有臺階的泄槽,，就能消去大部分的能量。在臺階式陡槽上,，水流沿著溢洪道表面的臺階流動,，明顯地提高消能率；于是,，排除或極大降低了在溢洪道末端進行大量消能的必要性,。

臺階式溢洪道的運用

在過去的幾十年里，臺階式溢洪道已經成為一種很風行的安全泄洪方式,。碾壓混凝土的發(fā)展又增強了臺階式溢洪道的興趣,。上面已提到了的，在臺階式溢洪道中,，水流沿著溢洪道表面的臺階流動,，明顯地提高消能率；因而,，減少了下游消力池的規(guī)模和費用,。
臺階也可用于暴雨渠道中的消能。在挪威,，臺階也被用在明流的泄洪隧洞中,，以提高消能。這種設計允許在豎井的上游卷出空氣,，以避免豎井中有空氣,。臺階布置也被用于水處理廠中。階梯式布置和跌水還被沿河和溪流所引用,，以便給低溶氧的水充氧,。臺階式的溢洪道能建造在各種地形上,。

臺階式泄槽由在底板上有多級跌水的開敞式渠道組成。臺階上的水流分成兩種形態(tài)：舌形水流（插圖1）

而在表層水流形態(tài)中,，沿臺階表面向下的水流表現為粘滯流,，表層水流流過臺階，并有臺階間的洄流作為水墊,。臺階的外角連線形成了水流流過的虛擬底板,。在這虛擬底板下面，產生了洄流旋渦,，水流通過臺階外角剪切力的傳遞保持的這些旋渦,。在溢洪道最初的臺階上，水流平滑并沒有空氣摻入,；而在最初幾個未摻氣的臺階以后,，水流表現為：當快速發(fā)展的邊界層到達水流表面時，空氣強烈地摻入了（插圖3）,。由于動能轉化為旋渦的作用,，加強了消能效果。大壩上,，表層水流形態(tài)比舌形水流形態(tài)消能更充分,。

對于泄量小且底坡比較平緩的情況，水流表現為連續(xù)跌落的舌形水流,。泄量增加或底坡變陡則可能導致出現表層水流形態(tài),。當自由跌落水舌下的空腔消失時，選自.投標書代寫網 yipai178.com 表層水流形態(tài)就開始出現了,。這種現象與摻氣設施和通風孔的的空腔充填（或稱淹沒）類似,。

插圖2表層水流形態(tài)

臺階式溢洪道的消能率是臺階尺寸和泄槽縱坡的插圖3

函數。坡度增大,，消能率減?。欢_階尺寸越大,，消能越多,。
舌形水流的消能隨臺階數的減少而增加，隨縱坡坡度的增加而減小,。

臺階式溢洪道中,，坡度越陡則摻氣相應增加。隨著臺階尺寸的加大,，相應也增大了摻氣,。但是，摻氣多卻使溢洪道的消能率降低,，水體膨脹,。為減小空蝕破壞的風險,，摻氣水流中至少需要大約4%~8%的含氣濃度。

水中溶氣對環(huán)境的影響也相當嚴重,。在深池中,，高摻氣的水流在光照射下，造成靜水壓力迫使大氣中的氣體溶解,；由于氣泡損傷,，導致幼魚死亡。為避免上述情況發(fā)生,，設計溢洪道時應限制水的飽和度到110%TDG左右,。采用臺階式溢洪道，在消能上能有所幫助,，可形成淺的消力池,，降低摻氣水流中靜水壓力的作用。

初始點是邊界流與水流上游面的交點,。在初始點之前,，可能會有空穴發(fā)生,，而在初始點之后,，由于摻入了一定量的氣體，空穴風險就降低了,。如果泄量大些,，則初始點下移，形成一大片未摻氣水流區(qū),，該范圍空穴風險實際上存在于較高的流速,。

>臺階式溢洪道是怎么回事？你了解嗎,？