前进如图所示一溢流坝，单宽流量 q=80m3/s m，上下游水位差为△ Z= 60m，若不计流速水头及坝面能量损耗，
上下游能量差近似等于上下游水位差，即△ E=60m。那么单位宽度河床上每秒钟应消除的能量为
9 8 0 0 8 0 6 0 4 7 0 0 0 0 0 0 4 7 0 0 0N g q E W k W
△ Z
选用适当的措施，在下游较短的距离内消除多余能量△ E，并使高速下泄的集中水流安全地转变为下游的正常缓流。
问题的提出目前常采用的三种衔接与消能措施：
底流式消能：在建筑物下游采取一定的工程措施，控制水跃发生的位置，
通过水跃产生的表面旋滚和强烈的紊动来消除余能 。
挑流式消能：将水流挑射至远离建筑物的下游，使下落水舌对河床的冲刷不会危及建筑物的安全。下泄水流的余能一部分在空中消散，大部分在水舌落入下游河道后被消除。
面流式消能：将下泄的高速水流导向下游水流的上层，主流与河床被巨大的底部旋滚隔开。余能主要通过水舌扩散，流速分布调整及底部旋滚与主流的相互作用而消除。
底流式消能的水力计算
泄水建筑物下游收缩断面水深的计算
泄水建筑物下游水跃的位置及其对消能的影响
控制水跃位置的工程措施
C
C
泄水建筑物下游收缩断面水深的计算
C
CP1
H
200
2Vg?
E E0
C
C
2che
依能量方程式 22
0 22
c c c
c
VVEh
gg
2
0 () 2
c
cc
VEh
g
令流速系数 1
c
则有 2 2
0 2 2 222
c
cc
c
V QE h h
g g A
查表 9.1
对于矩形断面 2
0 222c
c
qEh
gh 1 02 ( )ci ci
qh
g E h
泄水建筑物下游水跃的位置及其对消能的影响
C
C ht h
t
ht
tchh
则跃前断面恰好在收缩断面处，称为 临界式水跃水跃的位置仍然取决于收缩断面水深 hc的共轭水深 与下游水深 ht的相对大小。
ch
tchh
则跃前断面在收缩断面的下游，称为 远离式水跃
tchh
则跃前断面在收缩断面的上游，称为 淹没式水跃水跃的淹没系数
t
j
c
h
h
工程上采用稍有淹没的水跃,σj取值为 1.05~1.10
例题 1：某溢流坝为 WES剖面，上、下游坝高均为 10m，坝顶部设闸门控制流量。今保持坝顶水头 H=3.2m，调节闸门开度，使单宽流量 q=6m3/s.m，相应的下游水深 ht=3.05m。
试判别坝下游水跃的衔接形式。
ht
H
P1
解：（ 1）计算 hc
1
02 ( )
ci
ci
qh
g E h
2
01 2
1
1 3,22 ( )qE P H mg P H取,0.9 0 0ch?
第一次迭代计算
1
00
6 0,4 1 4
2 ( ) 0,9 1 9,6 ( 1 3,2 0 )c c
qh
g E h
第二次迭代计算
2
01
6 0,4 2 1
2 ( ) 0,9 1 9,6 ( 1 3,2 0,4 1 4 )c c
qh
g E h
第三次迭代计算
3
02
6 0,4 2 1
2 ( ) 0,9 1 9,6 ( 1 3,2 0,4 2 1 )c c
qh
g E h
所以取 hc=0.42m。
（ 2）计算临界水深 hk 22
33 6 1,5 4
9,8k
qhm
g
c k th h h
所以水流将从急流过渡到缓流，
故在溢流坝下游将产生水跃
（ 3）判别水跃位置（水跃的衔接形式）
22
33
0,4 2 6( 1 8 1 ) ( 1 8 1 ) 3,9 8
2 2 9,8 0,4 2
c
c
c
h qhm
gh
cthh
故溢流坝下游将发生远离式水跃衔接形式控制水跃位置的工程措施当建筑物下游产生远离 (驱 )式或临界式水跃衔接时，
为了改变这种不利的衔接形式，必须采取一定的工程措施，加大建筑物下游水深。
C
C h
tht
C
C h
t
降低护坦高程，
在下游形成 消能池
ht
在护坦末端修建消能坎来壅高水位，使坎前形成 消能池降低护坦高程 所形成的消能池的水力计算
C
C hT ht
C1
C1
△ Z
d
Lk
Tth d h z
1
T
j
c
h
h
1T j chh
1 ()j c td h h z
依能量方程式
2 2 2
1 2 2
2 2 2
V V Vz
g g g
22
21
222
VVz
gg
消能池出口处流速系数
1
012 ( )
c
c
qh
g E h
初估池深的近似公式
j c td h h
消能池长度 Lk的计算 ( 0.7 ~ 0.8 )
kjLL?
2
22
1
11[]
2 ( ) ( )t j c
q
g h h
例题 2：某溢流坝为 WES剖面，上、下游坝高均为 10m，
坝顶部设闸门控制流量。今保持坝顶水头 H=3.2m，调节闸门开度，使单宽流量 q=6m3/s.m，相应的下游水深
ht=3.05m。试判别坝下游是否需要设置消能措施？若需要设置消能措施，且采用降低护坦式的消能池深 d=1.1m
时，能否满足要求？
ht
H
P1
解,（一）判别下游是否需要设置消能措施同例 1计算，溢流坝下游将发生远离式水跃，故需要采取工程措施，控制水跃位置。
(1)计算新的收缩断面水深及其共轭水深
00 14,3E E d m
取,0.9
(0)1 0ch?
