4 消能防冲设计
NB∕T 10392-2020 水电工程泄水建筑物消能防冲设计导则
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即丢
根据《国家能源局关于下达2009年第一批能源领域行业标准制（修）订计划的通知》（国能科技(2009)163号）的要求，导则编制组经广泛调查研究，认真总结实践经验，并在广泛征求意见的基础上，制定本导则。
本导则的主要技术内容是：基本规定、消能防冲型式及布置、底流消能防冲设计、挑流消能防冲设计、面流和席流消能防冲设计、洞内消能防冲设计、下游防护设计、水工模型试验和水力学数值计算、安全监测设计、运行及维护要求。
本导则由国家能源局负责管理，由水电水利规划设计总院提出并负责日常管理，由能源行业水电勘测设计标准化技术委员会负责具体技术内容的解释。
执行过程中如有意见或建议，请寄送水电水利规划设计总院（地址：北京市西城区六铺炕北小街2号，邮编：100120)。
II。
溢洪道水力设计计算书(实用堰+底流消能)
溢洪道水力设计计算1 计算依据 《溢洪道设计规范》（DL/T 5166—2002）第6节及附录A的有关规定。
2 已知设计参数堰面曲线可采用抛物线。
上述曲线可按附录A中A.1计算。
本工程选用开敞式实用堰。
考虑到圆弧曲线（驼峰堰）的流量系数较小，泄流能力相对较小，本工程堰面曲线选用幂曲线（三）。
3 堰面曲线选择及泄流能力复核 （1）按规范5.3.3条，堰（闸）型式可采用开敞式或带胸墙的实用堰、宽顶堰、驼峰堰等，应根据地形地质条件、水力条件、运用要求及技术经济指标等综合比较选用。
开敞式溢流堰溢流堰有较大的超泄能力，宜优先选用。
（2）按规范6.3.3条，采用开敞式实用堰时，堰面曲线宜采用幂曲线、圆弧曲线（驼峰堰）；当堰上设有胸墙时，点上游用三圆弧曲线。
3.1 幂曲线方程计算（A.1） （3）按规范6.3.2条，低实用堰应满足上游堰高P 1≥0.3H d ，下游堰高P 2≥0.6H d ；下游堰面坡度宜陡于1:1。
设计中应避免形成淹没流。
式中： （4）按规范附录A.1.3条，采用开敞式幂曲线（三）时，幂曲线按式（A.1)计算。
n=1.85，K=2。
上游面铅直，原H d …………定型设计水头，对低堰（P 1＞1.33H d ）可按堰顶最大水头H max 的75%～95％计算,yKH x n dn 1-=1.560m ～ 1.976m1.500m1.8522.8230.35423x^1.85 计算公式：0.6553255x^0.852.306m1.662m3.4 反弧半径R的计算即H d =（0.75～0.95）H max =堰顶O点上游三圆弧的半径R及其水平坐标x计算表即幂曲线方程为：y=3.2 幂曲线末端端点坐标计算 将m，dy/dx带入公式1可求得：x c =本工程取H d =n…………………系数,n=K…………………系数,K= 对堰面曲线求一阶导数得：dy/dx=（公式1）堰顶下游幂曲线方程坐标值表y c =3.3 堰顶上游三圆弧曲线的x坐标及半径R计算 经计算：KH d n-1=溢流堰下游反弧段半径，应结合下游消能设施来确定，对于挑流消能和底流消能方式，可按下式求反弧半径R。
加糙陡坡技术在穿堤建筑物中的应用
1前言安徽省长江干流堤防总长765km ，与江堤形成闭合圈的支流堤防长度230km ，合计总长995km ，直接保护着沿江1000多万人口，60万hm 2亩农田和合肥、芜湖等重要城市以及工矿企业和国家诸多重要基础设施等，长江两岸堤防可以说是安徽重要的经济生命线。
安徽省沿江两岸共有穿堤建筑物逾千座，1998年大水后，列入国债资金项目的就有362座。
穿堤建筑物为历年防汛工作的重点，其安全与否直接关系着堤后广大人民群众的生命财产安全。
2沿江穿堤建筑物消能防冲特点沿江堤防大都临江建设，外滩地较窄且切割很深，滩地与江底高差较大。
沿江穿堤建筑物大都为内河排水入江的控制建筑物，上游来水情况复杂，排水流量差异性大。
排涝期长江水位已经较高，出闸水流为淹没出流，毋需设置消能防冲设施。
但在枯水季节，排水区域骤降暴雨，此时江水位一般都很低（低于涵洞底高程），上游来水迅猛，过闸水流一般处于急流状态，必须设置消能防冲设施，保证工程安全。
如铜陵江堤黑砂河涵闸，根据1991年4月17日排水区实际发生的暴雨计算其过涵流量大约为29.3m 3/s ，当时实际江水位为8.5m 。
查历年的长江水位资料，枯水期各月（11、12、1、2、3、4月）的月平均江水位均低于涵底高程9.0m 。
一月份的月平均江水位最低，仅4.54m ，在此期间排水区降雨产生径流，涵洞下游若无相应消能防冲设施，必然发生冲刷。
可见，沿江穿堤建筑物消能防冲设计不仅要考虑汛期排涝工况，也要考虑枯水季节时突遇强降雨工况，消能防冲条件不唯一，可能有多种不同的流量与不同的下游水位组合。
