如何估算河床冲刷坑深度及其重要性

挑流消能的工程结构简单，经济合理，当下游河床地质条件较好时，中、高水头水利枢纽大多采用挑流消能，如图1所示。一般情况下，河床冲刷坑的深度取决于水舌跌入下游水体后的冲刷能力和河床的抗冲能力，它与单宽流量、上下游水位差、下游河床的地质条件、下游水深、鼻坎型式、坝面和空中的水流能量损失及掺气程度等因素有关。过高的河床基岩冲深将严重危害枢纽建筑物的安全，因此河床冲刷坑最大深度的估算及试验模拟研究极为重要。

图1　挑流消能

对基岩河床冲刷坑深度t的计算，我国目前较普遍采用计算公式为[1]

t＝Kq0.5Z0.25－ht

式中　t——冲刷坑深度，m；

q——单宽流量，m3/（s·m）；

Z——上下游水位差，m；

ht——下游水深，m；

K——抗冲系数，主要与河床地质条件有关。坚硬完整的基岩，K＝0.9～1.2；坚硬但完整性较差的基岩，K＝1.2～1.5；软弱破碎、裂隙发育的基岩，K＝1.5～2.0。

在枢纽体型、布置及优化方案中，下游河床进行冲刷模拟是必须且关键的试验研究内容。试验一般根据设计提供原型河床基岩抗冲流速选择适宜动床砂及铺砂高程，在不同泄洪工况下模拟基岩冲刷，量测河床冲刷范围、冲刷高程及冲深后坡比等参数，为设计提供参考。(www.xing528.com)

图1　挑流消能

对基岩河床冲刷坑深度t的计算，我国目前较普遍采用计算公式为[1]

t＝Kq0.5Z0.25－ht

式中　t——冲刷坑深度，m；

q——单宽流量，m3/（s·m）；

Z——上下游水位差，m；

ht——下游水深，m；

K——抗冲系数，主要与河床地质条件有关。坚硬完整的基岩，K＝0.9～1.2；坚硬但完整性较差的基岩，K＝1.2～1.5；软弱破碎、裂隙发育的基岩，K＝1.5～2.0。

在枢纽体型、布置及优化方案中，下游河床进行冲刷模拟是必须且关键的试验研究内容。试验一般根据设计提供原型河床基岩抗冲流速选择适宜动床砂及铺砂高程，在不同泄洪工况下模拟基岩冲刷，量测河床冲刷范围、冲刷高程及冲深后坡比等参数，为设计提供参考。