第一次迭代计算 ( 1 )
1 ( 0 )
0
6 0,3 9 8
0,9 1 9,6 ( 1 4,3 0 )2 ( )c c
qh
g E h
C1
C
C hT
C1
△ Z
d
ht
H
P1
（二）计算消能池深 d=1.1m时，是否满足要求第二次迭代计算 ( 2 )
1 ( 1 )
01
6 0,4 0 4
0,9 1 9,6 ( 1 4,3 0,3 9 8 )2 ( )c c
qh
g E h
第三次迭代计算 ( 3 )
1 ( 2 )
01
6 0,4 0 4
0,9 1 9,6 ( 1 4,3 0,4 0 4 )2 ( )c c
qh
g E h
所以取 hc1=0.404m。
(2)计算 d=1.1m时,△ z
22
1
1 33
1
0,4 0 4 6( 1 8 1 ) ( 1 8 1 ) 4,0 7
2 2 9,8 0,4 0 4
c
c
c
h qhm
gh
22
2 2 2 2
1
1 1 6 1 1[ ] [ ] 0,1 2
2 ( ) ( ) 1 9,6 (0,9 5 3,0 5 ) ( 1,0 5 4,0 7)t j c
qzm
g h h
池中跃后水深 1,1 0,1 2 3,0 5 4,2 7Tth d z h m
池中水跃的淹没程度
1
4.27 1.05
4.07
Tj
c
h
h
满足要求
（ 3）计算池中跃后水深及水跃的淹没程度在护坦末端 修建消能坎 所形成的消能池的水力计算
hT
C
C h
tc
Lk
H1
1Th c H
T j chh
1jcc h H
H1按堰流公式计算 2 32 20
1 1 0 22 2 ( )2
jcs
V qqHH
g g hmg
上下游能量差近似等于上下游水位差，即△ E=60m。那么单位宽度河床上每秒钟应消除的能量为
9 8 0 0 8 0 6 0 4 7 0 0 0 0 0 0 4 7 0 0 0N g q E W k W
△ Z
选用适当的措施，在下游较短的距离内消除多余能量△ E，并使高速下泄的集中水流安全地转变为下游的正常缓流。
问题的提出目前常采用的三种衔接与消能措施：
底流式消能：在建筑物下游采取一定的工程措施，控制水跃发生的位置，
通过水跃产生的表面旋滚和强烈的紊动来消除余能 。
挑流式消能：将水流挑射至远离建筑物的下游，使下落水舌对河床的冲刷不会危及建筑物的安全。下泄水流的余能一部分在空中消散，大部分在水舌落入下游河道后被消除。
面流式消能：将下泄的高速水流导向下游水流的上层，主流与河床被巨大的底部旋滚隔开。余能主要通过水舌扩散，流速分布调整及底部旋滚与主流的相互作用而消除。
底流式消能的水力计算
泄水建筑物下游收缩断面水深的计算
泄水建筑物下游水跃的位置及其对消能的影响
控制水跃位置的工程措施
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C
泄水建筑物下游收缩断面水深的计算
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查表 9.1
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泄水建筑物下游水跃的位置及其对消能的影响
C
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则跃前断面恰好在收缩断面处，称为 临界式水跃水跃的位置仍然取决于收缩断面水深 hc的共轭水深 与下游水深 ht的相对大小。
ch
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则跃前断面在收缩断面的下游，称为 远离式水跃
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则跃前断面在收缩断面的上游，称为 淹没式水跃水跃的淹没系数
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工程上采用稍有淹没的水跃,σj取值为 1.05~1.10
例题 1：某溢流坝为 WES剖面，上、下游坝高均为 10m，坝顶部设闸门控制流量。今保持坝顶水头 H=3.2m，调节闸门开度，使单宽流量 q=6m3/s.m，相应的下游水深 ht=3.05m。
试判别坝下游水跃的衔接形式。
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P1
解：（ 1）计算 hc
1
02 ( )
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（ 2）计算临界水深 hk 22
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所以水流将从急流过渡到缓流，
故在溢流坝下游将产生水跃
（ 3）判别水跃位置（水跃的衔接形式）
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故溢流坝下游将发生远离式水跃衔接形式控制水跃位置的工程措施当建筑物下游产生远离 (驱 )式或临界式水跃衔接时，
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例题 2：某溢流坝为 WES剖面，上、下游坝高均为 10m，
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时，能否满足要求？
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H
P1
解,（一）判别下游是否需要设置消能措施同例 1计算，溢流坝下游将发生远离式水跃，故需要采取工程措施，控制水跃位置。
(1)计算新的收缩断面水深及其共轭水深
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取,0.9
(0)1 0ch?
第一次迭代计算 ( 1 )
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（二）计算消能池深 d=1.1m时，是否满足要求第二次迭代计算 ( 2 )
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(2)计算 d=1.1m时,△ z
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池中跃后水深 1,1 0,1 2 3,0 5 4,2 7Tth d z h m
池中水跃的淹没程度
1
4.27 1.05
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满足要求
（ 3）计算池中跃后水深及水跃的淹没程度在护坦末端 修建消能坎 所形成的消能池的水力计算
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H1按堰流公式计算 2 32 20
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