在这种情况下通常有两种不同的消能防冲布置方式。
一种是多级跌水，在跌水塘中产生水跃消能；另一种是加糙陡坡，利用陡坡上的糙条阻力沿程分散消能。
因受外滩地地形条件限制，且由于多级跌水对各种不同流量和水位组合的适应性不如加糙陡坡，故下游采用加糙陡坡的消能方式较为适宜。
3加糙陡坡及其消能原理陡坡是在水工建筑中的衔接建筑物，分为普通粗糙（天然粗糙）的陡坡和特别粗糙（人工粗糙）的陡坡两种。
水闸的消能防冲设计-PPT
Lp K s qs H
式中Lp——海漫长度（m）； qs——消力池末端单宽流量（m3/s）； KKs值s表——海漫长度计算系数，可参考下表。
河床土质 Ks
Ks值表
粉砂、 中砂、粗砂、
细砂
粉质壤土
14~13
12~11
粉质粘土 10~9
坚硬粘 土
8~7
（五）防冲槽
要想完全消除河床冲刷，必须设置相当长的海漫长 度，这样非常不经济。
整流速分布，均匀地扩散出池水流，使之与天 然河道的水流状态接近，以保护河床免受冲刷。 2．对海漫的要求 海漫的结构应该具有一定的柔性的，能够适
应地基的不均匀沉陷； 海漫应该是透水的，能够顺利地排出渗水，
降低扬压力； 海漫表面应做成粗糙的，以加大与水流的摩
擦，有利于消除余能和调整流速分布；
3．海漫的长度
5.3 水闸的消能防冲设计
一、过闸水流的特点
1、形态复杂 2、容易形成波状水跃 3、容易出现折冲水流
根据上述分析可知，水闸消能设 计的基本原则是：促使水跃发生在闸下 一定范围内，最大限度地通过表面水滚 消能，避免造成下游河床冲刷。
二、消能防冲设计条件的确定
（一）消能方式
水头低、下游水位变幅大、地基条件差 ——底流消能
（1）跃后共轭水深h”与跃前收缩断 面水深hc之间的关系
h" hc ( 2
8Fr2 1 1)
（2）收缩断面水深hc的确定
消力池内形成水跃时，闸孔为自由出 流。闸孔自由出流情况下，跃前收缩断面
水深hc决定于上游水位Zu与消力池底板之 间的高程差E0，可按下式计算。
hc3 E0 hc2
q 2 2g 2
在闸室下游一定长度的河岸边坡要进行保护。
消能防冲设计
4 消能防冲设计通过溢流坝顶下泄得水流,具有很大得能量，必须采取有效地消能措施，保护下游河床免受冲刷。
消能设计得原则就是:消能效果好，结构可靠,防止空蚀与磨损,以保证坝体与有关建筑物得安全。
设计时应根据坝址地形,地质条件,枢纽布置,坝高,下泄流量等综合考虑。
挑流消能适用于坚硬岩石上得高、中坝,低坝需经论证才能选用。
当坝基有延伸至下游得缓倾角软弱结构面,可能被冲坑切断而形成临空面，危及坝基稳定,或岸坡可能被冲塌时,不宜采用挑流消能，或须做专门得防护措施底流消能适用于中、低坝或基岩较软弱得河道;高坝采用底流消能需经论证，但不宜用于排漂与排冰。
面流消能适用于水头较小得中、低坝,河道顺直,水位稳定,尾水较深，河床与两岸在一定范围内有较高抗冲能力,可排漂与排冰。
消力戽消能适用于尾水较深且下游河床与两岸有一定抗冲能力得河道。
联合消能适用于高、中坝,泄洪量大，河床相对狭窄,下游地质条件较差或单一消能型式经济合理性差得情况。
联合消能应经水工模型试验验证。
根据本工程地质条件，选取挑流消能。
图４－1 冲坑厚度图示4、1 洪水标准与相关参数得选定本次设计得重力坝就是3级水工建筑物,根据地形地质条件,选用了挑流消能。
根据已建工程经验,取挑射=２5°。
4、２ 水舌抛距计算根据SL319-2０0５《溢洪道设计规范》,计算水舌抛距与最大冲坑水垫厚度。
计算公式:水舌抛距计算公式：L ：水舌抛距 :差）为水库水位至坎顶的落Ho （ 21.11.1 顶水面流速，01gH v v ϕ==坎:鼻坎得挑角::坎顶至河床面得高差， m:堰面流量系数，取0、95;ﻩＶ1= 41、２６８２m/s将这些数据代入水舌抛距得公式得：21[41.2682sin 25cos 2541.2682cos 259.81171.6549L m ︒︒=⨯⨯⨯+⨯︒=4、3 最大冲坑水垫厚度及最大冲坑厚度最大冲坑水垫厚度公式：:水垫厚度,自水面算至坑底。
水闸的消能防冲设计
消力池的结构形式
（1）挖深式，如图(a)； （2）消力坎式，如图(b)； （3）综合式，如图(c)。
（二）消力池池身池长的确定
消力池的结构型式和尺寸（长、深）应充分满足底流水跃消能的要 求（产生一定淹没的水跃）。
1．水跃共轭条件
（1）跃后共轭水深h”与跃前收缩断面 水深hc之间的关系
Z
q 2 2g 2t 2
q 2 2gh
（5-16）
►4．消力池的长度
消力池总长度包括斜坡段和护坦水平段。
Lsj=Ls+Lj
式中 Ls—斜坡段水平投影长度； Lj——自由水跃长度，Lj =6.9(h-h)；
—水跃长度校正系数，=0.7～0.8。
（三）构造要求
