消力池护坦荷载计算

附录一泄水建筑物水力设计计算公式

附录一泄水建筑物水力设计计算公式一、堰面曲线1.开敞式溢流孔的堰面曲线。

采用幂曲线时按下式和附表1计算。

(附1)式中 Hs为定型设计水头，按堰顶最大作用水头Hzmax的75%～95%计算(m)，其它符号见附图1，数值见附表1。

附表1上游坝面坡度k n垂直(3∶0) 2.000 1.8503∶1 1.936 1.836 原点上游宜用椭圆曲线，其方程式为式中 aHs和bHs分别为椭圆曲线的长轴和短轴。

若上游面垂直，其长轴aHs和短轴bHs可按以下关系选定：附图1采用倒悬堰顶时(如附图1)，应满足。

定型设计水头选择及堰顶可能出现的最大负压值参照附表2。

定型设计水头Hs情况下的流量系数m和其他作用水头Hz情况下的流量系数mz的比值参照附表3。

2.设有胸墙的堰面曲线。

当校核情况下最大作用水头Hzmax (孔口中心线上)与孔口高(D)的比值时；或闸门全开时仍属孔口泄流，即可按下式计算：(附2)式中 Hs——定型设计水头，一般取孔口中心线至水库校核洪水位的水头的75%～95%；——孔口收缩断面上的流速系数，一般取=0.96；若孔前设有检修闸门槽时取=0.95。

其余符号参照附图2。

附图2原点上游可用单圆，复式圆或椭圆曲线，与胸墙底缘通盘考虑。

若时，应通过试验决定。

附表2Hs/Hzmax 0.75 0.775 0.80 0.825最大负压值(m) 0.5Hs 0.45Hs 0.4Hs 0.35HsHs/ Hzmax 0.85 0.875 0.90 0.95 1.0 最大负压值(m) 0.3Hs 0.25Hs 0.2Hs 0.1Hs 0.0Hs附表3Hz/Hs 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 mz/m 0.85 0.90 0.95 0.975 1.0 1.025 1.07二、泄水建筑物泄水能力计算公式1.开敞式溢流孔的泄水能力可按下式计算：(附3)式中 Q——流量，m3/s；B——溢流堰净宽，m；Hz——堰顶作用水头，m；g——重力加速度，m/s2；mz——流量系数，初设时在定型设计水头作用的情况下，当(P为堰高，m)时，取mz=m=0.47～0.49；当时，取m=0.44～0.47；——侧收缩系数，根据闸墩厚度及墩头形状而定，初设时可取=0.90～0.95；——淹没系数，视泄流的淹没程度而定，不淹没时=1。

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。

消力坎式消力池淹没系数和坎高的计算

消力坎式消力池淹没系数和坎高的计算张志昌，李若冰，赵莹，傅铭焕【摘要】摘要：为了研究消力坎式消力池淹没系数和消力坎高度的简化计算方法，以取代传统的试算法。

综合前人对消力坎淹没系数的研究成果，对淹没系数进行优化拟合，进而推求淹没系数的迭代公式；分析了消力池坎高的简化计算方法；通过动量方程研究消力坎的阻力系数。

研究给出了淹没系数的拟合公式和迭代公式、坎高的简化公式以及消力坎阻力系数的计算公式，并通过实例验证了公式的正确性。

结果表明，淹没系数的迭代公式和坎高的简化公式形式简单，避免了试算的困难。

【期刊名称】长江科学院院报【年(卷),期】2013(030)011【总页数】5【关键词】关键词：消力坎式消力池；淹没系数；坎高；阻力系数；迭代计算1 问题的提出底流消能是水工建筑物的三大消能方式之一，历史悠久，应用广泛，适合于大、中、小型水利工程［1］。

苏联的萨杨舒申斯克坝、印度的巴克拉坝、巴西的河床式水电站，我国的安康水电站、五强溪水电站、长江葛洲坝河床式水电站、二江泄洪闸、三江冲沙闸、荆江分洪闸等均采用底流消能［2］。

