消力池计算
水闸消能计算(闸后消力池计算、海漫、防冲槽)
也适用于堰后消能
m/s 0m 440m 462m 24m3/s 1981.65m3/s 1981.650
调试
m 9m3/sm 82.569m m 24m
2411~1.050.80.7~0.81.05 1.05~1.10.950.95~1
m 4.720m
14.970
需要修建消力池m 26.7820.000m 4.122m 16.426m 3.4650.000m 4.782m 4.782m 84.897m
67.918
由最大流量确定
消能计算参考规范：SL265-2001水闸设计规范
闸后消力池计算
行进流速v 过闸单宽流量总势能T 下游河床高程泄洪流量Q
出池河床水深h's 上游闸前水位闸宽B
最大流量Q 总势能T 收缩水深h 跃后水深h 动能校正系数水跃长度校正系数β水跃淹没系数流速系数φ
收缩水深h 跃后水深h 消力池计算长度Lk
池首端宽度b 池末端宽度b 水跃长度L 出池落差△Z 池计算深度设计深度d 32220/2c c h T h q g αϕ-+
也适用于堰后消能
底宽b m 1.500
比降i-0.010
边坡系数m-0.000
规范P72糙率n-0.017
掺气修正系数ζ- 1.200
泄洪流量Q m3/s1981.650或输入h~Q关系式
水面宽B m 1.500
过水断面A m2408.850
湿周χm546.633
水力半径R m0.748
谢才系数C-56.044
计算流量Q'm3/s1981.650
平均流速V m/s 4.847
δ(0.000)
正常水深h0m272.567由最大流量确定。
11 消力坎式消力池水力计算
=IF(B14>D4,"远趋式水跃
",IF(B14=D4,"临界式水跃
","淹没式水跃"))
hc
''
与h
的大小关系判断
t
/
工作簿 01
水力分析与计算子项目
首次计算按照自由溢流， 取值为1
=($B$9/(A16*$A$6*SQRT (2*9.8)))^(2/3)
水力计算Excel展示厅
之十一 消力坎式消力池水力计算
/ 水利水电建筑工程
水力分析与计算子项目
一 工程任务
如图所示为一5孔溢流堰，每孔净宽b=7m，闸墩厚度d=2m，上游河道 宽度与下游收缩断面处河道宽度相同，即B0=Bc=nb+（n-1）d，上下游水 位的高程如图中所注，当每孔闸门全开时，通过的泄流量Q=1400m3/s，试 求：判别底流衔接形式，如为远趋式水跃，试设计一消力坎式消力池。
水力分析与计算子项目
使用编制好的excel表格
情形一：
计算结果：
水头H: 5m；
消力坎高度C：6.15m；
上游堰高P1:55m； 流量Q：900m3/s；
池长LB：51.15m。 不需修建第二道消力坎
下游水深ht=10m。
情形二：
计算结果：
水头H: 5m； 上游堰高P1:55m； 流量Q：900m3/s； 下游水深ht=6m。
工作簿 01
水力分析与计算子项目
1 0.015 p
H
/
工作簿 01
水力分析与计算子项目
=C4/A9 qQ
b
=$C$6*$D$6+($C$6 -1)*$E$6
B0 nb (n 1)d
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。
底流式消能池水力计算
底流式消能池水力计算首先，我们需要了解一些基本术语和定义：1.消力池：底流式消能池的另一个名称。
2.消能通道：将主流引入消能池的渠道。
3.消力区：消能通道的出口至消能池边坡之间的区域。
4.消力量：由于消能池中的能量损失所引起的消力作用。
5.消力比：消力池中所损失的能量与进入消力区之前的能量差的比值。
下面是底流式消能池计算的基本步骤：1.确定设计流量（Qd）和设计水位（Hd）：根据具体情况确定底流式消能池需要处理的最大流量和相应的水位。
2.确定底流通道横断面形状和尺寸：-出口控制断面：根据设计流量和设计水位确定消能通道出口的断面形状和尺寸。
-底床：根据出口控制断面的形状和尺寸确定底床的形状和尺寸。
-坡面：确定消能池边坡的形状和尺寸。
3.计算消能通道的输水能力：-泄密通道法：利用消能通道的水力学关系式计算消能通道的输水能力，并根据该能力确定消能通道的横断面积。
-罗纳泄漏法：根据流速和消能通道的形状计算消能通道的水力半径，并利用罗纳泄漏公式计算消能通道的输水能力。
4.计算消力量和消力比：-消力量计算公式：E=g×(Hd-Ha)×Qd×(Cd^2)/(R×S)，其中E为消力量，g为重力加速度，Ha为底流通道出口断面的水位，Cd为消能通道的流量系数，R为消能通道的水力半径，S为消能通道的横断面积。
-消力比计算公式：D=E/(g×Qd×(Ha-Hc))，其中D为消力比，Hc为消能池水位。
5.验算消能通道的形状和尺寸：-利用水力学计算方法进行验算，确保消能通道能够满足设计流量和设计水位的要求。
