浅析影响消力池设计尺寸的关键因素
民用建筑消防水池设计要点
民用建筑消防水池设计要点学习民用建筑消防水池设计这么久，今天来说说关键要点。
首先呢，消防水池的容积设计是个很重要的部分。
我理解消防水池的容积要根据建筑的类型、规模以及火灾延续时间等因素来确定。
就好比你给一个大储存罐装满水，这个大储存罐得根据要服务的对象的需求来确定大小。
比如说住宅建筑和大型商场建筑肯定不一样，商场人多、火灾隐患多，火灾延续时间可能就长，那消防水池的容积相对就得大些。
这里我还曾经困惑过呢，火灾延续时间的确定标准，有的建筑规范里有明确写，可是有时候不同地区还会有些差异，后来我总结就是要多看不同的规范和当地的规定，不能只看一种，不然很容易出错。
其次，消防水池的补水来源也是要点之一。
我觉得水源得可靠才行，像可以利用市政给水管网或者天然水源。
不过要是想用天然水源的话，得考虑季节变化对水量的影响，就像我们家旁边那条河吧，到了旱季水位就下降很多。
所以如果选择天然水源补水，保障措施必须要到位。
还有啊，对了还有个要点，消防水池的位置设计不能随便乱来。
得考虑消防车能够方便取水，我觉得这就和我们停车要找个好位置一样，要方便。
如果位置很偏，消防车取不了水，那这消防水池不就白设计了嘛。
而且消防水池还得与消防车道有一定的关系，这样消防员才能顺利开展灭火工作。
在我学习这部分的时候，这些关系我老是容易搞混，后来我就画草图，把消防水池、消防车道、建筑的位置关系画出来记忆，这算是我的一个小学习技巧吧。
另外，消防水池的防污染设置也不能忽视。
毕竟里面装的水是用来灭火的，要是被污染了，到时候灭火肯定会出问题。
这一点我觉得比较好理解，就像我们喝水要是水脏了就不能喝了一样。
我还在不断学习民用建筑消防水池设计，也知道自己理解的还不够全面。
有几本参考资料很不错，像《建筑设计防火规范》，里面关于消防水池的规定很详细，还有一些建筑方面的专业教材，对理解这些要点也很有帮助。
大概就是这些了，如果后面我又总结出新的要点，再和大家分享。
浅谈水闸消力池深度与长度计算的影响因素
浅谈水闸消力池深度与长度计算的影响因素摘要:消力池是一种常见的消除动能方式，确定水闸消力池的深度和长度是消力池设计的重要环节。
本文结合笔者多年的经验，通过对消力池水跃发生的形式和位置的探究，分析影响消力池深度和长度的因素，掌握池深和池长的计算特点，确保设计结果的合理性和准确性。
供类似研究参考与借鉴。
关键词:水闸；消力池；深度；长度；计算在水闸的设计中，水闸的消能是设计的重要组成部分。
消力池是常用的消能工之一，确定池深度是消力池设计的重要内容，在《水闸设计规范》推荐的消能公式中，消力池下游水深是个重要参数，其对于消力池深度计算影响较大。
在消力池实际计算中,水闸消力池的池深和池长取决于水跃的形式以及位置，而水跃的形式及位置决定于闸下游尾水位h′s 和h″c 水跃的跃后水深的相对关系。
因此, h′s 和h″c 的相对关系是影响消力池计算尺寸的主要因素。
1h″c-h′s对消力池深度计算的影响我国现行部颁《设计规范》给出的计算消力池深度的方法 ,需先计算闸 (坝 )后的收缩断面水深ｈｃ、相应于ｈｃ的水跃共轭水深ｈ〃ｃ以及出水池落差ΔＺ ,然后根据几何关系求出消力池深度ｄ。
水流通过水闸下泄，在下游形成水跃，未设消力池时，会发生三种类型水跃即远驱式、临界式和淹没式水跃。
从水工和消能的角度看，前两种水跃需要的护坦较长，且不稳定，因此，工程设计中，要求下游产生一定淹没程度的水跃，这样所需护坦较短，离建筑物较近，消能效果也较好。
因此，消力池的设计深度是为了加大水闸下游水深，使水跃控制在紧靠建筑物之处，并形成淹没程度不大的水跃。
图1消力池深度计算示意图由此可得:池内水深hT=Rj×h″c水跃完全发生在池内，离开消力池的水流，由于竖向断面收缩，过水断面较小，动能增加，水面跌落一个$z值，则由图1可知:hT=d+h′s+△z△z的值较小，可略去不计得到粗略估算池深的近似公式:d=Rj×h″c-h′s(1)式中，d为消力池深，m;Rj为淹没系数;h″c为水跃跃后水深，m;h′s为下游尾水深，m;由式(1)可以看出，池深随(h″c-h′s)的增大而增加。
水池设计注意几个方面的问题
1、水池壁厚的选取（我建议选取在150~300），因为太厚对温度应力不利，太薄，会对施工造成难度。
2、就是池壁荷载的组合了：一般有两种组合：1）池内有水，池外无土2）池内无水，池外有土3、池壁的计算简图：一般常用3种计算模式1）三边嵌固顶端自由（或简支）的三边（或四边）支撑双向板计算；2）当高宽比过大的时候，可以按两部分的组合（三边嵌固一边自由的三边支撑双向板+水平闭合框架）；3）按悬臂板计算；但是要注意顶端的支撑条件：当和盖板现浇的时候为铰接计算，为预制顶盖时为自由边考虑4、水池底板的计算了：厚度的选择：一般不小于150荷载组合，注意不要遗漏水的浮力计算简图可以采用四边嵌固板计算5、就是一些构造措施了另要注意的一点是：计算池壁的土压力时，活荷载取值不应小于10，而且还要了解一下看看是否过消防车（若过的话，要取相应的荷载）我所计算过的水池当中，大部分的池壁配筋都不是以强度来控制，而是以裂缝来控制，对于一般不出现裂缝的池壁，按δf=0.2mm来取的话，配筋就以它的大小起控制作用了。
个人观点：1、水池壁厚的选取，因分地上和地下式，要求并不严格，但太薄也是不好的，一样不利于施工，建议厚度≥200mm比较合理，就是按b＝h/20左右选取（经验值）。
2、就是池壁荷载的工况：1）内水外空2）外土内空同时要考虑水平角隅的计算问题，不可忽略！就是池壁拐角处会有负弯距产生，要加设水平筋。
