水闸的消能和防冲处理的工程措施
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• 作用：稳定水头，调整铅直断面的流速公布， 减少池后冲刷，促使水流均匀扩散。
• 高度： 0.5 ~ 1m，砼与钢筋混凝土筑成，并与 护坦连成整体。
• 型式：连续式，齿型。
（2）消力墩
消力墩沿水流方向的断面型式可为矩形或梯 形，墩顶应有足够的淹没水深，墩高为跃 后水深的1/5～1/3。墩宽及墩的净距一般采 用墩高的一半，前后排的净距可比墩高稍 大些。
海漫首端河床冲刷深度 ：
d m
0.8
qm
v0
hm
海漫末端河床冲刷深度 ：
dm
0.8
qm
v0
hm
防冲槽布置示意图
（2）防冲墙
对于冲刷深度较小的水闸，可采用1~2m深的 防冲齿墙
对于冲刷深度很大的水闸，建议采用板桩或 地下连续墙，来阻止冲刷坑向消力池方向 推进，板桩或地下连续墙的深度不应小于3 倍的（dm）。
(3)消力池的底板计算
消力池底板厚度可根据抗冲和抗浮要求，并取其最大值。
抗冲要求 抗浮要求
t k1 q H
t
k2
U
W
b
Pm
3、辅助消能工
①水流受辅助消能的阻挡，抬高了原来小于跃后 水深尾槛前水深。 ②辅助消能的作用改变了原来水流的流速分布， 增加了对水跃阻力，降低了对跃后水深的要求。
（1）尾槛
7、上游河床和上下游岸坡的防护
（1）上游河床防护
一般采用浆砌石或干砌块石护底，其长度与 水头、单宽流量及土质情况有关，约为3～ 5倍堰顶水头(不包括防渗铺盖的长度)。土 质抗冲能力较低时，护底上游端还应设置 厚度约为1.0m左右的防冲槽。护底下面设 垫层。
（2）下游河床防护
• 在靠近闸身一段距离内，由于流速较大， 常用浆砌石护坡。上游护坡一般自铺盖始 端再向上游延伸2～3倍水头，下游自防冲 槽末端再向下游延伸4～6倍水头。
2、消力池尺寸计算 (1)消力池Leabharlann Baidu深度计算
d 0hc hs Z
hc
hc 2
1
8q 2
ghc3
1
b1 b2
0.25
Z q2 q2 2g 2hs2 2ghc2
hc3
T 0hc2
q2 2g 2
0
消力池的深度计算示意图
(2)消力池的长度计算
Lsj Ls L j
L j 6.9hc hc
（3）消力齿
可用于下游水深较小的情况，一般布置在 消力池的陡坡坡脚处，齿的剖面型式常采 用梯形或三角形，通常将齿顶削成半圆形。
沙湾电站下游消力齿
沙湾电站下游消力齿和消力墩
4、浪状水跃、折冲水流的防止措施
（1）波状水跃的防止措施 在出流平台（0.5~1.0 m）末端设置一道小坎，将射
流挑起转而跌入池中，形成旋滚或淹没水跃，以充分 利用池深消能，小坎高度 c，一般为0.5~1.0 m。
• 干砌块石护坡，厚约0.3～0.4m，其下铺砂 卵石垫层。无论是纵向或横向，每隔8～ lOm设置混凝土或浆砌石石埂一道，断面尺 寸约为0.3 m×0.4m左右。
一、过闸水流特点
1、水流形式复杂 2、闸下易形成波状水跃
3、闸下容易出现折冲水流
波状水跃示意图 折冲水流示意图
二、消能防冲设计的水力条件
1、闸下水流的消能方式
• 平原地区采用底流式消能。 • 山区灌溉渠道可采用挑流式消能。 • 当水闸闸下尾水深度较大，且变化较小，河床及岸坡抗冲
