水闸消能计算(闸后消力池计算、海漫、防冲槽)
水闸计算书
过闸流量 单宽流量 动能系数 重力加速度 3 2 Q（m /s） q（m /s） a g 207.00 3.70 1.05 9.81 4.00 0.07 1.05 9.81 3.00 0.05 1.05 9.81 2.00 0.04 1.05 9.81 1.00 0.02 1.05 9.81 4.00 1.60 1.05 9.81 3.00 1.20 1.05 9.81 2.00 0.80 1.05 9.81 1.00 0.40 1.05 9.81 2.50 1.25 1.05 9.81 2.00 1.00 1.05 9.81 1.50 0.75 1.05 9.81 1.00 0.50 1.05 9.81 1.30 0.65 1.05 9.81 1.00 0.50 1.05 9.81 0.50 0.25 1.05 9.81
计算收缩水深 hc（m） 0.7115 0.0134 0.0099 0.0064 0.0032 0.2867 0.2107 0.1379 0.0678 0.2369 0.1867 0.1381 0.0908 0.1306 0.0994 0.0489
跃后水深 下游水深 h″c（m） h′s（m） 1.70 1.64 0.28 1.48 0.24 1.30 0.20 1.08 0.15 0.77 1.25 1.60 1.11 1.41 0.93 1.18 0.68 0.86 1.08 1.36 0.98 1.24 0.87 1.09 0.72 0.91 0.77 1.09 0.69 0.95 0.50 0.70
计算池深 d（m） 0.1840 -1.1702 -1.0282 -0.8554 -0.6093 -0.1998 -0.1706 -0.1444 -0.1085 -0.1545 -0.1433 -0.1239 -0.1064 -0.2265 -0.1837 -0.1449
水利消能防冲自动计算表(ELCEL)
二：输入数据： 注：水位（深）以m计，流量m3/s，单宽m2/s计
池前宽度 3
下游水位 0.93 闸底高程 -0.87 扩散角 12
下游河宽 25.00 海漫末端宽 25 水闸流量 33.41 下游水深 2.10
三：数值计算： 注：需假定有消力池深度d，总长L,及比较下游水深hs。
（一） ⑴
消力池计算： 假定消力池深d为： 1.20 有已知：池末宽度 8.37 故总势能T0=H0+d＝ 4.916
14～13 12～11
10～9
8～7
式中： ks海漫长度计算系数
9
q2为池末端单宽流量 4.80
ΔH泄水时上下游水位差： 1.23
注：ks可查上表
经计算得Lp为：
20.76
（三 ）
河床冲刷深度计算：
⑴ 冲坑深度计算:
dm 1.1
qm
hm
v0
式中： qm海漫末端单宽流量 1.34 [Vo]河床土质允许不冲流速
13.0 计算池两端加宽各为0.5m，0.8m d为池深，坡度1：4
求出池差ΔZ：
z q22 q22 2g 2hs2 2ghc2
式中： ① ② ③
q2为池末单宽流 根据已知量提：供水深 按出池口为临界水深 由下游水为面线推 三者比求较：后确定
为：
经计算得ΔZ为： 0.55
3.99 hs下游水深可参考情况有下列几种：
内河消能防冲设计（内0.63外2.63对应流量）
一：适用范 二围：：输入数 据：
已知下游水深 注：水位（深）以m计，流量m3/s，单宽m2/s计
池前宽度 3
下游水位 0.93 闸底高程 -0.87
扩散角 12
下游河宽 25.00
关于水闸闸后消能设计计算的探讨
关于水闸闸后消能设计计算的探讨摘要：水闸泄水时部分势能转为动能,流速增大,因此闸下冲刷是一个普遍且严重的问题,一般采用消力池消杀闸门出口处急流动能。
闸下有害冲刷原因是多方面的,有的是设计不当,有的是运用管理不善,本文以实例就对消能设计条件、跃前水深、跃后水深、下游水深,以及他们之间相互关系从设计角度进行论述,使得水闸闸后消能设计计算更加贴近实际,解决问题。
