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基于DDA的某水电站消力池高边坡稳定性分析

摘要：针对某水电站消力池高边坡，利用ＦＬＡＣ３。软件非线性有限差分法初步计算，得出坡体潜在滑动面的位置，建立了基于块体理论的非连续变形分析（ＤＤＡ）块体系统分析模型。利用该模型分析了现状边坡和加固后边坡的位移与强度参数之间的关系，得出了边坡在加固前后的极限内摩擦角及相应的稳定安全系数。结果表明，该边坡在加固前安全系数较小，存在失稳的可能性，采用推荐方案预应力锚索加固后，边坡的稳定安全系数有显著提高，满足正

ｄｏｉ：１０．３７２４／ＳＰ．Ｊ．１２０１．２０１３．０３０７１
基于ＤＤＡ的某水电站消力池高边坡稳定性分析
崔健健，沈振中，孙丹
（河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，南京２１００９８）
常运行的要求。关键词：岩体边坡；ＤＤＡ；极限摩擦角；安全系数；稳定
中图分类号：ＴＶ２２３文献标识码：Ａ文章编号：１６７２ — １６８３（２０１３）０３ — ００７１４３５
ＳｔａｂｉｌｉｔｙＡｎａｌｙｓｉｓ０ｆＨｉｇｈＳｔｉｌｌｉｎｇＰｏｏｌＳｌｏｐｅｏｆａＨｙｄｒｏｐｏｗｅｒＳｔａｔｉｏｎＢａｓｅｄｏｎＤＤＡ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｏｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｉｎｇ２１００９８，Ｃｈｉｎａ）

