大坝、消力池、稳定水力计算
消力池计算
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ToTo ＝Z2－Z3＋d ＋v o 2/（2×g ）计算示意图 12. 计算池内收缩水深hcTo ＝hc ＋22)(2ϕα××hc g q 或hc 3-To ×hc 2＋222ϕαg 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；ϕ――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 qhc 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 ××ϕα－22)"(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σσ＝（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 : **********************.cn坎式消力池计算流程图一、池内计算：1. 从池底顶面算起的池前总水头ToTo ＝Z2－Z3＋v o 2/（2×g ）计算示意图22. 计算池内收缩水深hcTo ＝hc ＋22)(2ϕα××hc g q ………………① 或hc 3-To ×hc 2＋222ϕαg 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；ϕ――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。
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：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》SL744-2016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。
消力池稳定计算.doc
***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。
消能池的水力计算
消能池的水力计算[日期：12/31/2005来源：作者：[字体：大中小] 02:48:00]从以上分析可知，为了改变不利的衔接形式，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能池（或消力池）。
形成消能池的工程措施，根据泄水建筑物下游地基情况，可以有两种基本方式：①挖深式消能池：降低护坦高程形成消能池，使池内水深大于，产生淹没水跃；②坎式消能池：在护坦末端加筑消能坎形成消能池，使坎前水深大于，产生淹没水跃。
当然也可以采用既较低护坦高程又修建消能坎的综合消能池。
如图9－5所示。
下面讨论它们的水力计算方法。
图9－5（一）挖深式消能池的水力计算1、池深的计算如图9-5－1所示，下游河道水深为，在开挖前，与收缩断面水深相对应的上游总水头，开挖后，护坦高程降低值为。
图9－5－1此时与收缩断面水深相对应的上游总水头（9-5）为使池内发生稍有淹没的水跃，消能池末端水深为（9-6）式中水跃的淹没安全系数，为降低护坦高程后收缩断面水深所对应的共轭水深。
由图9-5－1可知（9-7）式中为水流由消能池进入下游河道时，由于过水断面减小而引起的水面跌落，其水流特性与宽顶堰相同。
对消能池出口断面1-1与下游断面2-2列能量方程，有令，将，及代入上式并化简，得（9-8）式中为下游河道水深，为消力池的流速系数，取决于消力池出口处的顶部形式，一般取为0.95。
由式（9-5）、式（9-6）、式（9-7）和式（9-8）四个方程联立求解消能池深度。
需要注意的是，收缩断面的共轭水深是随消力池深度的变化而变化的。
因此，与之间是一复杂的隐函数关系。
故求解消力池深度时，一般需用试算法。
对于中小型工程，池深的估算公式是（9-9）式中是以原河床为基准面按总水头求得的的共轭水深，为下游水深。
2、池长的确定在消能池范围内，底部流速高，紊动强烈，冲刷力强，池底和边墙都要用混凝土或浆砌石保护。
消力池计算(201003修改版)
