第六节　溢流重力坝

溢流重力坝既是挡水建筑物，又是重力坝枢纽中最重要的泄水建筑物。设计时，除应满足稳定和强度要求外，还要满足因泄水带来的一系列要求，包括：

（1）应具有足够的孔口尺寸和较高的流量系数，以使之具有足够的溢流能力。

（2）应具有良好的孔口体形，以使水流平顺地过坝，不产生有害的负压、振动和空蚀等。

（3）保证下游河床不产生危及坝体安全的局部冲刷。

（4）溢流坝段在枢纽中的位置，应使下游水流流态平顺，不产生折冲水流，不影响枢纽中其他建筑物的正常运行。

（5）有灵活可靠的下泄水流控制设备，如闸门、启闭机等。

一、溢流重力坝的泄水方式

溢流重力坝的泄水方式，常见的有开敞的坝顶溢流式和大孔口溢流式两种。

（一）开敞的坝顶溢流式

这种型式的溢流孔，下泄水流有连续的自由水面，见图2-26。除可宣泄洪水外，还能用于排冰和其他漂浮物。堰顶可以设闸门，也可以不设。不设闸门时，堰顶高程与正常蓄水位齐平，泄洪时，靠壅高库内水位增加泄量，上游淹没损失加大，非溢流坝顶高程和工程量也相应增加，但结构简单，管理方便，适用于洪水量较小，淹没损失不大的中、小型工程。溢流孔设闸门时，闸门顶与正常蓄水位加波浪超高齐平，堰顶高程较低，可利用闸门开度调节库内水位和下泄量，减少上游淹没损失和非溢流坝体工程量，又可在洪水到来之前提前泄洪，增加汛期调洪库容，多用于大、中型工程。

（二）大孔口溢流式

也称带胸墙式，即在闸门以上设置胸墙，见图2-27，优点是堰顶高程较低，可根据洪水预报提前放水，加大调洪库容。当库水位低于胸墙底缘时，下泄水流同于开敞的坝顶溢流式，属于堰流；当库水位高出孔口一定高度后为大孔口溢流，其超泄能力不如开敞的坝顶溢流式。胸墙多为钢筋混凝土结构，一般与闸墩固结，也有做成活动式的，遇特大洪水时可将胸墙吊起，加大泄洪能力。

二、孔口尺寸与布置

溢流坝的孔口尺寸和孔口布置取决于多种因素，如洪水设计标准，库水位壅高限制，下泄水流的允许单宽流量，下游防洪要求等。泄水方式确定后，一般是先拟定若干个泄洪布置方案（如坝顶溢流配合坝身泄水孔或隧洞泄洪，或电站用水等），初拟孔口尺寸，按相应的洪水设计标准分别进行水库调洪演算，求出各方案的调洪库容、设计和校核洪水位及相应的下泄流量。然后估算枢纽造价和淹没损失，进行技术经济比较，选出最优的泄洪布置方案和相应的孔口尺寸。

（一）洪水设计标准

洪水设计标准，见表1-6、表1-10及表1-11，是决定孔口尺寸的重要因素，洪水标准愈高，孔口尺寸愈大。

（二）单宽流量

溢流重力坝的单宽流量q需综合考虑地质条件、枢纽布置、下游河道水深和消能工设计等因素，通过技术经济比较后选定。单宽流量愈大，所需的溢流前缘愈短，对枢纽布置有利；但下泄水流动能大，对下游消能防冲不利。一般对软弱基岩，常取q＝20～50m3/（s·m）；对较好的基岩，取50～70m3/（s·m）；对特别坚硬的基岩，取100～130m3/（s·m）。近年来随着消能工技术的进步，选用的单宽流量也在不断增大，例如我国的丹江口和潘家口水利枢纽、乌江渡和黄龙滩水电站（挑流消能）、龚嘴和大化水电站（面流消能）、石泉电站（戽流消能）等工程的溢流重力坝，采用的单宽流量都大于150m3/（s·m），其中龚嘴工程达到254.2m3/（s·m）。国外委内瑞拉的古里坝其q已超过300m3/（s·m）。对非岩基，单宽流量q一般不超过40～50m3/（s·m）。

