消力池稳定计算
***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
2019年11月
审定：审查：校核：编写：
目录
1计算目的 (1)
2计算要求 (1)
3计算依据 (1)
4计算过程 (1)
4.1 基本参数 (1)
4.2 计算公式 (2)
4.3 计算过程 (4)
4.4 计算成果 (5)
4.5 结论 (5)
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》SL319-2018
《水工建筑物荷载设计规范》SL744-2016
《溢洪道设计规范》SL253-2018
《***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 253-2018规定，底板的抗浮稳定计算公式按照下式计算：
123
12
f 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》SL744-2016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。
脉动压力的计算公式按《水工建筑物荷载设计规范》SL744-2016计算：
f m f p p A β=±
式中：P f ——脉动压力，N ；
p f ——脉动压强，N/m 2； A ——作用面积，m 2；
m β——面积均化系数，按《水工建筑物荷载设计规范》SL744-2016
表7.5.1取值；
其中正、负号应按不利设计条件选定。
面积均化系数m β
注：L m -结构块顺流向的长度，m ；b-结构块垂直流向的长度，m ；h 2-第二共轭水深，m 。
2
3.02
w f p
v p K ρ=
式中：K p ——脉动压强系数，按《水工建筑物荷载设计规范》SL744-2016表7.5.2取值；
ρw ——水的密度，Kg/m 3；
v ——相应工况下水流计算断面的平均流速，m/s(对消力池水流，可
取收缩断面的平均流速)；
注：表中Fr 1为收缩断面的弗劳德数，x 为计算断面离消力池起点的距离，m ；L 为消力池的长度
扬压力计算时按照虽设有排水设施，但均考虑为不可靠的状态下进行计算，偏安全。
(5)锚固地基有效自重
按《溢洪道设计规范》SL253-2018中附录B.2.4计算：
3R TA
Pγ'
=
30 3
L
T S d
=--
式中：P3——锚固地基的有效重量，kN；
γ’R——岩石浮重度，KN/m3；
A ——n根锚筋护坦的计算面积，m2；
T——锚固地基的有效深度，m；
d——锚筋直径，m；
L——锚筋间距，m；
S——锚筋锚入地基的深度，m。
图4.4-1 锚固力计算简图
锚筋锚入地基的深度S=5.0m，锚筋的间距L=2m。
4.3计算过程
护坦宽度(m) 护坦厚度(m) 混凝土容重KN/m3护坦长度(m) 护坦重量KN
43 2 24 30 61920
计算工况起始水深(m) 跃后水
深(m)
水容重
(KN/m3)
护坦起始端
时均压强
(KN/m2)
护坦末端时
均压强
(KN/m2)
护坦时均压
力(KN/m2)
设计洪水0.139 4.777 9.81 1.363 46.864 31106.14 校核洪水0.218 5.993 9.81 2.134 58.791 39296.90 消能防冲0.122 4.477 9.81 1.198 43.916 29098.63
注：查表得，前段Kp=0.03，中段Kp=0.05，后段Kp=0.02。
4.4计算成果
4.5结论
各工况下抗浮稳定安全系数均大于1.2，该消力池设计满足规范要求。
消力池底板抗浮计算书
消力池底板抗浮计算书 一、概述 溢流堰、闸室后接消力池，消力池长18m，宽17m，深,底板高程为，消力池底板厚度为,。底板设置排水孔，孔排距均为2m，成梅花型布置，其下设置砂石反滤垫层，层厚。泄洪冲沙闸消力池和泄洪闸底板后接防冲海漫，海漫长29m。海漫采用浆砌石，厚。 二、主要设计依据及参数选取 1．特征水位及流量 正常蓄水位，设计水位，校核洪水位。 洪水流量及水位见表2-1。 底板采用C30混凝土: 容重m3, fc= N/mm2, ft=mm2；弹性模量Ec=×10-4N/mm2；基岩与混凝土面的抗剪断强度?=～，粘滞力c=～；Ⅱ级钢筋，fy=fy’=310 N/mm 三、设计工况 本次分析主要计包括坝后消力池底板的结构设计及配筋计算，具体计算工况如下： （1）工况一：正常蓄水位+自重+扬压力+脉动压力（基本荷载组合） （2）工况二：设计洪水位+自重+扬压力+脉动压力（基本荷载组合） （3）工况三：校核洪水位+自重+扬压力+脉动压力（特殊荷载组合） 四、底板荷载计算 1.计算公式及参数选取 （1）自重 G=γ c ×A×h G —底板自重（KN）； A —底板面积（m2），306m2； h —底板厚度（m），； γ C —C30混凝土容重，取值24KN/m3。 带入数据求的底板自重为3672KN。 （2）时均压力P w =γ w ×H×A P w —水压力（KN）； H —下游水深（m）； A —底板面积（m2）；γw—水的容重。