3、水池底板的计算：厚度不可太小，应按1.2～1.5b池壁厚选取，不然何谈底板是池壁的嵌固啊！4、池壁的计算：底板和池壁的计算不应是单独计算，应该是最后的弯距分配考虑。
当然底板教厚对其影响不大，但是池壁就不同了，池壁根部配筋加大。
5、底板计算还有一种就是多格水池的底板应考虑莫几个格有水别格没水的不利组合计算底板，这是不能忽略的，不能不考虑局部内水对底板配筋的影响。
6、配筋是按标准值0.2mm裂缝控制和设计值强度控制，单一般是裂缝大，这和活载大小有关系。
关于水闸消力池深度计算的探讨
关于水闸消力池深度计算的探讨水闸消力池是水利工程中的重要设施，用于消除水流进入下游水闸时所带来的冲击力和能量。
消力池的深度计算是设计和施工过程中必不可少的一项内容，合理的深度计算可以确保消力池的正常运行和安全性。
本文将从水闸消力池的功能、深度计算的理论基础和计算方法等方面展开讨论。
首先，了解水闸消力池的功能对于深度计算非常重要。
消力池主要用于减缓进入下游水闸的水流速度，并通过将水流引导至深水区域来降低冲击力和能量。
消力池的设计要考虑到水流的流量、速度、河道条件等因素，以确保水闸下游以及周围的安全性。
深度计算的理论基础主要涉及水流力学中的动量定理和能量定理。
动量定理指出，当水流到达消力池时，流体的动量要等于冲击物体的动量，通过合理设置消力池的深度可以保持力的平衡。
能量定理指出，当水流通过消力池时，水的总能量要等于冲击物体的总能量，深度计算要考虑到能量的平衡。
根据动量定理和能量定理，可以使用一些常见的计算方法来计算消力池的深度。
其中，最常用的方法是根据潜流涌浪理论进行计算。
这种方法基于流体力学的基本原理，通过考虑水流的流量、速度、密度等因素，计算出消力池的合理深度。
在进行深度计算时，需要考虑到水流的入口速度、出口速度以及消力池中的水位变化等因素。
根据流体力学的原理，可以计算出每个位置上的水流动能和动量，从而得到相应的深度。
此外，还需要考虑到消力池底部的摩擦力和阻力等因素，以确保消力池的正常运行。
在实际的工程应用中，深度计算还要考虑到其他因素的影响，比如水流的波动、涌浪效应等。
这些因素可能导致水流速度的变化和非均匀性，进而影响消力池的深度计算。
因此，在进行深度计算时，需要综合考虑各种因素，采用合适的计算方法，并在实际工程实践中进行验证。
综上所述，水闸消力池的深度计算是水利工程中的一项重要内容。
合理的深度计算可以确保消力池的正常运行和安全性。
深度计算的理论基础主要涉及动量定理和能量定理，在实际计算中需要考虑到水流的各种因素。
浅析水闸设计中影响消力池设计尺寸的关键因素
在实 际计 算 中 ， 我们 不难 发 现 ， 力池 的池 深 和池 长并 不 随流量 的 不 断增 大而 变 大 ， 消 流量 的 变化 对 消力
＆ ； 对水 闸安 全最有 利 的消力 池设 计长 ＆ ｏ 如 度。 ％ 明 ｕ 叽
３ 池 深 、 长计 算 结 果 池
计 算 消力池 深 和池长 的计 算结 果 如表 ２所示 。
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他 表 ２ 消 力 池 池 深 、 长 计 算 表 池
关键 词 ： 力 池 ； 跃 ； 后 水 深 ； 游 尾水 位 消 水 跃 下
中 图 分 类 号 ： Ｖ６ ３ １ Ｔ ５ ．
文 献 标识 码 ： Ａ
水 闸消力 池 的设计 主要 内容是 确定 消力 池 的池深 和池 长 。 常设计 规 范 中给 出的计算 公式 ， 通 是针 对 一个
给定 的 流量 和下 游水 位 ， 而在 水 闸的运 行 过程 中 ， 闸流量 和下 游水 位 是不 断 变化 的 ， 过 消力 池 需要 在 各 种不 同条 件下 工作 。 了保证 各种 流量 时的 水跃 均发 生在 消力池 内， 为 消力池 的设 计 尺寸应 为 各种流 量下计 算 的最
关键 因素 。本文将从两个方面详细探讨下游尾水深 ｈ。 和 跃后水深 的相对关系对消力池尺寸计算 的影 响。
１ ，一 对池 深计 算 的影 响 ， ｃ
水流 通 过水 闸下 泄 ， 在下 游 形成 水跃 ， 未设 消 力 池时 ， 出现 三种形 式 的水 跃 ： 会 即为 临界 水跃 ； 驱 式水 远
消力池消能效果影响因素的研究
消力池消能效果影响因素的研究张佳星;郑艳娜;彭海婷【摘要】通过VOF( volume of fluid)方法，模拟了水闸泄水时消力池内的流场情况。
通过慈溪龙山排涝出海闸工程实例对模型精确性进行校核，在此基础上对消能效果的因素进行了研究。
结果表明增加消力坎角度、消力坎高度和泄水水头高度可以增大消能率；结论可为低水头泄水工程的设计提供依据与参考。
%TheVOF( volume of fluid) method is used to simulate the flow field of stilling basin in the sluices drainage process. Taking Cixi Longshan drainage sluice for example, the accuracy of the model is verified. Then the factors of the energy dissipation are studied. The results show that the ratio of energy dissipation increases with the increase of the baffle wall angle, height, and discharge water head height. The conclusion can provide scientific and effective theoretical support and reference for the project design.