1．护坦的作用 护坦位于消力池底部，是消力池的底
在闸室下游一定长度的河岸边坡要进行保护。
护坡形式有：浆砌石、干砌石、混凝土板。
护坡坡脚与海漫、防冲槽的连接处要有可靠连接，如设 置防淘墙等。
水闸上游的水流流速往往较大，也应该进行护底和 护坡。
作业
P248 思考题第8题
（六）波状水跃、折冲水流的防止措施
在消力池中，可以加设辅助消能工，其作用是 促成水跃，提高消能效果，减小消力池的长度和深 度，降低尾坎高度。
最用的辅助消能工有：尾坎、趾墩、消力墩、 消力梁等。
1—趾墩 2—消力墩 3—尾坎
下游翼墙的作用是保护闸下两岸不受冲刷，并帮助 水流均匀扩散。
翼墙的长度一般不小于海漫的长度。在消力池范围内， 翼墙（或导墙）最好做成铅直的，在池后缓流区再用扭 曲面或其他方式与下游坡连接。
（二）设计条件
上游：最高水位 下游：相应最低水位
消能防冲设计导则
消能防冲设计导则
随着城市化的发展和人们生活方式的改变，越来越多的建筑和设施需要考虑消能防冲的设计。
消能防冲是指在建筑和设施的设计中考虑到人员和财产的安全，并采取相应措施来减少或消除冲击力和能量的影响。
本文将介绍消能防冲的设计导则，以帮助建筑和设施的设计者更好地考虑安全因素。
一、建筑和设施的选择
在选择建筑和设施时，应考虑其所在的环境和地理位置。
对于容易遭受自然灾害或人为破坏的场所，应选择结构更加牢固的建筑和设施，以减少灾害造成的损失。
二、建筑和设施的结构设计
在建筑和设施的结构设计中，应考虑到冲击和能量的影响。
对于易受冲击的部位，应采用更加坚固和耐磨的材料，以增强其抗冲击能力。
同时，应采用减震和消能措施，以减少冲击力和能量的影响。
三、安全设施的设置
在建筑和设施的设计中，应设置相应的安全设施，如应急出口、消防设备、监控设备等，以保障人员和财产的安全。
此外，应对建筑和设施进行定期检查和维护，以保证其安全性能。
四、人员培训和演练
为了更好地应对突发事件，应对建筑和设施的使用者进行相关的培训和演练。
培训内容应包括应急逃生、灾害预防和处理、使用安全设施等。
通过培训和演练，可以增强人员的安全意识和应对能力。
通过以上导则，建筑和设施的设计者可以更好地考虑消能防冲的设计，以保障人员和财产的安全。
同时，使用者也应增强安全意识，掌握相关的应急知识和技能，以更好地应对突发事件。
河道蓄水工程液压坝水工设计
河道蓄水工程液压坝水工设计现阶段，液压坝在河道蓄水工程被广泛的应用，本文爱在某河道蓄水工程案例的基础上，介绍了液压坝水工设计的方案，对于液压水坝的设计相关人员要求就是需要其重视液压坝的消能、防渗以及边墙等几方面问题，需要进行准确的防冲计算，对于设计参数的选择需要具有科学合理的依据，对于设计方案进行优化，只有这样才能够保障河道蓄水工程的实际质量达到相关要求。
标签：液压坝；水工设计；防渗消能引言目前，液压坝在河道蓄水工程中起着非常重要的作用，也是最为常用的一种坝，因此在河道蓄水工程中液压坝水的水工设计变得非常的重要。
本文在某地区的河道蓄水工程案例为基础，对河道蓄水工程的实际水文地质情况进行了分析，介绍了液压坝水工设计的实际内容。
河水蓄水工程对于生态环境来说具有非常大的改善作用，它能够有效的改善工程所在地的生态环境，在一定程度上还能够对于水环境起到治理效果，某地区的河流经常汇入污水，并且在河岸附近放置了很多的垃圾，为了有效的解决以上这些问题，相关的政府部门开始对河道的实际情况进行治理，预期将其打造成一个生态景观，将工程所在地努力向着生态旅游城市的方向发展。
1、坝型选择在对河道蓄水工作进行建设的过程中，在对于两岸的防洪安全进行保障的同时，还应该针对工程所在地的自然优势进行河道蓄水景观的建设以及打造。
这项工程在建设的过程中首先遇到的难点就在于汛期对于防洪工作开展的基础上，不影响行洪工作的进行。
河道还需要进行一定程度上的美化工作，首先需要做的工作就是对于坝型的选择方面，现阶段，常见的坝型主要分为以下几种：液压型、橡胶型以及钢坝闸等，在进行设计工作之前，需要做的是对于不同坝型具有的特点的掌握，比如防洪的效果、运行维护、使用的寿命以及投资金额等相关的性能特征。
设计相关人员对于坝型的研究以及对比分析最终选择液压坝。
2、液压坝水工设计因为液压坝在升坝以及塌坝过程中使用的时间是相对比较少的，而实际门体的寿命相对较长，并且在实际开展防洪工作的同时也并不会对行洪产生阻碍作用，实际维护检修方面相对比较方便，系统的操作具有一定的灵活性，所以液压坝在渔业、农业以及城市河道景观工作中具有非常重要的作用，也是最为常用的一种坝型。
防冲消能工程方案
防冲消能工程方案一、引言工程建设项目中，防冲消能工程是一项非常重要的工程，它直接影响到工程的安全性和稳定性。
防冲消能工程是指在防止冲击和减小冲击能量的作用下，保证结构安全的一种工程措施。