关键词：消能池；设计条件；公式；临界水深水闸是低水头的泄水建筑物，一般采用底流式消能工。
在消力池内产生水跃，使闸下急流转变为缓流，通过水跃消耗的能量尽与跃前断面的能量Ei之比，称为水跃消能率。
跃前断面的弗汝德数愈大，则消能率愈高。
当Fr1在10～40间，则Ej/Ei为28%～59%，低水头的水闸，由于Fr1较小，故水闸的消能率一般较低。
针对消能工设计条件及下游水深hs，对消力池及海漫的影响作些探讨。
1水闸消能工控制条件及消能不利原因依据一些水闸的实际运行工况及消能工破坏实例分析，水闸消能工设计的控制条件，往往不一定是以泄设计洪水时为最不利工况，而且，不同类型的水闸的消能设计条件也不相同。
故在消能工的设计中，除需要考虑上下游水位、过闸流量、闸门启闭的组合程序等因素外，还必须做大量的分析工作，以确定消能工设计的最不利组合，设计中切不可简单地加以假定。
笔者通过对一些消力池水力状况恶劣的水闸的观察分析，总结出消力池计算深度过深或形成不了淹没水跃，消能率较低的主要原因为:①由于受上游洪水流量和下游潮位不断变化的影响，过闸水流的水位、流量及流速均在不断变化，设计者计算时未能加以——分析，而是简单地定了一个上下游水位;②下游水位很低时，未能结合对下游水面曲线的分析，考虑对闸门的开度、启闭顺序进行控制或设置多级消力池;③未能结合设置一些消力墩等辅助消能工，促使水跃的发生。
2在不同下游水位情况下的消能防冲设计2.1下游水深hs＜hk(临界水深)消力池出口处水深应按宽顶堰自由出流公式计算。
消能防冲计算
3.99 2.10 1.19 1.86 1.19
hs下游水深Байду номын сангаас参考情况有下列几种：
（此时下游河宽同出池口河宽且海漫较短）
此时根据下游出口河宽相应临界水深为
0.57
即为下游水深hs 0.75
此时σˊ[hs/(hc″-d)]=
σ=
d + hs′ + ∆z hc′′
hs下游水深为： 1.19 跃后水深hc＂为： 2.78
①根据抗冲要求：
t = k1 q2
式中： k1池底板计算系数
H′
0.2 q2为池末端单宽流量 4.80 1.23 注k1为（0.15～0.20）
ΔH泄水时上下游水位差： 经计算得t为： 0.46 ②根据抗浮要求：
t =
式中：
k2⋅h r1 − 1
1.2 r1为消力池容重： 0.60 2.50 t/m3 注k2为（1.1～1.3）
式中：
b1池前宽度为：
经试算得hc＂为： 2.68 反求池长为：L=4*d＋0.75*6.9*(hc＂-hc）+1＝ 计算采用的池长值： 式中： в校正系数取0.75， 求出池差ΔZ： 10.0
计算池两端加宽各为0.5m，0.8m
2 2 2
9.33 接近假定
d为池深，坡度1：4
αq αq 2 z= − 2 gϕ 2 hs′ 2 2 gh
总长度L为12.63 下游水深 2.20 池前单宽 11.14
2
计行进流速堰上水头H0
3.716
池末单宽单宽流量 3.99 假定hc为 1.4409
α q2 h c − T 0 hc + =0 2 gϕ 2
1.03 1.44
式中： а水流动能校正系数 经试算得hc为： 求跃后水深hc＂：
水闸的消能防冲设计
消力池的结构形式
（1）挖深式，如图(a)； （2）消力坎式，如图(b)； （3）综合式，如图(c)。
（二）消力池池身池长的确定
消力池的结构型式和尺寸（长、深）应充分满足底流水跃消能的要 求（产生一定淹没的水跃）。
1．水跃共轭条件
（1）跃后共轭水深h”与跃前收缩断面 水深hc之间的关系
Z
q 2 2g 2t 2
q 2 2gh
（5-16）
►4．消力池的长度
消力池总长度包括斜坡段和护坦水平段。
Lsj=Ls+Lj
式中 Ls—斜坡段水平投影长度； Lj——自由水跃长度，Lj =6.9(h-h)；
