11 消力坎式消力池水力计算

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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[]220021022()v Q E p H p H gg p H B α=++=+++ （式11-1）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： []2021400557.462.41()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 ϕ=-=-⨯= 收缩断面水深的计算公式为20222c c cq E h g h ϕ=+ （式11-2）即 222232.5669.662.4129.80.885c c c c h h h h =+=+⨯⨯ 经迭代得 1.061()c h m =c h 的共轭水深为：22331.06132.56''(181)(181)13.758()229.8 1.061c c c h q h m gh =+=⨯+⨯=⨯ 下游水深11010010()t h m =-=。

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)

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。

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。

11 消力坎式消力池水力计算

专题11. 消力坎式消力池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=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[]220021022()v Q E p H p H gg p H B α=++=+++ （式11-1）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：[]2021400557.462.41()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 ϕ=-=-⨯= 收缩断面水深的计算公式为20222c c c q E h g h ϕ=+（式11-2）即 222232.5669.662.4129.80.885c c c ch h h h =+=+⨯⨯ 经迭代得 1.061()c h m =c h 的共轭水深为：22331.06132.56''(181)(181)13.758()229.8 1.061c c c h q h m gh =+-=⨯+⨯-=⨯ 下游水深11010010()t h m =-=。

消力池深、长计算

抗冲要求消力池底板计算系数k1（0.15-0.200.15
消力池底板始端厚度 t 0.947676
抗浮要求消力池底板安全系数k2（1.1-1.3） 1.2
消力池底板面得扬压力U（kPa）220.5187作用消力池底板顶面的水重W(kPa)540.6986作用消力池底板上的脉动压力Pm 458.6341消力池底板的饱和重度（kN/m³）24消力池底板始端厚度 t -38.9407
计算系数λ
0.4垂直收缩系数ε′0.613055流量系数μ0.570935收缩水深hc
0.11035收缩断面流速Vc 11.50097跃后水深hc″
1.670754比值Z=（hs-hc″)/(H-hc″) 1.6488淹没系数σ′0.509584过闸流量Q
33.36815
说明：线性内插值依据黄色数据和表格手动计算
孔流
堰流
渠道正常
水深
说明：若已知流量Q求水深h，采用试算法即可
流量Q
1600假定水位过流量Q1600总净宽B（m）72堰顶高程（m）44.5堰前水深H（m） 6.160412堰前水位Z（m）50.66041上游行进流速 V。

3.167353计流速的堰前水头H。

6.671733自由溢流的流量系数m0.36
侧收缩系数σc0.93淹没系数σs0.935下游水位50.29 hs 5.79 hs/H0.867841翻板门系数0.93
0.833333
0.878333
下游底高程
138。

底流消能坎式消力池水力计算 - scu

备注
各工况调洪后的最大下泄流量消力池出口下游一定距离的水位下游原始河床高程谨慎决定下游水深的计算方式
Байду номын сангаас
用于计算库区行近流速水头0.5v02/g
按《手册》式4-2-2计算，能量损失越大，流速系数越小按《手册》表4-2-1查取，能量损失越大，流速系数越小根据堰型不同采用不同的流速系数φ E0=E+0.5v02/g E0=hc+qc2/（2gφ2hc2）单变量求解hc
单位 / m/s2 m3/s m m m m m m m m m/s / m m m /s m / / / m m m m m/s / / m / m / m / m / m m m / m m
3
消能防冲高堰 9.81 106.05 876.46 845.91 841.00 4.91 872.00 35.00 35.00 4.46 0.68 是 0.023524 10.00 10.61 35.46 0.90 0.85 0.85 35.48 35.48 0.47 0.00 22.38 10.38 √ 6.72 远离水跃须设置消能坎 1.00 6.72 0.42 3.19 1.05 3.08 3.98 7.17 0.90 7.17 1.08
校核洪水位高堰 9.81 245.61 877.46 846.98 841.00 5.98 872.00 150.00 50.00 5.46 0.45 是 0.010314 10.00 24.56 36.46 0.90 0.89 0.89 36.47 36.47 1.05 0.00 23.47 7.32 √ 10.33 远离水跃须设置消能坎 1.00 10.33 0.42 5.59 1.05 5.32 5.52 11.11 0.90 11.11 2.05