本文将就防冲消能工程的设计理念、设计原则、设计方法等进行分析和探讨，以期在今后的工程实践中提供一定的参考和借鉴。
二、防冲消能工程的设计理念防冲消能工程是为了减小或者分散冲击所产生的能量，从而保护结构不受损坏的一种工程。
它的设计理念主要包括以下几个方面：1. 减小冲击能量。
通过避免或减小冲击作用的方式来降低结构承受的冲击能量，以减小结构损伤的可能性。
2. 分散冲击能量。
通过设计合理的结构形式和材料，使得冲击能量得到分散和减小，从而保证结构的安全性和稳定性。
3. 弥补结构强度不足。
在冲击发生时，通过设计合理的防护措施，弥补结构强度不足的部分，从而避免结构发生严重的损坏。
三、防冲消能工程的设计原则在进行防冲消能工程设计时，需要遵循一定的设计原则，以保证设计的合理性和可行性。
1. 安全性原则。
保证防冲消能工程的设计具有良好的安全性，能够有效地防止冲击的发生，并有效地降低冲击能量。
2. 经济性原则。
在满足安全性要求的前提下，尽可能选取经济合理的设计方案，避免不必要的浪费。
3. 可行性原则。
设计方案必须具有一定的可行性，能够在实际工程中得到有效的应用，保证工程的顺利进行。
4. 系统性原则。
防冲消能工程的设计需要具有系统性，考虑到整体结构的安全和稳定，而不是单纯地局限在某一个方面。
四、防冲消能工程的设计方法防冲消能工程的设计方法主要包括以下几个方面：1. 风险评估。
在进行防冲消能工程设计前，首先需要对工程所面临的冲击风险进行评估，并根据评估结果确定设计的重点和方向。
2. 结构优化。
通过对结构形式、材料、连接方式等方面进行优化，减小冲击时的能量传递路径，提高结构的冲击承受能力。
3. 防护措施。
采取合理的防护措施，如设置挡土墙、加固结构、设置缓冲材料等，降低冲击能量的传递，并保护结构的安全。
消能防冲计算
为堰流还是非孔流？ 故取淹没系数σ =
堰流 1.00
b0 4 b0 z 1 0.1711 b0 dz b0 dz
b0 b0 4 b 1 0.1711 b0 dz / 2 bb b0 dz / 2 bb
而b0为闸孔净宽 故： 进而： 2 ε z＝ ε b＝ ε ＝ 3.00 dz为中墩宽度 0.80 6.5
bb为边闸墩顺水流向边缘线至上游河道水边线距离 0.9661 0.9116 0.912
流量Q： 公式为：
Q m (n b0) 2 gH 01.5
(nb0）为闸孔净宽
3
其中： 故流量Q为
3.00
m流量系数
0.385
33.41 m /s 经计算行进流速为 0.56 与假定基本一致。
内河消能防冲设堰流）
一：适用范围： 水闸为多孔闸堰流，且hs/H0<0.72,(σ =1) 二：输入数据： 注：水位（深）以m计，流量m3/s计 上游水位 2.83 闸门孔数 1 上游河宽 16.00 下游水位 0.93 单孔净宽 3.00 闸室总宽 3 闸底高程 中墩宽 闸孔净宽 红色数字为已知值，需输入。 -0.87 孔顶标高 2.23 0.80 3.00 边墩宽 hs/H0 0.95 0.49
（须反推流速水头） 故流速水头为
上游河道断面面积＝ 59.2 0.016 0.0160 假定为 0.02 3.7
故计算的流量Q为：
计行进流速堰上水头H0
33.41 流速水头h 3.716 闸前水深
三：数值计算： 注：需假定有：堰上流速水头， 1 公式为：
z N 1 b
N
闸室净宽 下游水深 0.65 0.72 > < 3.00 1.80 孔口高度he 3.1
防冲消能工程方案
防冲消能工程方案1. 引言防冲消能工程是一种应对自然灾害的重要手段，能够有效减轻或消除冲击能量对建筑物和结构的破坏。
本文将介绍一种基于消能装置的防冲工程方案，旨在保护建筑物和结构免受冲击力的侵害。
2. 方案概述本方案的核心思想是通过消能装置吸收和分散冲击能量，从而保护建筑物和结构的结构完整性。
具体而言，方案包括以下几个关键步骤：2.1 安全评估在实施防冲消能工程之前，必须对建筑物和结构的受冲击程度进行全面评估。
通过评估，可以确定消能装置的类型、数量和布置位置，以及其他相关的防冲措施。
2.2 消能装置设计和构造选择合适的消能装置是保护建筑物和结构的关键。
消能装置的设计和构造要考虑以下几个方面：•材料选择：消能装置应选择具有较高的吸能能力和耐久性的材料，如弹性橡胶、聚氨酯泡沫等。
•形状和尺寸：消能装置的形状和尺寸应根据冲击能量和结构特点进行合理设计，以确保最佳的吸能效果。
•安装方法：消能装置的安装方法应考虑到施工便利性和装置的可靠性，通常采用固定螺栓和焊接等方式安装。
2.3 消能装置布置消能装置的布置位置对防冲消能工程的效果至关重要。
通常，应根据冲击力的传递路径和结构的脆弱点，将消能装置布置在关键部位，以起到最佳的吸能效果。