—水跃长度校正系数，=0.7～0.8。
（三）构造要求
1．护坦的作用 护坦位于消力池底部，是消力池的底
在闸室下游一定长度的河岸边坡要进行保护。
护坡形式有：浆砌石、干砌石、混凝土板。
护坡坡脚与海漫、防冲槽的连接处要有可靠连接，如设 置防淘墙等。
水闸上游的水流流速往往较大，也应该进行护底和 护坡。
作业
P248 思考题第8题
（六）波状水跃、折冲水流的防止措施
在消力池中，可以加设辅助消能工，其作用是 促成水跃，提高消能效果，减小消力池的长度和深 度，降低尾坎高度。
最用的辅助消能工有：尾坎、趾墩、消力墩、 消力梁等。
1—趾墩 2—消力墩 3—尾坎
下游翼墙的作用是保护闸下两岸不受冲刷，并帮助 水流均匀扩散。
翼墙的长度一般不小于海漫的长度。在消力池范围内， 翼墙（或导墙）最好做成铅直的，在池后缓流区再用扭 曲面或其他方式与下游坡连接。
（二）设计条件
上游：最高水位 下游：相应最低水位
水闸的消能和防冲处理的工程措施
挑流消能
利用挑流鼻坎将下泄水流挑射至下游 河床或人工设置的消能工上，通过碰 撞、雾化、冲刷等作用消减水能。
消能效果的评估
消能率
消能率是衡量消能效果的重要指标，计算公式为消能率=（下游 水位对应的能量/上游水位对应的能量）×100%。
水闸的消能和防冲处理的工 程措施
汇报人： 2024-01-08
目录
• 水闸消能概述 • 水闸消能工程措施 • 水闸防冲处理工程措施 • 水闸消能和防冲处理案例分析 • 水闸消能和防冲处理工程措施
的未来发展
01
水闸消能概述
消能方式
底流消能
通过在下游设置消力池或消力槛，利 用水跃消减水能，使下泄水流在消力 池内形成水跃，达到消能目的。
流速分布
通过测量下泄水流在不同位置的流速，分析流速分布情况，评估 消能效果。
冲刷深度
冲刷深度是衡量消能效果的另一个重要指标，过大的冲刷深度可 能导致下游河床破坏。
消能设施的维护与管理
1 2
定期检查
对消能设施进行定期检查，发现损坏或异常情况 及时修复。
清理淤积
定期清理消能设施内的淤积物，保持设施畅通。
3
调整运行方式
根据实际情况调整水闸的运行方式，以降低对下 游河床的冲刷影响。
02
水闸消能工程措施
水闸消能防冲计算
水闸消能防冲计算
水闸消能防冲计算的目的是保护水闸下游河床免受冲刷，其计算内容主要包括过闸流量、水跃高度等。
以下是一个简单的计算流程：
- 计算过闸流量Q：根据宽顶堰的自由出流公式进行计算。
假设e=0.95，m=0.385，H0≈H=2.4m，b=8m。
计算可得Q=48.18m³/s。
- 计算hc和hc’’：假设消力池的池深为 1.2m，池底高程为-0.2m，则E0=3.40+0.2=3.60m。
位于出口位置处的B=24+1=9m，由此可计算出单宽流量q=48.18/9=5.535m²/s。
然后将=0.95，g=9.81带入公式E0=hc+q²/2g$\varph$²hc²，求出hc=0.754m，再将该数值代入到求hc’’的公式中，求出hc’’=2.432m。
在进行水闸消能防冲计算时，需要考虑多种因素，并根据实际情况选择合适的计算方法和参数。
如果你需要进行更精确的计算，建议咨询专业的水利工程师或参考相关的设计规范。
消能防冲计算
底板厚度计算:
①根据抗冲要求：
t k1 q2 H
式中： k1池底板计算系数 0.46 ②根据抗浮要求： 0.2 q2为池末端单宽流量 4.80 1.23 注k1为（0.15～0.20） Δ H泄水时上下游水位差： 经计算得t为：
t
式中：
k2h r1 1
1.2 r1为消力池容重： 0.60 2.50 t/m3 注k2为（1.1～1.3）
内河消能防冲设计（内0.63外2.63对应流量）
一：适用范围：已知下游水深 二：输入数据： 注：水位（深）以m计，流量m3/s，单宽m2/s计 池前宽度 3 下游水位 0.93 闸底高程 -0.87 扩散角 12 2.10 25 下游河宽 25.00 海漫末端宽 水闸流量 33.41 下游水深 三：数值计算： 注：需假定有消力池深度d，总长L,及比较下游水深hs。