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

0.1
0.74
1、消力池计算 ① 收缩水深计算hc跃后水深计算hc" 计算公式： hc3-T0hc2+α q2/2gφ 2=0 hc"=hc((1+8α q2/ghc)^(1/2)-1)/2 各项参数及计算成果见下表： T0 假定池深d(m) α φ 0.5 1.73 1.05 0.95 ② 出池落差计算计算公式： Δ Z=α q2/2gφ 2hs'2-α q2/2ghc"2 各项参数及计算成果见下表： 2g φ 单宽流量q(m3/s/m) α 0.74 1.05 0.95 ③ 消力池深度计算计算公式： d=σ 0hc"-hs'-Δ Z 各项参数及计算成果见下表： " ' σ0 hc hs 1.05 0.70 ④ 消力池长度计算计算公式： Ljs=Ls+β L算Ljs 4.70
Ljs取值(m) 5
计算t 0.10
t取值(m) 0.5
末端t值 0.5
0.03247181
通过试算hc 0.14
b1 1
b2 2
hc (m) 0.70
"
水位组合及流量计算情况运行情况(孔径计算) 正向稳定计算反向稳定计算正向消能计算反向消能计算闸基防渗长度计算上游水位m 27.53 下游水位m 27.43 上游水深m 1.23 下游水深m 1.13 水位差m 0.1 流量 (m3/s) 0.74
27.53
27.43
1.23
1.13
q 0.74
2g 19.62
目标单元格 0.00
通过试算hc hc=
hc" 0.70
hs' 1.13
Δ Z(m) -0.03

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。

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

浅议坎式消力池的水力计算

图２坎式消力池上下游水流衔接图
消力池：降低护坦高程形成消力池，使池内水深大于ｈ，产生淹没水跃； ②坎式消力池：在护坦末端加
２．消能坎坎顶为非淹没出流（．１１自由出流）时
（）１假设尾坎后为非淹没出流，顶全水头按坎堰流公式计算：
人工措施，过增加下游水深，之形成稍有淹没通使
的淹没水跃，而达到缩短护坦的长度，从在较短距
离内消除余能的目的。这种消能措施称为消力池
（消能池）或。
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，以有以下３可种基本方式： ①挖深式
（）４判断尾坎后是否为淹没出流：
Ｌ１三＝十，（）５
式中：ｇ一尾坎处（消力池末端）单宽流量；盯一消能坎（尾坎）的淹没系数；ｍ，消能坎的流量系数（般取一一
ｍ１．；＝０２）４
。一
式中：厶一从堰坎到收缩断面的距离；
筑消能坎形成消力池，使坎前水深大于ｈ，：产生淹
【收稿日期】２１－１１０１１－２【作者简介】崔
２６
忠（９１）男，１８一，安徽涡阳人，新疆水利水电勘测设计研究院工程师，硕士，从事水Ｔ水力学研究工作。
广西水利水电ＧＴＲＲＳＵＣＳ＆ＨＤＯＯＲＥＧＮＥＩＧ２１（）ＸＷＡＥＩＯＲＥＹＲＰＷＥＮＩＥＲＮ０６１

综合式消力池深度和坎高的计算

综合式消力池深度和坎高的计算张志昌;李若冰;赵莹;傅铭焕【摘要】研究综合式消力池深度和坎高的简化计算方法以取代试算法.对综合式消力池深度计算的传统公式进行分析,研究其简化计算方法.给出综合式消力池深度和坎高计算的迭代公式和简化计算公式,通过实例验证了公式的正确性.迭代公式和简化计算公式简单,精度高,避免了试算的困难.【期刊名称】《西安理工大学学报》【年(卷),期】2013(029)001【总页数】5页(P81-85)【关键词】综合式消力池;池深;坎高;迭代计算;简化计算【作者】张志昌;李若冰;赵莹;傅铭焕【作者单位】西安理工大学水利水电学院,陕西西安710048;西安理工大学水利水电学院,陕西西安710048;西安理工大学水利水电学院,陕西西安710048;西安理工大学水利水电学院,陕西西安710048【正文语种】中文【中图分类】TV131.4综合式消力池是底流消能的常用设施，所谓底流消能实质上就是水跃消能，其水力计算的目的主要是确定消力池的共轭水深和水跃长度。

消力池断面形式主要有矩形、梯形和U形，其水跃共轭水深和水跃长度目前已有计算公式［1-3］，这些公式为综合式消力池的设计奠定了基础。

综合式消力池是由挖深式消力池和消力坎组合成的一种消力池形式，在所需消力坎过高，坎后难以保证出现淹没水跃，单独使用降低护坦式消力池开挖量过大时，可以采用综合式消力池。

