下载文档原格式
1.下挖式消力池水跃形式2.综合式消力池水跃形式3.消力坎式消力池水跃形式假设坎高C1 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8试算：H10 3.3553 3.2553 3.1553 3.0553 2.9553 2.8553判断：hs/H100.65570.64510.63390.62190.60910.5954查表得：σs0.9550.9610.9640.7680.9720.98假设流量系数m0.420.420.420.420.420.42计算：H10 3.1642 3.151 3.1445 3.659 3.1272 3.1102计算坎高C2 1.4911 1.5043 1.51080.9963 1.5281 1.5451 C2-C10.19110.10430.0108-0.6037-0.1719-0.2549取出合适的值 1.4 1.5流量(m3/s)Q 33.6下游水位732.03重力加速度g 9.81下游底高程730.1跃前水深(m)h c 0.165062池宽(m)b 8水跃淹没系数σj 1.05收缩断面流速(m/s)v 125.44498收缩断面弗劳德数F r119.99605池出口下游水深(m)h t 1.93跃后水深(m)h c 4.585934水面跌差(m)ΔZ 0.228671消力池深度(m)S 2.66自由水跃长度(m)Lj 30.50402消力池长度(m)L k流量(m3/s)Q 33.6下游水位732.03重力加速度g 9.81下游底高程730.1跃前水深(m)h c 0.165062池宽(m)b 8坎后下游水深(m)h t 1.93水跃淹没系数σj 1.05单宽流量q 4.2流量系数m 0.42坎后收缩断面水深h c10.706708坎顶总水头(m)H 10 1.720945坎高（m）c 0.980438坎后自由水跃长度L j28.440713坎后消力池长度(m)L 2 6.76坎前收缩断面流速v 125.44498跃后水深(m)h c 4.585934收缩断面1弗劳德数F r 19.99605坎段流速v 20.872232坎段水深H 1 1.682169坎前消力池深度(m)S 2.152624坎后自由水跃长度L j130.50402坎后消力池长度(m)L 124.41流量(m3/s)Q 80下游水位23.5重力加速度g 9.81下游底高程20跃前水深(m)h c0.95消力池出口段流速系数φ0.95消力池出口段流速系数0.95φ一、基本参数0.95注：本公式池计算出的池深和池高是池内及坎后发生临界水跃的池深和池高，实际采用的池深比计算略大，实际采用的坎高比计算略小。
溢洪道水面线水力计算溢洪道水面线水力计算是指在溢洪道工程设计中，对溢洪道水面的高程进行计算和确定的过程。
溢洪道水面线水力计算是设计溢洪道工程的基础任务之一，主要用于确定溢洪道的有效堤顶高度，以及判断溢洪流量和洪水对下游防洪安全的影响。
在进行溢洪道水面线的水力计算时，需要考虑以下几个方面的因素：1.水位变化规律：根据设计要求和地区实际情况，确定溢洪道水位变化规律，包括出口水位、最高水位和最低水位等。
这些水位变化规律是溢洪道水面线水力计算的基础，也是设计溢洪道参数的依据。
2.流量计算：通过水动力原理和流量公式，计算溢洪道的设计洪水流量。
洪水流量的计算需要考虑下游水位、流域面积、产流特征等因素。
常用的流量计算方法有三角洪水法、单峰洪水法和双峰洪水法等。
3.溢洪道断面选择：根据溢洪道的设计洪水流量和设计水位，在保持流量稳定的情况下选择合适的溢洪道断面，以满足设计要求。
根据溢洪道断面，可以计算出溢洪道的有效堤顶高度和水面线的高程。
4.水力计算：通过溢洪道的水力计算，确定溢洪道水面线的高程。
水力计算的主要内容包括流速计算、水深计算和堤顶高度计算。
其中，流速计算可以采用曼宁公式、剪应力公式等；水深计算一般根据不同的水位和槽坡来确定；堤顶高度计算需要考虑洪水流量、流速和水深等因素。
5.水面线确定：根据水力计算的结果，确定溢洪道水面线的高程。
水面线的高程应满足下游防洪安全的要求，并考虑水力平衡和溢洪道结构的要求。