3
⑴
总长度L为12.63 下游水深 2.20 池前单宽 11.14
2
计行进流速堰上水头H0
3.716
池末单宽单宽流量 3.99 假定hc为 1.4409
q2 hc T 0 h c 0 2 g 2
1.03 1.44
式中： а 水流动能校正系数 经试算得hc为： 求跃后水深hc＂：
ф 为流速系数取值为 0.95 0.000
c
2
式中： q2为池末单宽流量： ① 根据已知提供水深为 ② 按出池口临界水深为 ③ 由下游水面线推求： 三者比较后确定为： 经计算得Δ Z为： 验算淹没度σ o： 0.58
4.80 2.10 1.34 1.24 1.34
hs下游水深可参考情况有下列几种： （此时下游河宽同出池口河宽且海漫较短）
海漫长度计算：
浅谈水闸工程中的消能防冲计算
第5期（总第265期）相0，|_祈5杉洪2021 年 5 月 U R B A N R O A D S BRIDGES &FL O O D C O N T R O LDOI:10.16799/ki.csdqyfh.2021.05.047浅谈水闸工程中的消能防冲计算防洪排水陈杰(上海嘉定水务工程设计有限公司，上海市201800)摘要：消能防冲计算是水闸工程设计中的重要环节，消力池、海漫段、防冲槽等消能防冲设施的结构尺寸都需要 通过计算确定。
水闸设计规范给出了相应的消能防冲计算公式。
结合工程实例，从计算水位组合的选取、河道不冲流 速及允许流量的计算、闸门开度及过闸流量的确定、消能防冲计算过程、消能防冲设施布置等几个方面对水闸工程 中的消能防冲计算及消能防冲设施设计进行了简要介绍。
关键词：水位组合；不冲流速；过闸流量；消能防冲计算中图分类号：TV66 文献标志码：B文章编号：1009-7716(2021 )05-0160-030引言水闸是一种调节水位、控制流量，既挡水又泄水的低水头水工建筑物。
水闸主要依靠闸门控制水流，具有挡水和泄（引）水的双重功能，在防洪、治涝、灌 慨、供水、航运、发电等方面有着广泛的应用。
为保护水闸下游河床免受冲刷，需采取必要的消能防冲措施。
水闸的消能方式，一般采用底流式水跃消能。
其主要消能结构为消力池，在池中利用水跃消能。
海漫段紧接在消力池之后，继续消除水流余能，使水流扩散并调整流速分布，减少底部流速，保 护下游河床免受冲刷。
防冲槽设置在海漫段末端，主 要作用是保护海漫段的安全。
消力池、海漫段、防冲槽等消能防冲设施的设计离不开消能防冲计算。
现以“嘉定蕰藻浜以南地区近期引水调度工程”中的盐铁塘泵闸为例，对水闸消能防冲计算的内容作简要介绍。
1项目概况上海嘉定蕰藻浜以南地区，位于嘉定区的最南端，西北以蕰藻浜为界，南依苏州河，东临中槎浦和新槎浦，区域总面积约]00.36 k m2。
消能防冲计算
0.57
即为下游水深hs 0.68
此时σ ˊ[hs/(hc″-d)]=
d hs z hc
0.700 0.58 hs下游水深为： 跃后水深hc＂为： 1.34 2.68
式中：
d为消力池池深： 出池差Δ Z值为：
经计算得σ o为：
0.98
当σ o为（1.05～1.10）
此时反求池深
0.70
第 1 页
该水位组合计算结果见下表： 工况 1 1 选定
⑵
池深d 0.70 1.20
收缩深hc
跃后深hc＂ 淹没度σ 2.68 2.78 0.98 1.06
选定池长L
下游水深hs
出池口σ ˊ
1.60 1.44
10.00 13.00
1.34 1.19
0.68 0.75
反求池深 0.70 1.20
（一）
消力池计算： 假定消力池深d为： 0.70 有已知：池末宽度 6.96 故总势能T0=H0+d＝ 求收缩水深hc： 4.416
3
⑴
总长度L为 9.33 下游水深 2.10 池前单宽 11.14
2
计行进流速堰上水头H0
3.716 4.80