6.进行消力计算：-根据消力量和消力比计算消力池的横断面积、长度和底床倾斜度。
7.根据计算结果进行消能通道和消能池的设计：-根据上述计算结果进行消能通道和消能池的几何形状和尺寸设计。
-注意考虑消能池的稳定性、固结性和抗冲刷性。
总结起来，底流式消能池的水力计算主要包括：确定设计流量和设计水位、确定底流通道横断面形状和尺寸、计算消能通道的输水能力、计算消力量和消力比、验算消能通道的形状和尺寸、进行消力计算以及进行消能通道和消能池的设计。
消力池
22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
矩形断面共轭水深比与弗劳德数的关系 Fr " 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
2
η 1 0.170 0.305 0.425 0.530 0.626 0.705 0.785 0.860 0.935
Fr
2
η 1
Fr2 13 14 15 16 17 18 19 20 21
η 1 11.35 11.45 11.50 11.60 11.70 11.80 11.85 11.90 12.00 12.05 12.14 12.20 12.30 12.40 12.46 12.57
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2.00 2.37 2.70 3.00 3.27 3.52 3.75 4.00 4.20 4.42
η 1 9.62 9.70 9.80 9.90 10.00 10.05 10.12 10.30 10.35 10.50 10.55 10.60 10.70 10.80 10.85 10.95 11.00 11.10 11.30
Fr2 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85
挖深式消力池池深计算
一、输入参数 过闸流量 闸宽 消力池末宽 上游水位 底板高程 335.00 34.40 34.40 4.68 2.00 下游水位 下游底高程 重力加速度g 流速系数 水流动能校正系数 1298.09 1292.00 9.81 0.95 1.00
二、计算过程 1、检查闸下水流衔 接状态 闸处单宽流量q 中间变量A 收缩水深hc Fr^2 跃后水深hc" 因hc" 故需设消力池 2、试求池深 试算淹没系数 下游水深hs 令d= T= 收缩水深hc Fr^2 跃后水深hc" 消力池末端单宽流量 行进流速 池后落差z 3、验算淹没安全系数 淹没安全系数 最终取池深d 1.458 0.500 1.050 6.090 0.373 3.180 1.894 1.423 4.451 9.738 2.084 -0.100 查表得η 1 2.350 取池深d= 0.500 9.738 5.356 2.931 0.384 6.155 > hc 查表得η 1 2.100 上游水深 2.680
消力池稳定计算.pptx
建筑物级别： 消能防冲设计标准：
消能防冲设计标准水库水位：
消能防冲标准相应下泄流量：
消能防冲标准相应下游水位： 设计洪水位(P=3.33%)： 设计洪水标准相应下泄流量： 设计洪水标准相应下游水位：
水力学基本参数
4
级 水库正常蓄水位：
5%
- 校核洪水位(P=0.5%)：
1393.48 m
校核洪水标准相应下泄流 量：
学海无 涯
***水库工程
上坝址重力坝方案 消力池稳定计算稿
(可研阶段)
************有限公司 XXXX 年 11 月
审定：
学海无 涯
审查：
校核：
编写：
学 海 无涯
目录
学海无 涯
1 计算目的
根据水工结构布置和水力学计算成果，计算可行性研究阶段上坝址重力坝方 案消力池底板的抗浮条件，确定抗浮处理措施和工程量。
式中：P1—底板自重，KN； P2—底板顶面上的时均压力，KN； P3—当采用锚固措施时，地基的有效重量，KN； Q1—底板顶面上的脉动压力，KN； Q2—底板底面上的扬压力；
(1)护坦自重
护坦长度 30m，宽度 43m，厚度 2m，混凝土容重 24KN/m3。 (2)时均压力 时均压力的计算公式按《水工建筑物荷载设计规范》SL744-XXXX 中的要
后段
43
12
5.993
前段
43
6
4.477
消能防冲 中段
43
12
4.477
后段
43
12
4.477
Lm/h2
9.001 9.001 9.001 7.175 7.175 7.175 9.605 9.605 9.605
跌水消力池及不同闸孔开度的水闸计算
跌水消力池及不同闸孔开度的水闸计算水闸的设计应该考虑到不同开度下的流量变化，并能够准确计算出不同开度下的水闸的消力、水位以及水流速度等参数。
首先，我们需要计算水闸的开度与水流的关系。
设水闸开度为h，单位为米，流量为Q，单位为立方米/秒，流速为v，单位为米/秒。