水面线的确定一般采用一维水流模型计算，根据不同的水位和流量，得出水面线的高程曲线。
在进行溢洪道水面线水力计算时，需要使用一些计算软件和工具，如水力计算软件、一维水流模型等。
这些工具可以提供准确的计算结果，帮助工程师进行溢洪道水面线的设计和确定。
同时，还需要结合实际工程情况，考虑工程经济性、可行性和社会效益等因素，进行溢洪道水面线水力计算的优化设计。
溢洪道消力池计算
溢洪道消力池的计算主要包括以下步骤：
1、确定消力池的长度和深度：消力池的长度通常根据溢洪道的流量和下游水位来确定，而深度则根据溢洪道的最大流量和下游河道的冲刷能力来确定。
2、计算消力池的消能率：消能率是指溢洪道下泄水流在消力池中消除能量的程度。
根据不同的溢洪道形式和下游河道的条件，可以采用不同的消能率计算公式进行计算。
3、计算消力池的底宽和边坡：消力池的底宽和边坡应根据下游河道的冲刷能力和溢洪道的流量等因素来确定。
在计算时，需要考虑河床的抗冲刷能力和溢洪道下泄水流的冲刷能力。
4、计算消力池的流速和压力：消力池中的流速和压力应根据溢洪道的流量和下游水位等因素来确定。
在计算时，需要考虑消力池的长度、深度、底宽和边坡等因素的影响。
5、校核消力池的稳定性：消力池的稳定性是指其在溢洪道下泄水流作用下的稳定程度。
在校核时，需要考虑溢洪道下泄水流的冲击力和消力池的抗冲击能力等因素的影响。
总之，溢洪道消力池的计算需要综合考虑多种因素，包括溢洪道的流量、下游水位、河床的抗冲刷能力等，以便确保消力池能够有效地消除溢洪道下泄水流的能量，并保持稳定性和安全性。
某溢洪道三级消力池分析与计算示例蔡偲吉【摘要】水库溢洪道消力池是确保水库大坝汛期安全行洪至关重要的消能设施，三级消力池在实际工程应用比较少，下文是本人在设计工作中的一个中型水库溢洪道三级消力池示例，供相关业内人士参考。
【期刊名称】《黑龙江科技信息》【年(卷),期】2016(000)014【总页数】2页(P19-20)【关键词】溢洪道;三级消力池;消能【作者】蔡偲吉【作者单位】河南豫北水利勘测设计院汕头分院，广东汕头 515000【正文语种】中文水库溢洪道位于大坝左侧，全长248.32m，桩号0+000～0+248.32，分为两部分，第一部分为堰闸段，长25.6m，桩号0+000～0+025.6，堰闸段为3孔开敞式泄洪闸，为无坎宽顶堰；第二部分为陡坡消能池段，长212.87m，桩号0+035.45～0+248.32，陡坡消力池净宽10m，分为三级底流消能，详见溢洪道纵剖面图。
1.1溢洪道泄流能力计算本次初步设计考虑上游三宗水库的溃坝影响并采用本次计算的泄流曲线经调洪演算得1000年一遇校核洪水位22.74m，溢洪道的最大流量81.04m3/s；50年一遇洪水位21.82m，相应泄量为48.03m3/s，30年一遇洪水位相应泄量为44.77m3/s。
1.2溢洪道水面线计算溢洪道第一部分为堰闸式，全长35.45m（桩号0+000～0+035.45），分为三段：第Ⅰ段进口段（桩号0+000～0+010），宽度从15.68m渐变到9.1m；第Ⅱ段闸室段（桩号0+010～0+025.6），长15.6m；第Ⅲ段连接段长9.85m（桩号0+025.6～0+035.45），宽10m与第一级消力池陡坡相连。
溢洪道第二部分为陡坡消能段，分三级消力池：第一级消力池（桩号0+035.45～0+071.45）：陡坡i1=0.2331、i2=0.5058，消力池水平长17.4m，消力池前段深2.3m、后段深1.5m，池宽10m；第二级消力池（桩号0+071.45～0+118.82）：陡坡i1=0.2363，i2=0.6094，第二级消力池池长19.0m池深1.4m，池宽10.0m；第三级消力池（桩号0+118.82～0+248.32）坡度i1=0.207、i2=0.8097，水平池长27m，池深1.2m。
溢洪道下泄流量计算成果表孔泄流能力按宽顶堰自由出流计算，根据《混凝土重力坝设计规范》（SL319-2005）泄量计算公式为：5.12Q H g mnb ε=式中:H ──堰上水头(m)，H=库水位-堰顶高程206.0m 。
n ──孔口数量，n=1。
b ──孔口宽度，b=44m 。
ε—侧收缩系数， []nbH n k 00)1(2.01ζζε-+-= ； m ──流量系数。