表4-2 时均压力计算表 计算工况底板面积 （m2）水的容重 (KN/m3) 下游水深（m）时均压力（KN） 正常蓄水30600设计洪水306 校核洪水306 （3）扬压力Py=γ w ×(H+h)×A Py—底板承受的扬压力（KN）； H —下游水深（m）； h—底板厚度（m），此处为； γw—水的容重，取值m3； 表4-3 扬压力计算表 计算工况底板面 积（m2）水的容重 (KN/m3) 下游水深（m）底板厚度（m）扬压力（KN） 正常蓄水3060设计洪水306 校核洪水306 （4）脉动压力 P m =a m ××γ w ×A P m —脉动压力(KN）； V —底板计算断面处得平均流速（m/s） a m —脉动压力系数，此处取值； A —底板面积（m2），306m2； γ w —水的容重，取值m3； 计算工况下泄流量 （m3/s） 下游水 深(m) 平均流 速(m2/s) 水的容重 (KN/m3) 脉动压力 （KN） 设计洪水 校核洪水 （5）作用效应及抗力效应函数 作用效应函数（垂直向上所有合力） R（）=γ Q ×P y +γ Q ×P m 抗力效应函数（垂直向下所有合力） S（）=γ G ×G+γ Q ×P w γ G ——永久荷载分项系数，取； γ Q ——可变荷载分项系数，取；
橡胶坝设计计算书
陂头设计计算书
目录 1 工程概况 (1) 1.1陂头布置 (1) 1.2水文资料 (2) 1.3地质资料 (2) 1.4等级及安全系数 (2) 1.5地震烈度 (2) 2 主要计算公式及工况 (3) 2.1主要计算公式 (3) 2.1.1 防渗计算 (3) 2.1.2 整体稳定及应力计算公式 (3) 2.1.3 消能防冲计算 (4) 2.2计算工况 (6) 2.2.1 防渗计算工况 (6) 2.2.2 整体稳定及应力计算工况 (6) 2.2.3 消能防冲计算 (7) 3 梅岗橡胶坝计算 (9) 3.1渗流稳定计算 (9) 3.2橡胶坝整体稳定及应力计算 (9) 3.3消能计算 (12) 4 双孖橡胶坝计算 (14) 4.1渗流稳定计算 (14) 4.2橡胶坝整体稳定及应力计算 (14) 4.3消能计算 (17)
1工程概况 1.1 陂头布置 本工程拦河陂头有2座，分别是位于肋下河的梅岗陂和甲子河的双孖陂，主要作用是壅水灌溉。 （1）梅岗陂 梅岗陂采用橡胶坝形式，橡胶坝底板高程为 5.60m，坝袋净高4.10m，坝袋长20.82m，设计正常挡水位9.70m。坝底板顺水流方向长度18.00m，底板厚2.00m，上、下游两端设齿槽，坝体段基面大部高程3.60m，齿槽底高程为3.00m，建筑物基础均坐落在残积土。两侧边墙墙顶高程为10.50m，为满足坝袋锚固要求，边墙迎水坡坡比为1:0.5，底板与两侧边墙采用U型C25钢筋砼结构。 （2）双孖陂 双孖陂采用橡胶坝形式，橡胶坝底板高程为8.50m，坝袋净高3.50m，坝袋长26.0m，设计正常挡水位12.00m。坝底板顺水流方向长度15.00m，底板厚2.00m，上、下游两端设齿槽，坝体段基面大部高程6.70m，齿槽底高程为6.20m，建筑物基础均坐落在全风化泥质粉砂岩。左侧边墙墙顶高程为14.00m，右侧边墙墙顶高程为12.50m，为满足坝袋锚固要求，边墙迎水坡坡比为1:0.5，底板与两侧边墙采用U型C25钢筋砼结构。
Excel水力计算展示——消力坎式消力池水力计算 设计.
Excel 水力计算展示之 专题11. 消力坎式消力池的水力计算 当泄水建筑物下游发生远离式水跃时，也可以采用修建消能墙，使墙前水位壅高，以期在池内发生稍有淹没的水跃。其水流现象与挖深式消力池相比，主要区别在于池出口不是淹没宽顶堰流而是淹没折线型实用堰流。水力计算的主要任务是确定墙高C 和池长B L 。 【工程任务】 如图所示为一5孔溢流堰，每孔净宽b=7m ，闸墩厚度d=2m ，上游河道宽度与下游收缩断面处河道宽度相同，即d 0c B B nb (n 1)==+-，上下游水位的高程如图中所注，当每孔闸门全开时，通过的泄流量Q=1400m 3/s ，试求： 判别底流衔接形式，如为远趋式水跃，试设计一消力坎式消力池。 【分析与计算】 1.判断是否需要修建消力池 上游水面收缩断面处河底总能量为 [] 2 2 002 1022()v Q E p H p H g g p H B α=++ =++ + （式11-1） 将 11551055()p p m == -=