根据泊松方程，可以得到如下关系式：Q = Cvh^(3/2)其中，C为流量系数，根据水闸的形状和槽口尺寸确定，可以通过实验或者相关经验公式来确定。
接下来，我们需要计算水闸在不同开度下的消力。
消力可以通过跌水消力池的形状、尺寸以及水流速度来确定。
设消力为E，单位为米，水位差为h1，单位为米，跌水消力池的水深为H，单位为米，重力加速度为g，单位为米/秒^2、跌水消力池的形状一般为倒三角锥形，因此可以利用公式：E=(h1/H)*(1/2)*g*H^2最后，我们可以利用以上公式计算不同开度下的水闸的消力、水位以及水流速度。
以一个实际的例子为例，假设水闸的开度为1.5米，流量系数C为0.6，流量为100立方米/秒，跌水消力池的水深为3米，重力加速度为9.8米/秒^2、则可以按照以下步骤计算水闸的消力、水位以及水流速度：1.根据流量公式，计算流速：Q = Cvh^(3/2)100=0.6*v*(1.5)^(3/2)解得v=33.64米/秒2.根据跌水消力公式，计算消力：E=(h1/H)*(1/2)*g*H^2假设水位差为5米，则h1=5米E=(5/3)*(1/2)*9.8*3^2解得E=73.53米通过以上计算，我们可以得到水闸开度为1.5米时的消力为73.53米，水位差为5米，流速为33.64米/秒。
在实际应用中，我们可以进行类似的计算来确定不同开度下的水闸的消力、水位以及水流速度，以便更好地设计和优化水闸系统的运行。
消力池
B.1消力池计算B.1.1 消力池深度可按公式(B.1.1-1)～(B.1.1-4)计算：(计算示意图见图B.1.1) 图B.1.1z h h d s c ∆--='0"σ (B.1.1-1)25.021321812"⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧-+=b b gh aq h h c cc (B.1.1-2) 0222203=+-ϕg aq h T h cc (B.1.1-3) 2"22'2222cs gh aq h g aq z -=∆ϕ (B.1.1-4) 式中 d---消力池深度(m)；σ0---水跃淹没系数,可采用1.051.10；H ″C ---跃后水深(m)；H C ---收缩水深(m)；α---水流动能校正系数,可采用1.0～1.05；q---过闸单宽流量(m 2/s)；b 1---消力池首端宽度(m)；b 2---消力池末端宽度(m)；T 0---由消力池底板顶面算起的总势能(m)；ΔZ---出池落差(m)；h 's ---出池河床水深(m).b.1.2 消力池长度可按公式(b.1.2-1)和公式(b.1.2-2)计算(计算示意图见图b.1.1)：L sJ ＝L s +βL J (b.1.2-1)L J ＝6.9(h "C -h C ) (b.1.2-2)式中 L sJ ---消力池长度(m)；L S ---消力池斜坡段水平投影长度(m)；β---水跃长度校正系数,可采用0.7～0.8；L J ---水跃长度(m).b.1.3 消力池底板厚度可根据抗冲和抗浮要求,分别按公式(b.1.3-1)和(b.1.3-2)计算,并取其大值.抗冲 '1H q k t ∆= (b.1.3-1)抗浮 b m P W U k t γ±-=2 (b.1.3-2)式中 t---消力池底板始端厚度(m)；ΔH '---闸孔泄水时的上,下游水位差(m)；k 1---消力池底板计算系数,可采用0.15～0.20.k 2---消力池底板安全系数,可采用1.1～1.3；U---作用在消力池底板底面的扬压力(kPa)；W---作用在消力池底板顶面的水重(kPa)；P m ---作用在消力池底板上的脉动压力(kPa),其值可取跃前收缩断面流速水头值的5%；通常计算消力池底板前半部的脉动压力时取"+"号,计算消力池底板后半部的脉动压力时取"-"号；γb ---消力池底板的饱和重度(kN/m 3 ).消力池末端厚度,可采用2t ,但不宜小于0.5m. Subscript indices must either be real positive integers or logicals.。
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********************************************************************** 计算项目：消能工水力计算 1 ********************************************************************** ---------------------------------------------------------------------- [ 消力池断面简图 ] ----------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------- [ 计算条件 ] ----------------------------------------------------------------------