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2015(000)024【总页数】6页(P109-114)【关键词】消能率;消力池;二维数值模拟;VOF模型【作者】张佳星;郑艳娜;彭海婷【作者单位】大连海洋大学海洋与土木工程学院，大连116023;大连海洋大学海洋与土木工程学院，大连116023;大连海洋大学海洋与土木工程学院，大连116023【正文语种】中文【中图分类】TV66消力池是水利工程中十分常见的一种消能设施，平原地区的水闸普遍采用通过降低护坦高程来形成消力池，采用底流消能方式使水跃表面发生旋滚和强烈紊动掺混，从而达到消能目的。
挖深式消力池设计注意的问题 杨红涛
挖深式消力池设计注意的问题杨红涛发表时间：2018-03-05T15:30:45.313Z 来源：《基层建设》2017年第33期作者：杨红涛[导读] 摘要：随着我国经济高速发展，大批的水闸工程正在或即将修建，以前修建的水闸问题也凸显出来，这些水闸在设计过程中，忽略流量与消力池长度、消力池深度的关系，导致计算结果不准确，大部分水流经过消力池之后还有较大的能量，渠道冲刷严重。
菏泽市黄淮水利设计咨询有限公司规划所山东菏泽 274000摘要：随着我国经济高速发展，大批的水闸工程正在或即将修建，以前修建的水闸问题也凸显出来，这些水闸在设计过程中，忽略流量与消力池长度、消力池深度的关系，导致计算结果不准确，大部分水流经过消力池之后还有较大的能量，渠道冲刷严重。
本文以利津县草桥沟东干流治理项目刁口河闸工程为例，深入研究了流量与消力池长度的关系和流量与消力池深度的关系，提出了消力池深度与消力池长度的计算依据，为相似的水闸工程的设计提供参考。
关键词：消力池；水闸；设计1 引言水闸是应用广泛的水工建筑物，对调节和控制水流有着十分重要的意义，目前，各种水闸工程正在大批建设中，水闸设计中消力池设计是一项很重要的设计内容，一些经验欠缺的设计人员在设计时考虑不全面，通常依据最大流量工况对消力池进行设计，消力池深度不够，达不到其他工况下的消能效果，消力池设计成果存在一定的安全隐患。
以下是利津县草桥沟东干流治理项目刁口河闸工程设计实例，以此来阐述消力池设计过程。
2 刁口河闸工程概况草桥沟东干流南起集贤村北，向北经驾屋村、薄家窑村、许家至新合村北部，与草桥沟西干流汇合后入草桥沟，全长26千米，是草桥沟最大的一条支流，是利津县东北部重要的防洪、排涝河道。
该流域辖陈庄、汀罗两镇，耕地20万亩，其中有13万亩属中低产田（5万亩无灌溉水源，8万亩虽有灌溉条件但无水源保证）。
按设计防洪、排涝标准，结合当地现状，新建草桥沟东干流支流刁口河节制闸。
基于消力池计算问题的思考与分析
ｂ ｌ — — 消力 池首 端宽 度（ ｍ） 。
ｂ ２ — — 消力 池末 端 宽度 （ ｍ） ；
Ｈ卜 ＿ ＿ 一 由消力 池底 板 顶面 算起 的总 势能 （ ｍ） ； ｑ —— 单宽 流 量（ ｍ３ ／Ｓ ／ｍ） 。 通过消力 池深度 计算公 式分析 。 本文对 于水 闸消力池 的深度设 计提 出以下
ｂ １ — — 消力 池首 端宽 度 ， ｍ；
ｂ ２ —— 消力 池末 端 宽度 ， ｍ；
ＨＯ 一 Ｔ Ｏ ～ 含 行近 流 速水 头在 内 的堰上 水 头 ， ｍｌ 由消 力池底 板 顶面 算起 的 总势 能 ， ｍ，
长度是 个重 要参数 ， 其对 于消力 池深 度和 长度计 算影 响较大 。 对于无 闸 门控 制 的溢流堰 。 一 般上 、 下游 水位变化 较缓慢 ， 随 流量 的增 加下 游水位 也基本 同步上 升， 按 上述公 式计算 的成果 一般是 能够满 足工程需 要的 。 然而 ， 有 时对于不 同的 水闸 ， 这种 方法 所得 的结 果未必 偏于 安全 。 本 文将分 析消 力池 深度和 长度 取值 对 水 闸的 影响 。 为了保 证 工程安 全 ， 对 消力池 的 设计提 出 了建议 。
ｈ ｃ — — 收缩 水深 （ ｍ） ，
流量） ， 当闸 孔淹没 出流工况 时 ， 上下 游水 位差 △Ｈ小 ， 因单宽 能量和 上下游 水位 差成 正 比， 也 就是说 上 下游水 位 差ＡＨ 小， 单宽 能量 就小 ， 相应 的水 跃就 短 。 这
说 明上述 公式 不适 用于 闸孔 淹没 出流 工况 下消 力池 长度 的计算 。
建议 ：
经上述分析 ， 规 范推荐 的消力池 长度计算 公式应 用仅适用 于 闸孔 自由出流 产生 的水 跃计 算工 况 ， 不适 用于 闸 孔淹 没出 流产生 的水 跃计 算工 况 。 ２ 、 闸孔淹 没 出流产 生 的水跃 工 况下消 力池 长度 计算 公 式分 析 水流通过 闸孔 后 ， 因惯性产 生垂 向收缩 ， 在距 离闸 门（ Ｏ ． ５ ～Ｉ ） ｅ 处 出现第 一 次 收缩水 深ｈ ｃ ； 在 淹没 出流 中 ， 由于 受 下游水 深淹 没的 影 响 ， 消力池 深度 为０ ｍ
关于水利工程中消力池设置的几点看法-文档资料
关于水利工程中消力池设置的几点看法引起消力池破坏的问题很多，其中最主要的是消力池的底板失稳破坏、空蚀破坏和护坦冲磨破坏。
以下就从这三个方面结合实例详细探析。