162.41557. 4H m =-= 31400( /) Q m s = 0(1)57(51)232()B n b n d m =+-=?+-?= 代入上式可得： [] 2 02 1400557.462.41()29.8(557.4)43E m =++ =??+? 收缩断面处的河道宽度043()c B B m ==，则收缩断面处的单宽流量 3/1400/4332.56(/())c c q Q B m s m === 坝面流速系数10.015/10.01555/7.40.885p H ?=-=-?= 收缩断面水深的计算公式为 2 022 2c c c q E h g h ?=+ （式11-2） 即 2 222 32.5669.6 62.4129.80.885 c c c c h h h h =+=+?? 经迭代得 1.061()c h m = c h 的共轭水深为： 2233 1.0613 2.56''(181)(181)1 3.758()229.8 1.061c c c h q h m gh =+-= ?+?-=? 下游水深11010010()t h m =-=。因为13.758()t h m <，所以产生远离式水跃，故需要修建修建消力池，或修建消力坎。 2.设计消力坎式墙高 墙高计算 基本公式为 2 23 2 ''()2('')2c c j c j c q q C h g h m g σσσ=+- （式11.3） （1）先假设消力墙坎处为自由溢流
消力池稳定计算.doc
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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： 123 12 f 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；
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
闸门水力计算说明
水闸水力计算说明 一、过流能力计算 1.1外海进水 外海进水时，外海水面高程取5.11m ，如意湖内水面高程取1.0m 。中间三孔放空闸，底板高程为-4.0m ，两侧八孔防潮闸底板高程为2.0m ，每孔闸净宽度为10m 。 表2 内海排水时计算参数特性表 外海水位/m 湖内水位/m 5.11 1.0 1.1.1中间三孔放空闸段 a.判定堰流类型 27.511 .948 == H δ 式中δ为堰壁厚度，H 为堰上水头。 2.5＜5.27＜10，为宽顶堰流。 b.堰流及闸孔出流判定 11 .95 = H e =0.549≤0.65，为闸孔出流。 式中，e 为闸门开启高度，H 为堰、闸前水头。 c.自由出流及淹没出流判定 闸孔出流收缩断面水深h c=ε1e=5.0×0.650=3.25m 。 式中，e 为闸门开启高度，为5.0m ； ε 1为垂向收缩系数， 查《水利计算手册》（2006年第二版）中表3-4-1 得0.650。 收缩断面处水流速为 υc=)(20c h H g -?=）（25.311.981.9295.0-???=10.19m/s 。 式中，ψ为闸孔流速系数，查《水利计算手册》（2006年第二版）中表3-4-3，取0.95； H 0为闸前总水头，为9.11m ； hc 为收缩断面水深。
收缩断面水深hc 的共轭水深 hc”=)181(22 -+ c c c gh h ν=)125 .381.919.1081(225.32 -??+=6.83m ； 下游水深ht=5.0m ＜hc”=6.83m ，故为自由出流。 d.过流量计算 根据闸孔自由出流流量计算公式 Q 1=002gH be μ=11.981.92530503.0?????=1008.71m3/s 。 式中，μ0为流量系数，平板闸门流量系数可按经验公式 μ0=0.60-0.176 H e =0.60-0.176×0.549=0.503； b 为闸孔宽度，为3×10=30m 。 1.1.2两侧八孔防潮闸段 a.判定堰流类型 43.1511 .348 == H δ ＞10，过渡为明渠流。 式中δ为堰壁厚度，H 为堰上水头。 b ．过流量计算 因泄洪闸下游与陡坡相连，水利计算可按堰流计算方法进行。 H h t =11 .31-=-0.32＜0.8，为自由泄流； 式中，h t 为堰顶下游水深，H 为堰顶上游水深。 因堰顶设有闸墩，应考虑侧收缩影响，采用宽顶堰流量公式计算泄流量： Q 2=2 3 02H g mnb c σ=2 311.381.92108377.0985.0??????=721.70m3/s 。 式中，m 为流量系数，因进口为斜坡式进口，P/H=7/3.11=2.25，cot θ=30/7=4.286，查《水利计算手册》（2006年第二版）中表3-2-1取m=0.377； b 为每孔闸净宽，为10m ； n 为孔数，为8孔； H 0为堰上水头，为3.11m ； ζc 为侧收缩系数，为有底坎宽顶堰的侧收缩系数，可由别津斯基公式计算
消力池计算问题
消力池计算问题 算得收缩面水深Hc的值与溢洪道水面线计算的收缩面水深Hc相差太大。请教一下：是不是消力池比较长，而且不同坡比，在渠道中又有水头损失。。这时候能量公式就不准确了啊？！一般收缩水深就是泄槽末端的水深吗？！另外：出池河床水深Hs 这个值对消力池深度影响很大。。对ΔZ也有影响。这个Hs一般怎么取值啊？我这个溢洪道平时基本不泄流，所以消力池出口的河床都是干的。。。溢洪流量：30，溢洪道长116米，落差15米，宽6、5米。分几个坡比最后一个是0、2：1。消力池大致挖1、5米深，10米长。。问一下经验丰富的人设计人员这个消力池能不能满足要求啊？！另外消力池要满足的效能工况并不是溢洪道泄洪时候的最大流量。。。也就是说溢洪道最大泄流量产生的水跃Hc 并非最大。。。池深d的设计流量并非是溢洪道所通过的最大流量。。。如果采用水面线法计算，应从溢洪道泄槽首端开始，该处水深为临界水深。由此向下逐段计算至泄槽末端，得到的水深为消力池收缩面的水深，应与采用水力学P5公式的计算差不多。不能从消力池末端开始计算，从泄槽的激流到消力池末端的缓流要经过水跃过程，水面线公式不适用。请教一下：是不是消力池比较长，而且不同坡比，在渠道中又有水头损失。。这时候能量公式就不准确了啊？！答：你说的是不是溢洪道比较长吧？公式没有问题。一般收缩水深就是泄槽末端的水深吗？答：