跃前流速Vc=10.28闸宽b0=15流量Q=245.2淹没系数（1.1-1.05）= 1.05消力池初始宽度b1=15消力池末宽度b2=15上游河床高程=954.5堰顶高程=958坝前水位=961下游河床高程=953.6下游河道以上作用水头H0=7.4下游水位=955.59上下游水位差H'= 5.41池后正常水深hs'= 1.99过渡段水平长Ls=0水跃长度改正数B(0.7-0.8)=0.75消力池底板计算系数k1=（0.15-0.2）0.17消力池底板安全系数k2=（1.1-1.3） 1.2消力池底板的饱和重度（KN/M3）=23海曼长度计算系数=（中砂12-11）11下游引河的水面宽度Bm=24.85二、深度β=b2/b11过闸单款流量q=16.35过池单款流量q=16.35跃前断面弗努德数Fr=V/SQRT(ghc) 2.60消力池深度d=0.23跃后水深h''= 5.11出池落差z(以过池流量计算)= 3.15试算d=0.23误差=0.00措施后淹没系数=（1.05-1.1） 1.05三、长度水跃长度Lj=24.29消力池长度Lsj=18.21取34四、消力池前端底板厚1、抗冲厚度t= 1.052、抗浮池底板下游水深H2= 1.99消力池底板扬压力U=(KPa)29.10消力池首端顶板上水重W=(KPa)15.91消力池末端顶板上水重W=(KPa)51.11消力池顶板重W=(KPa)跃前收缩断面流速水头=11.13消力池前半段底板上脉动压力Pm=+(KPa)0.56消力池前后段底板上脉动压力Pm=-(KPa)-0.56消力池前端底板厚度t=0.72消力池末端底板厚度t=-1.18消力池前端底板厚度t= 1.05试算t=0.92五、消力池末端底板厚t=0.50六、海漫长度消力池末端宽度b2=15消力池末端单宽流量qs=16.35 sqrt(qs*sqrt(H'))=(1-9) 6.17海漫长度Lp=67.83七、翼墙扩散角θ(12度左右为宜)下游尾水在消力池变色镜以上的水深h2= 1.99消能设备的高度P=0.23消能设备处水深H1= 5.11上下游水位差= 5.41tanθ=-0.23试算θ=10.00试算tanθ=0.18误差=0.41翼墙长度L=0.00下游引河的水面宽度Bm=24.85闸内的水面宽度Bn =15ΔB=Bm-Bn= 9.85翼墙长度系数（2.5-3）=3翼墙长度L=14.775tanθ=0.00试算θ=14.00试算tanθ=0.00误差=0.00翼墙长度宜取0~15八、翼墙扩散曲线y/b0=0.5*(x/(b0*Fr0))^1.5+0.5扩散段上游渠道宽b0=15扩散段下游渠道宽b=15均匀来流Fr0= 2.32九、挡土墙高程计算最大跃后水深+安全超高渠道通过加大流量时的水深hb= 5.11渠道岸顶超高Fb=0.25*hb+0.2 1.48挡土墙高度H= 6.59挡土墙底部厚度一般可取（0.6~0.8）*H注意：1、判断是否需要建消力池前，请将表格中的消力池试2、红字部分需要人为添加的数据。
11 消力坎式消力池水力计算
=IF(B14>D4,"远趋式水跃
",IF(B14=D4,"临界式水跃
","淹没式水跃"))
hc
''
与h
的大小关系判断
t
/
工作簿 01
水力分析与计算子项目
首次计算按照自由溢流， 取值为1
=($B$9/(A16*$A$6*SQRT (2*9.8)))^(2/3)
水力计算Excel展示厅
之十一 消力坎式消力池水力计算
/ 水利水电建筑工程
水力分析与计算子项目
一 工程任务
如图所示为一5孔溢流堰，每孔净宽b=7m，闸墩厚度d=2m，上游河道 宽度与下游收缩断面处河道宽度相同，即B0=Bc=nb+（n-1）d，上下游水 位的高程如图中所注，当每孔闸门全开时，通过的泄流量Q=1400m3/s，试 求：判别底流衔接形式，如为远趋式水跃，试设计一消力坎式消力池。
水力分析与计算子项目
使用编制好的excel表格
情形一：
计算结果：
水头H: 5m；
消力坎高度C：6.15m；
上游堰高P1:55m； 流量Q：900m3/s；
池长LB：51.15m。 不需修建第二道消力坎
下游水深ht=10m。
情形二：
计算结果：
水头H: 5m； 上游堰高P1:55m； 流量Q：900m3/s； 下游水深ht=6m。
工作簿 01
水力分析与计算子项目
1 0.015 p
H
/
工作簿 01
水力分析与计算子项目
