4 消能防冲设计

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。

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。

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。

第四节消能与防冲通过坝体的下泄水流具有很大的能量，当水位差为40m时，单宽流量q=50秒立方米，一米宽河床内的水流动能可达24000匹马力，如此巨大的能量主要消耗于两个方面：1、水流的内部损耗，如摩擦、冲击、紊动、漩涡；2、水流与固体边界作用，如摩擦、冲刷等；当冲刷扩展到坝基时，就会危及坝体安全；消能设计原则：1°尽量增加水流的内部紊动, 2°限制水流对河床的冲刷范围消能方式：(底流消能、挑流消能、面流消能、消力戽消能)1、底流消能1°工作原理在坝趾下游设消力池、消力坎等，促使水流在限定范围内产生水跃，通过水流的内部摩擦、掺气和撞击消耗能量。

见图5.62°产生底流消能的条件3°岩基上护坦的构造要求：护坦厚度应满足稳定要求，在扬压力和脉动压力作用下不浮起。

荷载：①水重集度②平均脉动压强③动水压力(比较复杂，由试验确定)④扬压力强度(设排水时，仅有浮托力，不设排水时, 除考虑浮托力外还有渗透压力) .图5.6 底流消能措施图5.7所示为设计底流消能时, 水跃第二共轭水深与下游水深的关系.2、挑流消能1°工作原理利用鼻坎将水流挑向空中，并使其扩散，掺入大量空气，然后落入下游河床水垫，形成旋滚，消耗能量约20％。

起初冲刷河床，形成冲坑，达一定深度后，水垫加厚冲坑趋于稳定。

见图5.8.图5.7 水跃第二共轭水深与下游水深的关系.图 5.8挑流消能示意图2°设计内容选择鼻坎型式, 反弧半径, 鼻坎高程, 挑射角度.3°连续式挑坎R增加水流转向容易，但鼻坎向下游延伸较长，工程量增加；减小水流转向困难，一般取(8～10)hc；θ↑挑射距离远，入水角大，冲坑深；θ↓挑射距离近，入水角小，冲坑浅；θ=20～35°, 鼻坎高程一般高出下游最高水位1～2m。

4°对坝体安全的评估挑距: L, 冲坑: tk5°差动式挑坎使水流通过高低坎分为两股射出，在垂直方向有较大的扩散，水舌入水宽度增加，减少了单位面积上的冲刷能量，两股水流在空中互相撞击、掺气加剧。

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。

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。

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， 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的公式得: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.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 。

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。

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。

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。