1消力池底板设计根据我国的形势和有关数据分析，当前采用底流消能的水利工程正在不断的减少。
目前，世界上最高的高坝是前苏联的苏扬舒申斯克，采用的底流消能设计，坝高达242米，其次就是巴克拉坝和德沃歇克坝，分别位于印度和美国，坝高分别为226米和219米。
目前，我国的高坝主要是宽尾墩底消力池，配备相应的消能工，如现有的安康水电站，索风营水电站以及向家坝水电站，坝高分别为128米、116米、187米。
消力池底板的设计形式多种多样，其中，最为常见的一种是平底消力池，并且还有不同形式的消能工作为辅助，另外还包括斜坡池、三级池、二级池等，通常这三种消力池呈现上宽下窄的形态，主要作为扩散式消力池来使用，其中，相对于平底池而言，斜坡池的优越性更好些。
一般而言，在设计底流式消力池时，一定要保持其应有的淹没度，同时，为了保证底板的稳定性，还要对底板动水压力的脉动情况进行分析。
另外就是戽式面流消能，其消能率较高，消力池的长度比较短，这种消能方式的应用，在国内应用比较普遍，如在1941年建起的大苦力水电站，其坝高达163米，修建于美国，也是属于最早的，之后建立起来的佐久间水电站，由于日本修建，坝高高达115米。
而对于我国而言，最早修建起来的是汉江石泉水电站，是我国第一个戽式面流消工程，于1973建成，坝高约65米，在以后的发展中，就陆续地出现了一些中小型的水电站，如麻石水电站、岩滩水电站等。
此外是挑流消能。
在水利工程中，挑流消能是所有消能方式中最为常用的一种方式，具体有以下几种形式：高低坎+挑流、窄缝+挑流、碰撞式挑流、宽尾墩+挑流等。
比如我国在20世纪80年代建立起来的一些水电站高坝就是采用的以下形式，如隔河岩、龙羊峡、东江、李家峡等，在后来的不断研究和发展中，设计和研究人员在原有的基础上，又进行相应的改进，采用对挑流结合水垫塘的形式，形成了现有新的消能形式。
跌坎式底流消力池边墙突扩宽度对池长的影响研究
水突ꎻ 同时ꎬ 在尾水进口底部主流下方可观察到明
显的椭圆状横轴漩滚ꎮ
补偿流区: 向上游方向的附壁射流ꎬ 从消力池
进口两侧的角隅处涌出ꎬ 卷入主流ꎮ
表面漩滚: 回淹水流与两侧边墙附近不断向消
力池轴线附近翻卷的水突共同作用ꎬ 受淹没射流影
图 ３ 消力池底板测点布置示意图( 单位: ｍｍ)
Ｅ￣ｍａｉｌ: ２６３４７０３２８９＠ ｑｑ ｃｏｍ
Ｅ￣ｍａｉｌ: １３１０８８５４８１７＠ １２６ ｃｏｍ
８９
２０２０ 年第 １ 期
科研与管理
水利规划与设计
图 １ 消力池结构体型图( 单位: ｍｍ)
图 ２ 消力池水流结构分区图
附壁射流: 潜射水流在消力池底板形成流速沿
程减小的附壁射流ꎮ 附壁射流和回淹水流不断掺
中图分类号: ＴＶ１３５ ２ 文献标识码: Ａ 文章编号: １６７２￣２４６９(２０２０)０１￣００８９￣０４
底流消能是一种适用范围广、 适应性强的消能
堰施测ꎬ 水位测针精 度 ０ １ｍｍꎻ 压 力 通 过 ＣＹ２００
消力池、 综合式消力池ꎮ 底流消力池具有消能后水
为: 淹没射流、 底部旋涡、 冲击区、 附壁射流、 补
偿流区、 表面漩滚ꎬ 如图 ２ 所示ꎮ
泄槽及消力池宽度与出口尾水渠等宽的跌扩型底流
消力池ꎮ 此外ꎬ 文献[４] 通过水工模型试验ꎬ 针对
淹没射流: 射流进入消力池后ꎬ 在池内水体的
扩散式泄槽跌扩型底流消力池研究了一定突扩边墙
顶托下形成扩散状淹没射流ꎮ
同突扩比情况下消力池底板和边墙的水力学指标ꎬ
２ 试验成果分析
文献[２] 通过水力学试验ꎬ 研究了跌扩型底流消能
消能效率与消力池的设置
消能效率与消力池的设置
消能效率与消力池的设置密切相关。
消力池是一种在池底设置一定坡度的水工设施，它能够使池内水流在惯性作用下，冲刷池底，形成跌落，从而消减动能。
消能效率主要取决于水流条件和池型设计，一般来说，如果消力池设计合理，那么水流在消力池内会进行水流的转换和冲击，能量会得到有效地消减，使得水流能够顺利地进入到下游的河道，保证了水流的稳定性。
在设计消力池时，需要考虑到河流水流条件，地形地貌等因素，同时要保证池底的坡度适中，池底的坡度一般小于水流坡度，这样才能更好地发挥消能效果。
此外，在消力池的设计中，池的进口和出口部位要特别注意，要保证水流可以顺畅地进出消力池。
在设置消能设施时，需要注意以下几点：一是消能设施应设置在渠道陡坡末端与下游河道平顺滩地的衔接处；二是消能设施的类型、尺寸及位置应根据渠道流量、地形、地质条件及环境等因素确定；三是新建或改建渠道需采取有效的防渗措施，保证设施的安全和稳定性；四是禁止在渠道上私自拆除或更改消能设施。
总的来说，消能效率与消力池的设置是保证水流稳定的重要措施，需要结合实际情况，综合考虑各种因素，才能设计出合理的消力池，从而达到有效的消能效果。
浅析影响消力池设计尺寸的关键因素
浅析影响消力池设计尺寸的关键因素摘要：消力池是跌水、水闸等水工建筑物的重要组成部分，对于跌水、水闸等水工建筑物的安全运行具有重要意义。
所以，科学且经济合理的设计消力池便十分重要。
在实际设计中，消力池的设计尺寸是由上下游水深、过闸流量等因素的影响。
本文以水闸消力池为例对消力池尺寸设计的关键影响因素进行简要分析论述。
关键词：消力池；设计；影响因素引言修建在渠道上的水闸，在渠道水流经过水闸之前，一般都为缓流，水流经过水闸时，部分势能转为动能，流速增大，而土质河床的抗冲能力低，所以，在水闸闸室下游修建消力池对水闸的稳定有着重要影响。
水闸建成后，水闸往往需要在不同的水流下运行，水闸上下游的水位时常发生变化，且闸门的开启高度也会经常发生变化，这就导致出流可能演变成闸孔出流、堰流、自由出流或者淹没出流都会发生，进而导致水跃衔接上出现临界式水跃、淹没式水跃等，对水闸闸室下游河床造成巨大的冲刷，严重影响到水闸的安全稳定运行。
