关于确定闸后消力池参数的新方法

刘士风,白文斌,刘冠美

(四川省都江堰东风渠管理处,成都,610081)

1 规范方法

水闸设计规范(SL265—2001)对闸后消力池参数的确定有明确规定,其计算模型和公式如下:

图1 消力池参计算模型

式中:d——消力池深度(m);

σ

0——水跃淹没系数,可采用1.05～1.10;

h″c——跃后水深(m);

hc——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(m2/s);

φ——流速系数,一般取0.95;

b1——消力池首端宽度(m);

b2——消力池末端宽度(m);

T0——由消力池底板顶面算起的总势能(m);

△Z——出池落差(m)

h′c——出池河床水深(m)。

消力池长度可按以下公式计算:

式中:LsJ——消力池长度(m);Ls——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;LJ——水跃长度(m)。

2 规范方法存在的问题

从根本上说,消力池是闸后耗散水体能量的水利工程,防止水流对闸后河道、渠道的冲刷破坏。在这里,消能是否充分直接关系到水利工程的运行安全,而池深和池长就是关键参数。规范规定的方法是:即由能量方程确定池深,由水跃长度乘以系数(0.7～0.8)确定池长。该方法的主要问题是:

(1)将能量耗散的整体问题分割成不相干的长度和深度,两参数的确定无直接联系。

(2)消力池长度与衬砌材料无关。

(3)实践证明该方法确定的长度偏小。川西多数河床式电站往往需要修建二级、三级消力池,如成都徐堰河罗家桥电站,设计流量为48m3/s,

闸前水头5m,按最不利工况计算,消力池长按规范规定为17m,运行不久即冲坏,反复加固,最终消力池长为34m。

闸室上下游的能量差,通过消力池耗散能量,方能形成平稳出流。水体在消力池中紊动,实际上是水流与池底、池壁相互间的摩擦运动。……