（三）孔口尺寸

根据洪水设计标准，由调洪演算可求得枢纽下泄的总流量Q总，扣除泄水孔及其他建筑物下泄流量的总和后通过溢流坝段的下泄流量为

根据选定的单宽流量q，可以确定溢流坝段净宽（不包括闸墩厚度）L为

溢流坝顶装设闸门时，用闸墩将溢流坝段分隔成若干个等宽的孔口。设孔口宽度为b，则孔口数。令闸墩厚度为d，则溢流前缘总长LO为

由调洪演算求出的设计洪水位及相应的溢流坝下泄流量Q溢，可求得堰顶设计总水头HO。当采用开敞的坝顶溢流时，利用堰流公式计算HO：

当采用大孔口泄流时，利用孔流公式计算H0：

设计洪水位减去H 即为堰顶高程。

确定孔口尺寸与布置时，除满足泄洪要求外，还应考虑以下因素：①单孔孔口尺寸应尽量与闸门定型尺寸配套，以便于设计与制造，并应有合理的宽高比，常用的≈1.5～2.0。一般大型工程的单孔净宽b为8～16m，有排放漂浮物要求时，也可加大到18～20m；中、小型工程一般在8m以下。此外，单孔净宽愈大，闸门与工作桥的跨度愈大，启闭力愈大，结构愈复杂；反之，孔口与闸墩数目愈多，溢流坝段长度加大。②单孔净宽还应与坝体横缝间距协调。③为了对称均衡开启闸门，控制下游水流流态，孔口数目最好采用奇数。

三、溢流重力坝的剖面设计

（一）溢流面曲线

溢流重力坝的溢流面由顶部曲线段AB、中间直线段BC和下部反弧段CD三部分组成，见图2-28。设计要求是：①有较高的流量系数；②水流平顺，不产生有害的负压和空蚀破坏；③体形简单，造价低，施工方便。

1.顶部曲线段

有开敞式坝顶溢流的顶部曲线和大孔口泄流的顶部曲线，其合理形式应与薄壁堰泄流的水舌下缘曲线相吻合。

（1）开敞式坝顶溢流的顶部曲线。常用的有克-奥曲线和WSE曲线。克-奥曲线，见图2-29，采用一组无量纲坐标表达，如表2-10所列，表中Hs为剖面定型设计水头，当堰顶水头等于定型设计水头时，克-奥Ⅰ型的流量系数m＝0.49，Ⅱ型的m＝0.48。

WES型溢流堰的顶部曲线，以堰顶O为界分为上游段AO和下游段OB（克-奥曲线亦同），见图2-30。上游段AO应有利于改善堰面压力和流速分布，提高流量系数，宜用椭圆曲线，其方程为

式中的aHs、bHs分别为椭圆的长半轴和短半轴（m），当上游坝面铅直时，可取a＝0.28～0.30，＝0.87＋3a。上游坝面倾斜时也有采用复式圆弧形式的，见图2-31，图中的a、b、R1、R2等，见表2-11。

近年来，也有文献提出下列形式的曲线：

下游段曲线OB采用WFS幂曲线，方程为

式中的k、n是与上游坝面坡度有关的系数，按表2-10采用；Hs为剖面定型设计水头（m），一般取校核水位时堰顶水头Hzmax的75%～95%，并满足下列要求：①宣泄设计洪水闸门全开时，坝顶附近的负压值不超过3m水柱；宣泄校核洪水闸门全开时，负压不超过6m水柱；②遇常遇洪水位（等于或低于20年一遇的洪水）闸门全开时，坝顶附近不得出现负压。

当堰顶水头等于定型设计水头时，WES型溢流堰的流量系数还与溢流坝上游堰高P1有关，当P1＝Hs（定型设计水头）时，m＝0.496；当P1≥1.33　Hs时，m＝0.501。