[基本参数] 消能工类型:下挖式消力池 计算目标:设计尺寸
上游底部高程:1.000(m) 下游底部高程:0.000(m) 消力池首端宽度:6.000(m) 消力池末端宽度:6.000(m)
水流的动能校正系数:1.000 泄水建筑物下游收缩断面处流速系数:0.950 消力池出流流速系数:0.950 水跃淹没系数:1.050
是否计算消力池前段长度:交互 消力池前段长度:0.000(m) 自由水跃跃长计算系数:6.900 水跃长度校正系数:0.750
是否计算消力池底板的厚度:计算 消力池底板计算系数K1:0.200 消力池底板安全系数K2:1.300 消力池底板的饱和重度:25.000(kN/m^3) 脉动压强系数:0.050 海漫长度计算系数Ks:10.000 河床土质允许不冲流速:1.000(m/s)
水位流量的组数:1 序号 单宽流量 上游水位 下游水位 扬压力 (m3/s*m) (m) (m) (kPa) 1 6.500 3.020 2.020 1.000
---------------------------------------------------------------------- [ 计算过程 ] ----------------------------------------------------------------------
1、判断是否需要建消能工。 流速水头公式： α*V^2/(2*g)，V=q/T 其中：q单宽流量(m^2/s)，T上游水头(m)，α水流动能校正系数。
计算收缩断面水深公式： hc^3-T0*hc^2+α*q^2/(2*g*φ^2)=0 其中：hc收缩断面水深(m)，T0消力池底部以上的总水头(m)，φ流速系数。
计算跃后水深公式(矩形断面扩散渠槽自由水跃)： hc'=hc/2*(sqrt(1+(8*α*q^2)/(g*hc^3))-1)*(b1/b2)^0.25 其中：hc'跃后水深(m)，b1消力池首端宽度(m)，b2消力池末端宽度(m)。
判断水跃型式的条件： hc'＞ht，远离式水跃 hc'= ht，临界水跃 hc'＜ht，淹没式水跃 其中：ht下游水深(m)。
若发生远离式水跃，则需要修建消能工，否则不需要。 序号 单宽流量 流速水头 上游总水头 收缩断面水深 跃后水深 下游水深 水跃型式 (m^3/s*m) (m) (m) (m) (m) (m)
1 6.500 0.528 3.548 0.961 2.554 2.020 远离水跃
2、计算消力池池深。 计算消力池出口水面落差ΔZ公式： ΔZ=(α*(q^2))/(2*g*(φ^2)*(ht^2))-(α*(q^2))/(2*g*(σ0^2)*(hc'^2)) 计算消力池深度d公式： d=σ0*hc'-ht-ΔZ 其中：σ0水跃淹没系数(又称为安全系数)。
序号 单宽流量 总水头 收缩断面水深 跃后水深 出口断面落差 消力池池深 (m^3/s*m) (m) (m) (m) (m) (m)
1 6.500 4.109 0.857 2.772 0.331 0.560 消力池深度为：0.560(m)。 3、计算池长。 自由水跃跃长Lj计算公式： Lj=6.9*(hc'-hc) 系数6.9可以根据需要更改。
消力池池长计算公式： L=Ls+β*Lj 其中：β水跃长度校正系数。
序号 自由水跃跃长 水跃前消能工长度 消能工总长度 (m) (m) (m)
1 13.212 0.000 9.909 计算得消能工长度为：9.909(m)。 4、计算消力池底板厚度。 采用池深为0.560m，池长为9.909m计算底板厚度。 满足抗冲要求的底板厚度t： t=k1*sqrt(q*sqrt(ΔH)) 其中：k1底板计算系数，ΔH上下游水位差(m)。
满足抗浮要求的底板厚度t： t=k2*(U-W±Pm)/γb 其中：k2 底板安全系数； U 作用在底板面的扬压力(kPa)； W 作用在底板上的水重(kPa)； Pm 作用在底板上的脉动压力(kPa)，计算底板前半部时取"+"号，计算底板后半部时取"-"号； γb底板的饱和重度(kN/m^3)。
序号 扬压力 水重 脉动压力 抗冲厚度 首端抗浮厚度 (kPa) (kPa) (kPa) (m) (m) 1 1.000 17.801 3.321 0.510 0.000 经计算得所需消力池底板首端最大厚度为：0.510(m)、末端厚度一般取首端厚度的一半为：0.255(m)。