台阶式消能的水力特性及计算

台阶式消能的水力特性及计算2003年6月中南水力发电第2期台阶式消能的水力特性及计算张永涛(中南勘测设计研究院,长沙410014)摘要介绍了台阶式泄槽的水力特性及特点引进了经试验拟合或理论推导的3种计算台阶式泄槽消能率的公式及图表,并通过实例进行对比分析,表明台阶式泄槽可将势能大量消耗在顺台阶下泄的过程中.从而减小了下游消力池的长度和深度,为一个较好的有发展前途的消能方式.关键词台阶消能滑面流消能率公式泄槽消力池目前,常用的消能方式有底流式消能,挑流式消能,面流式消能,也有将此三种基本消能方式组合起来的消能方式.例如,将面流和底流结合应用的消能戽.底流式消能一般适用于水闸,中小型溢流坝及地质条件较差的各类泄水建筑物.面流式消能适用于对航运无较高要求且需要排冰,漂木的河段.而对于中高水头泄水建筑物且下游地质条件较好时,采用挑流式消能可能更为经济.但对于山区一些小流量,高落差而地形条件有限不能采用挑流消能方式的泄水建筑物,不管采用上述何种消能方式,不是消力池工程量过大,就是收缩水易发生气蚀.这是因为上述消能方式深处流速过高, 的根本是将水流的势能大部分转化为收缩水深处的动能再集中消能所致.但如果我们能将大部分势能消耗在沿泄槽下泄的过程中,那么,集中在一起的动能将会变得相对较小.很显然,此时不管再采用何种消能方式,其经济效益将是明显的.其实在中国古代修建的很多水利圬工建筑物中,其下游并无刻意修建的消能建筑物,千百年来,运行尚好,观察其外观.大部分建筑物的下游面为条石或砖砌筑的台阶状泄面, 而此正是在实践中应用的台阶式消能方式的原始雏形.虽然在实践中运用较多,但由于此种消能方式水流条件复杂.与其相关的水力学原理也经历了相当长时间的探索过程,直到1982年,美国恳务局才对上静水坝(UpperStillwaterDam)的台阶式溢洪道进行了系统的水力模型试验,对台阶式消能方式给予了初步的理论分析.而随着碾压混凝土技术的发展,因台阶状的表面有利于碾压混凝土的施工,故人们越来越对此种消能方式产生了浓厚的兴趣.国外已有许多大坝,特别是碾压混凝土坝在消能方面尝试采用台阶式消能方式,具体应用如表1所示.本文仅就台阶式泄槽上水流的态及前人对此有关的一些水力计算及模型试验成果做一个介绍,以引起我国水利工作者对此种消能方式的重视.l流态及水力特性台阶式泄槽的流态大致可分为舌状流(the118ppeflow)及滑面流(theskimmingflow).舌状流一般发生在较小流量的情况(见图1),水流条件类图1发生不完全水跃的舌状水流l0?中南水力发电第2期表1台阶式溢洪道典型实例表国家,建成泄槽坡度坝高最大单宽流名称台阶高度(m).台阶个数台阶类型年份(.)(椰)量(m/’s.1u)-克里韦多格英国,196860722.80.了6预制混凝土梁德米斯特克拉尔南非,1986593030ll9水平台阶扎埃霍克南非,198658.245l5.6l40水平台阶蒙克斯维尔美国,19875236.69.3O.6l水平台阶奥利维特斯法国,198753.1366.60.647水平台阶上静水美国,198772过渡到596ll1.6O.6l水平台阶蒙巴利中非,199051.324.5l60.836水平台阶彼提特蒙特圭亚那,199451.33740.6水平台阶吉尔波美国,1926497.86.18倾斜台阶南国河老挝,199851.337.81.50.484水平台阶似于多级跌水,其水流呈射流状逐级下跌或飞溅下跌.在台阶上产生水跃或局部水跃,以此来达到消能的目的.此种消能方式对较小流量较为有效.但在实际工程中,由于担心射流的不稳定性可能导致台阶结构的破坏,故大部分台阶式泄槽并未按舌状流进行设计.而当台阶上通过较大流量时,其会在台阶表面形成连续的平滑流体,并在每一级台阶的凹陷处形成稳定漩涡,一方面台阶起加大糙率的作用,另一方面由于台阶凹陷处的稳定涡流与主流的摩擦而产生强烈的混掺效应,在此两种作用下,经过一个初始距离, 水流开始掺气,水深增加,流速减小,当掺气稳定后, 水深及流速保持不变(见图2).根据大量的模型试验及原型观测,台阶式溢洪道的主要水力特性有以下几点:(1)泄槽设置台阶后不会影响溢流堰的流量系图2滑行水流的典型流态数.(2)台阶的高度应从小到大,逐渐过渡,避免小流量发生舌状流.(3)滑面流充分掺气后基本为均匀流,水流的深度和速度保持不变,掺气点的初始位置和稳定掺气的位置在台阶尺寸不变时,随着单宽流量q的增加逐渐顺泄槽下移.(4)台阶式消能的消能率与下泄单宽流量q,泄槽高H,台阶高度h,泄槽坡度0有关,在泄槽总高度一定的情况下,随着q的加大,消能率减小. (5)对于较高泄槽,在达到均匀掺气后,台阶式泄面的断面流速基本保持不变,也就是说各台阶间的能量损耗与台阶的高度相等,水流动能不变,这就是台阶式消能工应用于高落差消能的较好前景.2滑面流的水力计算2.1水流流态的判断按照钱桑(H.Chanson)的理论,为了符合SK3型水流的应用特征,滑面流的临界值为:l堕:1.O6—0.465tg0(1)式中:y临——水流形成滑面流流态临界水深的临界值:,l——台阶高度.当Y.>Y临时?水流开始出现滑面流流态.第2期张永涛台阶式消能的水力特性及计算.11 2.2水流达到稳定掺气均匀流按照紊流边界层的理论.如图2所示,水流从水库进入溢流坝面,从A点开始,水流受粗糙坝面的影响,顺坝面向下游发生紊流边界层,并且该层逐渐加厚.发展到与溢流水深相等的B点.在此上游,水流为不掺气区.水深逐渐减小.在此点以后,水流开始表面掺气.水深逐渐增加,同时由于台阶对底层水流的破碎作用.加剧了水流的紊动,到C点处形成表面有掺气,底部有稳定含气旋滚的台阶溢流的典型流态——滑面流(theskimmingflow).此时水流基本达到稳定掺气均匀流,水深和流速保持不变.从堰顶起,掺气点的距离A曰可按下式计算:一AB=Ll=9.719Ks(sin).’.%.?’(2)式中:Ks——台阶绝对粗糙度,Ks=hcos0:洪道的高度,按照公式(5)来求出能够达到均匀流的单宽流量.2.3理论估计的均匀流水深台阶式溢流坝在滑面流的流态下.除顶部曲线外,其余可近似按照断面平均流速为Vo.水深为Yo的明渠均匀流进行计算,能量损失主要为沿程损失,其具体计算可用达西公式表示:h,:厂4尺?2对于宽浅式明渠,水深Yo远小于明渠的宽度B,故水力半径R?Yo,而对于明渠均匀流,,l_,Lsin,再将V=旦Yo代入整理,可得),.=8gsin0)113=Yc丽f)l,3(6)一溢流坝的倾角:一计算参数式中:,一阻力系数,它是表示沿程阻力大小的无丽q:g一单宽流量,g詈.此断面的水深:),l=Ks0in.4034F.O(3lSlnJ…当达到均匀掺气点C时,按照G.C.CI1ristod0u1ou的估计,一AC=L’=2L1. 汶就煮昧着只有从堰顶讨1.’的足巨离后.台阶量纲系数;根据量纲分析,其与相对粗糙度及雷),0偌数有关.上式便是台阶式宽浅矩形断面均匀流水深的基本计算表达式.有了上式便可简单的表示高度为z的溢洪道,其响应的能量损耗:警每水流才能逐渐达到均匀流.又因为,sin0Z,此处,z为溢流堰的高度.式中:E),tc0S+丢所以=?因Q=mB厨,故有g:小,即即:Z8.6(sin0)0’q.”‘0695(5)也就是说只有台阶式溢洪道的高度不小于上述表达式计算的z时.台阶水流才能在泄面上达到稳定掺气均匀流,由于式(5)对Ks的变化影响较小,即台阶的高度对实现均匀流影响不大.故也可根据溢no=()2-0.794蹴一般在0.33,0.512之间,0.794m为1.67,1.25,近似可取1.5.也就是Ho1.5yf.o12中南水力发电第2期一!2(fqZ),/3圣q-”.Z+1.5yZ+1.5y一—(8s~n_0),/3(cos0+4一sin0)毒:.511+th(0.628(0.514-c,))0)】(9)卫=.(——)1(9)厂,C(1一Ce), 式中:——掺气后与不掺气条件的阻力系数之l(7)比:C——空气等效浓度,初步计算为C=0.9sin0.上式便是从坝顶至垂直距离为z的任意截面的台阶式溢洪道的能量损耗,但此截面应在均匀流的流态内.以上便是计算台阶式消能能量损耗的基本公式. 2.4阻力系数f按照公式(7)求解能量损耗的关键所在是阻力系数f的大小.其本质是糙率的大小,可用K=hcos0的函数来表示,但迄今为止,对于阻力系数f的理论推导和试验测定均有一定的近似性,故对于不同的泄槽倾角,在模型试验的基础上.有以下的表达式.,对于0<12.,Chanson(1995)提出=0.72+1.42In对于0=27.,Tozzi(1994)提出=3.25+0.39logc而对于应用最广的坡度为50.---60.的溢洪道. Chamani和Rajaratnam在1999年对大量试验数据进行研究后得出:古-1.76+1.92log()(8)当流态为均匀流时,可用表达式(8)和表达式(6)联解,求出f.因为台阶式溢洪道泄流时大量掺气,它较常规溢流坝掺气量大很多,H?Chanson(1995)在试验分析的基础上得出以下公式来粗估掺气后台阶式消能的阻力系数.利用(9)式由厂求出后,代入(7)式即可求出.3经验图表3.1G.0.Ohrist~louIOU曲线对于台阶式溢洪道能量损耗的初步估算,G.C.Christodoulou提出可用图3中由试验的数据归纳拟合的曲线进行估算.图中等为消能率为溢洪道水流的临界水深,N为台阶数量,h为台阶高度.本图适用范围较广,22<0<55.,5<N<58.Yo/Nh<O.5.HoL03.8x+80瑚姗?00lrstl0llIV?Rice3~avy3.6f3.4,哇.?0.2?O,06.-,0??nYc图3根据试验数据得出的有关消能率AH/Ho与参数Yc/I~的相关曲线第2期张永涛台阶式消能的水力特性及il算13 3.2II’Bali坝通用图表M’Bali坝位于中非共和国.最大坝高33m.泄洪建筑物采用台阶式溢洪道,底流式消能,台阶高宽比为1:0.8,标准台阶高0.8m,堰顶部分采用小高度台阶予以过渡,最大单宽泄量16m./s.m,堰上最大水头4m.施工阶段,在比利时Liege大学海洋工程水利实验室系统地进行了1:20的溢洪道模型试验.形成计算台阶式溢洪道水力特性的通用图表,如图4所示.此图适用范围为泄槽最高80m,单宽流量O~20m/s.m之间.工程建成后进行了泄洪过程的原型观测.观测成果与图4基本一致.图中H为溢洪道高度,h为台阶高度,q为单宽流量.用以上水力计算公式与WBali坝成果可对比进行初步估算,重要工程应进行模型试验. 202850:q2lZfr,f7ffl/II耢气永iI3.2o.8掺气水流瞳sj吼盈--1—’===:1020304o50?旦h田4_’li坝的模型试验得出的台阶式溢洪道的通用圈表4实例分析笔者在重庆鲤鱼塘水库工程的初步设计中曾对沿程台阶式消能与常规底流式消能做了对比设计.重庆鲤鱼塘水库工程是以灌溉为主,兼顾发电及移民的大型水利工程,其跌水电站压力前池布置在半山腰. 从压力前池引一条压力钢管至厂房发电,电站尾水用于灌溉.为保证在机组检修时下游能正常供水与灌溉.特在前池侧边设置开敞式溢洪道进行泄水.总体平面布置如图5所示.在溢洪的消能设计中,考虑到虽然单宽泄量相对较小,但总消能落差近百米,且泄槽及灌溉渠道均在半山坡开挖而成,近垂直布置,消能后要求水流转90*平顺进入灌溉渠道,故考虑采用底流消能方式, 在实际设计中,又将台阶式泄槽与常规光滑面泄槽作了对比计算.根据沿泄槽轴线原始地形为两头较陡,中部较缓呈台地形状的特点,按地形顺泄槽纵向设置了3级底流式消力池,第一级消力池消能落差47.3m,第二级消力池消能落差9.7m,第三级消力池消能落差4O.7m.最初均考虑采用常规光滑泄面,经初步计算, 第一级消力池入池流速29.2m/s,需消力池长20m, 深3m,消力池处于强水跃状态,水流旋滚严重,波浪较大,直接影响下一级消能,且如此高的流速易产生气蚀破坏,故考虑对首尾两级落差较大的消力池采用台阶式泄槽,进行沿程消能,中间一级落差较小, 仍采用常规光滑泄面进行连接.现重点介绍第一级泄槽的设计概况,第一级泄槽紧接压力前池侧堰,堰顶高程369.1Om,堰顶宽6m. 矩形泄槽坡比1:0.8,在堰后通过lOm长渐缩段,将泄槽宽由6m渐缩至5m,其下游消力池及以下2级泄槽及消力池宽均为5m.堰顶通过设计泄量Q=13.4m/s时,堰上水头为1m,因消力池宽5m,故暂按宽5m计算单宽流量,q=13.4/5=2.68m3/s,临界水深Y.:(qZ/g)=O.9m.顺泄槽设置水平台阶.标准台阶高0.6m,宽0.48m,共设置标准台阶71阶,为防止小流量水流飞溅,在台阶起始处设置6个过渡台阶,台阶高度由0.15m渐增至0.6m,台阶的外轮廓线保持1:0.8的坡比不变.即泄槽坡度为51.34..具体如图6所示.‘I潭眦?14中南水力发电第2期按照H.Chansoii的判别标准堕一:I.06—0.465tg0:0.479,即Yc临0.287m,q临=0.483m3/s—m,故只需q>q临=0.483m3/s—m,就能满足出现滑面流的条件,显然下泄设计泄量q=2.68m./s-m,满足出现滑面流的条件.台阶绝对粗糙度Ks=hcosO=0.6cos51.34=0.3748,参数F.=.-7—:4.22,从堰顶至出现表面掺气点?gsin的距离厶=9.719Ks(sinO)._.”=9.97m.即经过:l3个台阶后,出现表面掺气,该断面的水深Yl~Ks0in.40)3u4u4F.O_592=..358m,平均流速U=7.48m/s,该断面以下逐渐掺气,按GC.Christodoulou的估计,再经过约lOm,就能形成均匀掺气的滑面流,断面水深及流速均不再变化, 均匀流水深yo可由方程式(6)和(8)联解,即联解方程,6+一_92log(者03748)和方程t-y._0.9(击)I,’,求出345m,?35,此时U.:7.77m/s,若按H.Chanson的分析,考虑掺气因素计算出f./f=O.2432,f:0.35X0.2432=0.0851, 此时y._0_9(击)I,’_0_2I53’?45.将以上计算成果再用M’Ba li坝的设计图表进行复核,计算系数二.:3.39,出现掺气的台阶个数为12个.H=12X0.6=7.2m,查图得:0.57.2gH计算出现表面掺气点的流速V1=6.77m/s,当台阶个数为20个时:0.37,V5.68m/s,台阶个数为-42gH60个时一10.18.v=4.82m/s,即台阶个数超过42gH 20个后,断面流速即保持在5,6In/S左右.再按图.3所示的试验拟合曲线计算入i1流速.参I4数旦::竺:0.02l2Nh,j,X0.6断面流速v=5.15m/s.一,查图得垒:0.972,从以上的计算成果可知,不管采用何种计算力法,得出的入池流速均在5--~8m/s左右.考虑到台阶式泄槽大量掺气的影响,按H.Chans0n的估计.入池流速12.5m/s,此流速较常规光滑泄槽入池流速近30m/s减小很多,按入池流速12.5m/s计算,台阶式泄槽沿程消能率为81%,此时消力池只需长lOm,深1.5m,较常规泄槽消力池长度及深度均减小5096,而且池内发生稳定水跃,下游水面较平静.5结论及建议(1)沿程台阶式消能方式是一种新兴的消能方式,迄今为止,它较多地被应用于小流量,高落差的消能建筑物,而且其可配合RCC技术的层面进行施工,具有明显的经济效益.(2)台阶式消能的关键在于合理地选用台阶的型式及尺寸,力争在较短的泄面上形成均匀掺气的滑面流流态.(3)由于在台阶表面大量掺气,水流为水气混合流,极大地减小了泄槽出现气蚀的可能.(4)本文虽然列举了台阶式消能的水力计算方法,但其均为在特定条件下的试验或原型观测成果.考虑到量测水气混合流水力要素的准确性和复杂性,不同的计算方法计算成果有一定的差异,而且到目前为止还没有统一公认的理论和计算公式来系统地阐明台阶绝对粗糙度ks及泄槽坡度0对阻力系数f的影响,故以上公式只可用于初步计算.(5)应进一步研究台阶式消能方式的消能机制及体型优化问题,做好原型观测,不断积累经验,加以推广,如能在较大单宽流量情况下使用台阶式消能方式,扩大其适用范围,其经济效益更为明显.参考文献IGC.Christodoulou.”Designofstepped spillwaysforoptimalenel.g3’dissipation”.Hydl”opower &DamsIssueFive.1999.croix.”Thestepped spillwayofBi1iDam”.WaterPower&DamConstruction January1993.3JoseLSanchez13.andFernandoGonzal~V木”Spi11ing floodscostEFFECTIVELY”InternationalWateKPowe r&DamConstructionMa)1996 ‘收稿日期:2003-05—21。