比较克-奥和WES曲线，两曲线在堰顶以下Hs范围内基本重合，此范围以外，克-奥曲线较肥大，往往超出稳定与强度要求。此外，理论研究认为，按克-奥曲线计算的堰面压力和流量系数，其结果均差于WES幂曲线，故规范中采用WES幂曲线。

（2）大孔口溢流的顶部曲线，见图2-32。对于设有胸墙的大孔口，当堰顶最大作用水头Hzmax与孔口高度D的比值＞1.5时，属于完全孔流，溢流面的合理形式应与孔口射流的下缘曲线吻合，堰顶O点下游曲线可按下式计算：

O点上游段曲线可用单圆、复合圆弧或椭圆曲线，并且胸墙底缘也应采用相同的曲线，以改善水流形态。

当≤1.5时，为不完全孔流，堰面曲线应通过模型试验确定；当＜1.2时，实际上已接近堰流，目前这方面的研究成果较少。

须指出：定型设计水头Hs，也就是坝剖面设计时采用的堰顶水头。当实际来水的堰顶作用水头Hz高出Hs时，堰顶附近将出现负压，Hz超出Hs愈大，负压值愈大，显然，遇校核洪水位，即Hz＝Hzmax时，堰顶附近将出现最大负压值。表2-12给出了选用不同的定型设计水头时，堰顶除掉可能出现的最大负压值，可供设计时查用。

当实际来水的堰顶作用水头低于Hs时，堰体对水舌有顶托作用，其流量系数减小，表2-13给出了不同作用水头下的流量系数mz和定型设计水头下的设计流量系数m的比值，可供查用。

2.中间直线段

其上部与坝顶曲线相切，下部与反弧段曲线相切，坡度与非溢流坝段的下游面坡度相同，当不满足稳定和应力要求时，可适当调整其坡度值。当坝不太高时，顶部曲线也可直接与下部反弧曲线连接。

3.下部反弧段

为使下泄水流平顺地与下游水面衔接，常采用反弧曲线。规范规定，反弧半径R可按（4～10）h选用，h为校核洪水位闸门全开时反弧段最低点处的水深。反弧处流速愈大，或与下游水平直段连接时，宜选用较大值。但据实际工程调查得知，当R＞10h时，作用不太明显。也有文献根据统计与优化方法提出反弧半径的经验公式为

（二）剖面设计

根据溢流面曲线和非溢流坝的上游坝面形式，可初拟出溢流重力坝剖面。为满足稳定、强度、工程量最小和泄水要求，需将上述剖面与基本三角形剖面进行拟合并修改，确定出溢流重力坝的实用剖面。由于坝基条件不同，拟合时常出现以下几种情况：

（1）当坝基摩擦系数较小时，溢流重力坝剖面常小于基本三角形剖面。拟合方式有：①可适当调整堰顶曲线，使其与基本三角形的斜面相切，见图2-33（a）；②将铅直的上游坝面修改为折坡面或提高折坡点高程；③在溢流剖面顶部加一直线AA′，与溢流曲线相切于A点，增加上游段阴影部分，见图2-33（b），使之与基本三角形剖面吻合。

（2）在坚固完整的岩基上，定出的基本剖面较窄，溢流重力坝剖面常超出基本剖面，见图2-33（c）。为节省坝体工程量又满足泄洪要求，可将基本三角形的下游边与溢流面的切线重合，坝上游阴影部分可省去，上部做成高度为d的悬臂实体，且应d≥0.5　Hzmax，Hzmax为堰顶最大作用水头。

（3）对有鼻坎的溢流坝，鼻坎超出基本三角形以外，又＞0.5时，见图2-33（a），须核算B—B′截面处的应力，若拉压力较大，需在该处设缝将鼻坎与坝体分开。

溢流坝段与非溢流坝段、泄水孔等坝段的上游面应尽量做成协调一致，以免坝段承受侧向水压力，其下游坝面不强求统一，只需坝段各自保持一致。

四、溢流重力坝的上部结构

（一）闸门和启闭机

溢流坝上的闸门一般有工作闸门和检修闸门。工作闸门用来调节下泄流量，需在动水中启闭，要有较大的启门力；检修闸门用于短期挡水，以便对工作闸门、建筑物及机械设备进行检修，一般在静水中启闭，启闭力较小。工作闸门一般设在堰顶或堰顶稍下游些。检修闸门和工作闸门之间留有1～3m的净距，以便检修。全部检修孔通常备有1～2个检修闸门，交替使用。