因此，必须在最短距离内消除余能，使得高速水流在消力池内迅速消力转变为缓流，保证水闸的安全稳定运行。
因此，合理科学设计消力池就变的非常重要。
1、消力池深度计算中的影响因素根据现行的《水闸设计规范》（SL265-2016）中关于消力池深度的计算，其可按下式进行计算：；式中的表示跃后的水深，m；表示出池河床的水深，m；表示出池落差，m。
从式中可以看出，消力池的深度取决于这三项要素。
水流通过水闸下泄，然后在下游形成水跃，如果没有设置消力池，那么此时可能会出现临界式水跃、远驱式水跃和淹没式水跃，其中，远驱水跃最为不利，因为在这种情况下，建筑物与跃前断面之间，还存在相当的急流段，在这段内，流速非常高，对河床冲刷很严重，河床必须有可靠的保护结构；对临界水跃衔接，虽然所要求的护坦长度，较远驱式的短，但这种衔接是不稳定的；而淹没式水跃的长度较短，且离建筑较近，这种水跃进行消能处理能取得较好的效果。
消力池的设计深度必须保证能加大水闸下游的水深，将水跃控制在距离建筑物一定的距离内，形成淹没程度不大的淹没水跃。
消力池水力学计算
消力池水力学计算一、引言消力池是水力发电站的重要设施之一，用于吸收进口水流的冲击能量，减小进口压力，保护导叶和水轮机的正常运行。
消力池的水力学计算是设计消力池的重要一步，可以通过计算来确定其尺寸、形状和其他相关参数，以满足工程要求。
二、消力池的基本原理消力池是一种能够吸收流体的冲击能量并将其转化为动能的设施。
通过设计合适的形状和尺寸，可以使进口流体在进入消力池前速度降低，从而减小冲击力，保护水轮机和导叶。
三、水力学计算的步骤1.确定进水速度：根据进水流量和进口管道尺寸，计算出进水速度。
进水速度的大小直接影响到消力池的尺寸和形状。
2.确定消力池形状：一般来说，消力池的形状可以根据需求来选择，常见的形状有锥形、喇叭形和直筒形等。
在选择形状时需要考虑进口速度和改变流动方向的需求。
3.计算消力池尺寸：根据进口流速和需要减小的速度来计算消力池的尺寸。
一般来说，消力池的尺寸应该能够将进口速度降低到一个合适的范围，以减小冲击力。
4.设计消力池细部结构：细部结构包括进口管道、减速装置、排水装置等。
这些结构需要根据具体情况进行设计，以确保水流能够平稳进入消力池，并顺利排出。
5.模拟计算和优化：可以利用计算流体力学（CFD）软件进行模拟计算，通过对不同参数的优化来得到最佳的消力池设计。
四、水力学计算的相关参数在进行水力学计算时，需要考虑一些重要的参数。
以下是一些常见的参数：1.进口速度：进水流量和进口管道的尺寸决定了进口速度的大小。
进口速度过大会造成冲击力过大，对设施造成破坏，而速度过小则会增加设备的体积和成本。
2.减速比：消力池的减速比是指进口速度与出口速度的比值。
通过调整减速比可以使流体的速度能够适应水力发电机组的运行要求。
3.减速段长度：减速段长度是指进口速度改变为出口速度的过程中的流动段长度。
减速段长度的大小受到进口速度和其他结构参数的影响。
4.消力池长度：消力池的长度也是一个重要参数，它直接影响到水流在消力池内部流动的过程。
底流消能消力池长度和深度估算
底流消能消力池长度和深度估算底流消能消力池，听起来是不是有点复杂？别急，今天我就带你一起聊聊这个东西，保证让你既明白又能轻松记住它。
啥是“底流消能消力池”呢？其实简单来说，就是一个用来降低水流冲击力的地方。
它的作用就是把那些快得像闪电一样的水流慢下来，避免它们对河床、坝体、管道之类的东西造成破坏。
水流的冲击力，咳咳，不说你不信，简直能把石头都给冲飞了呢！所以我们必须想办法让水流“慢下来”，让它不那么急躁，控制住它的速度，给周围的环境留点余地。
说到池子，你是不是脑海里立刻浮现出那种长得像泳池一样的大水池？没错，底流消能池长得确实有点像个小泳池，但它不是用来游泳的，别往池里跳！它的形状、长度、深度这些参数，都得精心设计。
可不能随便给它个地方就让它在那里“泡”着，设计得不对，效果可能就不行了。
好比你做饭，火候掌握不好，锅里的菜再好，也不会好吃，不是嘛？首先讲讲池子的“长度”吧。
长度直接决定了水流在池子里的停留时间。
池子短了，水流一下子就冲过去，来不及消能，还是会带着那么点暴力冲出去；池子长了，水流就有足够的时间在池子里“散心”，降低速度。
这就像高速公路上的车道一样，车道越长，车流就越能平稳通过。
所以池子要长，就要根据流量和水速来估算，不能随便选个数字。
然后聊聊池子的“深度”。
这个也很关键。
池子太浅，水流进来就“咣当”一下，马上跑了，消能效果差得很；池子太深，水流的能量释放不均匀，还是不够完美。
深度要结合水流的流量、流速等因素来定。
一般来说，深一点能让水流慢下来，但也得避免太深，太深反而水流就有可能会乱走，造成“二次灾难”。
有没有觉得其实这就是一个“水的调皮与管教”过程？水流本来就很有自己的节奏，像是个不太听话的孩子，总是喜欢冲来冲去，不愿意慢下来。
我们就是要给它一个适合的环境，让它乖乖地“做作业”——也就是消耗能量，别把这些能量全都释放出来，搞得一团糟。
这个过程中，池子长度和深度是非常非常重要的“教师”，决定了水流的“成绩”。
消能池的水力计算
消能池的水力计算消能池是一种水利工程中常见的水力结构，主要用于调节和消纳水流能量，防止水流冲击和对下游水利设施的影响。
在消能池的设计和计算中，通常需要考虑以下几个主要方面：水流参数、水力计算、消能池尺寸和结构设计。
首先，为了进行消能池的水力计算，需要先了解水流参数，如入口流速、入口流量、入口水头等。