泄流曲线计算成果见表5.7-4。
泄流曲线成果表消能计算成果根据《溢洪道设计规范》SL253-2000，消能计算公式如下：0c s d h h Z σ'''=--∆''=-1)2cc h h23202102c c q h T h g αϕ-+= 22222122s cq q Z g h gh ααϕ∆=-'''式中：d —消力池深度；σ0—水跃淹没系数，本次计算采用1.10；''c h —跃后深度；c h —收缩水深；α—水流动能校正系数，本次计算取1.05；q —过闸单宽流量；∆Z —出池深度；'s h —出池河床水深。
ϕ1—流速系数，按照《水力计算手册》（第二版）表4-2-1消力池长度可按下式进行计算：=j 0.8sj L L''=-6.9()j c c L h h经计算，跃后水深2.56m ＜出池河床水深8.52m ，为淹没水跃。
水跃长度15.2m ，计算消力池长度11.4m 。
本工程未设专门的消力池，但溢流坝后基础全部用混凝土回填，并有1-3m 的水垫深度，因此基础保护是足够的。
同时下游最小直冲距离为14.2m，大于计算消力池长度，并对岸坡采用挡墙进行了防护，因此溢流坝后的防护是足够的。
1.基本资料1.1 水文规划资料根据调洪计算成果，后胡水库溢洪道消能防冲按30年一遇洪水标准设计，其相应下泄流量为204m3/s，50年设计洪水其相应下泄流量为234.5m3/s。
1000年洪水校核，其相应下泄流量为651.7m3/s。
1.2 溢洪道现状溢洪道位于大坝左岸，为开敞式，进口高程153.50m，下游河底高程136.00m，总落差17.50m，溢洪道总长457.4m，最大泄量651.7m3/s。
现状溢洪道一级明渠段右岸边坡进行了护砌，左岸边坡未防护，一级陡坡以下工程均未修建。
2. 设计标准本次设计溢洪道轴线结合工程现状布置进行布置，溢洪道总长度为396.581m，底宽28.0m。
溢洪道工程共分9个部分，具体设计如下。
1、进水渠段位于溢洪道桩号0+000～0+038.8之间，总长38.8m，底宽28.0m，底坡为-1/1000，底部不护砌。
进水渠段右岸边坡维持现状护坡不变，左岸采用M7.5浆砌石护坡，厚30cm，坡度为1：1。
2、控制段位于溢洪道桩号0+038.8～0+058.8之间，总长20m，底宽28.0m，底坡为平坡，采用M7.5浆砌石护底，厚30cm。
控制段右岸边坡维持现状护坡不变，左岸采用M7.5浆砌石护坡，厚30cm，坡度为1：1。
3、一级明渠段位于溢洪道桩号0+058.8～0+148之间，总长89.2m，底宽28.0m，底坡1/1000，底部在桩号0+138.8～0+148之间采用M7.5浆砌石护底，厚30cm，其余不护砌。
明渠段右岸边坡桩号0+058.8～0+076之间维持现状护坡不变；右岸桩号0+076～0+148采用M7.5浆砌石护坡，厚30cm，坡度为1:1。
明渠段左岸桩号0+058.8～0+148之间采用M7.5浆砌石护坡，厚30cm，坡度为1：1。
4、一级陡坡段位于溢洪道桩号0+148～0+198之间，长50m，底宽28m，为梯形断面，底坡1/5，落差7.85m。
1 溢洪道水力计算溢洪道水力计算共分以下几段：进口段、陡坡段、消能防冲段、海漫段水面线推求以及消力池段消能防冲计算等。
根据调洪演算结果，溢洪道20年一遇洪水流量Q=213.61m 3/s ，50年一遇设计洪水流量Q =249.08m 3/s ，500年一遇校核洪水流量Q =390.72m 3/s 。
溢洪道底流消能洪水设计标准按20年一遇。
1.1 计算依据（1）《溢洪道设计规范》SL253—20**。
1.2 溢洪道水面线推求1.2.1 计算方法及计算公式采用明渠恒定非均匀渐变流水面曲线的计算方法，计算公式为：Ji E E s susd --=∆式中：△s ——上、下断面间长度（m ）;i ——渠底比降;J ——上、下断面间平均水力坡度; E sd 、E su ——上、下游断面的断面比能。
1.2.2 水面线推求溢洪道水面线推求采用新疆水利厅编制的《D-7 明渠恒定非均匀渐变流水面曲线计算程序》进行计算。
本程序计算时需输入起算已知断面水位及各流段的基本数据。