常用的工作闸门有平面闸门和弧形闸门。平面闸门，结构简单，闸墩受力条件较好，各孔口可共用一个活动式启闭机，但启闭力较大，闸墩较厚；弧形闸门，启闭力较小，闸墩较薄，无门槽，水流平顺，不易空蚀；但闸墩较长，且受力条件较差。检修闸门一般采用平面闸门或叠梁式闸门。

启闭机有活动式和固定式两种。活动式启闭机多用于平面闸门，可兼用于启吊工作闸门和检修闸门。固定式启闭机固定在工作桥上，多用于弧形闸门。

（二）闸墩和工作桥

闸墩用来分隔闸孔，支承闸门，又是坝顶桥梁等的支承。闸墩的断面形状应使水流平顺，减少入口水流的侧收缩和出口水流的冲击波。闸墩上游端常做成半圆形、复合圆弧形或椭圆形；下游端一般做成流线形或圆弧曲线形式。为了便于对过坝水流人工掺气减蚀，近年来闸墩下游端也有做成方头形式的，见图2-34。

闸墩厚度与闸门形式有关，采用平面闸门时，工作闸门槽深0.5～2.0m，宽1～4m，门槽处的闸墩厚度不得小于1～1.5m，以保证有足够的强度，因此平面闸门闸墩的厚度一般为1.5～3.5m。弧形闸门闸墩的最小厚度为1.5～2.0m。如是缝墩，墩厚要增加0.5～1m。闸墩一般需要配置受力钢筋和温度钢筋。

闸墩的长度和高度，应满足布置闸门、工作桥、交通桥和启闭机的要求，见图2-35。平面闸门多用活动式启闭机——门机，门机高度应能将闸门吊出门槽，以便维修。正常运用时，闸门提起后可用锁定装置挂在闸墩上，闸门底缘应稍高出溢流水面。弧形闸门一般采用固定式启闭机。为将闸门吊至溢流水面以上，需将工作桥提高。交通桥桥面高程要求与非溢流坝顶齐平。为改善水流条件或满足布置要求，闸墩可向上游伸出一定长度，并将伸出部分做到溢流坝顶以下约1/2最大溢流水深处。

溢流坝边孔外侧的边墩向下游延伸成为边墙，起分隔溢流坝段与非溢流坝段作用，见图2-36。边墙从坝顶延伸至坝趾，采用底流消能时还需延伸至消力池末端形成导墙。当溢流坝段与水电站并列时，导墙需延伸到厂房后一定长度，以减小溢流时尾水波动对电站运行的影响。边墙高度由溢流水深决定，当流速较大时，并应考虑溢流水面上的冲击波和掺气所引起的水面增高，根据波动及掺气后的水面线加0.5～1.5m的超高来确定，对非直线段宜适当增高。波动及掺气水深按下式估算：

边墙顶部厚度为0.5～2.0m，底部厚度由结构计算确定。为防止温度裂缝，边墙上每隔约15m设一道伸缩缝，缝内设简单止水，以防溢流时漏水。

（三）横缝布置

溢流坝段的横缝布置有两种方式：一是设在闸墩中间，见图2-37（a），当各坝段产生不均匀沉降时不致影响闸门开启，工作可靠，但闸墩厚度大；二是缝在溢流孔中，见图2-37（b），闸墩可较薄，缺点是地基不均匀沉降影响闸门开启，且水流在横缝上下泄，易造成局部水流不顺。

五、溢流重力坝的消能防冲设计

由溢流坝下泄的水流具有很大的动能，往往高达几百万甚至几千万千瓦，如不采取妥善的消能防冲措施，势必导致下游河床遭受严重冲刷，甚至引起大坝失事。溢流坝消能防冲设计的任务是，在尽可能短的距离内，使下泄水流的动能消耗在水流内部的紊动和水流与空气的摩擦之中，并与下游水流平顺地衔接起来，不产生危及大坝安全的河床或河岸的局部冲刷。消能方式主要有：底流消能、挑流消能、面流消能和戽流消能。