论述试议水利水电工程的消力池底板设计

论述试议水利水电工程的消力池底板设计作者：田力争杨会玲来源：《城市建设理论研究》2013年第21期【摘要】：消力池是水利水电工程的重要建筑物，已建工程中有许多宝贵的经验，也有惨痛的教训，本文通过对消力池底板的稳定分析、脉动压力的计算，和几个水电站工程消力池的运行状态的简介，提出了对透水式底板的设计。

【关键词】：水利水电工程消力池底板设计中图分类号：TV 文献标识码：A 文章编号：根据不完全统计，水利水电枢纽由于泄洪原因导致失事的比例占总失事数的 30%~40%。

在遭遇大洪水时，水电工程大坝会发生漫溢事故，即使不漫溢时，泄水建筑物的失事总是首当其冲。

近年来，由贵州芙蓉江鱼圹水库溢洪道和清水江三板溪水电站溢洪道消力池底板的破坏，联想到安康、五强溪、水丰等水电站消力池底板的破坏与加固，对消力池底板的设计，各设计院都有自己的特点，莫衷一是。

一、已有水电站的案例介绍1、鱼圹水电站鱼圹水电站位于贵州芙蓉江上，电站为二等大型工程，装机容量为 75 MW，大坝为混凝土面板堆石坝，坝高 76.5m，基础岩体为砂页岩灰岩互层。

设有左岸溢洪道泄洪，最大下泄流量为 9 410 m3/s。

溢洪道施工过程中，对泄槽末端体形进行了修改。

2006 年汛期泄洪时，修改段 0+069~0+129 m段发生了大面积破坏，底板被抬升，基岩受冲，冲深达 7 m以上，基岩和底板混凝土约 3 000 m3。

原设计在底板下面布置了暗排水系统，排水孔深 5 m，间距 4 m，并分缝面设橡胶止水。

2、五强溪水电站湖南沅水五强溪水电站为一等工程，库容 29.9 亿 m3，装机容量为 1 200 MW，大坝为混凝土重力坝，坝高 85.83 m，设9 个表孔、中孔和底孔，最大泄量 56 100 m3/s，采用 Y 形宽尾墩+挑流+消力池方式联合消能。

消力池底板下设暗排抽水系统，分缝面设止水。

施工期泄洪时消力池底板发生大面积破坏。

3、红林水电站贵州猫跳河五级电站红林水电站为引水式水电站，大坝为混凝土重力坝，坝高 26 m，校核洪水流量 3 180 m3/s，采用连续鼻坎自由出流（无闸门控制），单宽流量约 55 m3/(s·m)，坝后护坦长 12.8 m，厚 1.8 m，采用 C15 混凝土，布置插筋25@300cm×300cm，深入基岩 3.0 m，未设排水孔，但分缝面不作处理，不设止水，该工程运行近 30 年来，未发生过护坦破坏的情况。

水利常用公式

14、水利常用专业计算公式一、枢纽建筑物计算1、进水闸进水流量计算：Q=B0δεm（2gH03）1/2式中：m —堰流流量系数ε—堰流侧收缩系数2、堰流过水流量计算：Q=B0δεm（2gH03）1/2式中：m —堰流流量系数ε—堰流侧收缩系数δ—堰流淹没系数3、挖深式消力池校核长度计算：Lsj=Ls+βLj式中：Lsj —消力池长度（m）Ls —消力池斜坡段投影长度（m）β—水跃长度校正系数Lj —水跃长度（m）4、挖深式消力池深度按下式校核：d= hc hs △Z Ls+β Lj式中：d —消力池深度 (m)hc—水跃跃后水深 (m)hs—出池河床水深 (m)△Z—出池落差 (m)5、护坦式海漫长度计算Lp=Ks（q（△H）1/2）1/2式中：Lp —海漫长度 (m)Ks —海漫长度计算系数q —消力池末端单宽流量（m3/s）△H —下泄时上下游水位差（m）6、稳定河宽阿尔图宁公式：B=AQ0.5/J0.2式中：B —稳定河宽（m）A —河宽系数取1.5（m2）Q —造床流量（m3/s）J —河床比降7、河道冲刷深度计算hB=hp+ hp [（Vcp/V允）n-1]式中：hB—局部冲刷深度（m）V允—河床面上允许不冲流速（m/s）hp—冲刷处的深度（m）Vcp—平均流速（m/s）n—岸坡系数8、建筑物基底抗滑稳定校核Kc=f ΣG/ΣH式中：Kc—抗滑稳定安全系数f —基础底面与地基之间摩擦系数ΣG—作用于堰体、闸室上的全部竖向荷载ΣH—作用于堰体、闸室上的全部水平荷载9、建筑物基底应力计算Pminmax=ΣG/Am+ΣM/W式中：Pminmax—闸室基底压力的最大值和最小值（KN/m2）Am —闸室基础底面面积ΣM —作用在闸室上的全部水平向和水平荷载对基础底面垂直水流方向的形心轴的力矩（KN·m） W —闸室基础底面对该底面垂直水流方向的形心轴的截面矩（m 3） 10、明渠恒定均匀流的基本公式如下：流速公式 u ＝RiC流量公式 Q ＝Au ＝A RiC流量模数 K ＝A RC式中：C —谢才系数，对于平方摩阻区宜按曼宁公式确定，即 C ＝6/1n 1RR —水力半径（m ）； i —渠道纵坡；A —过水断面面积（m 2）；n —曼宁粗糙系数，其值按SL 18确定。