池末单宽单宽流量 假定hc为 1.6009
q2 hc T 0 h c 0 2 g 2
（三） 河床冲刷深度计算： ⑴
q2为池末端单宽流量 4.80 注：ks可查上表
Δ H泄水时上下游水位差： 20.76
冲坑深度计算:
dm 1.1
qm hm v0
1.34 hm海漫河床水深 0.95 1.34
3
式中： qm海漫末端单宽流量 经计算得dm为： ⑵ 抛石断面计算: 经计算得ω 为： 0.21
水闸消能相关计算
水闸消能相关计算浅析摘要：水闸的作用就在于挡水、泄水，水闸在现如今已经运用在水利建的各个方面。
由于水闸泄水时，两侧水位存在高度差，会有一个重力势能向动能的转化过程，所以在水闸泄水时水流会拥有不小的动能，这样便会对下游的河床水渠进行冲刷，造成破坏。
如何才能阻止水流的冲刷一直是一个急需解决的问题，而要解决这个问题首先便是要了解水闸消能问题。
本文便以此为起点，对水闸消能问题做一个简要浅析。
关键词：水闸；消能；消力池1 引言：现在所讲的水闸，早在战国时期便有了记载，而到了秦朝时期，便出现了譬如都江堰之类浩大的工程了，由此可知，水闸这项工程已经有了几千年的历史勒。
在《管子》中有言“杜曲激则跃，跃则倚，倚则环，环则中”，这是说明了一个水跃的现象，而在水跃的影响下并形成回流冲刷，表明了几千年前人们便意识到了水闸的冲刷破坏。
造成水闸的冲刷现象有很多原因，比如设计上的不合理、操作上的错误。
因此，水闸的消能问题是在水闸实行设计和操作中都必须时刻注意的一个关键问题，而现在普遍使用的消能方法就是底流水跃消能防冲措施。
我们运用所了解的一些防冲原理对一些实际存在的水利工程进行分析并找出原因，根据实际情况对其进行合理的分析，最后采用最佳的水闸消能方式以最大限度地消除因水闸问题而造成的负面影响。
2 水闸消能现状2.1 消能工控制条件及消能不利原因2.1.1 对已知的一些水利工程进行研究表明：关于水闸消能工设计的控制条件，我们一直以来都是把洪水来临作为最坏条件来进行设计施工，但是事实上对于各种不同的的水闸在进行消能设计时所要求的前提并不是完全相同的。
所以我们在实际的设计中要全方位地考虑多种因素来进行全面分析，实事求是的考虑到各种不利因素才能保证实际使用中的安全。
2.1.2 通过对实际使用中的一些水闸的分析得出了水闸消能率低的原因有以下几点：①由于受到上游水流量和下游潮位不断变化的影响，各闸水流的水位、流量及流速均在不断变化，设计者计算时未逐一分析，而只是简单地定了一个上下游水位；②下游水位很低时，未能结合对下游水面曲线的分析，考虑对闸门的开度、启闭顺序进行控制或设置多级消力池；③未能合理设置一些消力墩等辅助消能工，促使水跃的发生；④水闸的消能防冲设计仍存在很多不合理之处。
水闸水力计算
水闸水力计算海漫及冲刷深计算一、海漫长度计算1、输入参数流量…………………………… Q=2540m3/s上游水位……………………… H上=1299.65消力池末端宽………………… b1=104m 下游水位……………………… H下=1298.09 海漫长度计算系数…………… k s=72、计算过程消力池末端单宽流量q=24.423m3/(s·m)上下游水位差ΔH= 1.560因为sqrt(q s(sqrt(ΔH))= 5.523=1～9故海漫长底Lp=k s sqrt(q(sqrt(ΔH))=38.662m二、海漫末端河床冲刷深度计算1、输入参数流量…………………………… Q=2540m3/s海漫末端河床水深…………… h m=6.49消力池末端宽………………… b1=104m河床土质允许不冲流速………[V0]=2.22、计算过程海漫末端单宽流量q m=24.423m3/(s·m)海漫末端河床冲刷深度d m=1.1q m/[V0]-h m5.722m三、上游护底首端河床冲刷深度计算1、输入参数流量…………………………… Q=2540m3/s上游护底首端河床水深'…… h m'=7.15上游护底首端宽………………… b1=104m河床土质允许不冲流速………[V0]=2.22、计算过程上游护底首端单宽流量q m'=24.423m3/(s·m)上游护底首端河床冲刷深度d m'=0.8q m'/[V0']-h m' 1.731m.四、最终取海漫长度………… t=40m取海漫末端河床冲刷深度dm 6.5m取上游护底首端河床冲刷深度dm'3mA12.79375mmmkN/m3。