不完全，在溢流坝坝趾断面处，流速达到最大，水深减为最小，该断面即是收缩断面。自由出流就是，淹没出流就不是。另外：出池河床水深Hs 这个值对消力池深度影响很大。。对ΔZ也有影响。这个Hs一般怎么取值啊？我这个溢洪道平时基本不泄流，所以消力池出口的河床都是干的。。。答：下游河床水深直接影响消力池池深，如果平时下游河床是干，那就看你泄流时在不同的流量的下游水深，从而计算不同流量下消力池池深。你最后一个问题，你的结果是否合适答：因为不知道你上游情况，上游水头、行近流速，不知道你下游不同工况下的水深，粗估计算你的池深有余，而长度稍有不足。
水闸毕业设计计算书
广东水利电力职业技术学院 毕业设计计算书 MD水闸改建工程初步设计 专业：水利水电建筑工程（工程管理方向） 班级： 08工管2 姓名：钟剑锋 学号： 080311233 指导教师：曾越
1水力计算 1.1 闸室的结构型式及孔口尺寸的确定 （1）闸型选择：带胸墙式开敞式水闸 （2）堰型选择：宽顶堰 （3）闸底板高程的确定：根据地质条件可知，选择平底板，底板高程与渠底同高。取-1.0m （4）闸顶高程确定：闸顶高程不应少于设计洪水位与安全超高（按珠江三角洲经验取2m ）之和：5.54+2=7.54m 1.2 消能防冲设计 由于本闸位于平原地区，河床的抗冲刷能力较低，所以采用底流式消能。本水闸的最大引水流量Qmax=15m 3/s (1)消力池的池深 流量按《水力学》闸孔出流公式计算 2s Q be gH σμ= 2()c c V g H h =?- 'c h e ε= 2 "8112c c c c h V h gh =+- 式中 e ——闸孔开度（m ） e/H ——闸门相对开度 H ——上游水深 (m) H 取3m ε ’ ——垂直收缩系数，根据e/H 值查《水力学》表8-1 h c ——收缩水深 (m) V c ——收缩断面流速 (m/s) ? ——闸孔流速系数 ?取0.97 σs ——淹没系数 查《水闸设计规范》表A.0.3-2 "c h ——共轭水深 (m)
μ ——闸孔流量系数，0.60.18e H μ=-，适用范围为0.1 一、溢洪道加固设计 溢洪道位于大坝右侧，为开敞式宽顶堰溢洪道。 根据安全评价报告及其结论: 溢洪道浆砌石外包砼结构边墙，两侧浆砌石衬砌开裂、老化严重，底板冲刷破坏有裂缝，裂缝宽为2cm；溢洪道尾部出现冲刷坑。经本次水文分析计算，溢洪道泄洪不满足要求。 基于溢洪道存在上述的问题，需要对溢洪道进行除险加固处理。 5.5.1溢洪道除险加固设计 溢洪道位于大坝右侧，堰顶高程为102.87m，堰顶宽度为20.0m。溢洪道原浆砌石老化严重，底板冲刷破坏有裂缝，尾部出现冲刷坑，且泄洪能力不满足要求。本次初步设计，拟加固溢洪道左岸浆砌石边墙及底板，拆除右岸浆砌石边墙，加宽溢洪道5m,以致其由原来净宽20m增至25m；并加固溢洪道连接段底板。 5.5.2基本资料 堰顶高程：H=101.87m; =101.87m; 正常水位：h 正 =103.23m; 设计水位：h 设 洪峰流量：h（P=2％）=96.90m3/s; =77.52m3/s; 最大泄量：Q 设 校核水位：h校=103.79m; 洪峰流量：h（P=0.2％）=133.40m3/s; =112.73m3/s。 最大泄量：Q 校 5.5.3水面曲线计算及边墙高度确定 1、水面曲线计算 本次初步设计，溢洪道分为二段泄水槽计算。第一段泄水槽长度=18.50m,进口段水深h1=103.79-101.87=1.92m,槽底宽度B=25.0m,坡比I= L 1 （101.87-99.57）/18.50=0.124；第二段水深h2=h1末，泄水槽长度L =3.70m, 1 宽度均为B=25.0m,坡比I=（99.57-97.14）/3.70=0.657。计算公式采用成都科技大学编写的《水力学》为： 水力学网上辅导材料9： 一、 第8章 渠系连接建筑物的水力计算 【教学基本要求】 本章主要是工程水力设计计算，包括渡槽、跌水以及渐变段等实际工程的水力计算。这部分不内容作为本课程考试的要求，但是实际工程中会经常遇到。希望学员们结合自己的工作需要去学习。 【内容提要和学习指导】 8．1 渠系连接建筑物的水力计算基本公式 1． 明槽渐变段的水力计算公式 明槽渐变段的上下游水位差△z ： 进口收缩渐变段 t L J g v g v z z z ?+-+=-=?)22)(1(21122 221ααζ 出口扩散渐变段 t L J g v g v z z z ?