3. 方案实施3.1 工程前准备在实施防冲消能工程之前，需要进行充分的准备工作：•详细规划：根据建筑物和结构的特点，制定详细的施工规划，明确工程的实施步骤和要求。
•材料采购：根据消能装置的设计要求，采购合适的材料和设备，确保施工的顺利进行。
•施工人员培训：对施工人员进行培训，使其掌握消能装置的安装方法和操作技巧，保证施工过程的质量和安全。
3.2 施工过程防冲消能工程的施工过程如下：1.清理施工区域：将施工区域内的障碍物和杂物清除，确保施工的安全和顺利进行。
2.安装消能装置：按照设计要求，将消能装置安装在预定位置，采用固定螺栓或焊接等方式进行固定。
3.联接消能装置和建筑结构：将消能装置与建筑结构进行联接，确保装置与结构之间的刚性和稳定性。
4消能防冲设计
4消能防冲设计我们生活在一个以能源为主导的社会，能源问题与环境问题一直是我们关注的焦点。
为了解决这一问题，需求消能防冲设计。
什么是消能防冲设计呢？它是指在能源的使用过程中，通过消耗能量、节约能源或减少对环境的污染来实现能源的可持续利用，最大限度地发挥它的效能，并保护自然环境的一种设计方法。
下面，我将从四个方面详细介绍消能防冲设计。
首先，消能防冲设计要注重节约能源。
在能源消耗过程中，我们应尽力避免浪费，合理使用每一份能源。
在建筑设计中，我们可以提高建筑的能源利用效率，通过合理的结构和节能设备，减少能源的消耗。
例如，使用节能灯具、隔热材料和智能调控系统等技术手段，降低建筑的能耗，达到节能减排的目的。
此外，还可以利用太阳能、风能等可再生能源替代传统能源，进一步减少能源的消耗。
其次，消能防冲设计要注重环境保护。
能源的使用不可避免地会对环境产生一定的影响，因此，在设计中要注重减少对环境的污染。
例如，在工业设计中，我们可以采用先进的污染治理技术，减少废气、废水和固体废弃物的排放。
在交通设计中，我们可以推广清洁能源汽车，减少尾气排放对大气的污染。
通过这些措施，我们可以最大限度地保护环境，减少能源消耗的负面影响。
再次，消能防冲设计要注重产品的寿命和再利用。
在产品设计中，我们要注重提高产品的寿命，延长其使用寿命。
通过优化设计，选择耐用材料，提高产品的耐用性和可靠性，减少产品的更替频率，有效减少能源的消耗。
同时，我们还要注重产品的再利用。
通过提高产品的可拆卸性和可回收性，实现产品的循环利用，减少对自然资源的开采和能源的消耗。
最后，消能防冲设计要注重教育和宣传。
只有让人们意识到能源问题的重要性，才能真正做到消能防冲。
通过教育和宣传，我们可以提高公众的能源意识，引导他们采取节能减排的行动。
例如，可以在学校开展能源教育活动，宣传节约用电、水和燃气的重要性；在社区开展节能宣传活动，提倡绿色出行和低碳生活方式。
通过这些宣传和教育，可以加强消能防冲的意识，推动整个社会朝着可持续发展的方向发展。
水工建筑物水闸消能防冲设计简述
消能防冲设计
四、防冲槽设计
• 海漫与下游渠道相交处，应设防冲槽，以保护海漫免受冲刷。防冲 槽深度按下式计算
水工建筑物项目化实训包
水工建筑物项目化实训包
消能防冲设计
一、《水闸设计规范》规定
•7.上游防冲槽的深度应根据河床土质,上游护底首端单宽流量和上游水 深等因素综合确定,且不应小于上游护底首端的河床冲刷深度。 •8.闸门的控制运用应根据水闸的水力设计或水工模型试验成果,规定闸 门的启闭顺序和开度,避免产生集中水流或折冲水流等不良流态.闸门的 控制运用方式应满足下列要求： •（1）闸孔泄水时,保证在任何情况下水跃均完整地发生在消力池内。 •（2）闸门尽量同时均匀分级启闭.如不能全部同时启闭,可由中间孔向 两侧分段,分区或隔孔对称启闭,关闭时与上述顺序相反。 •（3）对分层布置的双层闸孔或双扉闸门应先开底层闸孔或下扉闸门, 再开上层闸孔或上扉闸门,关闭时与上述顺序相反。 •（4）严格控制始流条件下的闸门开度,避免闸门停留在振动较大的开 度区泄水。 •（5）关闭或减小闸门开度时,避免水闸下游河道水位降落过快. •9.在大型水闸的初步设计阶段,其水力设计成果应经水工模型试验验证。
水工建筑物项目化实训包
消能防冲设计
二、消力池设计
•1.消力池深度计算
水工建筑物项目化实训包
消能防冲设计
二、消力池设计
•2.消力池长度计算
•3.消力池底板厚度计算
水工建筑物项目化实训包
消能防冲设计
三、海漫设计
• 为消除消力池后水流剩余能量，池后渠底设置保护措施即海漫。 • 海漫应具有一定粗糙性，透水性及率性，宜用干砌石或浆砌石建成， 厚0.3—0.6m，下设0.1—0.15m砂卵石垫层。 • 海漫长度计算公式
消能防冲计算
