**********************************************************************计算项目：消能工水力计算1
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[ 消力池断面简图]
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[ 计算条件]
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[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
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[ 计算过程]
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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 2.77
2 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 13.21
2 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