综合式消力池的主要任务是求坎高c、池深d和池长L［1］k。

目前对综合式消力池深度的计算主要为传统的试算法，由于试算过程比较繁冗，工作量大，所以多年来，科技工作者一直致力于寻求简化的计算方法。

文献［4］介绍了一种图表法，也称为图表解法，是根据某种函数关系，事先做成图表以便在计算时查用。

文献［5］采用牛顿迭代法，通过对复合函数求导，将池深d直接化为第一共轭水深h1的表达式，利用计算机求解池深和坎高。

文献［6］通过10余个算例，对综合式消力池深度的计算结果表明，约在htE0/(φPhk)＞2.2～2.3时用目前传统计算综合式消力池坎高的方法得出的坎高较大，甚至远远大于同条件下单纯坎式消力池的坎高，而计算的消力池深度却为负值，式中ht为下游水深，E0为原河床以上总水头，φ为流速系数，P为坝高，hk为临界水深。

消力坎式消力池的水力计算程序

消力坎式消力池的水力计算程序
罗全胜[1];张宇华[2]
【期刊名称】《黄河水利职业技术学院学报》
【年(卷),期】1999(000)002
【摘要】本文介绍了在计算机上应用QBasic语言程序解决消力坎式消力池的水力计算问题。

该法较传统的计算方法具有速度快、精度高、适用范围广等特点。

【总页数】4页(P17-20)
【作者】罗全胜[1];张宇华[2]
【作者单位】[1]黄河水利职业技术学院!开封;[2]475001
【正文语种】中文
【中图分类】TV653
【相关文献】
1.消力坎式消力池淹没系数和坎高的简化计算 [J], 张小艳;王馨梅
2.跌坎式底流消力池水力特性三维数值模拟与试验研究 [J], 王智娟;岳汉生;姜伯乐
3.消力坎式消力池淹没系数和坎高的计算 [J], 张志昌;李若冰;赵莹;傅铭焕
4.宽尾墩跌坎消力池消能水力特性模拟研究 [J], 田艳;张根广;秦子鹏
5.闸后消力池二级消力坎设计参数优化研究 [J], 欧阳庆晓;谭宇静
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消力坎高度取值规律

消力坎高度取值规律苑司乐【摘要】在水工设计中经常涉及到消力坎高度的计算.当下泄水流发生远趋式水跃时应设置消力坎,以消除多余的水流动能.在设计消力坎高度时有些工程师们常常会采用下泄最大流量时计算所得的消力坎高度,然而此时计算出的结果并不一定是消力坎高度的最大值,因为有可能在小于设计过流能力时需要的消力坎更高.文章从分析工程设计中消力坎的设计高度与下泄流量和淹没状态之间的关系入手,得出消力坎高度与两者之间的规律.【期刊名称】《东北水利水电》【年(卷),期】2016(034)004【总页数】2页(P5-6)【关键词】消力坎;下泄流量;淹没系数;坎高取值;规律【作者】苑司乐【作者单位】北京东方园林股份有限公司,北京100015【正文语种】中文【中图分类】TV653+.9泄水建筑物下游常设置一些消能设施，为下游河底及岸坡起到了很好的保护作用。

泄水建筑物下游的消能方式常用的有底流消能、挑流消能、面流消能。

其中底流消能最为常见，因为底流消能拥有结构简单、消能效果明显、对下游水位变幅要求低、对地质情况适应性强等特点，在闸流、堰流、排水等情况下优先被采用。

在底流消能设计中消力坎设计是整个消能工设计中的重要一环，计算出的消力坎高度是否合适往往直接影响着消能工能否起到保护下游免受冲涮的作用。

如果消力坎高度的取值并非是工程运行中所要求的最大值则可能直接威胁下游工程的安全，但工程实例中消力坎设计高度并不一定是设计流量最大值时计算出的值，本文主要围绕消力坎高度的取值与下泄流量及淹没状态两个参数进行分析。

为保证计算成果的精确度和可信度，在本案例分析中采用最基本的理论公式，通过Excel表格进行直接计算。

采用的理论公式：式中：E0——上游建筑物总水头，m；hc——收缩断面水深，m；q——下泄单宽流量，m3/（s·m）；准——流速系数，可由水力学计算手册——第二版表4-2-1查得；h″c——跃后水深，m；c——消力坎高度，m；滓——安全系数，一般取1.05~ 1.10；滓s——淹没系数，可由水力学计算手册——第二版表4-2-2查得；m——过坎水流流量系数，可取m=0.42。

11 消力坎式消力池水力计算

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