由明渠水流分析知，溢洪道明渠段末端即陡坡段始端将发生临界水深，把该断面作为控制断面来推求上下游水面曲线。
1.2.2.1 程序计算原理采用人工渠槽断面单位能量沿程变化的微分方程进行推求，公式如下：Jf i ds dEs-= 其差分格式为：Jf i s Es-=∆∆即：()s Jf i E E ∆⋅-+=12式中：RC vJf gv h E g v h E ⋅=+=+=222111222222αα()()()121212212121R R R C C C v v v +=+=+=其中：h 1为已知，h 2为欲求之水深 为此，将差分方程改为下列函数表达式()()()s Jf i E E h E ∆⋅-+-=212为求h 2设试算水深h 下限与h 上限，用二分法求解()下限上限h h h +=212()()()()()()h F F 2~1212~11G s J i h E E D s J i h E E h f f =∆⋅-+-==∆⋅-+-=上限上限上限若D 、G 同号，令h 上限= h 2；D=G若D 、G 异号，令h 上限= h 下限；h 上限= h 2；D=G 继续二分，直到∣h 1-h 2∣≤允许误差为止1.2.2.2 临界水深计算临界水深计算公式如下：kk B Ag Q 32=α 式中：Q ——计算流量（m 3/s ）；A k ——临界水深时的过水断面面积(m 2)；B k ——临界水深时的水面宽度(m)；G ——重力加速度，g=9.8m/s 2。
临界水深Hk(矩形断流量底宽1.3710.002.00分段始水深分段始流速分段末水深分段末流速糙率n 泄槽底坡角度底宽流量1.370 3.6500.59298.4340.01426.550 2.00010.000分段长0.5930 5.000分段始水深分段始流速分段末水深分段末流速糙率n 泄槽底坡角度底宽流量0.5938.4320.470510.6270.01426.550 2.00010.000分段长0.4705 5.000分段始水深分段始流速分段末水深分段末流速糙率n 泄槽底坡角度底宽流量0.47110.6260.409712.2050.01426.550 2.00010.000分段长0.4097 5.000分段始水深分段始流速分段末水深分段末流速糙率n 泄槽底坡角度底宽流量0.41012.2050.372813.4130.01426.550 2.00010.000分段长0.3728 5.000分段始水深分段始流速分段末水深分段末流速糙率n 泄槽底坡角度底宽流量0.37313.4120.352414.1870.01426.550 2.00010.000分段长0.3524 4.000123（一）泄槽上游接宽顶堰、缓坡明渠或过度段泄槽水力计算溢洪道设计规范SL253-2000起始计算断面在泄槽首部，水深h1取用泄槽首端计算的临界水深Hk456收缩断面水深h10.3524收缩断面流速h114.187弗汝德数Frt7.63336869消力池跃前宽度b1 2.000消力池跃后宽度b24自由水跃共轭水深h2 2.56863326水跃长度L15.2916852消力池长度12.23水跃淹没度σ 1.05出口流速系数ψ0.95消力池出口水深ht 1.50消力池尾部出口水面跌落△Z0.45消力池池深d0.74掺气水深h b始断面水力半径末断面水力半径平均水力半径平均流速分段内平均摩阻坡降 J泄槽底坡 i 1.440 1.9400.5780.3720.475 6.0420.0190.5000.663 1.1630.500始断面水力半径末断面水力半径平均水力半径平均流速分段内平均摩阻坡降 J泄槽底坡 i0.3720.3200.3469.5300.0730.5000.540 1.040始断面水力半径末断面水力半径平均水力半径平均流速分段内平均摩阻坡降 J泄槽底坡 i0.3200.2910.30511.4160.1240.5000.4800.980始断面水力半径末断面水力半径平均水力半径平均流速分段内平均摩阻坡降 J泄槽底坡 i0.2910.2720.28112.8090.1750.5000.4430.943始断面水力半径末断面水力半径平均水力半径平均流速分段内平均摩阻坡降 J泄槽底坡 i0.2720.2610.26613.7990.2180.5000.4220.922。