（一）底流消能

它是在坝下游设置消力池、消力坎或综合消力池或顺坡式斜护坦，促使下泄水流在限定范围内产生稍淹没水跃（淹没度σ＝1.05～1.10），利用水跃产生的表面漩滚及其与底部主流间的掺混、剪切、强烈紊动等作用，消除水流的大部分能量。底流消能的优点是：流态稳定，消能效果好，对下游河道地质条件要求低，泄流时雾化小。但护坦较长，工程量较大，造价较高。底流消能适用于坝体下游基岩软弱，没有排冰或过漂浮物要求的中、低水头坝，多用于中、小型工程。底流消能设计时，应对各级流量进行水力计算，以确定消能工的型式和尺寸，大型工程尚应进行水工模型试验予以验证或确定。

1.消能工型式

重力坝泄流时下游尾水可能有以下两种情况：①尾水较低，在各级泄流量下都不能产生稍淹没水跃，这时可降低坝后护坦高程形成消力池，使池内水深稍大于跃后水深；若基岩坚硬开挖困难，或挖深过大可能对坝体造成不利时，也可采用消力坎或综合消为池。②尾水较深，在各级泄流量下，下游水深都比跃后水深大得多，下泄水流形成高速潜流，在较长范围内严重冲刷河底。这时为使水流能够跃起形成水跃，以利消能，可在坝下游采用顺坡斜护坦式消能工，见图2-38，倾斜的护坦可适应下游水位变化，下游水位高时，水跃发生于斜护坦首端；下游水位低时，水跃发生于斜护坦较后部位，使不同下游水位和下泄流量下均能在坝后较短范围内产生稍淹没水跃。但为避免发生潜流，其顺坡坡度一般不宜陡于1：4。斜护坦上的跃后水深可由下式计算：

当α＝0时，式（2-70）即简化为矩形平底护坦上的水跃计算公式。

2.护坦构造

护坦厚度按抗冲和抗浮稳定要求确定，在岩基上一般为1～3m，可等厚，也可上游侧厚，下游侧薄。为了保证护坦不被底部扬压力和脉动压力（脉动压强脉动压强系数Kp，根据水流缓急程度取0.05～0.2）掀起，常在护坦中加设锚筋，锚筋直径25～36mm，间距1.5～2.0m，插入基岩深度1.5～3.0m，交错布置，锚筋上端连接在护坦温度钢筋网上，下端锯开插入楔子打入岩孔内，再用水泥固结以增强其锚定力，见图2-39。当基岩坚固完整时效果良好，当基岩软弱时设锚筋作用不大，这时可在护坦底部设置可靠的排水系统以降低扬压力，其排水沟尺寸约20cm×20cm。护坦末端可做齿墙或深齿墙以防止水流淘刷。

为防止护坦受基岩约束产生温度裂缝，当面积大时须设温度伸缩缝，顺水流方向的缝一般与闸墩中心线对应，沿垂直于水流方向的横向缝间距一般为10～15m。缝内必须做好止水，防止高速水流由缝隙钻入护坦底部而产生脉动压力掀起护坦。

底流消能工的尺寸确定见第八章。

（二）挑流消能

挑流消能是工程中应用极为广泛的一种消能方式，它是利用坝反弧末端的鼻坎，将下泄的高速水流挑向空中，在空中扩散、掺气、与空气摩擦，消耗部分能量（约能量的20%）后，落入距坝较远的下游河床中，水股不断冲刷河床形成冲刷坑，坑内水深随之增加，形成水垫，水股落入水垫后由自由抛射变为淹没射流，通过随之产生的碰撞、扩散及强烈紊动的漩滚，进一步消耗水流的大部分能量。挑流消能的优点是，可通过鼻坎设计有效地控制水股射入下游河床的位置和范围，对尾水变幅适应性强，不需保护下游河床，设计施工简单，工程量小，投资省；但尾水波动与雾化较大，基岩破碎时下游冲刷严重，河床狭窄，岸坡陡峻时，可能引起岸坡塌滑。挑流消能适用于基岩较完整，抗冲能力较强的高、中水头溢流坝。