能力较强时，可采用面流式消能。 • 对于挟有较大砾石的多泥沙河流上的水闸，不宜设消力池，
前面段水平，后面段倾斜，倾斜底坡
海漫布置示意图
(2)根据水流流速选择构造： 混凝土海漫 ：6～10m/s 干砌块石：2.5～4.0m/s 浆砌块石 ：3 ~ 6 m /s
(3)长度： Lp K q H
q ——消力池出口处单宽流量（m3/s • m ）
ΔH——上、下游水位差（对应的）
Ｋ ——经验系数
（2）折冲水流的防止措施
①总体布置时，尽量使上游渠道有一段较长的 顺直段，确保来水顺均匀。
②控制下游翼墙的扩散角，扩散角宜7~12，使 水流均匀扩散。 ③制订合理的闸的开启程序，注意均匀齐步，间 隔对称等开启原则，力避开启、关闭时大起大落 和多孔闸部分闸孔泄流的运用方式。
5、海漫
(1)布置 水平海漫：下游河床局部冲刷大。适用于下游河床 抗冲能力较强的情况 倾斜海漫：倾斜段坡度以1：6~1：10为宜
粉砂、细砂河床： 13 ~ 15
中砂、粗砂、砂壤： 10 ~ 12
壤土：
8~9
粉质粘土：
9 ~ 10
坚硬粉土：
6~7
适用范围
q H = 1 ~ 9
计算时，试算各种水位流量组合下：q 和ΔH取最大值。
6、防冲槽与防冲墙
（1）防冲槽
防冲槽大多采用宽浅式的，槽深一般取
1.5～2.5m，底宽b取2～3倍的深度，上游 坡率m1=2～3,下游坡率m2=3
可采用抗冲耐磨的斜坡护坦与下游河道连接，末端应设防 冲墙。
2、消能防冲设计的水力条件选择
三、水闸的消能防冲设计
1、底流消能消力池型式
• 下挖式：当闸下尾水深度小于跃后水深 • 突槛式：闸下尾水深度略小于跃后水深的消力池消能 • 综合式：当闸下尾水深度远小于跃后水深，且计算消力池
深度又较深时
（a）下挖式；（b）突槛式；（c）综合式
• 高度： 0.5 ~ 1m，砼与钢筋混凝土筑成，并与 护坦连成整体。
• 型式：连续式，齿型。
（2）消力墩
消力墩沿水流方向的断面型式可为矩形或梯 形，墩顶应有足够的淹没水深，墩高为跃 后水深的1/5～1/3。墩宽及墩的净距一般采 用墩高的一半，前后排的净距可比墩高稍 大些。
海漫首端河床冲刷深度 ：
d m
0.8
qm
v0
hm
海漫末端河床冲刷深度 ：
dm
0.8
qm
v0
hm
防冲槽布置示意图
（2）防冲墙
对于冲刷深度较小的水闸，可采用1~2m深的 防冲齿墙
对于冲刷深度很大的水闸，建议采用板桩或 地下连续墙，来阻止冲刷坑向消力池方向 推进，板桩或地下连续墙的深度不应小于3 倍的（dm）。
(3)消力池的底板计算
消力池底板厚度可根据抗冲和抗浮要求，并取其最大值。
抗冲要求 抗浮要求
t k1 q H
t
k2
U
W
b
Pm
3、辅助消能工
①水流受辅助消能的阻挡，抬高了原来小于跃后 水深尾槛前水深。 ②辅助消能的作用改变了原来水流的流速分布， 增加了对水跃阻力，降低了对跃后水深的要求。
（1）尾槛
7、上游河床和上下游岸坡的防护
（1）上游河床防护
一般采用浆砌石或干砌块石护底，其长度与 水头、单宽流量及土质情况有关，约为3～ 5倍堰顶水头(不包括防渗铺盖的长度)。土 质抗冲能力较低时，护底上游端还应设置 厚度约为1.0m左右的防冲槽。护底下面设 垫层。
（2）下游河床防护