=C4/A9 qQ
b
=$C$6*$D$6+($C$6 -1)*$E$6
B0 nb (n 1)d
水利工程常用计算公式
水利专业常用计算公式一、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、明渠恒定均匀流的基本公式如下:流速公式：u＝流量公式Q＝Au＝A流量模数K＝A式中:C—谢才系数,对于平方摩阻区宜按曼宁公式确定,即C＝R—水力半径(m);i-渠道纵坡；A-过水断面面积（m2）;n—曼宁粗糙系数,其值按SL 18确定.3、水电站引水渠道中的水流为缓流。
水面线以a1型壅水曲线和b1型落水曲线最为常见。
求解明渠恒定缓变流水面曲线,宜采用逐段试算法，对棱柱体和非棱柱渠道均可应用。
逐段试算法的基本公式为△x=式中：△x-—流段长度（m）；g——重力加速度（m/s²）；h1、h2-—分别为流段上游和下游断面的水深(m）；v1、v2-—分别为流段上游和下游断面的平均流速（m/s)；a1、a2-—分别为流段上游和下游断面的动能修正系数;——流段的平均水里坡降,一般可采用或式中：h f—-△x段的水头损失（m)；n1、n2—-分别为上、下游断面的曼宁粗糙系数，当壁面条件相同时，则n1=n2=n；R1、R2——分别为上、下游断面的水力半径（m）；A1、A2--分别为上、下游断面的过水断面面积（㎡)；4、各项水头损失的计算如下：（1）沿程水头损失的计算公式为(2）渐变段的水头损失，当断面渐缩变化时，水头损失计算公式为：5、前池虹吸式进水口的设计公式（1）吼道断面的宽高比：b0/h0=1。
5—2。
5;（2）吼道中心半径与吼道高之比:r0/h0=1。
5-2。
5；(3）进口断面面积与吼道断面面积之比:A1/A0=2—2。
5；（4）吼道断面面积与压力管道面积之比:A0/A M=1-1。
65;（5）吼道断面底部高程(b点）在前池正常水位以上的超高值：△z=0。
1m—0.2m；（6）进口断面河吼道断面间的水平距离与其高度之比:l/P=0。
7—0。
9；6、最大负压值出现在吼道断面定点a处，a点的最大负压值按下式确定：式中:—前池内正常水位与最低水位之间的高差（m）；h0—吼道断面高度（m)；-从进水口断面至吼道断面间的水头损失（m）；—因法向加速度所产生的附加压强水头（m）。
水利项目工程普通计算定律公式
水利专业常用计算公式一、枢纽建筑物计算1、进水闸进水流量计算：Q=B 0δεm （2gH 03）1/2式中：m —堰流流量系数 ε—堰流侧收缩系数 2、 明渠恒定均匀流的基本公式如下： 流速公式： u ＝ Ri C 流量公式 Q ＝Au ＝A Ri C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。
3、水电站引水渠道中的水流为缓流。
水面线以a1型壅水曲线和b1型落水曲线最为常见。
求解明渠恒定缓变流水面曲线，宜采用逐段试算法，对棱柱体和非棱柱渠道均可应用。
逐段试算法的基本公式为△x=f21112222i -i 2g v a h 2g v a h ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+式中：△x ——流段长度（m ）；g ——重力加速度（m/s ²）；h 1、h 2——分别为流段上游和下游断面的水深（m ）； v 1、v 2——分别为流段上游和下游断面的平均流速（m/s ）； a 1、a 2——分别为流段上游和下游断面的动能修正系数；f i ——流段的平均水里坡降，一般可采用⎪⎭⎫ ⎝⎛+=-2f 1f -f i i 21i 或⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=∆=3/4222224/312121f f v n R v n 21x h i R式中：h f ——△x 段的水头损失（m ）； n 1、n 2——分别为上、下游断面的曼宁粗糙系数，当壁面条件相同时，则n 1=n 2=n ； R 1、R 2——分别为上、下游断面的水力半径（m ）； A 1、A 2——分别为上、下游断面的过水断面面积（㎡）； 4、各项水头损失的计算如下： （1）沿程水头损失的计算公式为⎪⎪⎭⎫⎝⎛+∆=3/4222223/412121f v n v n 2x h R R （2）渐变段的水头损失，当断面渐缩变化时，水头损失计算公式为：L f 2122c f c i g 2v g 2v f h h h -+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=+=ω5、前池虹吸式进水口的设计公式（1）吼道断面的宽高比：b 0/h 0=1.5—2.5； （2）吼道中心半径与吼道高之比：r 0/h 0=1.5—2.5； （3）进口断面面积与吼道断面面积之比：A 1/A 0=2—2.5； （4）吼道断面面积与压力管道面积之比：A 0/A M =1—1.65；（5）吼道断面底部高程（b 点）在前池正常水位以上的超高值：△z=0.1m —0.2m ； （6）进口断面河吼道断面间的水平距离与其高度之比：l/P=0.7—0.9； 6、最大负压值出现在吼道断面定点a 处，a 点的最大负压值按下式确定：γανp*w 200a h g2h h -+++Z +∆Z =∑、B式中：Z —前池内正常水位与最低水位之间的高差（m ）；h 0—吼道断面高度（m ）；∑wh—从进水口断面至吼道断面间的水头损失（m ）；γ/p *—因法向加速度所产生的附加压强水头（m ）。
11 消力坎式消力池水力计算
试算消力坎高度C′堰上总水头H10′(m)实用堰出流淹没高度h s（m）淹没系数σs′6.0 5.340.00 3.8206.1 5.24(0.10) 4.1146.2 5.14(0.20) 4.4406.3 5.04(0.30) 4.8026.4 4.94(0.40) 5.2046.5 4.84(0.50) 5.6526.6 4.74(0.60) 6.1516.7 4.64(0.70) 6.7076.8 4.54(0.80)7.3296.9 4.44(0.90)8.025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B0=Bc=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。
注2：若D13单元格中显示“否建消力池”，则无需进行消力池的水力计算。
注1：表格使用方法：1.橙色区域对应的参数为基本参数值，需人工输入具体数值；绿色区域所对应的数据为程序自动运算的结果，切勿人工输入数值。
单宽流量q′（m3/(sm)）是否为所求高度C(精度2%)87.552否91.653否96.097否100.910否106.121否111.764否117.873否124.488否131.652否139.414否注3：①“试算消力坎高度C”在折线实用堰淹没溢流的条件下，对消力坎的高度重新计算，当在橙色区域输入第一个试算高度后，可得到其后一差值为0.1的等差数列；②判断试算结束的精度默认为2%，若改变精度，需调整单元格F22:F31的程序。
③E8“消力高度C取值”为符合试算精度要求的多个假设坎高的平均值。
道宽度与下游收缩断面处河道宽度相同，即门全开时，通过的泄流量Q=1400m 3/s，试求：。
示“否，不需修无需进行消力池的水力1.橙色区域对应数值，需人工输入具体所对应的数据为程序自切勿人工输入数值。
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。
2.3m坝高 渗流稳定计算
正常水位时渗流计算一、计算依据：1.《水闸设计规范》SL265-2001；2.《工程地质勘察报告》；3.《水力计算手册》。
二、计算条件：铺盖顶高程22.2m铺盖段1齿墙深0.6m铺盖段1底板厚度0.4m铺盖段1长度10m铺盖段2齿墙深0铺盖段2底板厚度0铺盖段2长度0闸室段齿墙深0.5m 闸室段底板厚度0.8m 闸室段长度12m 消力池底板顶高程21.6m 消力池底板厚0.6m 消力池长度12m 排水孔前消力池长度7m 上游最高挡水位24.5m 下游水位22.2m 上下游水头差2.3m三、渗透压力计算：采用改进阻力系数法1、土基上水闸地基有效深度计算式中：T e —土基上水闸的地基有效深度（m ）；L 0—地下轮廊的水平投影长度（m ）；S 0—地下轮廓的垂直投影长度（m ）；26.1555.0500000000+=<=≥S L L T S L L T S L e e 时当时当当计算的Te 值大于地基实际深度时，其值应按地基实际深度采用。