底流消能的形式之一是消力坎式消力池［3］，适应于河床不宜开挖或开挖太大造价不经济的情况。

消力坎的作用是壅高坎前的水位形成消力池，其水力计算的主要任务是确定坎高e和池长Lk［4］。

本文主要研究坎高的确定方法。

目前对消力坎式消力池坎高的计算主要为传统的试算法，其过程繁琐。

为了简化计算，文献［5］介绍了一种简化计算方法，也称为巴什基洛娃表解法，此方法根据传统计算方法的原理，事先计算成表格，在计算时查用。

文献［6］根据巴什基洛娃对消力坎淹没系数的研究成果，给出了淹没系数的三次方程，经分析该方程误差较大。

文献［7］根据坎控水跃的原理，计算了坎高和水跃长度，认为坎高比传统计算方法略高了7%。

文献［8］根据级数展开方法，把求解跃前水深的三次方程变成了显式计算，使跃前水深的计算得到了简化。

文献［9］在消力坎的淹没出流计算中，按照传统试算法的过程计算淹没系数。

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。

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。

降低护坦式消力池深度计算的新方法

研究降低护坦式消力池深度的计算方法。
目前降低护坦式消力池深度的计算方法主要有传统试算方法、简化计算方法和其他计算方法。
1. 1传统试算方法设跃前断面水深为_1，跃后断面水深为_2，
通过溢流坝的单宽流量X，下游水深为h,下游河
床以上总水头为6，消力池的深度为B，传统方法计算消力池深度的公式为&1］：
通过试算，坝下游出现远离水跃，需设消能工，并计算出降低护坦式消力池的深度为1.88m。 2.2简化计算方法
根据文献& 3 ］给出的表解法，通过查表计算得当（亿+ B ）/_2 = 1. 02时消力池的深度为1. 8m。
根据文献& 5 ］公式求得* = 0. 68，c = 1. 238，" =1. 953，= 2. 353，Z = 3.18，Fr = 6. 007，消力池深度B = 1.95 m。
的表达式为：
60 一 _
_2
Z = ~ 加- - 一 1. 80— 5 _2
（6 %
F' = "Z* + c
"=3. 8 - 1. 755/0 * = 0. 10 + 0. 585
c = 1. 6104 - 0. 065 文献& 5 ］认为在Fr较大时计算误差不大，但在 Fr<2. 5时需将计算结果适当提高1% ~3%。以上公式适应的条件为Fr = 2 - 9。文献& 3 ］利用升坎的受控水跃，通过动量方程求解池深的公式为：
0'—消力池的流速系数，一般取0 =0.95。当6、X、0、O'、h已知时，即可用式(1 )、
(2 %、(3 %和(4 %联立求解消力池深度B，一般需要试算法。试算法计算消力池深度时，先假定一个消力池的深度B，代入式(2%求跃前断面水深h1，由式(3 %求h2，由式(4%求—q，然后再代入式(1 %求 B,如果求得的B与假设的B相同，消力池深度即为所求。试算法需多次应用以上公式反复计算才能完成。传统试算方法虽然比较麻烦，但方法成熟，计算结果可靠。我国现有的水力学、水工建筑物教材以及溢洪道设计规范均采用传统计算方法。 1.2简化计算方法

消防水池计算书

消防水池计算书（一）处理池内没水时荷载1、池壁计算主动土压力系数Ka取1/3土重度r=18KN/m³无地下水池壁4.7m深∵LB/HB=5.3>2 ∴按单向板计算主动土压力q土=rHKa=18x1/3x4.7=28.2KN/m地面荷载产生侧压力q活=10x1/3=3.33KN/m①竖向配筋计算第一种情况三种压力产生的弯矩部位类型土压力弯矩Ms 水压力弯矩Mw 地荷载弯矩Mm 下端支座-41.5 0 -9.2跨中18.6 0 5.2支座基本组合弯矩值M=（Ms+Mw）x1.27+1.4xMm=65.585KN·m支座准永久组合弯矩值Mq=Ms+Mw+0.5Mm=46.1 KN·m跨中基本组合弯矩值M=（Ms+Mw）x1.27+1.4xMm=30.9KN·m跨中准永久组合弯矩值Mq=Ms+Mw+0.5Mm=21.2KN·m假设壁厚h=250,混凝土强度C30查表可知选筋12@100的裂缝（0.25mm）和承载力弯矩分别为63.33KN·m、67.22KN·m，大于支座计算准永久弯矩46.1 KN·m和基本组合弯矩65.585KN·m，满足要求。