这些参数通常通过现场测量和实验来获取，或者根据相关设计标准和经验数值进行估算。
水流参数的准确获取对于消能池的水力计算是非常重要的。
一、入口水流条件的确定：1.入口流速：可以通过流速测量仪或其他测量设备进行实时测量。
如果现场无法测量，则可以参考旁边的河段流速进行估算。
2.入口流量：通过流速和入口横截面积的乘积来计算，即Q=AV，其中Q为流量，A为横截面积，V为流速。
3.入口水头：可以通过流量和水头的关系来计算，即h=Q/(gA)，其中h为水头，g为重力加速度。
水力计算是确定消能池设计参数的关键环节，其目标是保证水流能量在消能池中得到有效的消散，从而减少冲击和水流对下游设施的影响。
消能池的水力计算主要包括水头消耗计算、冲淡段长度计算、扩散段长度计算、能量消耗计算等。
1. 水头消耗计算：消能池的设计目标是使水头能量得到最大的消耗，减小水流对下游设施的冲击。
水头消耗计算是通过考虑水流在入口平均到出口平均的能量损失来进行的。
常见的水头消耗计算公式为：Hc=h1-h2-hf，其中Hc为水头消耗，h1为入口水头，h2为出口水头，hf为摩擦水头损失。
2.冲淡段长度计算：消能池中的冲淡段是用来减小水流速度，缓冲水流冲击的部分。
冲淡段长度的计算主要根据水流流量、流速、消能池尺寸和流态关系来确定。
3.扩散段长度计算：扩散段是水流流经冲淡段后继续减小流速的段落，扩散段长度的计算通常考虑消能池尺寸、流速和水流流量等参数。
4.能量消耗计算：能量消耗是消能池的重要设计指标，用来评估消能池的消能效果。
能量消耗计算一般基于流量、流速和水头等参数进行。
消力池消能效果影响因素的研究
消力 池 是 水利 工 程 中十 分 常 见 的 一 种 消 能 设
施， 平 原 地 区的水 闸普遍 采 用 通 过 降 低 护 坦 高程 来 形成 消 力池 ， 采 用 底 流 消能 方 式 使 水 跃 表 面 发 生旋
滚 和强烈 紊 动掺 混 ， 从 而 达 到 消 能 目的 。它具 有 流
等 采 用 数值模 拟 的方 法 ， 模 拟 了表 孔 溢 流 坝及 其
壁面边界 ， 左侧为压 力和速度人 口， 右侧为速度 出 口， 中部 为 水 面 。 为 消力 坎 的 角 度 ， 当 ＝９ ０ 。 时 为直 墙式 消力 池 。
压力出口
压力入 口 速度入 口
末端 的跌 坎式 底 流 消能 池 的 二 维 流场 ， 分别 从 调 整
第１ ５卷
第２ ４期
２ ０ １ ５年 ８月
科
学
技
术
与
工
程
Ｖｏ １ ． １ ５ Ｎｏ ． ２ ４ Ａｕ ｇ ．２ ０１ ５
１ ６ ７ １ — １ ８ １ ５ （ ２ ０ １ ５ ） ２ ４ — ０ １ ０ ９ — ０ ６
Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎｃ ｅ Ｔｅ ｃ ｈｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ Ｅｎｇ ｉ ｎｅ ｅ ｒ ｉ ｎｇ
２ ０ １ ５年 ４月 ２ ７日收到 国家 自然科学基金项 目（ ５ １ １ ０ ９ ０ ２ ２ ） 、
＋
３ ｘ ｉ
：０
ｒ １
动量 方程 ：
＋
击 （ ） ＝ 一 嚣 ＋ 未 ［ （ ＋ ×
（ ＋
辽宁省高等学校杰出青年学者成长计划 （ Ｌ Ｊ Ｑ ２ ０ １ ２ ０ ６ ６ ） 资助
型精确性进行校核 ， 在此基础上对消 能效果 的因素进行 了研 究。结果 表 明增加消 力坎角度 、 消力坎 高度和泄水水 头高度 可以 增大 消能率； 结论可为低水 头泄水工程 的设 计提供 依据与参考。
关于消力池计算问题分析研究
关于消力池计算问题分析研究作者：赵梦来源：《中国科技博览》2015年第09期[摘要]本文首先分析了溢洪道工程消力池计算方法和两岸建筑物防护措施。
水库溢洪道设计计算比较重要的是消力池的掺气水深计算。
本文在此提出了自己的一些观点和看法。
[关键词]消力池；掺气水深；防护措施；中图分类号：TV653.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）09-0001-01一、前言消力池是消能工中常见的，其深度的确定是消力池重要的内容，在消力池设计的时候我们要根据下游的水深对消力池的深度进行设计。
二、泄水建筑物的消能形式1、底流式消能当水流从急流向缓流过渡时，产生水跃，产生的表面旋滚和强烈的紊动消除大量的余能，使速度急剧下降，与下游水流能良好的衔接，由于余流在底部，故称之为底流式衔接消能。
2、挑流式消能利用建筑物末端的跃坎，利用高进下泄水流的动能，将水流挑射到远离建筑物的下游河床中，与下游水流衔接。
消能分为3个部分，坝面摩擦—空中扩散—水垫。
3、面流式消能利用建筑物末端的挡坎，将上游高速水流送入下游河道的水流表层，坎后形成尺度很大的底部漩滚，将主流与河床隔开。
4、消力池消能为了改善底流式消能的水流衔接形式，可采取人工措施，通过增加下游水深，使之形成稍有淹没的淹没水跃，从而达到缩短护坦的长度，在较短距离内消除余能的目的。
这种消能措施称为消力池（或消能池）。
人工形成消力池的工程措施，根据泄水建筑物下游地基情况，可以有以下3种基本方式：挖深式消力池：降低护坦高程形成消力池，使池内水深大于h″c，产生淹没水跃；坎式消力池：在护坦末端加筑消能坎形成消力池，使坎前水深大于h″c，产生淹没水跃；综合消力池：采用既较低护坦高程又修建消能坎的综合消力池，使池内水深大于h″c，产生淹没水跃。
