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消力池

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所属类别:水闸

基本信息

中文名称:消力池
外文名称:

促使在泄水建筑物下游产生底流式水跃的消能设施。由于设置消力池加大了下游水深,造成产生临近水跃所必需的尾水深度,使下泄急流在池中形成水跃,由急流迅速变为缓流,一般可消除水流动能的40%~70%,还可大大缩短护坦长度。消力池的形式通常有下降式、消力槛式和综合式3种。

下降式消力池

由降低护坦高程形成的消力池[图(a)]。为了保证不出现远驱式水跃,常按在池中形成稍有淹没的水跃设计池深,可用式(1)计算:

式中,d为消力池深度;H2为下游水深;Δz为消力池出口处的水面落差;σ为保证水跃稍有淹没的系数,通常采用1.05~1.10;h″c为水跃第二共轭水深;q为消力池出口处单宽流量;φ为流速系数,可以取为0.95。

消力池长度根据水跃的长度确定。由于池末垂直壁面对水流有反作用力,池中形成的水跃长度仅为平底渠道中自由水跃长度的70%~80%,因此,下降式消力池长度可按式(3)计算:

式中,L为消力池长度;P为斜坡段的高度;Ln为平底自由水跃的长度。

消力池形式示意图

(a)下降式;(b)消力槛式;(c)综合式

消力槛式消力池

在护坦末端设置消力槛而形成的消力池[图(b)]。此种形式消力池多用于水跃淹没度略感不足,或开挖消力池有困难的情况。消力槛高度可按式(4)计算。

式中,C为消力槛高度;H1为槛上水头;m为消力槛的流量系数,一般采用0.42;σs为过槛水流的淹没系数。

消力槛的位置取决于水跃长度,由于消力槛对水流有壅阻作用,槛前所形成的水跃长度的计算与下降式消力池相同。

如果消力槛下游不能形成淹没水跃,需要设置第二道较低的消力槛,或考虑采用综合式消力池。

综合式消力池

既降低护坦高程又设置消力槛而形成的消力池[图(c)]。综合式消力池多用于尾水深度与第二共轭水深相差较大的情况,其水力计算步骤一般是:先拟定一个尾槛高度(C),运用堰流公式计算尾槛槛顶以上的溢流水深(即槛上水头)(H1);检验过槛水流与下游的衔接情况,要求在所选用槛高的情况下,槛后呈淹没流态(淹没系数宜大于0.8~0.9);然后按式(6)计算护坦需要降低的深度(d):

由于取用不同的尾槛高度(C),将得到不同的池深(d)以及不同的槛后水流衔接情况(不同程度的淹没流),因此往往需要通过综合分析比较,选择一组最有利的槛高和池深。

  
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