1 溢洪道水力计算溢洪道水力计算共分以下几段：进口段、陡坡段、消能防冲段、海漫段水面线推求以及消力池段消能防冲计算等。
根据调洪演算结果，溢洪道20年一遇洪水流量Q=213.61m 3/s ，50年一遇设计洪水流量Q=249.08m 3/s ，500年一遇校核洪水流量Q=390.72m 3/s 。
溢洪道底流消能洪水设计标准按20年一遇。
1.1 计算依据（1）《溢洪道设计规范》SL253—2000。
1.2 溢洪道水面线推求1.2.1 计算方法及计算公式采用明渠恒定非均匀渐变流水面曲线的计算方法，计算公式为：Ji E E s susd --=∆式中：△s ——上、下断面间长度（m ）;i ——渠底比降;J ——上、下断面间平均水力坡度; E sd 、E su ——上、下游断面的断面比能。
1.2.2 水面线推求溢洪道水面线推求采用新疆水利厅编制的《D-7明渠恒定非均匀渐变流水面曲线计算程序》进行计算。
本程序计算时需输入起算已知断面水位及各流段的基本数据。
由明渠水流分析知，溢洪道明渠段末端即陡坡段始端将发生临界水深，把该断面作为控制断面来推求上下游水面曲线。
1.2.2.1 程序计算原理采用人工渠槽断面单位能量沿程变化的微分方程进行推求，公式如下：Jf i ds dEs-= 其差分格式为：Jf i s Es-=∆∆即：()s Jf i E E ∆⋅-+=12式中：RC vJf gv h E g v h E ⋅=+=+=222111222222αα()()()121212212121R R R C C C v v v +=+=+=其中：h 1为已知，h 2为欲求之水深 为此，将差分方程改为下列函数表达式()()()s Jf i E E h E ∆⋅-+-=212为求h 2设试算水深h 下限与h 上限，用二分法求解()下限上限h h h +=212()()()()()()h F F 2~1212~11G s J i h E E D s J i h E E h f f =∆⋅-+-==∆⋅-+-=上限上限上限若D 、G 同号，令h 上限=h 2；D=G若D 、G 异号，令h 上限=h 下限；h 上限=h 2；D=G 继续二分，直到∣h 1-h 2∣≤允许误差为止1.2.2.2 临界水深计算临界水深计算公式如下：kk B A g Q 32=α 式中：Q ——计算流量（m 3/s ）；A k ——临界水深时的过水断面面积(m 2)；B k ——临界水深时的水面宽度(m)；G ——重力加速度，g=9.8m/s 2。
(洪水资料根据调洪演算推求38.45(m 3/s(m8.3(m30.0431(m0.3510.0185 00i i k0.351>0.00421263泄槽水面线计算(分段求和法1、基本资料1.1 洪水资料溢洪道下泄的最大流量(Q:堰上走水深(h:1.2 溢洪道资料:泄槽糙率(n:泄槽边坡系数(m 1:泄槽边坡系数(m 2:泄槽宽度(B:泄槽长度(L:泄槽底坡(i:2.2 临界水深的计算(h k2.3 临界坡降的计算(i2、水面线的定性分析2.1 正常水深的计算(h 02.4 水的流态及水面线定性2.4.1 水的流态2.4.2 水面线的类型(假设水深,水流从缓流过渡到急流必须要经过临界水深h k ,该临界水深即为控制水深。
3、水面线计算3.1 计算方法: 3.2 基本公式: 3.3 计算水面线3.3.1 控制水深分段求和法3.3.2 分段并确定各段的计算水深泄槽段水位差:分段并确定各段计算水深:渠道ζ为修正系数,可取值1.0-1.4m/s,流速大者取大值(v>20m/s是取大值控制断面的选择和上游堰型有关,见溢洪道设计规范附A.3、渠道水面线计算水深,推求分段长度,适用于棱柱形渠道k ,该临界水深即为控制水深。
渠道水面线的计算v>20m/s是取大值,见溢洪道设计规范附A.320.2443182 7.35627148 27.6005897 总长度 L 断面 1 1.84425216 2 4.33663199 3 6.84044286 4 9.29495355 5 11.6735516 6 13.9597719 7 16.141767 8 18.2109808 9 20.1607553 10。