---=-=?)22)(1(22221112ααζ 明渠渐变段的长度L t ： )(min max B B L t -?=η η为系数：对进口的收缩段，η取1.5～2.5； 对出口的扩散段，η取2.5～3.0。 )(1212z z h h ---=? 2．渡槽的水力计算公式 槽身段流量与断面尺寸的关系： i R AC Q ?= 槽身段水面降落值： L i z z ?=-32 进、出口渐变段的水力计算公式与明槽渐变段的水力计算公式相同。 3．跌水的水力计算公式 矩形断面进口 23012H g mb Q d ε= b H K 0121ζε-= 流量系数m 按堰流确定；K ζ按图8－6所示选用。 梯形断面进口 3011112H g b m Q d = ， 23022222H g b m Q d = 118.0H ctg b b θ+=， 228.0H c t g b b θ+= 消能段中的跌水射程： 当坎为宽顶堰时， 000)25.0(0.4H H P m L +?= 当底坎为实用堰时： 000)3.0(34.3H H P m L +?= 桥头旧村泵站消力池计算 根据工程运行现状，泵站出水口距地面高程1.1m，需计算泵站出水口消能。 运行工况：泵站正常运行。 基本资料：泵站出水口单款流速1.1m3/s，出水口距地面高程1.1m，下游水深取0.5m。 经（PC1500）计算，泵站需设消力池，消力池长度6.0m，池深0.65m，结合现场实际地形，本工程消力池长度取6.0m，池深0.8m。消能计算过程详见下表。 ********************************************************************** ***** 消能计算书 ***** *********************************************************************** ________________ 工程、__________ 阶段、_________ 专业、_________ 部分 计算书 ======================================================================= 一、基本资料与计算假定 底流消能、消力池 坎上水头H: 1.1000(米) 坝高P: 1.1000(米) 上下游河床高程差D: 1.1000(米) 下游水深ht: 0.5000(米) 单宽流量q: 1.1000(立方米/秒) 泄流系数phi: 0.9500 (下游)水跃处流速系数phi1: 0.9500 二、算法与公式(底流消能、消力池) 1.收缩断面水深： hc=q/Vc (连续性方程) 式中 q---单宽流量(平方米/秒) Vc---流速(米/秒) 2.共轭水深： hc〃=hc/2*(SQR(1+8*Frc)-1) 式中费鲁德数 Frc=Vc*Vc/g/hc SQR---开方号 3.上游至收缩断面间的能量方程： Eo=hc+Vc*Vc/2/g/2/? 式中 Eo包括上游水头加行进流速水头Vo*Vo/2/g 。 2---泄流流速系数 hc---出口水深(或射流口水深) 4.水跃顶点至下游间能量方程： 腪=V*V/(2*g*觥2*觥2)-V2*V2/2/g 式中2'---(下游)水跃处流速系数 5.两个断面的连续性方程： Vt=q/ht 式中 ht---下游水深 V2=q/h〃 6.几何关系（跃后水深、应产生稍为淹没的水跃）: h〃=ht+S+腪=6*hc〃2=1.05 式中 S---消力池深度 7.消力池长度： Lk=0.7～0.8*Lj 式中 Lj---水跃长度 Lj=6.9*(hc〃-hc) 三、计算结果 上游行进流速Vo: 0.5000(米/秒) 收缩水深hc: 0.1470(米) 共轭水深hc2: 1.2246(米) > 下游水深ht= 0.50(米) 收缩水深hc: 0.1337(米) 共轭水深hc2: 1.2939(米) 跃后水深h2: 1.3586(米) 下游水位以上水头dz: 0.2099(米) 消力池深度s: 0.6487(米) 水跃长度Lj: 8.0052(米) 消力池长度Lk: 6.0039(米) ===================================================================== B.1消力池计算 B.1.1 消力池深度可按公式(B.1.1-1)～(B.1.1-4)计算：(计算示意图见图B.1.1) 图B.1.1 z h h d s c ?--='0"σ (B.1.1-1) 25.021321812 "????????????????