三、挖深式消力池的设计主要是确定池深和池长目前对池深的计算有传统计算方法和简化计算方法，其中传统计算方法成熟、可靠，但试算过程繁冗、工作量大；简化计算方法也称为图表解法，其根据某种函数关系事先制成图表供计算时查用，图表解法也有一个试算过程，只不过将试算变成了查表。
水工建筑物消能设计的若干思考
水工建筑物消能设计的若干思考随着社会经济的不断发展，水利工程的建筑范围也在不断扩大，这就为消能设计提出了新的要求。
消能设计关乎整个水利工程的运行，因此必须保证其设计的整体质量。
在设计的过程中，要根据工程的具体情况进行消能的具体设计，制定出完整的设计方案，使消能设计满足水利工程的要求，为工程的完整运营提供保障。
一、工程概况以我国某县引水工程为例，该工程为2型枢纽工程，主要完成引水工作。
通过调查可知，该地区近年来未发生较大事故，因此在设计方案上按照3级建筑标准对该建筑进行规划，并将承载洪水标准为定位50a一遇，将检验标准定位500a 一遇。
通过分析可知，该地区地震烈度为6度，地基对震烈的承受能力大于30t/m2。
对该地区河床数据分析可知，其河床砂石容重为2.13t/m3，其比重为2.18t/m3，其引水口的高程为1478.6m。
二、消能设计（一）影响消能设计的因素在消能的设计中，由于各地的水闸类型不同，其对设计的要求也有所不同。
因此在消能的设计上，必须综合考虑闸门的启闭、水位变化等因素。
在设计的过程中，外界的环境因素也是影响设计的重要因素。
其对消能设计的影响可以从几个方面体现出来，一是水流量的变化和潮位的变化。
在实际工作中，经过水闸的水位和流量是在不断发生变化的。
如果在设计中没有考虑到这些变化的因素，只是使设计满足单一上下游水位的要求，就会造成设计上的偏差，使消力池的计算出现问题。
二是下游水面的曲线对设计的影响。
在设计中，如果只是根据闸门的开关顺序来完成消能设计，很容易出现设计上的偏差。
除了闸门的开关顺序外，下游水面的曲线也是影响设计的重要因素，在设计中必须将其考虑在内。
三是实际工程状况对设计的影响。
在设计中如果没有考虑工程的实际情况，增设了过多的辅助消能装置，很可能会引起水跃现象的发生。
（二）消能设计的控制因素对于消力池的深度的设计，应根据过闸水流的流量和上下游的水位来确定。
在数据的计算上，可能会出现负值的现象，从理论上来说，出现这种情况就意味着不必设置消力池，但在实际设计中，为保证工程安全，仍会设置1米左右的消力池。
关于水闸消力池深度计算的探讨
关于水闸消力池深度计算的探讨赵斌【摘要】通过计算、比较,分析了下游水深取值对消力池深度计算的影响,对水闸消力池计算如何考虑下游水位上升的滞后进行了探讨.结果表明,计算中若下游水深选取不当,有可能使计算结果偏于不安全,对于不同的下游边界条件,应具体问题具体分析.【期刊名称】《中国水能及电气化》【年(卷),期】2011(000)006【总页数】3页(P25-27)【关键词】水闸;消力池;下游水深;临界水深【作者】赵斌【作者单位】河北省水利水电第二勘测设计研究院,石家庄,050021【正文语种】中文【中图分类】TV222.2消力池是常用的消能工之一，确定池深度是消力池设计的重要内容，在《水闸设计规范》推荐的消能公式中，消力池下游水深是个重要参数，其对于消力池深度计算影响较大。
对于无闸门控制的溢流堰，一般上、下游水位变化较缓慢，随流量的增加下游水位也基本同步上升，按上述公式计算的成果一般是能够满足工程需要的。
而对于有闸门控制的建筑物，在闸门开启过程中，下泄流量逐渐加大，下游渠（河）道内形成洪水波向前推进，水位不能随流量的增加而同步上升，出现滞后的现象。
为了考虑这种影响，目前工程中常将闸门开度分成几个档次（一般以0.5m为一档），计算时将与上一档次泄量相应的水深作为下游水深。
然而，有时对于不同的水闸，这种方法所得的结果未必偏于安全。
本文将分析下游水深取值对消力池深度计算的影响，为了保证工程安全，对消力池设计提出了建议。
1 计算公式《水闸设计规范》（SL265-2001）附录B推荐的消力池深度计算公式（简称消能公式）为：其中：d——消力池深度（m）；σ0——水跃淹没系数，可采用1.05～1.10；——跃后水深（m）；ht——消力池下游水深（m）；△Z——出池落差（m）；hc——收缩水深（m）；b1——消力池首端宽度（m）；b2——消力池末端宽度（m）；T0——由消力池底板顶面算起的总势能（m）；q——单宽流量（m3/s/m）。
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浅析影响消力池设计尺寸的关键因素
发表时间：2019-06-21T16:48:01.330Z 来源：《防护工程》2019年第6期作者：李雪芳
[导读] 本文以水闸消力池为例对消力池尺寸设计的关键影响因素进行简要分析论述。
北海河海水利水电设计院广西北海 536000
摘要：消力池是跌水、水闸等水工建筑物的重要组成部分，对于跌水、水闸等水工建筑物的安全运行具有重要意义。
所以，科学且经济合理的设计消力池便十分重要。
在实际设计中，消力池的设计尺寸是由上下游水深、过闸流量等因素的影响。
本文以水闸消力池为例对消力池尺寸设计的关键影响因素进行简要分析论述。
关键词：消力池；设计；影响因素
引言
修建在渠道上的水闸，在渠道水流经过水闸之前，一般都为缓流，水流经过水闸时，部分势能转为动能，流速增大，而土质河床的抗冲能力低，所以，在水闸闸室下游修建消力池对水闸的稳定有着重要影响。
水闸建成后，水闸往往需要在不同的水流下运行，水闸上下游的水位时常发生变化，且闸门的开启高度也会经常发生变化，这就导致出流可能演变成闸孔出流、堰流、自由出流或者淹没出流都会发生，进而导致水跃衔接上出现临界式水跃、淹没式水跃等，对水闸闸室下游河床造成巨大的冲刷，严重影响到水闸的安全稳定运行。
