消能防冲设计
水利防冲消能工程方案
水利防冲消能工程方案一、项目背景随着全球气候变暖和极端天气事件频发，水资源管理日益成为重要的社会议题。
水利防冲消能工程作为解决水资源管理中的重要手段，不仅能够有效地预防水灾，还能够提高水资源的利用效率，保障人民生命财产安全和社会稳定。
本方案将针对水利防冲消能工程进行详细规划和设计，以期帮助相关单位进一步提升水资源管理能力，更好地适应气候变化带来的挑战。
二、项目概述本项目旨在开展水利防冲消能工程，主要包括以下几个方面：1. 水利工程规划与设计：对当地水资源情况和气候特点进行调研和分析，确定水利防冲消能工程的建设范围和目标，制定全面的工程规划和设计方案。
2. 防洪工程建设：针对当地河流、湖泊等水体进行防洪设施的建设和改造，包括堤坝、排水设施、泄洪闸等，提高对洪水的抵御能力。
3. 消能工程建设：通过修建护岸、植被恢复等手段，加强对水土流失和滑坡等自然灾害的防范能力，减少灾害对周边生态和农田的影响。
4. 水资源管理与利用：通过建设水库、水渠等水利设施，提高水资源的调配和利用效率，增加水源供给，保障人民生活和生产用水需求。
5. 智能监测与应急预警：建设水文测站、气象站等监测设施，完善灾害应急预警系统，提高对水灾等自然灾害的预警和应对能力。
三、工程设计与技术方案1. 水利工程规划设计（1）水资源调查与评估：对当地水资源进行调查，评估其可持续利用能力，确定自然水源和人工水源的供水能力。
（2）气候变化分析：分析当地气候变化趋势和极端天气事件频发的特点，制定应对策略。
（3）工程目标与范围：根据调研和评估结果，确定水利防冲消能工程的建设目标和范围，提出具体的工程方案。
2. 防洪工程建设（1）河堤加固：对河道两岸的堤坝进行加固和修复，提高对洪水的抵御能力。
（2）泄洪闸建设：在关键位置设置泄洪闸，用以调节水位，避免河流泛滥。
（3）排水设施设置：在低洼地带设置排水系统，确保及时将雨水排除河外，减轻洪水压力。
3. 消能工程建设（1）护岸修建：对易发生滑坡和泥石流的地段进行护岸修建，加强地表的稳定性。
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。
水闸的消能和防冲处理的工程措施
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水闸防冲是指通过采取工程措施，防 止水闸下游受到水流冲击和侵蚀，从 而保证水闸的安全和稳定运行。
水闸防冲的重要性在于，如果水闸下 游的消能防冲处理不当，会导致严重 的冲刷和侵蚀问题，影响水闸的正常 运行，甚至危及人民生命财产安全。
水闸防冲的基本原理
水闸防冲的基本原理是利用水力学、流体力学等原理，通过 改变水流结构、调整水流状态、降低水流速度等方式，减小 水流的冲击力和侵蚀力。
• 水闸消能的基本原理是将水流的动能转化为热能或其他形式的能量。水流通过水闸时，水流的重力势能和动能会转化为水 流的动能，而水流的动能会在水闸的消能设施中被转化成热能或其他形式的能量，从而减少或消除水流的动能。
水闸消能的主要方式
水闸消能的主要方式包括底流消能、挑 流消能、面流消能、消力池消能等。其 中，底流消能和挑流消能是最常用的消
水闸防冲的主要方式包括：消力 池、消能坎、导流墙、下游防护 设施等。
消能坎是一种设置在水闸下游的 垂直墙体，它通过改变水流的结 构，将水流的动能转化为热能， 达到消能和防冲的目的。
下游防护设施包括护坦、海漫、 防冲槽等，它们可以有效地保护 水闸下游的河床和岸坡，防止水 流对河床和岸坡的冲刷和侵蚀。
04
某水闸防冲案例分析
01
防冲方式
该水闸采用了护坦防冲方式，通过在闸室底部设置护坦，保护河床不受
水流冲刷。
02
防冲效果
经过实际运行和监测，该水闸的防冲效果较好，有效保护了河床不受损
害。
03
工程特点
该水闸的防冲结构较为简单，施工方便，适用于中小型水闸的防冲处理
。同时，护坦防冲方式还可以增加水流的扩散和减速效果，减少水流对
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。
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。
小型水闸—设计水闸消能防冲
（3）进口水流流态不对称时，主流方向常常左右摆动，形成折冲水流， 应采取相应措施消耗能量，防止淘刷下游河床。
对于平原地区的河渠往往宽而浅，河宽常大于闸宽，水流 过闸时先收缩，出闸后再扩散，如果工程布置或运行操作不当， 就容易使主流集中；同时水流保持急流流态，不易向两侧扩散， 致使两侧产生回流，缩小了河槽的有效过流宽度，使局部单宽 流量增大，加剧水流对下游河道的冲刷。
水闸消能防冲基本原理
目 录
1 过闸水流特点 2 水闸消能防冲设施 3 小结
01
过闸水流特点
与高水头泄水建筑物相比，经水闸下泄的水流具有以下一些特点： （1）在各种不同泄流量和下游水位情况下，很难保证都能发生完全水跃， 因此水流具有未消耗能量，即闸下水流具有剩余能量； （2）当水闸的上下游水位差较小时，水流的弗劳德数较小，容易形成波 状水跃，消能效果差，具有较大的冲刷能力；
缓坡段 位 置：水平段后 长 度：由计算确定，占整个长2/3 坡 度：做成不陡于1：10的斜坡 材 料：干砌石
02
海漫的结构型式
海漫结构型式 干砌石海漫；浆砌石海漫；混凝土板海漫；钢筋混凝 土板海漫；其它海漫。
①干砌石海漫 通常由粒径大于30cm的块石砌筑而成，厚度为 0.4~0.6m，常布置在海漫后段。在砌石下面一般铺设碎石、粗砂垫层。
防冲槽是在海漫末端开挖的梯形槽中抛填块石而成，其作用是当 海漫末端发生河床冲刷形成冲坑时，防冲槽内的抛石将随冲坑的发 展沿斜坡陆续滚下，盖护在冲刷坑的上游坡上从而阻止冲刷进一步 向上游发展，以确保海漫的安全。
消力池
水平段 浆砌石
缓坡段 干砌石
海漫
抛石 防冲槽
防冲槽的尺寸应根据海漫末端河床可能的冲刷深度确定，可按 下式计算
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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;
ﻩ
Ｖ1= 41、２６８２m/s
将这些数据代入水舌抛距得公式得：
21[41.2682sin 25cos 2541.2682cos 259.81
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：
:水垫厚度,自水面算至坑底。
:单宽流量,由前面得计算可得单宽流量为１２０、7743;
:上下游水位差,m;
：冲刷系数,（这里根据地质情况取1、5);
将数据代入公式得:
所以最大冲坑水垫厚度为５5、27８81m。
最大冲坑厚度估算:
为了保证大坝得安全,挑距应有足够得得长度。
一般当时,认为就是安全得。
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。