-+=b b gh aq h h c c c (B.1.1-2) 02222 03 =+-?g aq h T h c c (B.1.1-3) 2 "2 2'2222c s gh aq h g aq z -=?? (B.1.1-4) 式中 d---消力池深度(m)； σ0---水跃淹没系数,可采用1.051.10； H ″C ---跃后水深(m)； H C ---收缩水深(m)； α---水流动能校正系数,可采用1.0～1.05； q---过闸单宽流量(m 2/s)； b 1---消力池首端宽度(m)； b 2---消力池末端宽度(m)； T 0---由消力池底板顶面算起的总势能(m)； ΔZ---出池落差(m)； h 's ---出池河床水深(m). b.1.2 消力池长度可按公式(b.1.2-1)和公式(b.1.2-2)计算(计算示意图见图b.1.1)： L sJ ＝L s +βL J (b.1.2-1) L J ＝6.9(h "C -h C ) (b.1.2-2) 式中 L sJ ---消力池长度(m)； L S ---消力池斜坡段水平投影长度(m)； β---水跃长度校正系数,可采用0.7～0.8； L J ---水跃长度(m). b.1.3 消力池底板厚度可根据抗冲和抗浮要求,分别按公式(b.1.3-1)和(b.1.3-2)计算,并取其大值. 抗冲 '1H q k t ?= (b.1.3-1) （2）消能计算 本消力池计算时采用的洪水标准为10年一遇，边墙高度复核采用洪水标准为200年一遇。 本消力池设计为底流消能，设计采用下挖式消力池，等宽矩形横断面，其共轭水深h 2按下列公式计算： )181(2211 2-+= r F h h (A.5.1-1) 111/gh V F r = (A.5.1-2) 式中：Fr 1——收缩断面弗劳德数 h 1——收缩断面水深，m V 1——收缩断面流速，m/s 水跃长度L 按下式计算： L=6.9(h 2-h 1) (A.5.1-3) 消力池池深、池长按下列公式计算： Z h h d t ?--=2σ （A.5.3-1） )11(22 2 22222h h gb Q Z t σφ-=? （A.5.3-2） L L k 8.0= 式中： d ——池深，m s σ——水跃淹没度 取s σ=1.05 h 2——池中发生临界水跃时的跃后水深，m h t ——消力池出口下游水深，m △Z——消力池尾部出口水面跃落，m Q——流量，m3/s b——消力池宽度，m φ——消力池出口段流速系数，取0.95 L——自由水跃的长度，m 表4-11 溢洪道消力池计算成果表 计算频率收缩断面 水深 单宽 流量 共轭 水深 流速 系数 淹没 系数 出口 落差 坎高 佛汝 德数 水跃长 消能 池长h1(m) q(m3/s) h2(m) φ1 σ△Z d F r L j L k p=0.5% 0.12 1.43 1.85 0.95 1.05 0.45 1.00 11.72 11.98 9.59 p=10% 0.06 0.70 1.29 0.95 1.05 0.36 0.6 16.42 8.52 6.82 专题10. 挖深式消力池水力计算 当泄水建筑物下游发生远离式水跃时，可以采用工程措施使下游局部水深增加，从而形成淹没式水跃。 【工程任务】 如图所示为一5孔溢流堰，每孔净宽b=7m ，闸墩厚度d=2m ，上游河道宽度与下游收缩断面处河道宽度相同，即 0c B B nb n 1==+-（）d ，上下游水位的高程如图中所注，当每孔闸门全开时， 通过的泄流量Q=1400m3/s ，试求： 判别底流衔接形式，如为远趋式水跃，试设计一挖深式消力池。 【分析与计算】 1.判断是否需要修建消力池 上游水面收缩断面处河底总能量为 [] 2 2 002 1022()v Q E p H p H g g p H B α=++ =++ + （式10-1） 将11551055()p p m ==-= 162.41557.4()H m =-= 31400(/)Q m s = 0(1)57(51)232()B nb n d m =+-=?+-?= 代入上式可得： [] 2 02 1400557.462.41()29.8(557.4)43E m =++ =??+? 收缩断面处的河道宽度043()c B B m ==，则收缩断面处的单宽流量 3/1400/4332.56(/())c c q Q B m s m ===g 坝面流速系数10.015/10.01555/7.40.885p H ?=-=-?= 收缩断面水深的计算公式为 2 022 2c c c q E h g h ?=+ （式10-2） 即2222 32.5669.6 62.4129.80.885c c c c h h h h =+=+?? 经试算得 1.065()c h m = c h 的共轭水深为： 1.065''1)1)13.73()22c c h h m ==?= 下游水深11010010()t h m =-=。因为13.73()t h m <，所以产生远离式水跃，故需要修建消力池。 2.设计挖深式消力池池长 挖深式消力池主要通过降低护坦高程来实现，其设计内容包括消力池的池深d 和池长Lj 的计算。 池深d 的计算。 应用公式 ''j c t d h Z h σ=-?- （式10-3） 2 0122 12c c q E d h g h ?+=+ （式10-4） 水库出险加固。 消力池收缩面的水深采用水力学P5的公式： Eo=Hc+q^2/(2g*φ^2*Hc^2) 算得收缩面水深Hc的值 与溢洪道水面线计算的收缩面水深Hc相差太大。 请教一下：是不是消力池比较长，而且不同坡比，在渠道中又有水头损失。。 