因此，必须在最短距离内消除余能，使得高速水流在消力池内迅速消力转变为缓流，保证水闸的安全稳定运行。
因此，合理科学设计消力池就变的非常重要。
1、消力池深度计算中的影响因素
根据现行的《水闸设计规范》（SL265-2016）中关于消力池深度的计算，其可按下式进行计算：；式中的表示跃后的水深，m；表示出池河床的水深，m；表示出池落差，m。
从式中可以看出，消力池的深度取决于这三项要素。
水流通过水闸下泄，然后在下游形成水跃，如果没有设置消力池，那么此时可能会出现临界式水跃、远驱式水跃和淹没式水跃，其中，远驱水跃最为不利，因为在这种情况下，建筑物与跃前断面之间，还存在相当的急流段，在这段内，流速非常高，对河床冲刷很严重，河床必须有可靠的保护结构；对临界水跃衔接，虽然所要求的护坦长度，较远驱式的短，但这种衔接是不稳定的；而淹没式水跃的长度较短，且离建筑较近，这种水跃进行消能处理能取得较好的效果。
消力池的设计深度必须保证能加大水闸下游的水深，将水跃控制在距离建筑物一定的距离内，形成淹没程度不大的淹没水跃。
上式中，值非常小，可以忽略不计，而与流量的关系则与上游水头、闸孔净宽、消力池首尾端宽度等因素有关，与流量的关系则与下游渠道的数理特性等有关，这就使得与之间并没有固定的相互关系，它们的大小与很多因素有关。
但是，当计算中忽略不计值时，从式中可以看出，消力池的深度与（-）值之间成正相关系，当（-）值最大，此时过闸流量最大，下游的水深也最大，而上下游的水位落差却并不是最大的。
所以说，在消力池深度计算中，（-）值是一个关键影响因素。
2、消力池长度计算中的影响因素
消力池的长度必须足以保证水跃不跃出池外，所以，消力池的长度可以从水跃的长度出发来考虑。
但消力池内的水跃受到消力池末端垂直壁面产生一个反向作用，减小了水跃的长度。
所以，消力池内的水跃长度仅为平底渠道中自由水跃长度的70%～80%。
水闸在正常运行过程中出现闸门的开启关闭，这带来流量的变化，从而使得下游河床的水深与跃后的深度总是在不断发生变化。
在消力池的长度计算中，/的大小会对其产生重要影响。
当/≤1时，此时水闸下泄后在下游形成自由水跃或临界式水跃或远驱式水跃；当/＞1，会发生淹没水跃，当/＞1.2时，随着淹没程度逐渐加大，淹没水跃的长度也会加大，且远远大于自由水跃的长度。
出现这一现象的原因是：在同等流量下，淹没水跃的消能系数比自由水跃的小，淹没程度与消能系数之间成反比例关系，因此随着淹没程度的增大，位于表面漩涡之下的高速主流扩散得也就越慢，从而增大了水跃的长度。
在消力池长度的计算上，其与水跃长度密切相关，但是由于过闸流量、上下游水位差等的不断变化，使得水跃长度也不固定，进而使得消力池的长度在水跃长度的影响下发生变化。
换言之，/的大小对消力池长度的设计有重大影响。
在实际设计中，很多时候忽略了/对消力池长度的影响，经常直接使用规范中的水跃长度计算公式，但淹没水跃与自由水跃的计算公式是不同的，在同等条件下计算出的水跃长度也就有所不同，而且差值会随着流量的变化而增加。
因此，在水闸的消力池尺寸设计中，必须重视/对消力池长度的影响。
《水闸设计规范》（SL265-2016）中的消力池长度和水跃长度计算公式分别：
式中：t为消力池底板始端厚度，m；q为单宽流量，m3/（s.m）；H为闸孔泄水时的上下游水位差，m；k1为消力池底板计算系数，可采用0.15～0.20；为消力池底板抗浮安全系数，可采用1.1～1.3；W为作用在消力池底板顶面的水重，KN；U为作用在消力池底板底面的扬压力，KN；Pm为作用在消力池底板上的脉动压力，KN，其值可取跃前收缩断面处流速水头值的5%，通常计算消力池底板前半部的脉动
压力时“+”号，计算消力池底板后半部的脉动压力时取“-”号；A为消力池底板的面积，m2；为消力池混凝土底板容重，KN/m3。
消力池底板厚度取上述两个公式中的较大值。
由上述公式来看，消力池底板厚的主要从底板的抗冲和抗浮两方面来考虑，二者之间取大值。
在考虑底板抗冲时候，消力池底板的厚度主要取决于单宽流量和上下游水位差，它们与消力池底板的厚度成正向关系，所以，在渠道中修建水闸时，根据实际地形及考虑经济合理的情况下，尽可能的把水闸的闸孔宽度做大一点，这样可以有效的减小水闸进口水深和单宽流量，进而可以减小消力池底板厚度。
在考虑底板抗浮的时候，消力池底板主要取决于消力池底板基底扬压力和消力池底板面积，消力池底板厚度与底板扬压力成正向关系，与消力池底板面积成反向关系，在消力池底板上设置反滤排水孔，可以有效的降低底板基底扬压力，进而减小消力池底板厚度。
综上所述，消力池底板厚度要综合考虑单宽流量、上下游水位差、消力池底板扬压力等因素，使得消力池底板厚度设计的更为经济合理。
结束语
总之，消力池设计需要综合考虑多方面因素，应结合实际情况来考虑影响消力池尺寸设计尺寸的各个因素，使得水闸、跌水等水工建筑物消力池的设计经理、合理，得出最佳设计方案，保证水闸、跌水等水工建筑物运行的安全和稳定。
参考文献：
[1]林继镛.水工建筑物第四版.中国水利水电出版社.2007（04）.
[2]潘世虎.水闸底流消能计算公式的分析与改进[J].人民黄河，2012，34（4）：119-120.
[3]赵斌.关于水闸消力池深度计算的探讨[J].中国水能及电气化，2011（6）：25-27.
[4]程琳，张媛媛，李岩.浅析水闸设计中影响消力池设计尺寸的关键因素[J].河北工程技术高等专科学校学报，2012（2）：24-26.。