且配筋率0.452%，合适。

所以内外钢筋选配12@100 As=1131mm²/m弯矩图第二种情况水压力q水=rh=10x4.7=47KN/m两种压力产生的弯矩部位类型土压力弯矩Ms 水压力弯矩Mw下端支座-41.5 -69.22跨中18.6 30.94支座基本组合弯矩值M=1.27Mw-Ms=46.4KN*m支座准永久组合弯矩值Mq=Mw-Ms=27.72KN*m跨中基本组合弯矩值M=1.27Mw-Ms=20.69N*m跨中准永久组合弯矩值Mq=Mw-Ms=12.34KN*m池壁内侧、外侧为12@100均满足强度和裂缝要球。

弯矩图②水平配筋计算池壁角隅处最大水平弯矩Mcx第一种情况三种压力产生的弯矩部位类型土压力弯矩水压力弯矩地荷载弯矩Mcx -21.8 0 -5.59 基本组合弯矩值M=（Ms+Mw）x1.27+1.4xMm=35.512KN·m准永久组合弯矩值Mq=Ms+Mw+0.5Mm=24.595KN·m池壁外侧水平角隅钢筋为12@200均满足强度和裂缝要球。

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。

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(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。

消力池护坦荷载计算

消力池底板抗浮计算书一.概述紧邻厂房的泄洪冲沙闸室后接消力池，消力池长45m，宽12m，深 3.5m,底板高程为466.00m，消力池底板厚度为2.5m。

其余泄洪闸段后设混凝土底板，底板长45m，宽28m，混凝土底板厚度为1.5m。

底板设置排水孔，孔排距均为4m，成梅花型布置，其下设置砂卵砾石反滤垫层，层厚1.00m。

泄洪冲沙闸消力池和泄洪闸底板后接防冲海漫，海漫长30m。

海漫采用铅丝笼块石，厚1m。

海漫后设抛石防冲槽，口面宽15m。

闸后消能防冲总长121.00m。

二、主要设计依据及参数选取2.1特征水位及流量电站水库正常蓄水位488.00m，相应库容161.0万m3，校核洪水位491.36m，对应库容238万m3。

电站引用流量230.4m3/s，装机容量2×12.4 MW，额定水头12.3m，年发电量1.14亿kW·h。

洪水流量及水位见表2-1。

2.2主要设计参数底板采用C20混凝土: 容重2.4t/m3, fc =10.0 N/mm2, ft=1.1N/mm2；弹性模量Ec=2.55×104；基岩与混凝土面的抗剪断强度ƒ=0.4～0.7，粘滞力c=0.06～0.2Mpa；Ⅱ级钢筋，fy =fy′=310 N/mm2三、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4.1计算公式及参数选取本次计算选取单块底板进行计算：（1）自重G=γc×A×hG —底板自重，（KN）；A —底板面积（m2）；487.14m2；h —底板厚度，（m）； 2.5m；γC—C20混凝土容重，取值24KN/m3；带入数据求的底板自重为29228.4KN。