这时候能量公式就不准确了啊？！ 一般收缩水深就是泄槽末端的水深吗？！ 另外：出池河床水深Hs' 这个值对消力池深度影响很大。。对ΔZ也有影响。 这个Hs'一般怎么取值啊？我这个溢洪道平时基本不泄流，所以消力池出口的河床都是干的。。。 溢洪流量：30，溢洪道长116米，落差15米，宽6.5米。分几个坡比最后一个是0.2：1。消力池大致挖1.5米深，10米长。。 问一下经验丰富的人设计人员这个消力池能不能满足要求啊？！ 另外消力池要满足的效能工况并不是溢洪道泄洪时候的最大流量。。。 也就是说溢洪道最大泄流量产生的水跃Hc'' 并非最大。。。 池深d的设计流量并非是溢洪道所通过的最大流量。。。 如果采用水面线法计算，应从溢洪道泄槽首端开始，该处水深为临界水深。由此向下逐段计算至泄槽末端，得到的水深为消力池收缩面的水深，应与采用水力学P5公式的计算差不多。不能从消力池末端开始计算，从泄槽的激流到消力池末端的缓流要经过水跃过程，水面线公 式不适用。 请教一下：是不是消力池比较长，而且不同坡比，在渠道中又有水头损失。。 这时候能量公式就不准确了啊？！ 答：你说的是不是溢洪道比较长吧？公式没有问题。 一般收缩水深就是泄槽末端的水深吗？ 答：不完全，在溢流坝坝趾断面处，流速达到最大，水深减为最小，该断面即是收缩断面。 自由出流就是，淹没出流就不是。 另外：出池河床水深Hs' 这个值对消力池深度影响很大。。对ΔZ也有影响。 这个Hs'一般怎么取值啊？我这个溢洪道平时基本不泄流，所以消力池出口的河床都是干 的。。。 答：下游河床水深直接影响消力池池深，如果平时下游河床是干，那就看你泄流时在不同的流量的下游水深，从而计算不同流量下消力池池深。 你最后一个问题，你的结果是否合适 挖深式消力池计算流程图 1. 假设某一池深d ，计算从池底顶面算起的池前总水头To To ＝Z2－Z3＋d ＋v o 2/（2×g ） 计算示意图 1 2. 计算池内收缩水深hc To ＝hc ＋2 2 )(2?α××hc g q 或hc 3 -To ×hc 2 ＋2 2 2?αg q × ＝ 0 其中：q ――为收缩断面处的单宽流量，q ＝Q/b 1； Q ――通过消力池的总流量； α――水流动能校正系数，可采用1.0～1.05； ?――消力池的流速系数，一般可取0.95，或初步计算参 考《水力计算手册》P201或《水力学》下册P8确定。 3. 计算池内跃后水深hc ″ hc ″＝25.021321812 ?+b b ghc q hc α 其中：b 1――消力池首端宽度； b 2――消力池末端宽度。 4. 计算出池落差Δz : Δz ＝ 22)'(2hs g q ××?α－2 2 )"(2hc g q ×α 其中：hs ′――出池河床水深（下游水深）。 5. 计算水跃淹没系数σ σ＝（d ＋ hs ′＋Δz ）/hc ″ 当1.05≤σ≤1.10时假设正确，否则重新假设池深d 进行计算。 ※ 本程序中各值采用国际单位制，不再说明。 参考文献： 1.《水闸设计规范》（SL265－2001） 2.《水力计算手册》第一版·武汉水利电力学院水力学教研室编·水利电力出版社 3.《水力学》（上、下册）第二版·成都科技大学水力学教研室编·高等教育出版社 4.《取水输水建筑物丛书· 水闸》第一版·陈德亮主编·中国水利水电出版社 程序流程图如下： 本文档及程序由龚艳光编制，由于本人水平有限，错误在所难免，欢迎大家试用，提出宝贵意见。E-mail : gongyanguang@https://www.360docs.net/doc/3a8280928.html, 水闸是一种利用闸门挡水和泄水的低水头水工建筑物，多用于河道,渠系及水库、湖泊岸边。我国修建水闸的历史可追溯到公元前6世纪的春秋年代，据《水经注》记载，在位于今安徽寿县城南的芍陂灌区中即设有进水和供水用的5个水门。至1991年，全国已建成水闸2.9万座，给国民经济带来了很大的效益。 现在的水闸建设，正在向形式多样化、结构轻型化、施工装配化、操作自动化和遥控化发展。 一、工作特点： 建在软土地基上的水闸具有以下一些工作特点: (1) 软工地基的压缩性大, 承载能力低, 抗冲能力差, 细砂容易液化, 在闸室自重及外荷作用下，地基可能产生较大的沉降或沉降差, 造成闸室倾斜, 止水破坏，闸底板断裂甚至发生塑性破坏引起水闸失事。 (2) 水闸在泄流时, 尽管流速不高, 但水流仍具有一定的剩余能量, 而土基的抗冲能力较低, 可能引起水闸下游的冲刷, 此外水闸下游常出现的波状水跃和折冲水流, 将会进一步加剧对河床和两岸的淘刷。同时, 由于闸下游水位变幅大, 闸下出流可能形成远驱水跃，临界水跃甚至淹没度较大的水跃, 因此消能防冲设施要在各种运用情况时都能满足设计要。 (3) 土基在渗水流作用下, 容易产生渗透变形特别是粉、细砂地基, 在闸后易出现翻砂冒水现象,严重时闸基和两岸会被掏空, 引起水闸沉降, 倾斜, 断裂甚至倒塌。 基于上述特点,设计时需要解决好以下几个问题: (1) 选择适宜的闸址。 (2) 选择与地基条件相适应的闸室结构形式，保证闸室及地基的稳定。 (3) 做好防渗设计, 特别是上游两岸连接建筑物及其与铺盖的连接部分, 要在空间上形成防渗整体。 (4) 做好消能、防冲设计，避免出现危害性的冲刷。 二、水闸类型： (1) 节制闸：拦河或在渠道上建造, 用于拦洪,调节水位以满足上游引水或航运的需要,控制下泄流量,保证下游河道安全或根据下游用水需要调节放水流量。 (2) 进水闸: 建在河道, 水库或湖泊的岸边, 用来近控制引水流量, 以满足灌溉,发电或供水的需要。 (3) 分洪闸: 常建于河道的一侧, 用来将超过下游河道安全泄量的洪水泄入分洪区(蓄洪区或滞洪区)或分洪道 (4) 排水闸: 常建于江河沿岸, 用来排除内河或低洼地区对农作物有害的渍水。 (5) 挡潮闸: 建在入海附近, 涨潮时关闸防止海水倒灌木, 退潮时关闸泄水, 具有双向挡水特点(此特点水闸设计时需考虑双向受力) (6) 冲沙闸: 建在浪沙河流上，用于排除进水闸，节制闸前或渠系沉积的泥沙减少引水水流的含沙量，冲沙闸常建于在进水闸一侧的河道上与节制闸并排布置或设在引水渠内的进水闸旁。 三、水闸组成： 水闸一般由闸室、上游连接段和下游连接段组成。 四、闸址选择： 闸址选择是水闸设计中一项重要内容。 水闸设计步骤 一、拟定闸孔形式 比较最高水位与地面高程，确定闸孔结构形式。 二、选用堰型及堰顶高程 根据闸基土质及运行要求，确定堰型 三、利用堰流公式初步拟定闸孔宽度。 渠道断面面积： A 平均流速： A Q v = 平底堰： H h e ＞0.65时为堰流，否则为闸孔出流； 曲线形堰： H h e ＞0.7时为堰流，否则为闸孔出流。 h e ――闸门开度 计入行进流速的上游水深： =+ =g v H H 22 0α 式中： H ——上游水深； α——流速系数，取1.00； 0v ——上游行进流速。 A ． H h s ＜0.9时用下式计算过流能力： 2 /30 2H g mB Q σε= 0H h s ＞0.72时，σ＝4 .00 0)1(31.2H h H h s s -? ； （《水闸设计规范》公式A.0.1-6) 0 H h s ≤0.72时, σ=1 侧收缩系数ε＝１.０，流量系数m=0.385 B= 2 /30 2H g m Q σε＝ B ． H h s ≥0.9时用下式计算过流能力： )(2000s s h H g B h Q -=μ 2 0065.0877.0??? ? ??-+=H h s μ 闸孔总净宽： B= ) (200s s h H g h Q -μ== 时所需的闸孔总净宽小于初拟定的闸宽 综合以上引水情况和排水情况计算并考虑一定的安全储备确定B= 六、验算闸孔过水能力 m b m d m b b z 65.85.05.266.3,0.1,40=-?=== =+???? ? ? +- -=4 000 1171.01z z z d b b d b b ε =++???? ? ? ++-=400 002/2/1b z b z b b d b b b d b b ε 淹没系数为： =-=4.00 0)1(31 .2H h H h s s σ 侧收缩系数为： ε= =+-N N b z εε）（1 计算流量为： 2 /30 2H g mB Q σε=计 或)(2000s s h H g B h Q -=μ 七、画出闸孔宽度布置图 水力计算 拟定底板高程为31m,则闸门高度为35-31=4m,闸孔宽深比为1.6~1.8,单孔宽度取整数为7m,闸孔总宽度取m 210307=?。 根据规范，上游水位雍高为0.1～0.3m ，先假定一个上游水位雍高，用EXCEL 进行试算，算出一个流量，之后反复试算，直到计算出的流量等于校核流量。 最后底板高程为31m ，30个孔，每孔宽7m ，溢流前缘总净宽210m ，校核情况下上游水位38.1m 。根据经验，混凝土闸墩厚1～1.6m ，取闸墩厚1m 。所以总宽度 ，最后确定总净宽210m ，总宽度268m 泄流能力计算 水闸闸门全开敞时的泄流能力按堰流计算 (1) 校核情况： ,230gH m Nb Q σε= N N b z εεε+-=)1( 778.02 77000=+=+=z s d b b b b ，查表5-6得941.0=z ε 823.0121772 000=++=++=b z s b d b b b b ， 查表5-6得964.0=b ε 942.030964.0)130(941.0)1(=+-?=+-=N N b z εεε 91.066 .770==h h s 80.0=σ 5000571966.76.19385.0942.080.07303>=??????=Q 满足泄流能力 渗流计算 铺盖的长度为20m,厚度为0.6m,齿墙的深度和宽度为0.8m,闸室段的长度为14.5m,厚度为2m,齿墙的深度为1m,宽度为1m,板桩的长度为6m,要钢筋混凝土 m L 5.340= m S 9.65.54.10=+= )(2682)130(730)1(m d n nb L =?--?=--=圆筒式放水塔及涵洞结构计算书
消力池1设计
消力池计算
消力池
消力池计算
设计文本—挖深式消力池水力计算
消力池计算问题
消力池计算
第六章 水闸设计预习报告
水闸设计步骤
水闸设计计算书