2、阻力系数计算①进、出口段③内部垂直段式中：S—板桩或齿墙的入土深度(m)；T—地基透水层深度(m)。
Lx—水平段长度(m)。
水头损失②水平段441.05.1230+⎪⎭⎫ ⎝⎛=T S ξ⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-=T S ctg y 14ln 2ππξT S S L x x )(7.021+-=ξhi-各分段水头损失值(m)；ξi－各分段阻力系数；n－总分段数.3、出口段水头损失值修正系数式中：β'—阻力修正系数，当计算值≥1.0时，采用β'=1.0T'—板桩另一侧地基透水层深度(m)。
S'—底板埋深与板桩入土深度之和(m)；h 0'—进、出口段修正后的水头损失值(m)；h —进、出口段水头损失值(m)；⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+⎪⎭⎫ ⎝⎛-=059.0'2'12121.1'2T S T T β00''h h β=4、出口段渗流坡降值J由地质勘察报告知闸基为粉土，其允许水力比降为0.35。
消力池稳定计算.pptx
建筑物级别： 消能防冲设计标准：
消能防冲设计标准水库水位：
消能防冲标准相应下泄流量：
消能防冲标准相应下游水位： 设计洪水位(P=3.33%)： 设计洪水标准相应下泄流量： 设计洪水标准相应下游水位：
水力学基本参数
4
级 水库正常蓄水位：
5%
- 校核洪水位(P=0.5%)：
1393.48 m
校核洪水标准相应下泄流 量：
学海无 涯
***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：
学海无 涯
审查：
校核：
编写：
学 海 无涯
目录
学海无 涯
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。
式中：P1—底板自重，KN； P2—底板顶面上的时均压力，KN； P3—当采用锚固措施时，地基的有效重量，KN； Q1—底板顶面上的脉动压力，KN； Q2—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/m3。 (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
后段
43
12
5.993
前段
43
6
4.477
消能防冲 中段
43
12
4.477
后段
43
12
4.477
Lm/h2
9.001 9.001 9.001 7.175 7.175 7.175 9.605 9.605 9.605
水利工程常用计算公式
水利工程常用计算公式水利工程是涉及水资源的开发、利用和保护的工程科学。
在水利工程设计和计算中，常用的计算公式有很多，包括流量计算公式、水头计算公式、堤坝稳定性计算公式等。
下面将介绍一些水利工程中常用的计算公式。
1.流量计算公式：(1)基本流量计算公式Q=A×V其中，Q表示流量，A表示过流面积，V表示流速。
(2)曼宁公式Q=K×A×R^1/2×S^1/2其中，Q表示流量，A表示过流面积，R表示水力半径，S表示水流坡度，K表示修正系数。
(3)流速计算公式V=Ks×R^2/3×S^1/2其中，V表示流速，R表示水力半径，S表示水流坡度，Ks表示水力坡降系数。
2.水头计算公式：(1)流态水头计算公式H=Hs+Hf+Hw+Ha其中，H表示水头，Hs表示静水头，Hf表示摩擦水头，Hw表示加速水头，Ha表示动能水头。
(2)能量平衡公式H=P×γ/(Q×g)其中，H表示水头，P表示压力，γ表示单位体积重量，Q表示流量，g表示重力加速度。
3.堤坝稳定性计算公式：(1)滑动稳定性计算公式FS=ΣR×ΣF-ΣT×ΣN其中，FS表示稳定安全系数，ΣR表示抗力，ΣF表示作用力，ΣT表示扭矩，ΣN表示正向力。
(2)翻转稳定性计算公式MR = 0.5 × W × H^2 × sinθ其中，MR表示滑动弯矩，W表示堆坝重力作用力，H表示堆坝高度，θ表示翻转角度。
4.泵站计算公式：(1)泵站流量计算公式Q=n×H×10/η其中，Q表示泵站流量，n表示泵的数量，H表示扬程，η表示泵的效率。
(2)泵站功率计算公式P=Q×H/75其中，P表示泵站功率，Q表示泵站流量，H表示扬程。