[资料]【品】水闸的消能和防冲处理的工程措施
![[资料]【品】水闸的消能和防冲处理的工程措施](https://img.taocdn.com/s3/m/34dc791c5727a5e9856a61b6.png)
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水闸总净宽及底流消能计算
10.228
消力池出 口宽b2 18.0
闸孔总
净宽计
算（堰
流）
（本计
算根据
《水闸
设计规
范
（2016
）》及
《灌区
建筑物
的水力
计算与
结构计
算—熊 注：蓝
色为需
填数
据，
红色为
计算所
得，
黄一色 、为 基
本参
数：
设计流量Q 上游水深H （m³/s） （m）
下游水 深hs'
22
2.05
（1.m8）5
闸孔净宽 闸前行进流速 重力加速度
B
V（m/s）
g
18
hc"
消力池
0.298 不需要
2.消力池 深度计算
2.1 第一 次试算
出池水位 水跃淹没 消力池 落差△Z 系数б0 深d
-0.833 1.10 -0.689
2.2 第二 次试算
上游总水 头T0
5.385
水流动能 矫正系数
α 1.00
流速系 数ψ
0.95
试算hc
试算结果要为 0
收缩水深hc
0.793
-2.803
0.793
跃后水深 hc"
0.339
出池水位 落差△Z
-0.637水跃淹 没Fra bibliotek数 1б.005
消力池深 d
-0.857
2.3 第三 次试算
上游总水 头T0
5.217
水流动能 矫正系数
α 1.00
流速系 数ψ
0.95
试算hc
试算结果要为 0
收缩水深hc
0.791
关于水闸闸后消能设计计算的探讨
关于水闸闸后消能设计计算的探讨水闸是一种常见的水工建筑物，用于调节河流水位和流量。
在水闸的设计中，闸后消能是一个十分重要的考虑因素。
闸后消能是指水流通过水闸后，将其动能转化为其他形式的能量以保护下游河床和闸门的安全。
本文旨在探讨水闸闸后消能设计计算的相关问题。
首先，在设计水闸闸后消能时，需要根据水流特性和水闸类型选择合适的消能方式。
常见的水闸闸后消能方式包括：梯级闸式消能、尾水消能、设置底闸以及设备能量消耗装置等。
其次，在进行闸后消能设计计算时，需要考虑以下几个因素：1.水流的能量损失：水流通过水闸后，会因摩擦、涡旋和湍流等因素而损失部分能量。
根据流体力学的原理，可以通过计算水流的流速、流量和水位等参数来评估能量损失的大小。
2.消能设施的设计参数：根据水闸的尺寸、倾角和闸门开度等参数，可以计算出闸后消能设施的设计参数，例如消能槽的长度、宽度和坡度等。
这些参数可以通过试验和数值模拟来确定。
3.能量转化效率的评估：闸后消能设施的设计目的是将水流的动能转化为其他形式的能量，例如压力能、动水力等。
通过计算能量转化效率，可以评估消能设施的功效和效果。
最后，在进行水闸闸后消能设计计算时，可以采用试验、模型和数值模拟等方法进行验证和优化。
试验方法可以在实际水闸上进行，通过测量和记录数据来评估消能设施的性能。
模型方法可以通过建立准确的物理模型来模拟水流的运动和能量转化过程。
数值模拟方法可以通过计算流体力学等数值模型，来预测闸后消能设施的性能和效果。
综上所述，水闸闸后消能设计计算是一个复杂而重要的工作。
通过合理选择消能方式、考虑水流能量损失、确定消能设施的设计参数并评估能量转化效率，可以设计出安全高效的水闸闸后消能系统。
通过试验、模型和数值模拟的方法进行验证和优化，可以进一步提高消能设施的性能和效果。