溢洪道消力池计算

溢洪道消力池计算
溢洪道消力池的计算主要包括以下步骤：
1、确定消力池的长度和深度：消力池的长度通常根据溢洪道的流量和下游水位来确定，而深度则根据溢洪道的最大流量和下游河道的冲刷能力来确定。

2、计算消力池的消能率：消能率是指溢洪道下泄水流在消力池中消除能量的程度。

根据不同的溢洪道形式和下游河道的条件，可以采用不同的消能率计算公式进行计算。

3、计算消力池的底宽和边坡：消力池的底宽和边坡应根据下游河道的冲刷能力和溢洪道的流量等因素来确定。

在计算时，需要考虑河床的抗冲刷能力和溢洪道下泄水流的冲刷能力。

4、计算消力池的流速和压力：消力池中的流速和压力应根据溢洪道的流量和下游水位等因素来确定。

在计算时，需要考虑消力池的长度、深度、底宽和边坡等因素的影响。

5、校核消力池的稳定性：消力池的稳定性是指其在溢洪道下泄水流作用下的稳定程度。

在校核时，需要考虑溢洪道下泄水流的冲击力和消力池的抗冲击能力等因素的影响。

总之，溢洪道消力池的计算需要综合考虑多种因素，包括溢洪道的流量、下游水位、河床的抗冲刷能力等，以便确保消力池能够有效地消除溢洪道下泄水流的能量，并保持稳定性和安全性。

消力池施工方案

消力池施工方案1. 引言消力池是一种用于减轻地震、风力或其他外部冲击造成的力量的结构物。

其作用是通过吸收和分散冲击力量，保护建筑物或其他设施的安全。

本文将介绍消力池施工方案，包括材料选择、设计原理和施工步骤等内容。

2. 材料选择2.1 混凝土消力池主要采用高强度混凝土作为主要材料。

高强度混凝土具有较高的抗压强度和抗拉强度，能够承受冲击力量并保持结构的完整性。

此外，混凝土也具有良好的耐久性和耐候性。

2.2 钢筋钢筋用于增强混凝土结构的强度和稳定性。

在消力池的设计中，钢筋通常被设置为网格状，以增加结构的刚性和抗剪能力。

2.3 橡胶隔震垫橡胶隔震垫用于减缓冲击力量传递到消力池的结构物上，从而减少结构的受力。

橡胶隔震垫具有良好的弹性和耐久性，能够有效地吸收和分散冲击力量。

3. 设计原理消力池的设计原理是将冲击力量转化为其他形式的能量，以减轻结构的受力。

主要的设计原理包括：3.1 动力学设计原理动力学设计原理是通过使用适当的材料和结构形式来减缓冲击力量的传递。

通过合理设置橡胶隔震垫和调整池体的几何形状，可以将冲击力量有效地分散和减少。

3.2 位移限制设计原理位移限制设计原理是通过设置弹性约束来限制结构的变形。

通过使用橡胶隔震垫等材料，可以将结构的位移限制在合理的范围内，从而保护结构免受冲击力量的破坏。

3.3 施工过程控制设计原理施工过程控制设计原理是通过控制施工过程中的各个环节，确保消力池的施工质量和效果。

包括施工材料的选择、施工步骤的控制和检测评估等。

4. 施工步骤4.1 地基准备在施工前，需要对地基进行准备。

地基应该具有足够的稳定性和承载力，以支撑消力池的重量和冲击力量。

4.2 模板制作根据设计要求，制作消力池的施工模板。

模板应该采用适当的材料，具有足够的强度和刚性，以确保施工的准确性和稳定性。

4.3 钢筋布置根据设计方案，将钢筋按照要求进行布置。

钢筋应该与模板紧密连接，以确保结构的稳定性和强度。

4.4 混凝土浇筑在钢筋布置完毕后，进行混凝土的浇筑工作。

消力池计算

**********************************************************************计算项目：消能工水力计算1********************************************************************** ----------------------------------------------------------------------[ 消力池断面简图]--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------[ 计算条件]----------------------------------------------------------------------[基本参数]消能工类型:下挖式消力池计算目标:设计尺寸上游底部高程:1.000(m)下游底部高程:0.000(m)消力池首端宽度:6.000(m)消力池末端宽度:6.000(m)水流的动能校正系数:1.000泄水建筑物下游收缩断面处流速系数:0.950消力池出流流速系数:0.950水跃淹没系数:1.050是否计算消力池前段长度:交互消力池前段长度:0.000(m)自由水跃跃长计算系数:6.900水跃长度校正系数:0.750是否计算消力池底板的厚度:计算消力池底板计算系数K1:0.200消力池底板安全系数K2:1.300消力池底板的饱和重度:25.000(kN/m^3)脉动压强系数:0.050海漫长度计算系数Ks:10.000河床土质允许不冲流速:1.000(m/s)水位流量的组数:1序号单宽流量上游水位下游水位扬压力(m3/s*m) (m) (m) (kPa)1 6.500 3.020 2.020 1.000----------------------------------------------------------------------[ 计算过程]----------------------------------------------------------------------1、判断是否需要建消能工。

折坡消力池护坦稳定性分析

ｆｕｈｅｔｙｒｕｉＥｇｎｅｎｓｔｔＦｒｔｒｎｐ￣Ｃｏｇｉ００６ＳｔｗｓｒＨｄａｌｎｉｅｒｇＩｔｕｅｏｅＴａｓｏ，ｈｎｑｎ４０１）ｏｅｎｃｉｎｉＷａｒｇ
Ｋｅｏｒ：ｓｏｎｇａｏ；ｓｉｌｓｎｐｏｌｕｔｔｎｒｓｕｅｔｂｌｙｏｅｓｓａｃｏｔｔｏｙＷｄｓｌｐｉｐｒｎｔｌｉｂａｉ；ａｒｎ；ｆｃｕａｉｇｐｅｓｒ；ｓａｉｉｆｒｉｔｎｅｆａａｉｎｎｇｔｌ
ｔａｈｔｌｉｓｎｃｎｅｃｅｏｓｏｉｇａｒｎｉｔｂｅｈｔｔｅｓｉｎｇｂａｉｏｎｔｄｔｌｐｎｐｏｓｓａｌ、ｌ
中图分类号：Ｖ５Ｔ６３
文献标识码：Ａ
为了改善嘉陵江航运现状，据《陵江航运发展规划》１根嘉ｌ，１嘉陵江十流广元至重庆河段共规划了１７个梯级电站嘉陵
ｅｅｇｉｉｔｙＨｄａｌｕｐｉｔｓｅｆｃｕｔｇｐｅｓｒｗｓｇｎｒｔｄｏｅｓｌｎａｉａｒｎｔｅｅｎｒｙｉｄｓｐｅｂｙｒｕｉｊｍ，ｎｎｉｕｔａｉｒｓｅａｅｅｅｎｔｔｌｇｂｓｐｏ，ｈｎｔｓｓａｄｃｅｖｌｎｕａｈｉｉｎｈ
护坦失稳的重要因素：苍溪枢纽折坡消力池护坦上脉动压力显示出明显的低频特性，优势频率远低于护坦的自其振频率，不会引起护坦共振；不利况下护坦抗浮稳定系数ＫＩ３１表明消力池护坦是稳定的。最＝．＞，７