第八章溢洪道设计09讲义教材

（五）消能防冲设施
(1) 溢洪道消能防冲设施的型式应根据地形、地质条件、泄流条件、运行方式、下游水深及河床抗冲能力、消能防冲要求、下游水流衔接及对其它建筑物影响等因素，通过技术经济比较选定。河岸式溢洪道可采用挑流消能或底流消能，亦可采用面流、戽流或其它消能型式。 (2) 溢洪道消能防冲建筑物的设计洪水标准：l级建筑物按100年一遇洪水设计；2级建筑物按50年一遇洪水设计，3级建筑物按 30年一遇洪水设计。同时，还应考虑宣泄低于消能防冲设计洪水标准的洪水时可能出现的不利情况。
(3) 选定的消能设施，应保证在宣泄消能防冲设计洪水流量及以下各级流量，尤其是在宣泄常遇洪水时消能效果良好，结构可靠，并能防空蚀、抗磨损和抗冻害，必要时可采用相应措施。淹没于水下的消能工宜考虑检修条件。 (4) 挑流消能可用于岩石地基的高、中水头枢纽。溢洪道挑流消能设施的平面形式可采用等宽式、扩散式、收缩式。挑流鼻坎可选用连续式、差动式和各种异型鼻坎等。 (5) 当采用挑流消能时，应慎重考虑挑射水流的雾化和多泥沙河流的泥雾对枢纽其它建筑物及岸坡的安全和正常运行的影响。 (6) 当采用挑流消能遇有下列情况时，必须采取妥善措施处理。
板块上、下游端均设齿槽，但不应只在板块下游端设置齿槽。
（五）挑流鼻坎
(1) 挑流鼻坎在泄洪时所受的动水压力按下列公式计算，其抗滑稳定分析及安全系数可与控制段相同。
(2) 挑流鼻坎顺水流向纵缝的间距可按5.2.2第3.(4)的要求采用。挑流鼻坎不宜设垂直水流向的结构缝。
（六）消力池护坦
(1) 消力池护坦应进行抗浮稳定复核。对设有消力齿、消力墩或尾槛的护坦，尚应进行抗倾及抗滑稳定复核。 (2) 护坦抗浮稳定应桉下列情况分别计算。
(3) 溢洪道混凝土与地基接触面、地基内岩体之间、地基内软弱夹层层面的抗剪断强度，的取值，对于大、中型溢洪道的规划，可按有关规定选用；可行性研究报告以后各设计阶段，应根据野外及室内试验成果分析确定；对于中型工程，若无条件进行野外试验时，宜进行室内试验，并参照类似工程经验及有关规定选用。 (4) 溢洪道的混凝土结构应考虑温度应力的影响，并根据当地的气候条件、结构特点、地基设置锚筋时，应经计算并参照类似工程的经验确定，必要时应进行锚筋抗拔试验。

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。

巴音河(德令哈市区段)河道治理工程

巴音河（德令哈市区段）河道治理工程设计总说明巴音河发源于祁连山的古尔班安格尔，全长326km，由东向西经蓄积峡，泽令沟到黑石山水库，贯穿德令哈市区，下游再由东向西通过郭里木戈壁乡最终注入克鲁可湖，流域面积7782km2。

巴音河（德令哈市中心段）河道治理工程地处德令哈市中心，巴音河流域夏秋多暴雨，加之山区地面坡降陡，汇流时间短，来势凶猛，以致造成洪水灾害，冲毁农田、林木、房屋、桥梁、道路，管路及输电线路等，使国家及人民生命财产受到严重损失。

据统计资料显示，巴音河因暴雨洪水形成的灾害多次，造成450亩土地变成河滩，农田无法耕种城市土地无法利用，并有680亩耕地受到洪水威胁，大洪水还危及德令哈火车站及铁路２KM多，危害县级公路20km，还有两岸居民及工矿企事业单位数家时常受到洪水的危害，青新公路、德新公路、涩～宁～兰输气管道、兰西光缆及110kv输电线路等国家重要设施也受到洪水的威胁及危害，平均每年抗洪抢险耗费的人力、财力折合人民币高达500多万元，严重地制约着城市经济发展。

河岸坍塌严重，危及河道两岸的居民，厂矿及国家重要设施，耕地等安全，同时严重影响了德令哈市的市容市貌，单靠黑石山水库的调洪，还不能从根本上改观洪水对德令哈市及两岸的危害，河道两岸为第四系胶结砂砾石，结构比较松散，由于常年受洪水冲刷，河岸坍岸，河道变宽，侵占了道路和危机房屋，防洪压力较大洪水季节需投入大量的人力、物力、财力进行防洪抢险。