远离水跃：hc``＞ht 临界水跃：hc``=ht 淹没水跃：hc``＜ht E 0=15q=6.74流速系数ψψ1ψ2ψ3ψ40.88783E 16h c =εe 闸门开度e=0.5弗落得数Frc=q/h c /（gh c ）0.51.消力池深S ：池宽b=ψ`=0.95设计流量Q=σ= 1.05条件 ：Lk=hs=消力坎宽b=安全系数σσs =三、海漫：Lp=1.确定坎高：2.池深S ：坎高c=σhc``+Q 2/（2gb 2（σh c ``）2）-H 10（计算出坎高后须判断下游水流流态，若发生远离水跃，需建第二级消力坎。
）H 1=(Q/(mb(2g)0.5))2/3-Q 2/（2gb 2（σhc``）2）h c ``=h c （（1+Fr c 2）0.5-1）/2Fr 1=q 2/（gh`3）二）、消力坎：1.自由出流：2.淹没出流：（具体见《水力计算手册》P211）1.7＜Fr 1＜9.0Lj=9.5*h`*（Fr 1-1）9.0＜Fr 1＜16Lj=8.4*h`*（Fr 1-9）+76*h`条件：hs /H 10≤0.45二、底流计算：一）、消力池计算：△z=Q 2*（1/（ψ`h t ）2-1/（σh c ``）2S=σh c ``-h t -△z2.消力池长Lk ：h c ``/h`=（（1+8q 2/（gh`3））0.5-1）/2(通过试算确定hc ）底 流 式 消 能 防 冲一、水流衔接判断：1.一般泻洪情况：底流消能条件：必须发生临界或稍有淹一）、收缩水深计算：条件：hs /H 10＞0.45垂直收缩系数ε=二）、.跃后水深hc``：h c ``=h c *（（1+8Fr c 2）0.5-1）/21）.收缩水深hc：hc=E 0-q 2/（2g ψ2hc 2）2）.流速系数ψ：（1）低堰情况：（2）高堰情况：ψ=（1-0.1*E 0.5/q 1/3）0.5hc 1=ht （（1+8Fr t 2）0.5-1）Fr t =Q/(bht(ght)0.5)坎高c=σh c1``+Q 2/（2gb 2（σh c1``）2）-H 10H 10=(Q/(mb(2g)0.5))2/32.平底闸孔情况：坎高c=σhc``+Q 2/（2gb 2（σh c ``）2）-H 10H 10=(Q/(σs mb(2g)0.5))2/3四、综合式消力池计算：H 10=(Q/(mb(2g)0.5))2/3（具体见《水力计算手册》P216）3.池长L ：L=（同前计算）1.趾墩：五、辅助消能工：（具体见《水力计算手册》P218）E 0=h c +Q 2/（2g ψ2b 2h c ）试算h c S=σhc``-H 1-c下游水深h t=m=0.42（1+Fr c2）0.5-1）/2稍有淹没的水跃。
消能防冲设计.微课.
都江堰水闸
瀑布沟水电站溢洪道
（二）消能设计计算
动画
谢谢各位！
主持单位:
黄河水利职业技术学院 福建水利电力职业技术学院 湖南水利水电职业技术学院
参建单位:
杨凌职业技术学院
四川水利职业技术学院 山西水利职业技术学院
长江工程职业技术学院
重庆水利电力职业技术学院
水工建筑物·微课
消能防冲设计
主 讲 人 陈 诚 专业带头人 副 教 授 监理工程师 造价工程师
2014.09
复新河节制闸
姜唐潮闸
引滦入津进水闸
消能防冲设计 （一）闸下水流的消能方式 底流消能 平原地区水闸采用多 挑流消能 山区水闸采用多，水头大，岩硬 面流消能 下游水深且变化小，河床抗冲
[资料]【品】水闸的消能和防冲处理的工程措施
![[资料]【品】水闸的消能和防冲处理的工程措施](https://img.taocdn.com/s3/m/34dc791c5727a5e9856a61b6.png)
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水闸的消能和防冲处理的工程措施
位能消能
利用水流位能，通过设置闸门、堰等 设施，改变水流方向和速度，将位能 转化为其他形式的能量，从而达到消 能目的。
消能类型
底流消能
通过设置消力池、消力墙等设施 ，使水流在底部形成水跃，将动 能转化为热能或其他形式的能量
，从而达到消能目的。
面流消能
通过设置闸门、堰等设施，使水流 在表面形成水跃，将位能转化为其 他形式的能量，从而达到消能目的 。
护坦设计
总结词
护坦是水闸消能和防冲处理中的重要设施，其主要作用是消 减水流的冲击力，保护河床和岸坡，同时防止水流对水闸的 冲刷。
详细描述
护坦一般采用钢筋混凝土或浆砌块石结构，其形状和尺寸需 要根据水闸的设计要求和实际情况进行设计。护坦的表面需 要具有一定的坡度和粗糙度，以增强其抗冲刷能力。
防冲林设计
，确保能够充分消减水流的能量。
消力池边墙和底部设计
03
根据水流的特性和消力池的工作原理，设计消力池的边墙和底
部形态，以优化水流的流动特性。
消力墩设计
01
02
03
消力墩布置
根据水闸的下游水位和消 力墩的高度要求，确定消 力墩的布置位置和间距， 以实现最佳的消能效果。
消力墩形状设计