泵站出水池稳定计算

泵站出水池稳定计算
进水池为浆砌块石半重力式堤墙，墙高1.5m ，顶宽0.5m ，墙后填料容重γ=18KN/m 3。

因出水池地高程在地下水位以上故地下水位以下土压力不予考虑。

主动土压力计算：
a a a a a K h K h h K h qHK E 22/21212121γγγ+++=
E a ---作用在挡土墙上的主动土压力kN/m;
q---作用在墙后填土面上的均布荷载kN/m 2;
H--- 土压力计算高度m;
K a-----主动土压力系数；
γ---挡土墙墙后填土重度kN/m 3；
γ/---挡土墙墙后地下水位以下填土浮重度kN/m 3；
h 1---墙后地下水位以上土压力的计算高度（m ）;
h 2---墙后地下水位至基底面以土压力的计算高度（m ）。

对于半重力挡土墙主动土压力系数的确定：
ϕββϕ
βββ2222cos cos cos cos cos cos cos ++--=a K
a K ---主动土压力系数；
β---挡土墙墙后填土表面坡度（0）；
ε---挡土墙墙背面与铅直面的夹角（0）；
φ---挡土墙墙后回填土的内摩擦角（0）；φ=18o
经计算a K =0.58;
E a =15×1.572×0.58÷2=10.72kN/m.
抗滑稳定计算
2min max /99.179.115.101.06115.117.2m KN W M A G P =⎪⎭
⎫ ⎝⎛⨯±⨯=±=
∑∑
5.1][11.179.199.1min max =<===ηηP P
最大最小基底应力均满足规范要求。

排水闸稳定及结构计算

排水闸稳定及结构计算1.各排水闸概况1.1水文资料根据xx县城堤防总体规划，县城河堤共有5个排水闸，西林河有两个排水闸：xx中学排水闸和老干局排水闸，白沙河有三个排水闸：师范排水闸、石龙头排水闸、及罗江围排水闸。

河堤上的排水闸主要作用是：平时能正常排泄内积水，洪水到来时关闸挡水，不让洪水涌入。

根据水文资料，排水闸排涝标准按十年一遇（P=10%）洪水，24小时暴雨产生的洪水总量，24小时排干计算。

根据《xx县城区防洪工程洪水计算书》可知各排水闸的水位资料，详见排水闸洪水成果表1.1-1。

表1.1-1 各排水闸洪水成果表1.2地质资料根据《xx县城区防洪工程地质勘探可行性研究报告》，可知各排水闸地基主要物理指标表1.2-1。

表1.2-1 各排水闸地基土质主要物理指标表1.3等级与安全系数根据《xx县城堤防加固工程可行性研究报告》西林河、白沙河大堤加固工程等级为三等，水闸为主要建筑物，其等级为三等，根据《水闸设计规范SL265-2001》，水闸整体抗滑稳定安全系数为：基本组合：1.25；特殊组合Ⅰ：1.10。

土基上闸室基底应力最大值与最小值之比的允许值为：基本组合：2.50；特殊组合3.0.闸基抗渗稳定性要求水平段和出口段的渗流坡降必须小于规范要求，见下表6.0.4。

表6.0.4 水平段和出口段允许渗流坡降值1.4地震烈度xx 县基本地震烈度为Ⅵ，按《水闸设计规范SL265-2001》，设计时不考虑地震作用。

2.主要计算公式及工况2.1闸孔净宽B 0计算公式根据《水闸设计规范SL265-2001》，水闸的闸孔净宽B 0可按公式（A.0.1-1）～（A.0.1-6）计算：2302Hg m QB σε=（A.0.1-1）单孔闸 4001171.01ss b b b b ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=ε （A.0.1-2）多孔闸，闸墩墩头为圆弧形时 N N bZ εεε+-=)1( （A.0.1-3）4001171.01Z ZZ d b b d b b +⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+--=ε （A.0.1-4）40000221171.01b d b b b d b b Zb Z b ++⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡++--=ε （A.0.1-5） 4.000131.2⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=H h H h s s σ （A.0.1-6）式中 0B ——闸孔总宽度（m ）； Q ——过闸流量（m 3/s ）；0H ——计入行近流速水头的堰上水深（m ），在此忽略不计； g ——重力加速度，可采用9.81（m/s 2）； m ——堰流流量系数，可采用0.385；ε——堰流侧收系数，对于单孔闸可按公式（A.0.1-2）计算求得或由表A.0.1-1查得；对于多孔闸可按公式（A.0.1-3）计算求得；b 0——闸孔净宽（m ）；b s ——上游河道一半水深处的宽度（m ）； N ——闸孔数；Z ε——中闸孔侧收系数，可按公式（A.0.1-4）计算求得或由表A.0.1-1查得，但表中b s 为b 0+d z ； d z ——中闸墩厚度（m ）；b ε——边闸孔侧收系数，可按公式（A.0.1-5）计算求得或由表A.0.1-1查得，但表中b s 为b Zb d b ++20； b b ——边闸墩顺水流向边缘线至上游河道水边线之间的距离（m ）；σ——堰流淹没系数，可按公式（A.0.1-6）计算求得或由表A.0.1-2查得；hs ——由堰顶算起的下游水深（m ）。

消力池稳定计算(2020年整理).pdf

***水库工程上坝址重力坝方案消力池稳定计算稿(可研阶段)************有限公司XXXX年11月审定：审查：校核：编写：目录1计算目的根据水工结构布置和水力学计算成果，计算可行性研究阶段上坝址重力坝方案消力池底板的抗浮条件，确定抗浮处理措施和工程量。

2计算要求满足可行性研究阶段要求。

3计算依据《混凝土重力坝设计规范》SL319-XXXX《水工建筑物荷载设计规范》SL744-XXXX《溢洪道设计规范》SL253-XXXX《***水库工程上坝址重力坝方案水力学计算稿》4计算过程4.1基本参数消力池底板总长30m，宽43m，底板厚2m，底板高程1349m。

消力池结合下游开挖布置，对基础进行固结灌浆处理，固结灌浆孔的间、排距均为2m，呈方形布置，坝基面孔深入基岩8m。

为增强护坦与基础连接布置基础插筋锚固，插筋为Φ25@2m×2m，入基岩深5.0m。

底流消能跃前水深按取泄槽末端的水深，根据泄槽水面线结果取末端水深。

4.2 计算公式消力池底板抗浮稳定复核计算按照不设排水孔考虑，计算工况： (1)宣泄消能防冲的洪水流量。

(2)宣泄设计洪水流量。

(3)宣泄校核洪水流量。

根据《溢洪道设计规范》SL 253-XXXX 规定，底板的抗浮稳定计算公式按照下式计算：12312f P P P K Q Q ++=+式中：P 1—底板自重，KN ；P 2—底板顶面上的时均压力，KN ；P 3—当采用锚固措施时，地基的有效重量，KN ； Q 1—底板顶面上的脉动压力，KN ； Q 2—底板底面上的扬压力； (1)护坦自重护坦长度30m ，宽度43m ，厚度2m ，混凝土容重24KN/m 3。

(2)时均压力时均压力的计算公式按《水工建筑物荷载设计规范》SL744-XXXX 中的要求，cos tr w p h γθ=式中：p tr —— 过流面上计算点的时均压强代表值(N/m 2)；w γ—— 水的重度，(kg/m 3)； h —— 计算点的水深；θ—— 结构物底面与水平面的夹角，θ=0。