由于河道的冲刷变形，除对德令哈市的城市规划造成一定的影响外，对下游青新公路、青藏铁路、输气管道、光缆以及输电线路等重要建筑物威胁极大，巴音河德令哈市中心段河道治理工程，正是鉴于以上情况修建两岸防洪堤，使洪水纳入河槽，避免乱冲刷，除保护区内建筑物和居民生命财产安全外，还可利用两岸修建绿化带和河槽中的溢流坝增加绿地和水面面积，美化周边环境，提高和改善居民的生活质量，拓宽生活空间。

市区环境的改善和对洪水有效的保护，还可改善投资环境，促进区内经济和社会的发展和人民生活质量的提高，因此巴音河市区段的防洪治理是十分必要的，也势在必行。

消力池的计算

,,
设计流量校核流量
插值1
插值2
插值3
插值4
插值5
设计流量校核流量 1.6847 3.2
插值1 1.6847
插值2 1.6847
插值3 1.6847
插值4 1.6847
插值5 1.6847
E0=hc+q2/(2*g*φ 2*hc2) 设计流量校核流量 54.415 54.415 插值1 54.415 插值2 54.415 插值3 54.415 插值4 54.415 插值5 54.415
,, 2
hc 水流衔接状态的判断
工况 hc,,? ht 工况
281.25152 795.8339 287.4989 335.5553 383.6119 431.6684
数据大于零为远离式水跃；等于零为临街水跃；小于零为淹没式水跃。设计流量校核流量插值1 插值2 插值3 插值4 插值5 479.725
深挖式底流消力池的计算
一：水流衔接状态的判断、设计流量的确定 1、消力池下游为河道
工况流量消力池宽度重力加速度g 单宽流量基本参数上游水位下游原河床高程水流流速流速系数φ 出池流速系数α 设计流量校核流量 587 12 9.87 1204 12 9.87 插值1 600 12 9.87 50 760 750 3 0.9 插值2 700 12 9.87 插值3 800 12 9.87 插值4 900 12 9.87 75 760 750 3 0.9 插值5 1000 12 9.87 83.33333 760 750 3 0.9
,,
120
消力池池宽b
40
单宽流量 q
3
S σ *hc,,=ht+S+△z