根据水流的特性和消力墩 的工作原理，设计消力墩 的形状和尺寸，以有效地 分散水流能量。
挑流消能设施的布置
在闸上游设置挑流鼻坎等设施，使水流在表面形成挑流，达到消能 目的。同时需考虑下游河床的冲刷和防护问题。
02
水闸消能设施设计
消力池设计
消力池类型选择
01
根据水闸的水流条件和工程要求，选择合适的消力池类型，如
整体式、分离式等。
消力池深度设计
浅谈水闸消能防冲设计
浅谈水闸消能防冲设计一、前言水闸是一种既能挡水，又能泄水的水工建筑物，它依靠可以升降的闸门来控制水位，调节流量，在防洪、灌溉、排水、航运、发电等水利工程中得到十分广泛的应用。
在平原区软基上建的水闸消能防冲设施根据过闸流量、工程地质条件、消能防冲要求等条件，一般主要布置形式包括水闸闸室下游的护坦（又称消力池），海漫及海漫末端的防冲墙、护坦（又称消力池）的主要功能是消除过闸水流的能量，防止冲刷下游河床！海漫的主要功能是使流出消力池水流回复正常状态，最大程度减少紊流，减小底部流速，使水流平稳扩散，调整流速分布，继续消除水流的剩余动能，流出护坦的水流与下游河道平顺衔接！海漫末端防冲墙的主要功能是防止海漫末端被水流冲刷淘空。
二、水闸消能防冲设施破坏机理（1）设计方面首先地质勘探工作不足，对闸基础、河床土质物理力学性指标了解不全，设计中未能发现存在的地质问题，因而出现基础不均匀沉陷而引起消力池倾斜、倒塌等破坏现象；其次枢纽布置不合理，产生偏向水流或回流，或者由于上游河床淤积，人为缩窄，整治段偏短等原因，引起过闸单宽流量不合理，致使消能防冲设施遭受冲刷破坏；再次设计的消能防冲设施不满足消能防冲要求，影响出闸水流的水流边界条件及流态，使消能防冲设施产生气蚀、磨损及基础淘刷等现象，或者水闸防渗排水设计不合理，使地基发生渗透变形，引起流土破坏，使消力池底板沉陷、开裂、导致下游消能防冲设施的破坏。
（2）施工方面工程施工质量存在缺陷，没有严格按照设计要求施工；施工控制不严，消能防冲设施的结构尺寸不符合设计要求，混凝土浇筑质量差、达不到设计强度，过水部分粗糙、没有进行修整及清理等原因，在运行时容易造成消能防冲设施的破坏。
（3）管理运用方面运行管理措施不到位，制度不健全，维修养护不及时，小缺陷得不到及时处理逐步演变成重大破坏。
运行中没有按闸门操作规程进行操作，闸门开启顺序及开度不合理，造成局部单宽流量和流速过大，使消力池内形成不良流态，引起磨损及淘刷等破坏现象。
4 消能防冲设计
4 消能防冲设计经过溢流坝顶下泄水流，含有很大能量，必需采取有效地消能方法，保护下游河床免受冲刷。
消能设计标准是：消能效果好，结构可靠，预防空蚀和磨损，以确保坝体和相关建筑物安全。
设计时应依据坝址地形，地质条件，枢纽部署，坝高，下泄流量等综合考虑。
挑流消能适适用于坚硬岩石上高、中坝，低坝需经论证才能选择。
当坝基有延伸至下游缓倾角软弱结构面，可能被冲坑切断而形成临空面，危及坝基稳定，或岸坡可能被冲塌时，不宜采取挑流消能，或须做专门防护方法底流消能适适用于中、低坝或基岩较软弱河道；高坝采取底流消能需经论证，但不宜用于排漂和排冰。
面流消能适适用于水头较小中、低坝，河道顺直，水位稳定，尾水较深，河床和两岸在一定范围内有较高抗冲能力，可排漂和排冰。
消力戽消能适适用于尾水较深且下游河床和两岸有一定抗冲能力河道。
联合消能适适用于高、中坝，泄洪量大，河床相对狭窄，下游地质条件较差或单一消能型式经济合理性差情况。
联合消能应经水工模型试验验证。
依据本工程地质条件，选择挑流消能。
图4-1 冲坑厚度图示4.1 洪水标准和相关参数选定此次设计重力坝是3级水工建筑物，依据地形地质条件，选择了挑流消能。
依据已建工程经验，取挑射θ=25°。
4.2 水舌抛距计算依据SL319- 《溢洪道设计规范》，计算水舌抛距和最大冲坑水垫厚度。
计算公式：水舌抛距计算公式：])(2sin cos cos sin [121221121h h g v v v g L +++=θθθθ L ：水舌抛距1v ：差）为水库水位至坎顶的落Ho （ 21.11.1 顶水面流速，01gH v v ϕ==坎θ：鼻坎挑角1h ：1,(cos h h h θ=坎顶铅直方向水深为垂直鼻坎水面高度） 2h ：坎顶至河床面高差， mϕ：堰面流量系数，取0.95； 11cos 2.926572cos 25 2.652375,(cos h h mh h h θθ==⨯︒==坎顶铅直方向水深为垂直鼻坎水面高度） 220.62h m =V 1= 41.2682m/s将这些数据代入水舌抛距公式得：21[41.2682sin 25cos 2541.2682cos 259.81171.6549L m ︒︒=⨯⨯⨯+⨯︒=4.3 最大冲坑水垫厚度及最大冲坑厚度最大冲坑水垫厚度公式：25.05.0H kq t k =k t ：水垫厚度，自水面算至坑底。
消能防冲布置.