对消力池底板设计的探讨

排水孔后未造成新的破坏。２．安康水电站。汉江安康水电站大坝为混凝土重力坝，坝高１２８ｍ，采用Ｙ形宽尾墩和消力池联合消能。一级平底消力池的单宽流量为２３３ｍ３／ｓ・ｉｎ。消力池底坎下设廊道抽排水系统，分缝
２．０ｉｎ，分５条横缝，３条纵缝，分缝面不作任何处理，以利排水，底板和边墙均设排水孔ｑｂ７６＠６．０ｉｎ×６．０ｎｌ，孔深５ｍ。基础岩体
为Ⅲ、Ⅳ类，设锚筋西２５长９ｍ＠３．０ｉｎｘ３．０ｉｎ，２００５年一２０ｏ７年汛期泄洪后检查，消力池底板未发现破坏。
四、结论
（１）坝高小于３０ｎｌ或消能设施完善的中型大坝的坝后护坦，
一
般脉动压力不大，也不受水流直接冲击，其设计应该简化，厚
高１１５．９５ｍ，最大下泄流量１５９５６ｍ，单宽流量为２４５．４８ｍ・ｍ１。采用表孔泄洪，并采用Ｘ形宽尾墩＋台阶坝面＋消力池联合消能
方式消能，消力池长约９０ｉｎ。按透水式底板设计，Ｃ２５混凝土厚
设止水。该工程运行以来，泄洪多次，使得消力池底板发生了抬动，维护检修时要２次加大底板厚度，达１０ｉｎ左右，仍旧不能保持其稳定，最后还是采用了３０００ｋＮ预应力锚索进行加固。３．五强溪水电站。此水电站为一等工程，库容２９．９亿ｒｎ３，装
挑流、挑流＋水垫塘联合消能等。
４．消力池底板稳定计算。消力池底板失稳主要是升浮移动失

消力池边墙稳定及应力计算

完建工况滑移安全系数倾覆安全系数摩擦系数基底承载力宽度B基底高度1.11.50.563墙前水位墙后水位左侧基底高度左侧基底伸出右侧衡重台高9797327弧度角度墙后填土浮容重γ土浮13kN/m313墙后填土天然容重γ土22kN/m322墙后填土饱和容重γ土饱23kN/m323墙体容重γ砼24kN/m324水容重γw9.81kN/m39.81墙后填土内摩擦角（水上）φ0.45°26墙后填土粘聚力（水上）c0.00kPa0墙后填土对墙背的外摩擦角（水上）δ0.23°13墙后填土内摩擦角（水下）φ′0.26°15墙后填土粘聚力（水下）c′0.00kPa0墙后填土对墙背的外摩擦角（水下）δ′0.23°13墙后填土表面坡角β0.00°0边墙与铅直面夹角ε0.29°16.7墙后填土高度H8.258.25 90度角度换算 1.5790土压力计算1 是否出现第二破裂面 1.19εcr（rad）68.06°0.29ε16.70956.84ε16.70＜εcr（rad）68.06不产生第二破裂角因此不会出现第二破裂面2 土压力系数计算δr0.15角度8.58θ1.11角度63.40水上土压力系数Ka0.720.79角度45.00衡重式土压力系数Ka0.39水下土压力系数Ka′0.723 主动土压力水上土压力作用角度29.70弧度0.52F1541.21方向F1x(470.11)力臂9.75←F1y268.15力臂 2.57↓水下土压力作用角度29.70弧度0.52F20.00F2x0.00力臂 4.67←F2y0.00力臂 4.10↓4 自重墙自重G1509.60力臂 4.09↓水上土自重G土11383.80力臂 6.69↓水下土自重G土20.00力臂0↓左侧水重Gw0.00力臂 1.00↓5 静水压力左侧基底静水压力Pw10.00力臂0.00→右侧静水压力Pw20.00力臂0.00←6 动水压力左侧时均压力Ptr0.00力臂 2.00→左侧脉动压力Pf0.00力臂 3.00→左侧脉动压力计算查表βm0.58查表Kp0.037 扬压力基底扬压力U10.00力臂0.00↑基底扬压力U20.00力臂0.00↑基底扬压力U30.00力臂0.00↑U0.00#DIV/0!抗滑稳定竖向力之和3161.55水平合力(470.11)抗滑稳定安全系数(3.36)抗倾覆稳定抗倾覆力矩16122.36倾覆力矩4583.61抗倾覆安全系数 3.52基底应力相对于A点弯矩11538.74合力偏心距-0.649712928﹤墙趾基底应力184.5749218墙踵基底应力869.2745451应力比0.21正常运用工况2基底高程滑移安全系数倾覆安全系数97 1.1 1.5右侧衡重台伸出左侧流速墙前水深墙后水位4.3097104衡重台高程衡重台上墙坡比1040.3墙后填土浮容重γ土浮衡重台填土高程墙后填土天然容重γ土112.25墙后填土饱和容重γ土饱衡重台填土高底总宽墙体容重γ砼8.259.5水容重γw墙后填土内摩擦角（水上）φ墙后填土粘聚力（水上）c墙后填土对墙背的外摩擦角（水上）δ墙后填土内摩擦角（水下）φ′墙后填土粘聚力（水下）c′墙后填土对墙背的外摩擦角（水下）δ′墙后填土表面坡角β边墙与铅直面夹角ε墙后填土高度H90度角度换算土压力计算1 是否出现第二破裂面 1.190.29ε16.70因此不会出现第二破裂面2 土压力系数计算δr0.15θ1.11水上土压力系数Ka0.72水下土压力系数Ka′0.723 主动土压力水上土压力作用角度29.70力矩F1541.21 (4583.61)F1x(470.11) 690.47F1y268.15水下土压力作用角度29.70F20.000.00F2x0.000.00F2y 0.004 自重6174.26墙自重G1509.609257.62水上土自重G土11383.800.00水下土自重G土20.000.00左侧水重Gw0.005 静水压力0.00左侧静水压力Pw10.000.00右侧静水压力Pw2(240.35)6 动水压力0.00左侧时均压力Ptr 1903.140.00左侧脉动压力Pf0.00左侧脉动压力计算查表βm查表Kp7 扬压力0.00基底扬压力U10.000.00基底扬压力U2(206.01)0.00基底扬压力U3(120.17)U (326.18)抗滑稳定竖向力之和水平合力抗滑稳定安全系数抗倾覆稳定抗倾覆力矩倾覆力矩抗倾覆安全系数基底应力相对于A点弯矩合力偏心距墙趾基底应力墙踵基底应力应力比方向项目墙前流速墙后填土高度墙前水位墙后水位↓墙自重↓土重（水上）↓土重（水下）↓左侧水重←土压力（水上）↓土压力（水上）←土压力（水下）↓土压力（水下）→左侧静水压力→右侧静水压力→左侧时均水压力基本资料荷载计算摩擦系数基底承载力宽度B基底高度基底高程0.56397左侧基底高度左侧基底伸出右侧衡重台高右侧衡重台伸出左侧流速327 4.30弧度角度衡重台高程衡重台上墙坡比13kN/m3131040.322kN/m322衡重台填土高程023kN/m323112.25024kN/m324衡重台填土高底总宽9.81kN/m39.818.259.50.45°260.00kPa00.23°130.26°150.00kPa00.23°130.00°00.29°16.78.258.251.5790εcr（rad）68.06°ε16.70956.84＜εcr（rad）68.06不产生第二破裂角角度8.58角度63.40弧度0.52方向力矩力臂9.75←(4583.61)力臂 2.57↓690.47弧度0.52力臂7.00←0.00力臂 3.40↓0.00力臂 4.09↓6174.26力臂 6.69↓9257.62力臂0↓0.00力臂 1.00↓0.00力臂0.00→0.00力臂 2.33←(560.81)力臂 2.00→3806.28力臂 3.00→0.000.580.03力臂 3.00↑0.00力臂 4.00↑(824.04)力臂7.17↑(861.24)5.172835.37(710.46)(2.00)16122.366829.692.369292.66-0.27741221341.4667968603.65517010.57正常运用工况3（泄洪）滑移安全系数倾覆安全系数摩擦系数基底承载力宽度B基底高度1.11.50.563墙前水位墙后水位左侧基底高度左侧基底伸出右侧衡重台高101.32106.4327弧度角度墙后填土浮容重γ土浮13kN/m313墙后填土天然容重γ土22kN/m322墙后填土饱和容重γ土饱23kN/m323墙体容重γ砼24kN/m324水容重γw9.81kN/m39.81墙后填土内摩擦角（水上）φ0.45°26墙后填土粘聚力（水上）c0.00kPa0墙后填土对墙背的外摩擦角（水上）δ0.23°13墙后填土内摩擦角（水下）φ′0.26°15墙后填土粘聚力（水下）c′0.00kPa0墙后填土对墙背的外摩擦角（水下）δ′0.23°13墙后填土表面坡角β0.00°0边墙与铅直面夹角ε0.29°16.7墙后填土高度H8.25m8.25 90度角度换算 1.5790土压力计算1 是否出现第二破裂面 1.19εcr（rad）68.06°0.29ε16.70956.84ε16.70＜εcr（rad）68.06不产生第二破裂角因此不会出现第二破裂面2 土压力系数计算δr0.15角度8.58θ1.11角度63.40水上土压力系数Ka0.72水下土压力系数Ka′0.723 主动土压力水上土压力作用角度29.70弧度0.52F1272.13方向F1x(236.38)力臂11.35←F1y134.83力臂 2.09↓水下土压力作用角度29.70弧度0.52F227.06F2x(23.51)力臂7.80←F2y13.41力臂 3.16↓4 自重墙自重G1509.60力臂 4.09↓水上土自重G土1759.00力臂 6.53↓水下土自重G土2257.14力臂7.27↓左侧水重Gw25.90力臂 1.00↓5 静水压力左侧静水压力Pw191.54力臂 1.44→右侧静水压力Pw2(433.41)力臂 3.13←6 动水压力左侧时均压力Ptr1987.90力臂 3.44→左侧脉动压力Pf0.00力臂 4.44→左侧脉动压力计算查表βm0.58查表Kp0.037 扬压力基底扬压力U1(254.28)力臂 3.00↑基底扬压力U2(149.50)力臂 4.00↑基底扬压力U3(202.58)力臂7.4↑U(606.36) 4.72抗滑稳定竖向力之和2093.52水平合力(601.75)抗滑稳定安全系数(1.74)抗倾覆稳定抗倾覆力矩13482.49倾覆力矩7084.18抗倾覆安全系数 1.90基底应力相对于A点弯矩6398.31合力偏心距-0.05624499墙趾基底应力329.2949054墙踵基底应力368.5448979应力比0.89基底高程97右侧衡重台伸出左侧流速4.30衡重台高程衡重台上墙坡比1040.3衡重台填土高程0112.250衡重台填土高底总宽8.259.5力矩(2682.89)282.46(183.37)42.376174.26 4956.27 1869.41 25.90131.82 (1358.00) 6838.37 0.00(762.83) (598.02) (1499.07)。