总的来说，水闸闸后消能设计计算的探讨对于水闸工程的设计和建设具有重要的指导意义。
水闸消能计算（闸后消力池计算、海漫、防冲槽）
水闸消能计算（闸后消力池计算、海漫、防冲槽）也适用于堰后消能m/s 0m 440m 462m 24m3/s 1981.65m3/s 1981.650调试m 9m3/sm 82.569m m 24m2411~1.050.80.7~0.81.05 1.05~1.10.950.95~1m 4.720m14.970需要修建消力池m 26.7820.000m 4.122m 16.426m 3.4650.000m 4.782m 4.782m 84.897m67.918由最大流量确定消能计算参考规范：SL265-2001水闸设计规范闸后消力池计算行进流速v 过闸单宽流量总势能T 下游河床高程泄洪流量Q出池河床水深h's 上游闸前水位闸宽B最大流量Q 总势能T 收缩水深h 跃后水深h 动能校正系数水跃长度校正系数β水跃淹没系数流速系数φ收缩水深h 跃后水深h 消力池计算长度Lk池首端宽度b 池末端宽度b 水跃长度L 出池落差△Z 池计算深度设计深度d 32220/2c c h T h q g α?-+也适用于堰后消能底宽b m 1.500比降i-0.010边坡系数m-0.000规范P72糙率n-0.017掺气修正系数ζ- 1.200泄洪流量Q m3/s1981.650或输入h~Q关系式水面宽B m 1.500过水断面A m2408.850湿周χm546.633水力半径R m0.748谢才系数C-56.044计算流量Q'm3/s1981.650平均流速V m/s 4.847δ(0.000)正常水深h0m272.567由最大流量确定。
水闸的消能防冲
§6-3 水闸的消能防冲
主要内容：
Ø 过闸水流的一般特点 Ø 波状水跃及折冲水流的危害 Ø 消力池、海漫、防冲槽的设计 Ø 消能防冲的设计条件
一、过闸水流的特点
u由孔流到堰流、自由出流到淹没出流都可能发生；
u易产生 波状水跃；
u易产生 折冲水流；
过闸水流的特点
Ø出闸水流的佛汝德数较小 （Fr = vc ghc =1.0～1.7）， 水面呈波动状前进，无强烈水 跃漩滚，消能效果差。
n 闭门时顺序相反,且尽量避免下游水位降落过快。
S 当闸门开度小于门前总水头的0.1倍时，门前常出现
剧烈的立轴漩涡和吸气漏斗，出闸水流不稳定，也 容易引起门体振动。
二、消能防冲设施
溢流重力坝的消能方式 ？
消能防冲设施
以消能为主，防冲为辅
水闸的消能方式：
u平原地区水闸，由于水头低，下游水位变幅大， 一般采用底流消能。 u对于山区灌溉渠道上的泄水闸(退水闸)，如果下 游是坚硬岩体，且水头较大时，可采用 挑流消能。 u当下游河道有足够的水深且变化较小，河床及河 岸的抗冲能力较大时，可采用面流式消能。
(
1 + 8 ga h q c 3 2
-1)
(b1 )0.25 bj2hs¢2
-
aq2
2ghc²2
消力池的长度可用以下经验公式计算：
消能防冲设施
L =Ls +b ln
u L 为消力池长度；
u Ls为斜坡段的水平投影，一般为(4～5)倍池深； u β为水跃长度校正系数，一般取0.7～0.8；
不同类型的水闸，其泄流特点各不相同，因此 消能设计的控制性水力条件也不尽相同，并不一定 是Qmax的情况。应选取可能的q、△H的不利组合。
消能防冲计算
远离水跃：hc``＞ht 临界水跃：hc``=ht 淹没水跃：hc``＜ht E 0=15q=6.74流速系数ψψ1ψ2ψ3ψ40.88783E 16h c =εe 闸门开度e=0.5弗落得数Frc=q/h c /（gh c ）0.51.消力池深S ：池宽b=ψ`=0.95设计流量Q=σ= 1.05条件 ：Lk=hs=消力坎宽b=安全系数σσs =三、海漫：Lp=1.确定坎高：2.池深S ：坎高c=σhc``+Q 2/（2gb 2（σh c ``）2）-H 10（计算出坎高后须判断下游水流流态，若发生远离水跃，需建第二级消力坎。
