文档介绍：对闸孔出流下游消力池长度计算的探讨摘要:本文对闸孔自由出流产生的水跃和闸孔淹没出流产生的水跃相应的消力池长度计算公式分别进行阐述,并对其在工程设计中的应用进行探讨。关键词:水闸,消力池,长度,计算中图分类号:TV66文献标识码:A文章编号:1问题的提出底流消能是水闸工程中主要消能方式之一。如果下游水深不影响闸孔出流,则为闸孔自由出流(见图1),闸孔自由出流产生的水跃有远驱式水跃、临界水跃、淹没水跃三种形式;如果下游水位影响了闸孔出流,称为闸孔淹没出流(见图2),闸孔淹没出流只产生淹没水跃一种形式。图1在工程设计中,闸孔淹没出流产生的水跃往往和闸孔自由出流产生的水跃在公式运用上相混淆。本文对闸孔自由出流产生的水跃和闸孔淹没出流产生的水跃相应的消力池长度计算公式分别进行阐述,并对其在工程设计中的应用进行探讨。《水闸设计规范》(SL265-2001)附录E,采用以下公式进行消力池长度计算[1]:he'3-TOhc/2+aq2/(2g®2)X(bl/b2)=0(1)he〃二he'/2{[l+8aq2/(ghc3)]-1}(2)IJ=(he"-he')(3)Lsj二Ls+BLj(4)式中:he' 收缩水深,m;he" 跃后水深,m;a一一水流动能修正系数,〜;q 过闸单宽流量,m3/();g-—重力加速度,(m/s2);bl 消力池首端宽度,m;b2 消力池末端宽度,m;H0 含行近流速水头在内的堰上水头,m;TO——由消力池底板顶面算起的总势能,m;ib——流速系数,;Lj 水跃长度,m;Ls 消力池斜坡段水平投影长度,m;B——水跃长度校正系数,〜;Lsj 消力池长度;经对上述公式分析可知其适用范围如下:1)、上述公式是基于闸孔自由出流推导而来的,该公式适用于闸孔自由出流产生的三种水跃形式消力池长度的计算;该公式中并未出现和下游水深相关的参数,即与下游水深无关,这也印证该公式是在自由出流产生水跃的基础上推导而来。2)、水流通过闸孔后,因惯性产生垂向收缩,在距离闸门(〜l)e处出现第一次收缩水深为he;当消力池有一定深度时,因消力池底板低于闸孔底板,水流将会在消力池底板上出现第二次收缩水深he'。该公式适用于水流在消力池底板上出现的收缩水深he'(即第二次收缩水深)计算。3)、闸孔淹没出流工况时套用上述公式计算得出的水跃要比闸孔自由出流计算得出的水跃长,这个结果显然是错误的。根据单宽能量公式计算[2]:E=YXAHXq(y为水的重度,AH为上下游水位差,q为单宽流量),当闸孔淹没出流工况时,上下游水位差△H小,因单宽能量和上下游水位差成正比,也就是说上下游水位差AH小,单宽能量就小,相应的水跃就短。这说明上述公式不适用于闸孔淹没出流工况下消力池长度的计算。经上述分析,规范推荐的消力池长度计算公式应用仅适用于闸孔自由出流产生的水跃计算工况,不适用于闸孔淹没出流产生的水跃计算工况。