水闸稳定计算书

第四章排水闸稳定及结构计算1.各排水闸概况1.1水文资料根据龙门县城堤防总体规划，县城河堤共有5个排水闸，西林河有两个排水闸：龙门中学排水闸和老干局排水闸，白沙河有三个排水闸：师范排水闸、石龙头排水闸、及罗江围排水闸。

河堤上的排水闸主要作用是：平时能正常排泄内积水，洪水到来时关闸挡水，不让洪水涌入。

根据水文资料，排水闸排涝标准按十年一遇（P=10%）洪水，24小时暴雨产生的洪水总量，24小时排干计算。

根据《龙门县城区防洪工程洪水计算书》可知各排水闸的水位资料，详见排水闸洪水成果表1.1-1。

表1.1-1 各排水闸洪水成果表1.2地质资料根据《龙门县城区防洪工程地质勘探可行性研究报告》，可知各排水闸地基主要物理指标表1.2-1。

表1.2-1 各排水闸地基土质主要物理指标表1.3等级与安全系数根据《龙门县城堤防加固工程可行性研究报告》西林河、白沙河大堤加固工程等级为三等，水闸为主要建筑物，其等级为三等，根据《水闸设计规范SL265-2001》，水闸整体抗滑稳定安全系数为：基本组合：1.25；特殊组合Ⅰ：1.10。

表6.0.4 水平段和出口段允许渗流坡降值1.4地震烈度龙门县基本地震烈度为Ⅵ，按《水闸设计规范SL265-2001》，设计时不考虑地震作用。

2.主要计算公式及工况2.1闸孔净宽B 0计算公式根据《水闸设计规范SL265-2001》，水闸的闸孔净宽B 0可按公式（A.0.1-1）～（A.0.1-6）计算：2302Hg m QB σε=（A.0.1-1）单孔闸 4001171.01s s b b b b ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=ε （A.0.1-2）多孔闸，闸墩墩头为圆弧形时 NN bZ εεε+-=)1( （A.0.1-3）4001171.01Z ZZ d b b d b b +⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+--=ε （A.0.1-4）400000221171.01b d b b b d b b Z b Z b ++⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡++--=ε （A.0.1-5）4.000131.2⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=H h H h s s σ （A.0.1-6）式中 0B ——闸孔总宽度（m ）； Q ——过闸流量（m 3/s ）；0H ——计入行近流速水头的堰上水深（m ），在此忽略不计； g ——重力加速度，可采用9.81（m/s 2）； m ——堰流流量系数，可采用0.385；ε——堰流侧收系数，对于单孔闸可按公式（A.0.1-2）计算求得或由表A.0.1-1查得；对于多孔闸可按公式（A.0.1-3）计算求得；b 0——闸孔净宽（m ）；b s ——上游河道一半水深处的宽度（m ）； N ——闸孔数；Z ε——中闸孔侧收系数，可按公式（A.0.1-4）计算求得或由表A.0.1-1查得，但表中b s 为b 0+d z ； d z ——中闸墩厚度（m ）；b ε——边闸孔侧收系数，可按公式（A.0.1-5）计算求得或由表A.0.1-1查得，但表中b s 为b Zb d b ++20； b b ——边闸墩顺水流向边缘线至上游河道水边线之间的距离（m ）；σ——堰流淹没系数，可按公式（A.0.1-6）计算求得或由表A.0.1-2查得；hs ——由堰顶算起的下游水深（m ）。

消力池计算

0.1
0.74
1、消力池计算 ① 收缩水深计算hc跃后水深计算hc" 计算公式： hc3-T0hc2+α q2/2gφ 2=0 hc"=hc((1+8α q2/ghc)^(1/2)-1)/2 各项参数及计算成果见下表： T0 假定池深d(m) α φ 0.5 1.73 1.05 0.95 ② 出池落差计算计算公式： Δ Z=α q2/2gφ 2hs'2-α q2/2ghc"2 各项参数及计算成果见下表： 2g φ 单宽流量q(m3/s/m) α 0.74 1.05 0.95 ③ 消力池深度计算计算公式： d=σ 0hc"-hs'-Δ Z 各项参数及计算成果见下表： " ' σ0 hc hs 1.05 0.70 ④ 消力池长度计算计算公式： Ljs=Ls+β L算Ljs 4.70
Ljs取值(m) 5
计算t 0.10
t取值(m) 0.5
末端t值 0.5
0.03247181
通过试算hc 0.14
b1 1
b2 2
hc (m) 0.70
"
水位组合及流量计算情况运行情况(孔径计算) 正向稳定计算反向稳定计算正向消能计算反向消能计算闸基防渗长度计算上游水位m 27.53 下游水位m 27.43 上游水深m 1.23 下游水深m 1.13 水位差m 0.1 流量 (m3/s) 0.74
27.53
27.43
1.23
1.13
q 0.74
2g 19.62
目标单元格 0.00
通过试算hc hc=
hc" 0.70
hs' 1.13
Δ Z(m) -0.03

消力池施工方案

消力池施工方案1. 引言本文档旨在为消力池的施工提供一个详细的方案。

消力池是一种用来减少水流冲击力、防止土石坍塌的工程设施，常见于河流、工地等地方。

本方案将介绍消力池的设计要点、施工步骤以及维护注意事项，以确保施工的顺利进行和设施的长期稳定运行。

2. 设计要点在设计消力池时，需要考虑如下要点：•水流冲击力的计算：根据水流的流速、流量以及水流冲击力的公式，确定消力池所需的尺寸和深度，以确保其能有效减少水流的冲击力。