挑流消能的设计要求是：尽量使水股在空中扩散和掺气的程度大，挑射距离远，水舌入水角β小，见图2-40。主要设计内容有：选择鼻坎型式，确定鼻坎高程、反弧半径、挑射角，计算水舌挑距和冲刷坑最大深度等。

常见的鼻坎型式有连续式和差动式两种。连续式鼻坎构造简单，坎上水流平顺，不易空蚀，水股挑距远；差动式有矩形齿坎和梯形齿坎两种，见图2-41（a）、（b）。消能效果较连续式好，但挑距较连续式小，坎壁易空蚀，施工复杂，不如连续式应用广。随着消能技术的进步，近年来不少高水头、大流量工程采用了更有效的新型消能方式，例如：窄缝式鼻坎和宽尾墩，见图2-41（c）、（d），迫使水流进一步沿竖向和上下游向拉开，以增大空中消能效果。

（1）连续式鼻坎。鼻坎挑射角θ应配合反弧半径R取得较远的挑距，在45°以内，加大θ可增加挑距，但β随之增加，冲坑加深。工程中一般采用θ＝20°～25°；当为深水河槽时，可选用15°～20°；浅水河槽时，宜用20°～30°。鼻坎反弧半径R，一般采用（4～10）h，h为反弧最低点处水深。R过小，水流转向不顺畅；R过大，又使鼻坎向下游延伸太长，增加工程量。鼻坎坎顶高程应能保证下泄水流为自由射流，一般高于下游最高水位1～2m。

（2）差动式鼻坎。高坎称齿，低坎称槽。对矩形差动式鼻坎，见图2-41（a），齿的挑角θ1常大于槽的挑角θ2，常用的θ1为20°～30°，挑角差θ1-θ2＝5°～10°。齿高d约为急流水深的0.75～1.0倍，齿、槽宽度比＝1.5～2.0。齿宽b＝（1～2）d，以满足齿的结构要求。为防止齿的空蚀破坏，齿坎应设置通气孔，或改矩形坎为梯形坎。

连续式鼻坎挑流消能的水舌挑距L按水舌外缘计算，见图2-40，估算公式为

冲刷坑深度取决于水流的冲刷能力和河流的抗冲能力。开始泄流时，前者大于后者，河床被冲刷形成冲刷坑。随着冲坑加深，水垫厚度增大，入射水流得以缓冲，动能和冲刷能力减小，直至二者平衡时，冲坑深度趋于稳定。最大冲刷坑深度的计算，目前还没有较精确的计算公式，《规范》（SL 319—2005）推荐采用以下经验公式估算最大冲坑水垫厚度：

tk求出后，扣除河床水深即可求得最大冲坑深度t′k。冲刷削弱了坝下游河床基岩的稳定性，根据经验，冲坑向上游侧的影响范围与河床地质条件有关，一般为（2.5～5.0） t′k。因此，从不影响坝址基岩稳定性考虑，一般认为，当基岩倾角较陡时，挑流消能的安全挑距L应大于2.5倍冲坑深度t′k，基岩倾角较缓时，应L＞5.0t′k。

其他鼻坎形式挑流消能的挑距和冲坑深度目前需要通过水工模型试验确定。

（三）面流消能

利用淹没于水下的鼻坎将主流挑至水面，通过面层主流的扩散、紊动、掺气和主流下面形成的漩滚消能。由于主流集中于层面，漩滚下部为反向水流，且流速较低，所以下游河床一般不需要加固，但需注意防止水流裹挟石块，磨损坝脚地基，见图2-42。

面流消能工构造简单，易于施工，适于排泄漂浮物，但流态不稳，水面波动大，并延续较远，易冲刷两岸，对电站运行和下游航运可能会有不利影响。面流消能适用于尾水较深而水位、流量变幅不大，河床与两岸抗冲能力较强的中、低水头坝。我国的龚嘴、富春江、西津等工程采用的是这种消能形式。