这只是水利工程中常用的一些计算公式，实际上还有很多其他的计算公式，如水力学计算公式、水位计算公式等。
水利工程设计常用计算公式
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、明渠恒定均匀流的基本公式如下:流速公式：u＝流量公式Q＝Au＝A流量模数K＝A式中：C—谢才系数，对于平方摩阻区宜按曼宁公式确定,即C＝R—水力半径（m）；i—渠道纵坡；A—过水断面面积（m2)；n—曼宁粗糙系数，其值按SL 18确定.3、水电站引水渠道中的水流为缓流。
水面线以a1型壅水曲线和b1型落水曲线最为常见。
求解明渠恒定缓变流水面曲线，宜采用逐段试算法，对棱柱体和非棱柱渠道均可应用。
逐段试算法的基本公式为△x=式中：△x—-流段长度（m）；g——重力加速度（m/s²)；h1、h2——分别为流段上游和下游断面的水深（m）;v1、v2——分别为流段上游和下游断面的平均流速（m/s）;a1、a2——分别为流段上游和下游断面的动能修正系数；-—流段的平均水里坡降，一般可采用或式中：h f——△x段的水头损失（m）；n1、n2——分别为上、下游断面的曼宁粗糙系数，当壁面条件相同时，则n1=n2=n；R1、R2——分别为上、下游断面的水力半径(m)；A1、A2—-分别为上、下游断面的过水断面面积（㎡）；4、各项水头损失的计算如下：（1）沿程水头损失的计算公式为（2)渐变段的水头损失，当断面渐缩变化时,水头损失计算公式为：5、前池虹吸式进水口的设计公式（1）吼道断面的宽高比：b0/h0=1。
5—2.5；（2）吼道中心半径与吼道高之比:r0/h0=1.5—2。
5;（3）进口断面面积与吼道断面面积之比：A1/A0=2-2。
5；（4）吼道断面面积与压力管道面积之比:A0/A M=1—1。
65；(5）吼道断面底部高程（b点）在前池正常水位以上的超高值：△z=0。
1m—0.2m；（6)进口断面河吼道断面间的水平距离与其高度之比：l/P=0。
7-0.9；6、最大负压值出现在吼道断面定点a处,a点的最大负压值按下式确定：式中：—前池内正常水位与最低水位之间的高差（m）;h0—吼道断面高度（m）；—从进水口断面至吼道断面间的水头损失（m）;—因法向加速度所产生的附加压强水头（m）。
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。
水利工程常用计算公式
精心整理水利专业常用计算公式一、枢纽建筑物计算1、进水闸进水流量计算：Q=B 0δεm （2gH 03）1/2式中：m —堰流流量系数 ε—堰流侧收缩系数最为常见。
求解明渠恒定缓变流水面曲线，宜采用逐段试算法，对棱柱体和非棱柱渠道均可应用。
逐段试算法的基本公式为△x=f21112222i -i 2g v a h 2g v a h ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+式中：△x ——流段长度（m ）；g ——重力加速度（m/s2）；h 1、h 2——分别为流段上游和下游断面的水深（m ）； v 1、v 2——分别为流段上游和下游断面的平均流速（m/s ）； a 1、a 2——分别为流段上游和下游断面的动能修正系数； f i ——流段的平均水里坡降，一般可采用⎪⎭⎫ ⎝⎛+=-2f 1f -f i i 21i 或⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=∆=3/4222224/312121f f v n R v n 21x h i R n 1=n 2 0.2m ； （6）进口断面河吼道断面间的水平距离与其高度之比：l/P=0.7—0.9； 6、最大负压值出现在吼道断面定点a 处，a 点的最大负压值按下式确定： 式中：Z —前池内正常水位与最低水位之间的高差（m ）；h 0—吼道断面高度（m ）；∑wh—从进水口断面至吼道断面间的水头损失（m ）；γ/p *—因法向加速度所产生的附加压强水头（m ）。
附加压强水头按下式计算：式中：0γ—吼道断面中心半径（m ） 计算结果，须满足下列条件：式中： h a —计算断面处的大气压强水柱高（m ）； H v —水的气化压强水柱高（m ） 最小淹没深度S ，可按下式估算：式中：0γF —吼道断面的水流弗劳德数，000gh /V F =γ。