•土石坍塌的防止：消力池周围的土石应具备足够的稳定性，以防止坍塌造成污染和设施损坏。

•排水系统的设计：消力池需要能够迅速排除冲击力较大的水流，以防止堵塞和溢出。

3. 施工步骤3.1 地面准备在消力池施工前，需要进行地面准备工作，包括以下步骤：1.清理工地：将现场的杂物、垃圾等清理干净，确保施工区域的整洁。

2.地面平整：根据设计要求，对施工区域进行填土、夯实等工作，使地面平整稳固。

3.建立基准线：采用测量仪器，按照设计要求，在地面上建立基准线，以指导后续施工工作。

3.2 消力池挖掘根据设计要求，在施工区域开始挖掘消力池，包括以下步骤：1.标线：按照设计要求，在地面上标出消力池的形状和尺寸，以指导挖掘工作。

2.挖掘：使用挖掘机等工程机械，按照标线的要求进行挖掘，保持消力池的平整和形状的满足设计要求。

3.清理：将挖掘出的土石杂物清理干净，确保消力池底部和边缘的清洁。

3.3 消力池建设消力池的建设包括以下步骤：1.建立导流设施：在消力池的入口处建立导流设施，用于引导水流进入消力池。

2.安装滤料：在消力池的底部铺设一层滤料，以过滤掉较细粒度的杂物，防止堵塞和损坏设施。

3.配置消力池填料：根据设计要求，配置消力池的填料，包括石块、碎石等，以提供足够的消力和稳定性。

4.填充填料：将配置好的填料倒入消力池中，逐步填充，并按照设计要求进行压实。

5.进行检查：在填充过程中，定期检查填料的均匀性和压实度，保证消力池的稳定性和效果。

某工程消力池底板抗浮稳定计算

（1）消力池尺寸木木木水库永久泄水建筑物级别为4级，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000)，工程消能防冲建筑物洪水重现期标准取为20年一遇。

根据水文调洪成果，水库20年一遇洪水坝前水位825.76m ，下游水位770.45m （天然河道），相应下泄流量49m³/s 。

根据河床地形、地质条件，设计采用下挖式消力池。

溢流坝溢流前沿净宽10.0m ，则单宽流量q=4.9m 3/s.m 。

根据5.7.5.2章节计算消力池深为3.13m ，长27.8m ，设计消力池深3.2m ，长30.0m ，池底板高程765.8m 。

消力池两侧边墙计算高度为6.0m ，消力池边墙墙顶高程771.8m 。

设计边墙及底板采用C30混凝土浇筑，厚1.0m 。

（2）坦抗浮稳定计算根据《溢洪道设计规范》（SL253-2018），消力池抗浮稳定采用下式计算：上式中：P 1─护坦自重（计入边墙自重），KN ；P 2─护坦顶面上的时均压力；近似取为相应断面的静水压力，KN ； P 3─当采用锚固措施时地基的有效重量，KN ； Q 1─护坦顶面上的脉动压力，KN ； Q 2─护坦底面上的扬压力，KN ； βm─面积均化系数，0.27； P fr ─脉动压强，N/㎡； A─脉动压强作用面积，㎡； Kp─脉动压强作用系数；12312f P P P K Q Q ++=+1232m fr w fr pQ P A P K βρυ=±=ρw─水的密度，kg/m³；ν─相应设计状况下水流计算断面的平均流速；取断面平均流速；m/s，根据消力池分缝情况，对护坦进行分区分析。

1#护坦所受的扬压力及脉动压力大，时均压力小，对抗浮稳定不利，因此，仅对1#护坦分析，若1#护坦满足要求，则2#护坦必然满足要求。

护坦底板受力示意图见下图。

消力池护坦分块计算示意图在考虑消力池排水管失效最不利情况下，计算结果如下表：消力池底板抗浮稳定计算表表5-109根据《溢洪道设计规范》（SL253-2018），护坦抗浮稳定安全系数Kf，设计工况取为1.2，校核工况取为1.0；通过计算，1#、护坦各工况下抗浮稳定安全系数均不满足规范要求。

鱼塘水电站溢洪道消力池边坡稳定性分析与治理

口左侧．计纵轴线方向为Ｎ３Ｅ．设５。由进水渠、室、闸
铁矿，部有一层厚３ｅ的灰黑色粉砂质页岩。顶０ｍ志留系下统龙马溪组（：至灰黑色钙质、Ｓ１灰）粉
砂质、质、炭泥质页岩夹少量粉砂岩条带，结核状、含星点状黄铁矿及褐铁矿，厚度４３总０ｍ消力池边坡岩层呈单斜状态．本产状为Ｎ８基３￣
沟，向大致垂直于芙蓉江．伸长度约２０无常流延０ｍ．
年性流水．沟缘有居民。
消力池边坡岩性组成以页岩为主，失水崩解。易
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中南水力发电状Ｎ８Ｗ／ＥＬ２。为斜交顺向边坡。３。Ｎ９，
次生泥充填．未胶结。断层面平直光滑．浅黄褐色附
泄槽、力池和海漫等组成。础由山体坡脚开挖而消基成，建基面高程为３６０４７Ｏ９．０．～ｍ。
次生物．摸有滑感。断层破碎带及影响带宽度随深手
度的增加逐渐减小并尖灭。Ｆ与弛断层产状一致或极相近的节理有４条（号Ｊ、３Ｊ、）编１Ｊ、Ｊ，间距１～４５Ｏ２ｍ，０产状Ｎ０Ｗ，Ｗ＜５，７。Ｓ５。节理面平直光滑．展深延远．贯穿性强。
Ｗ，Ｅ３。倾向下游偏河床，部稍有变化。Ｎ＜２，局
具有明显工程地质意义的断层为Ｆ从边坡中

(完整)消力池

消力池消力池促使在泄水建筑物下游产生底流式水跃的消能设施.消力池能使下泄急流迅速变为缓流，一般可将下泄水流的动能消除40％～70%,并可缩短护坦长度，是一种有效而经济的消能设施。

通过水跃,将泄水建筑物泄出的急流转变为缓流，以消除动能的消能方式。

因其主流位于渠槽底部,故又称底流消能.水跃消能主要靠水跃产生的表面旋滚及旋滚与底流间的强烈紊动、剪切和掺混作用.它具有流态稳定，消能效果较好,对地质条件和尾水变幅适应性强，尾水波动小，维修费用省等优点。

但护坦较长，土石方开挖量和混凝土方量较大，工程造价较高。

上游水位到跃首断面的落差大,故该处流速高，当弗劳德数Fr低时，消散的动能少，即余能多，而余能主要就是跃后水深表达的位能.水跃消能应用很广,适于高、中、低水头，大、中、小流量各类泄水建筑物。

消力池的型式通常有下降式、消力槛式和综合式等3种。

（1）下降式。

降低护坦高程形成的消力池,用以加大尾水深度,促使下泄急流在池中产生底流式水跃。

（2）消力槛式。

在护坦上（一般在末端）设置消力槛而形成的消力池,多用于水跃淹没度略感不足，或开挖消力池有困难的情况（3)综合式。

既降低护坦高度又设置消力槛而形成的消力池，多用于尾水深度与第二共挑水深相差较大的情况。

水垫塘定义1：在自由跌挑式消能中，为使跌挑落水流不淘刷坝址和两岸，开挖下游河床并建二道坝，形成一定水垫溪洛渡大坝水垫塘小湾电站水垫塘二道坝顾名思义就是第二道大坝的意思；水垫塘，就是拿水当垫子用的池塘。

二道坝顾名思义就是第二道大坝的意思；水垫塘,就是拿水当垫子用的池塘。

大坝下游设置水垫塘和二道坝，二道坝为重力坝，布置于水垫塘末端。

水垫塘和二道坝均为泄洪消能设施的重要组成部分。

工程完工后，待二道坝下游水位抬升后，开始向水垫塘充水，避免下游水位上升漫坝对二道坝上游面产生的垂直冲击.当汛期水位漫过二道坝坝顶后，水流翻过二道坝进入水垫塘内，使水垫塘内水位逐步与下游齐平，二道坝发挥其“壅高下游水位、增加水垫厚度达到消能”的作用。