面流消能设计的任务是：根据溢流坝高、各级泄流量及相应水位等，选定适当的坎高a，坎长L，鼻坎挑角θ和反弧半径R，使下泄水流处于面流流态保证区内。但面流流态的水力计算，目前理论研究还不充分，设计时可参考有关文献，必要时由水工模型试验验证。

（四）戽流消能

戽流消能是利用潜没于水下的鼻坎将高速主流挑至表面，并形成稳定戽流，即三滚一浪型流态：戽内表面漩滚、戽坎后的涌浪、浪下与河床间的底部反向漩滚和浪后下游表面的弱漩滚。通过漩滚与涌浪中的剧烈紊动、摩擦和主流向下游的扩散消能，见图2-43。

消力戽鼻坎有连续式和差动式两种。差动式戽坎有降低涌浪高，缓和浪下漩滚，防止河床泥沙卷入戽内等优点，但结构复杂，施工不便，坎侧壁易空蚀，仅在连续戽难以满足消能要求时才考虑采用。

消力戽设计要求是：在各种泄流情况下均能形成稳定戽流，避免下游低水位时出现自由挑流，下游高水位时形成潜底戽流，冲刷坝脚。主要内容有：确定戽的反弧半径R、戽坎高度a和戽唇挑角θ。对差动式戽还须布置齿坎，并选定其型式和尺寸。

消力戽的水力计算和理论研究目前尚不成熟，设计时可参考有关文献，对连续式戽坎，初步拟定尺寸时可参考下述经验数据：

（1）挑角θ。连续式戽坎，绝大部分工程采用45°，也有的采用40°，甚至37°；差动式戽坎多用15°～45°。大挑角一般容易形成戽流，但戽后涌浪高，冲坑深，下游水面波动大；θ过小，戽内漩滚易超出戽外。

（2）戽坎高度a。为防止泥沙或石块卷入戽内，戽坎顶应高于河床，一般a约取尾水深度的1/6。

（3）戽底高程。一般取与下游河床同高。戽底高程定得过高，易形成挑流流态；过低时增加开挖量。

（4）反弧半径R。R愈大，出流条件愈好，戽内漩滚体积大，对消能有利。但R大到一定程度后，消能效果不能显著增加，且戽体工程量加大。初选R时可参考图2-44所示的统计曲线，图中，q为单宽流量m3/（s·m），H为戽底与上游水位的高差（m）。

当下泄水流的单宽流量q较大时，为加大戽内漩滚体积，提高消能效果及确保戽流流态，可在戽底插入一水平段，形成戽式消力池，工程量虽有所增加，但消能效果显著。戽流消能适用于尾水较深（大于跃后水深），且变幅较小，无航运或排漂要求，下游河床及两岸抗冲能力较强的情况。由于高速主流在表面，戽后不需要做护坦。消力戽工程量较消力池小，冲刷坑较挑流式的浅，不雾化，但下游水面波动大，延伸范围长，底部泥沙带入戽内易磨损戽面。

（五）下游折冲水流的产生及防止措施

折冲水流是溢流坝下游河道发生的一种左冲右撞的不利水流流态。产生折冲水流的主要原因是，由于溢流坝往往只占河床的一部分，泄水时，尤其是开启部分孔口泄水时，下泄水流宽度远小于河道宽度，高速水流不能在平面上迅速扩散，主流两侧形成巨大回流。当两侧回流强度不同，水位不同时，则将主流压向一侧，形成左右摆动的折冲水流，冲刷河床与两岸，折冲水流有时会影响电站出力或航运。

防止折冲水流的措施有：①在枢纽布置上，尽量使溢流坝下泄水流与原河床主流的位置和方向一致；②在结构上布置导流墙，将泄水部分与其他部分隔开，防止回流挤压主流；③在运用上规定合理的闸门开启程序，使各孔闸门同时均匀开启，或对称开启，以使水流对称均匀；④进行水工模型试验，研究下游流态及改善措施。