）H 1=(Q/(mb(2g)0.5))2/3-Q 2/（2gb 2（σhc``）2）h c ``=h c （（1+Fr c 2）0.5-1）/2Fr 1=q 2/（gh`3）二）、消力坎：1.自由出流：2.淹没出流：（具体见《水力计算手册》P211）1.7＜Fr 1＜9.0Lj=9.5*h`*（Fr 1-1）9.0＜Fr 1＜16Lj=8.4*h`*（Fr 1-9）+76*h`条件：hs /H 10≤0.45二、底流计算：一）、消力池计算：△z=Q 2*（1/（ψ`h t ）2-1/（σh c ``）2S=σh c ``-h t -△z2.消力池长Lk ：h c ``/h`=（（1+8q 2/（gh`3））0.5-1）/2(通过试算确定hc ）底 流 式 消 能 防 冲一、水流衔接判断：1.一般泻洪情况：底流消能条件：必须发生临界或稍有淹一）、收缩水深计算：条件：hs /H 10＞0.45垂直收缩系数ε=二）、.跃后水深hc``：h c ``=h c *（（1+8Fr c 2）0.5-1）/21）.收缩水深hc：hc=E 0-q 2/（2g ψ2hc 2）2）.流速系数ψ：（1）低堰情况：（2）高堰情况：ψ=（1-0.1*E 0.5/q 1/3）0.5hc 1=ht （（1+8Fr t 2）0.5-1）Fr t =Q/(bht(ght)0.5)坎高c=σh c1``+Q 2/（2gb 2（σh c1``）2）-H 10H 10=(Q/(mb(2g)0.5))2/32.平底闸孔情况：坎高c=σhc``+Q 2/（2gb 2（σh c ``）2）-H 10H 10=(Q/(σs mb(2g)0.5))2/3四、综合式消力池计算：H 10=(Q/(mb(2g)0.5))2/3（具体见《水力计算手册》P216）3.池长L ：L=（同前计算）1.趾墩：五、辅助消能工：（具体见《水力计算手册》P218）E 0=h c +Q 2/（2g ψ2b 2h c ）试算h c S=σhc``-H 1-c下游水深h t=m=0.42（1+Fr c2）0.5-1）/2稍有淹没的水跃。
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也适用于堰后消能
m/s 0m 440m 462m 24m3/s 1981.65m3/s 1981.650
调试
m 9m3/sm 82.569m m 24m
2411~1.050.80.7~0.81.05 1.05~1.10.950.95~1
m 4.720m
14.970
需要修建消力池m 26.7820.000m 4.122m 16.426m 3.4650.000m 4.782m 4.782m 84.897m
67.918
由最大流量确定
消能计算参考规范：SL265-2001水闸设计规范
闸后消力池计算
行进流速v 过闸单宽流量总势能T 下游河床高程泄洪流量Q
出池河床水深h's 上游闸前水位闸宽B
最大流量Q 总势能T 收缩水深h 跃后水深h 动能校正系数水跃长度校正系数β水跃淹没系数流速系数φ
收缩水深h 跃后水深h 消力池计算长度Lk
池首端宽度b 池末端宽度b 水跃长度L 出池落差△Z 池计算深度设计深度d 32220/2c c h T h q g αϕ-+
也适用于堰后消能
底宽b m 1.500
比降i-0.010
边坡系数m-0.000
规范P72糙率n-0.017
掺气修正系数ζ- 1.200
泄洪流量Q m3/s1981.650或输入h~Q关系式
水面宽B m 1.500
过水断面A m2408.850
湿周χm546.633
水力半径R m0.748
谢才系数C-56.044
计算流量Q'm3/s1981.650
平均流速V m/s 4.847
δ(0.000)
正常水深h0m272.567由最大流量确定。