• 在靠近闸身一段距离内，由于流速较大， 常用浆砌石护坡。上游护坡一般自铺盖始 端再向上游延伸2～3倍水头，下游自防冲 槽末端再向下游延伸4～6倍水头。
2、消力池尺寸计算 (1)消力池Leabharlann Baidu深度计算
d 0hc hs Z
hc
hc 2
1
8q 2
ghc3
1
b1 b2
0.25
Z q2 q2 2g 2hs2 2ghc2
hc3
T 0hc2
q2 2g 2
0
消力池的深度计算示意图
(2)消力池的长度计算
Lsj Ls L j
L j 6.9hc hc
（3）消力齿
可用于下游水深较小的情况，一般布置在 消力池的陡坡坡脚处，齿的剖面型式常采 用梯形或三角形，通常将齿顶削成半圆形。
沙湾电站下游消力齿
沙湾电站下游消力齿和消力墩
4、浪状水跃、折冲水流的防止措施
（1）波状水跃的防止措施 在出流平台（0.5~1.0 m）末端设置一道小坎，将射
流挑起转而跌入池中，形成旋滚或淹没水跃，以充分 利用池深消能，小坎高度 c，一般为0.5~1.0 m。
• 干砌块石护坡，厚约0.3～0.4m，其下铺砂 卵石垫层。无论是纵向或横向，每隔8～ lOm设置混凝土或浆砌石石埂一道，断面尺 寸约为0.3 m×0.4m左右。
一、过闸水流特点
1、水流形式复杂 2、闸下易形成波状水跃
3、闸下容易出现折冲水流
波状水跃示意图 折冲水流示意图
二、消能防冲设计的水力条件
1、闸下水流的消能方式
• 平原地区采用底流式消能。 • 山区灌溉渠道可采用挑流式消能。 • 当水闸闸下尾水深度较大，且变化较小，河床及岸坡抗冲
能力较强时，可采用面流式消能。 • 对于挟有较大砾石的多泥沙河流上的水闸，不宜设消力池，
前面段水平，后面段倾斜，倾斜底坡
海漫布置示意图
(2)根据水流流速选择构造： 混凝土海漫 ：6～10m/s 干砌块石：2.5～4.0m/s 浆砌块石 ：3 ~ 6 m /s
(3)长度： Lp K q H
q ——消力池出口处单宽流量（m3/s • m ）
ΔH——上、下游水位差（对应的）
Ｋ ——经验系数
（2）折冲水流的防止措施
①总体布置时，尽量使上游渠道有一段较长的 顺直段，确保来水顺均匀。
②控制下游翼墙的扩散角，扩散角宜7~12，使 水流均匀扩散。 ③制订合理的闸的开启程序，注意均匀齐步，间 隔对称等开启原则，力避开启、关闭时大起大落 和多孔闸部分闸孔泄流的运用方式。
5、海漫
(1)布置 水平海漫：下游河床局部冲刷大。适用于下游河床 抗冲能力较强的情况 倾斜海漫：倾斜段坡度以1：6~1：10为宜
粉砂、细砂河床： 13 ~ 15
中砂、粗砂、砂壤： 10 ~ 12
壤土：
8~9
粉质粘土：
9 ~ 10
坚硬粉土：
6~7
适用范围
q H = 1 ~ 9
计算时，试算各种水位流量组合下：q 和ΔH取最大值。
6、防冲槽与防冲墙
（1）防冲槽
防冲槽大多采用宽浅式的，槽深一般取
1.5～2.5m，底宽b取2～3倍的深度，上游 坡率m1=2～3,下游坡率m2=3
可采用抗冲耐磨的斜坡护坦与下游河道连接，末端应设防 冲墙。
2、消能防冲设计的水力条件选择
三、水闸的消能防冲设计
1、底流消能消力池型式
• 下挖式：当闸下尾水深度小于跃后水深 • 突槛式：闸下尾水深度略小于跃后水深的消力池消能 • 综合式：当闸下尾水深度远小于跃后水深，且计算消力池
深度又较深时
（a）下挖式；（b）突槛式；（c）综合式