河北工程技术高等专科学校
水工建筑物项目化实训包
水工建筑物项目化实训包
消能防冲布置
二、过闸水流特点
•1.水流形式复杂
• 初始泄流时，闸下水深较浅，随着闸门开度的增大而逐渐加深，闸 下出流由孔流到堰流，由自由出流到淹没出流都会发生，水流形态比 较复杂。因此，消能设施应在任意工作情况下，均能满足消能的要求 并与下游水流很好的衔接。
•2.闸下易形成波状水跃
水工建筑物项目化实训包
消能防冲布置
主讲人：肖汉 山东水利职业学院
2015.4
消能防冲布置
一、《水闸设计规范》规定
•1.水闸消能防冲布置应根据闸基地质情况,水力条件以及闸门控制运用 方式等因素,进行综合分析确定。 •2.水闸闸下宜采用底流式消能.其消能设施的布置型式可按下列情况经 技术经济比较后确定： •（1）当闸下尾水深度小于跃后水深时,可采用下挖式消力池消能.消力 池可采用斜坡面与闸底板相连接,斜坡面的坡度不宜陡于1：4。 •（2）当闸下尾水深度略小于跃后水深时,可采用突槛式消力池消能。 •（3）当闸下尾水深度远小于跃后水深,且计算消力池深度又较深时,可 采用下挖式消力池与突槛式消力池相结合的综合式消力池消能。 •（4）当水闸上,下游水位差较大,且尾水深度较浅时,宜采用二级或多级 消力池消能。 •……
水工建筑物项目化实训包
消能防冲布置
六、防冲槽
• 水流经过海漫后，尽管多余能量得到了进一步消除，流速分布接近 河床水流的正常状态，但在海漫末端仍有冲刷现象。为保证安全和节 省工程量，常在海漫末端设置防冲槽或采取其他加固措施。
水工建筑物项目化实训包
• 主持单位: 山东水利职业学院 参建单位: 黄河水利职业技术学院
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4 消能防冲设计
通过溢流坝顶下泄的水流，具有很大的能量,必须采取有效地消能措施，保护下游河床免受冲刷。
消能设计的原则是:消能效果好,结构可靠,防止空蚀和磨损，以保证坝体和有关建筑物的安全。
设计时应根据坝址地形，地质条件，枢纽布置，坝高，下泄流量等综合考虑。
挑流消能适用于坚硬岩石上的高、中坝，低坝需经论证才能选用。
当坝基有延伸至下游的缓倾角软弱结构面，可能被冲坑切断而形成临空面,危及坝基稳定,或岸坡可能被冲塌时,不宜采用挑流消能，或须做专门的防护措施
底流消能适用于中、低坝或基岩较软弱的河道;高坝采用底流消能需经论证,但不宜用于排漂和排冰。
面流消能适用于水头较小的中、低坝,河道顺直，水位稳定,尾水较深，河床和两岸在一定范围内有较高抗冲能力,可排漂和排冰。
消力戽消能适用于尾水较深且下游河床和两岸有一定抗冲能力的河道。
联合消能适用于高、中坝,泄洪量大,河床相对狭窄，下游地质条件较差或单一消能型式经济合理性差的情况。
联合消能应经水工模型试验验证。
根据本工程地质条件,选取挑流消能。
图４-1 冲坑厚度图示
４.１ 洪水标准和相关参数的选定
本次设计的重力坝是3级水工建筑物，根据地形地质条件,选用了挑流消能。
根据已建工程经验,取挑射θ=25°。
4.2 水舌抛距计算
根据SL3１9－2０0５《溢洪道设计规范》，计算水舌抛距和最大冲坑水垫厚度。
计算公式：
水舌抛距计算公式：
])(2sin cos cos sin [121221121h h g v v v g L +++=
θθθθ L ：水舌抛距
1v ：差）为水库水位至坎顶的落Ho （ 21.11.1 顶水面流速，01gH v v ϕ==坎 θ:鼻坎的挑角
1h ：1,(cos h h h θ
=坎顶铅直方向水深为垂直鼻坎水面高度） 2h ：坎顶至河床面的高差, m
ϕ：堰面流量系数,取0.95； 11cos 2.926572cos 25 2.652375,(cos h h m
h h h θθ
==⨯︒==坎顶铅直方向水深为垂直鼻坎水面高度）
220.62h m =
V 1= 41.26８2m/s
将这些数据代入水舌抛距的公式得：
21[41.2682sin 25cos 2541.2682cos 259.81
171.6549L m ︒︒=⨯⨯⨯+⨯︒=
4.3 最大冲坑水垫厚度及最大冲坑厚度
最大冲坑水垫厚度公式:
25
.05.0H kq t k = k t :水垫厚度，自水面算至坑底。
q :单宽流量,由前面的计算可得单宽流量为１20．７7４3；
H ：上下游水位差，m ；
k :冲刷系数，(这里根据地质情况取1.５）；
将数据代入公式得：
649.8553.6296.18H m =-=
0.50.251.6120.774396.1855.27881k t m =⨯⨯=
所以最大冲坑水垫厚度为55．2７881m 。
最大冲坑厚度估算：
'0.50.252
k t kq H H =-
219.12H = '52.2788119.1233.15881()k t m =-=
'/171.6549/33.15881=4.74725k n L t ==
为了保证大坝的安全，挑距应有足够的的长度。
一般当'
/ 2.5 5.0k n L t =>-时，认为是安全的。
计算结果为n ＝4.７47２5，所以满足规范。
故,其消能防冲设计符合规范设计要求。