消防水池计算

消防水池计算一．底板计算6.1mx25.5m 底板水位标高取：-3.550 底板底标高：-5.370底板厚度：500mm 附加抹灰荷载1.5KN/m2恒载：gk=0.5x25+1.5 =14kN/㎡取活荷：qk= 36kN/㎡地下水头：5.370-3.550=1.820 m地下水浮力：qk=1.82x10=18.2kN/㎡1.当按正常荷载控制计算时：面荷载为: qk=14+36=50kN/㎡q1=1.35x14+0.7x1.4x36=54.18kN/㎡q2=1.2x14+1.4x36=67.2kN/㎡所以q=max（q1,q2）= 67.2 kN/㎡（1 ）计算条件板长: 6.10(m), 板宽: 25.50(m), 板厚: 500(mm)板容重: 25.00(kN/m3), 恒载分项系数: 1.00, 板自重荷载: 12.50(kN/m2)均布荷载: 67.20(kN/m2)（设计值）砼强度等级: C30, 纵筋级别: HRB400混凝土保护层: 50(mm), 配筋计算as: 55(mm), 泊松比: 0.20支撑条件:四边上:简支下:简支左:固定右:简支（2）计算结果(1)跨中: [水平] [竖向]弯矩 208.5 0.0面积 1353(0.27%) 1000(0.20%)实配 E16@140(1436) E16@200(1005)(2)四边: [上] [下] [左] [右]弯矩 0.0 0.0 -370.7 0.0面积 1000(0.20%) 1000(0.20%) 2489(0.50%) 1000(0.20%)实配 E16@200(1005) E16@200(1005) E16@70(2872) E16@200(1005) (弯矩单位:kN.m/m, 配筋面积:mm2/m, 构造配筋率:0.20%)2.当按水浮力控制计算时：面荷载为：qk=18.2-14=4.2 kN/㎡q=1.4x18.2-14=11.48kN/㎡（1 ）计算条件板长: 6.10(m), 板宽: 25.50(m), 板厚: 500(mm)板容重: 25.00(kN/m3), 恒载分项系数: 1.00, 板自重荷载: 12.50(kN/m2)均布荷载: 11.48(kN/m2)（设计值）砼强度等级: C30, 纵筋级别: HRB400混凝土保护层: 50(mm), 配筋计算as: 55(mm), 泊松比: 0.20支撑条件:四边上:简支下:简支左:固定右:简支（2）计算结果(1)跨中: [水平] [竖向]弯矩 62.7 0.0面积 1000(0.20%) 1000(0.20%)实配 E16@200(1005) E16@200(1005)(2)四边: [上] [下] [左] [右]弯矩 0.0 0.0 -111.5 0.0面积 1000(0.20%) 1000(0.20%) 1000(0.20%) 1000(0.20%)实配 E16@200(1005) E16@200(1005) E16@200(1005) E16@200(1005) (弯矩单位:kN.m/m, 配筋面积:mm2/m, 构造配筋率:0.20%)二．池壁计算仅计算水池的外墙，按三边固定、顶部铰支，取5.6x4.4双向板计算，土压力三角形荷载最大处：18x4.4x0.5=39.6kN/m,并考虑地面堆物荷载及行车近似按5kN/m均布作用在池壁上，计算过程如下：1.当按外侧土压力计算时：（1 ）计算条件板长: 5.60(m), 板宽: 4.40(m), 板厚: 300(mm)板容重: 25.00(kN/m3), 恒载分项系数: 1.00, 板自重荷载: 7.50(kN/m2)均布荷载: 5.00(kN/m2)三角荷载值(下边最大): 39.60(kN/m2)砼强度等级: C30, 纵筋级别: HRB400混凝土保护层: 40(mm), 配筋计算as: 45(mm), 泊松比: 0.20支撑条件:四边上:简支下:固定左:固定右:固定（2）计算结果(1)跨中: [水平] [竖向]弯矩 16.7 21.2面积 600(0.20%) 600(0.20%)实配 E12@160(707) E12@160(707)(2)四边: [上] [下] [左] [右]弯矩 0.0 -54.3 -42.6 -42.6面积 600(0.20%) 610(0.20%) 600(0.20%) 600(0.20%)实配 E12@160(707) E12@160(707) E12@160(707) E12@160(707)(弯矩单位:kN.m/m, 配筋面积:mm2/m, 构造配筋率:0.20%)2.当按内侧水压力计算时：（1 ）计算条件板长: 5.60(m), 板宽: 4.40(m), 板厚: 300(mm)板容重: 0.00(kN/m3), 恒载分项系数: 1.00, 板自重荷载: 0.00(kN/m2)均布荷载: 0.00(kN/m2)三角荷载值(下边最大): 36.00(kN/m2)砼强度等级: C30, 纵筋级别: HRB400混凝土保护层: 40(mm), 配筋计算as: 45(mm), 泊松比: 0.20支撑条件:四边上:简支下:固定左:固定右:固定（2）计算结果(1)跨中: [水平] [竖向]弯矩 9.0 11.7面积 600(0.20%) 600(0.20%)实配 E12@160(707) E12@160(707)(2)四边: [上] [下] [左] [右]弯矩 0.0 -32.0 -23.1 -23.1面积 600(0.20%) 600(0.20%) 600(0.20%) 600(0.20%)实配 E12@160(707) E12@160(707) E12@160(707) E12@160(707) (弯矩单位:kN.m/m, 配筋面积:mm2/m, 构造配筋率:0.20%)。

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。

消力池计算

消力池计算（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(22112-+=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(22222222h h gb Q Z t σφ-=? （A.5.3-2）L L k 8.0=式中： d ——池深，ms σ——水跃淹没度取s σ=1.05h 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，mQ——流量，m3/sb——消力池宽度，mφ——消力池出口段流速系数，取0.95L——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 kp=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。