注意：根据规范，消力池底板厚度不宜小于0.5m的构造厚度。 5、海漫计算。 计算海漫长度和海漫末端的河床冲刷深度。 海漫长度L计算公式： L=Ks*sqrt(qs*sqrt(ΔH)) 其中：Ks海漫长度计算系数，qs消力池末端单宽流量(m^2/s)，ΔH上下游水位差(m)。 公式的适用条件是：sqrt(qs*sqrt(ΔH)=1~9。
海漫末端的河床冲刷深度dm计算公式： dm=1.1*qm/v0-ht 其中：qm海漫末端单宽流量(m^2/s)，v0河床土质允许不冲流速(m/s)。
序号 上下游水位差 海漫长度 海漫末端河床冲刷深度 (m) (m) (m)
1 1.000 25.495 5.130 计算得海漫长度为：25.495(m)。海漫末端河床形成的最大冲刷深度为：5.130(m)。
重力式挡土墙验算[执行标准：水利] 计算项目： 重力式挡土墙 1 计算时间： 2011-07-14 18:44:09 星期四 ------------------------------------------------------------------------ 原始条件:
墙身尺寸: 墙身高: 4.150(m) 墙顶宽: 1.000(m) 面坡倾斜坡度: 1:0.000 背坡倾斜坡度: 1:0.400 采用1个扩展墙址台阶: 墙趾台阶b1: 0.400(m) 墙趾台阶h1: 0.500(m) 墙趾台阶与墙面坡坡度相同 墙踵台阶b3: 0.500(m) 墙踵台阶h3: 0.500(m) 墙底倾斜坡率: 0.000:1
物理参数: 圬工砌体容重: 23.000(kN/m3) 圬工之间摩擦系数: 0.400 地基土摩擦系数: 0.400 墙身砌体容许压应力: 2100.000(kPa) 墙身砌体容许剪应力: 110.000(kPa) 墙身砌体容许拉应力: 150.000(kPa) 墙身砌体容许弯曲拉应力: 280.000(kPa)
挡土墙类型: 浸水地区挡土墙 墙后填土内摩擦角: 35.000(度) 墙后填土粘聚力: 0.000(kPa) 墙后填土容重: 19.000(kN/m3) 墙背与墙后填土摩擦角: 17.500(度) 地基土容重: 18.000(kN/m3) 修正后地基土容许承载力: 500.000(kPa) 地基土容许承载力提高系数: 墙趾值提高系数: 1.200 墙踵值提高系数: 1.300 平均值提高系数: 1.000 墙底摩擦系数: 0.400 地基土类型: 土质地基 地基土内摩擦角: 30.000(度) 墙后填土浮容重: 9.000(kN/m3) 地基浮力系数: 0.700 土压力计算方法: 库仑
坡线土柱: 坡面线段数: 2 折线序号 水平投影长(m) 竖向投影长(m) 换算土柱数 1 3.300 1.900 0 2 5.000 0.000 0
坡面起始距离: 0.000(m) 地面横坡角度: 30.000(度) 墙顶标高: 0.000(m) 挡墙内侧常年水位标高: -2.700(m) 挡墙外侧常年水位标高: -3.050(m) 浮力矩是否作为倾覆力矩加项: 是 ===================================================================== 第 1 种情况: 一般情况 [土压力计算] 计算高度为 4.150(m)处的库仑主动土压力 按实际墙背计算得到: 第1破裂角： 28.560(度) Ea=111.965 Ex=86.641 Ey=70.918(kN) 作用点高度 Zy=1.491(m) 因为俯斜墙背，需判断第二破裂面是否存在，计算后发现第二破裂面存在： 第2破裂角=16.765(度) 第1破裂角=32.200(度) Ea=114.297 Ex=70.737 Ey=89.778(kN) 作用点高度 Zy=1.592(m) 墙身截面积 = 7.995(m2) 重量 = 183.874 kN 地下水作用力及合力作用点坐标(相对于墙面坡上角点) X分力(kN) Y分力(kN) Xc(m) Yc(m) 墙面坡侧: 6.05 -2.40 -0.20 -3.78 墙背坡侧: -10.51 -6.55 2.61 -3.67 墙 底 面: -0.00 29.99 1.36 -4.15 墙背与第二破裂面之间土楔重 = 17.066(kN) 重心坐标(1.895,-1.101)(相对于墙面坡上角点) (一) 滑动稳定性验算 基底摩擦系数 = 0.400 滑移力= 75.199(kN) 抗滑力= 107.874(kN) 滑移验算满足: Kc = 1.435 > 1.300
(二) 倾覆稳定性验算 相对于墙趾点，墙身重力的力臂 Zw = 1.393 (m) 相对于墙趾点，Ey的力臂 Zx = 2.580 (m) 相对于墙趾点，Ex的力臂 Zy = 1.592 (m) 验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性 倾覆力矩= 148.007(kN-m) 抗倾覆力矩= 526.902(kN-m) 倾覆验算满足: K0 = 3.560 > 1.500