B —坝址处的河谷宽度(相当于坝顶的部仪)，m 。
L —蓄水后库区延伸长度(回水长度)，km(公里)。
H —最大坝前水深，m 。
K —按库尾蓄水断面与坝址蓄水断面之比采用的系数： l:lO 时，K=32；1:5时，K=27（2）根据淹没面积初估： V=HA/KV—水库总库容，104·m3(万立米)。
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。
流域工程消力池设计
消力池设计
1）消力池水力计算
陡坡中的急流过渡到尾水渠的缓流，水流状态急剧变化，将使下游河床遭受冲刷破坏，可设消力池，以促使在陡坡末端产生水跃，集中消能，达到保护河床的目的。
消力池的水力计算，主要确定池深和池长，可按下式计算： d=1.1h 2-h
)181(230
2
02-+=gh q h h α 式中：d —消力池深，m ；
h 2—第二共轭水深，m ；
h —下游水深，m ；
h 2—陡坡末端水深，m ；
α—流速不均匀系数，可取，1.0~1.1； 其它符号意义同前。
消力池长度按下式计算：
L 2=（3~5）h 2
式中：L 2—消力池长，m ；
其它符号意义同前。
2）消力池结构设计
a 、消力池侧墙结构设计
消力池侧墙按重力式挡土墙结构设计。
b 、消力池底板结构设计
消力池底板的首端设置力排排水孔，使首端渗透压力水头显著减小，以增加底板的抗浮稳定性。
消力池首端齿墙，应量修的深一些，一般不小于1.0—1.5m，以消渗压水头，且增加底板重量，有利于抗浮，钢筋砼底板厚度0.3—0.5m。
水利工程常用计算公式
水利专业常用计算公式一、枢纽建筑物计算1、进水闸进水流量计算：Q=B 0δεm（2gH 03）1/2式中：m —堰流流量系数ε—堰流侧收缩系数2、 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 R C式中：C —谢才系数，对于平方摩阻区宜按曼宁公式确定，即C ＝6/1n1RR —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。
3、水电站引水渠道中的水流为缓流。
水面线以a1型壅水曲线和b1型落水曲线最为常见。
求解明渠恒定缓变流水面曲线，宜采用逐段试算法，对棱柱体和非棱柱渠道均可应用。
逐段试算法的基本公式为△x=f21112222i -i 2g v a h 2g v a h ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+式中：△x ——流段长度（m ）；g ——重力加速度（m/s2）；h 1、h 2——分别为流段上游和下游断面的水深（m ）；v 1、v 2——分别为流段上游和下游断面的平均流速（m/s ）；a 1、a 2——分别为流段上游和下游断面的动能修正系数；f i ——流段的平均水里坡降，一般可采用⎪⎭⎫ ⎝⎛+=-2f 1f -f i i 21i 或⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=∆=3/4222224/312121f f v n R v n 21x h i R 式中：h f ——△x 段的水头损失（m ）； n 1、n 2——分别为上、下游断面的曼宁粗糙系数，当壁面条件相同时，则n 1=n 2=n ；R 1、R 2——分别为上、下游断面的水力半径（m ）；A1、A2——分别为上、下游断面的过水断面面积（㎡）；4、各项水头损失的计算如下：（1）沿程水头损失的计算公式为（2）渐变段的水头损失，当断面渐缩变化时，水头损失计算公式为：5、前池虹吸式进水口的设计公式（1）吼道断面的宽高比：b0/h=—；（2）吼道中心半径与吼道高之比：r0/h=—；（3）进口断面面积与吼道断面面积之比：A1/A=2—；（4）吼道断面面积与压力管道面积之比：A0/AM=1—；（5）吼道断面底部高程（b点）在前池正常水位以上的超高值：△z=—；（6）进口断面河吼道断面间的水平距离与其高度之比：l/P=—；6、最大负压值出现在吼道断面定点a处，a点的最大负压值按下式确定：式中：Z—前池内正常水位与最低水位之间的高差（m）；h—吼道断面高度（m）；∑w h—从进水口断面至吼道断面间的水头损失（m）；γ/p*—因法向加速度所产生的附加压强水头（m）。