下游水位最低，上下游水位差最大，水的冲刷能力最强。
消能设计的目的是：当闸门按规定程序和方式开启时，必须保证闸下水流产生淹没式水跃。（条件ht﹥hc）。
确定消能设计条件，关键是在不同的泄量Q下，所对应的下游水深ht。显然，hc?ht 最大时最不利。
\\2.2.3 水闸的消能方式
水闸的消能方式大致有下列三种类型：底流式消能、挑流式消能、面流式消能。 ⑴底流消能 ：是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漩滚和强烈的滚动，以达到消能的目的。从而使收缩断面的急流与下游的正常缓流衔接起来。这种衔接方式由于高速流的主流在底部，故称为底流式消能。
⑵面流式消能 ：当下游水深较大而且比较稳定时，可采取一定的工程措施，将下泄的高速水流导向下游水流的上层，主流与河床之间由巨大的底部漩滚隔开，可避免高速主流对河床的冲刷，余能主要通过水舌扩散，流速分布调整及底部漩滚与主流的相互作用而消除，由于衔接段中，高速的主流位于表层，故称为面流式消能。
挑流式消能 ：利用下泻水流所夹带的巨大动能，因势利导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。下泻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。
我国北方为平原地区，平原地区水闸，由于水头较低且河床抗冲能力差，难以采用挑流消能。加上下游水位变幅往往较大，也无法采用面流消能。据刀叉资料统计，我国已建大、中型水闸工程基本均采用底流式水跃消能。底流消能可适应在较大范围内变动的过闸流量和下游水位，同时在平面上也易扩散， 故本设计采用底流式水跃消能。
2.2.4消力池设计
消力池的作用：是闸后水流产生稍淹没水跃，并保护水跃范围内的河床免受冲刷。 消力池一般布置在闸室后面，池底与闸底板之间常用1:3～1:4的斜坡相连，斜坡顶端可紧靠闸底板的下游端。消力池的作用：使闸后水流产生淹没水跃，并保护水跃范围内的河床免受冲刷。
⑴消力池深度的确定：池深设计的任务是根据水闸泄流的最不利情况确定相应的池深，一是水流在池内形成稍淹没水跃。消力池池深由《水闸设计规范》附录B式（B.1.1-1）至(B.1.1-4)计算：
d??0hc???hs???Z 式(2.4)
2hb10.258?qhc???c(1??1)() 式(2.5) 32ghcb2第21页 共69页
?Z??q22g?hs?22??q22ghc??2 式(2.6)
式中：d——消力池深度，（m）； hc——收缩水深，（m）； hc??——跃后水深，（m）；
?——水流动能校正系数，可采用1.0～1.05。本设计?=1.0； ?0——水跃淹没系数，可采用1.05～1.10。本设计?0=1.05；
2m q——过闸单宽流量，（
?Z——池池落差，（m）；
s）；
b1、b2——消力池首、末端宽度，（m）； h中空全开时ht?2.30m ， t?2.30?0.48?0.8 为自由出流。
H04.8查《水闸设计规范》（A.0.1-1）、(A.0.1-3)、(A.0.1-5)得全开时为堰流公式为 :
B0?Q??m2gH0N3 式（2.7）
2???Z(N?1)??b 式（2.8）
????b0b0?b?1?0.171?1??4dZd?b0??bb?b0?Z?bb?2?2 式(2.9)
式中:B0——闸孔总净宽，（m） （mQ——过闸流量，
3s）
H0——计入行进流速的堰上水深，（m），本设计取H0=4.8m。
（m2） g——重力加速度，
sN——闸孔数，本设计N?3
m——堰流流量系数，本设计m?0.385
?——堰流侧收缩系数，
?Z——中闸孔侧收缩系数，由表（A.0.1-1）查得?Z?0.982 ?b——边闸孔侧收缩系数，
b0——闸孔净宽， b0?8m
bb——边闸墩顺水向边远线至上有河道水边线之间的距离，（m）
b0?0.8m
?——堰流淹没系数， 查表（A.0.1-2）得??1.0
第22页 共69页
????88?b?1?0.171?1??0.977 ?41.01.0?8??0.8?8??0.8?2?20.982?2?0.977???0.98
3Q?B0??m2gH02
=831.030.9830.38532?9.8?4.8323=140.6ms。
3q?Q/b=17.58m3s
计算表中各参数说明如下：
孔流公式由《水闸设计手册》6表25-2-10得：
Q??Be2g(H0?hc) 式(2.10)
式中：H0——计入行进流速的堰上水深，（m），本设计取H0=4.8m；
由e查《水工设计手册》6式（25-2-11）?——孔流自由出流的收缩系数，
H得；
?——孔流流量系数，由《水闸设计规范》表(A.0.3-1)查得； ?——孔流流速系数，可采用0.95～1.0。本设计取?=0.95 e——闸门开度，为0.5m的倍数；
B——闸孔总净宽，本设计取B=25.5m；
（mg——重力加速度，
）
s2?——堰流淹没系数， 查表（A.0.1-2）得??1.05
hc——收缩水深，（m）孔流时hc??e
表2.3 中孔单开时计算表 e e/H ? hc ? Q 22.94 44.40 64.15 q 2.87 5.55 8.02 \ hc\-hc hc\ht hc-ht △Z d 0.5 0.104 0.6151 1.0 0.208 0.6197 1.5 0.313 0.6261 2.0 0.417 0.6351 2.5 0.521 0.6477 3.0 0.625 0.6668 全开 1
0.31 0.6113 0.62 0.6131 0.94 0.6146 1.27 0.6174 1.62 0.6215 2.19 1.88 1.15 1.04 2.89 2.27 1.70 1.19 3.29 2.36 2.10 1.19 3.53 2.26 2.45 1.08 3.62 2.00 2.75 0.87 3.56 1.56 2.93 0.63 3.52 0.7 3.33 0.19 0.23 0.99 0.36 1.06 0.44 1.01 0.46 0.90 0.43 0.73 0.37 0.54 0.15 0.32 82.17 10.27 98.13 12.27 2.00 0.6263 111.35 13.92 2.82 140.6 17.58 第23页 共69页
表2.4 双孔对称开时计算表 e e/H ? hc 0.31 0.62 0.94 1.27 ? 0.6113 0.6131 Q 45.88 88.80 q 2.87 5.55 \\ hc-hc hc\ht hc-ht △Z d 0.59 0.49 0.37 0.5 0.104 0.6151 1.0 0.208 0.6197 1.5 0.313 0.6261 2.0 0.417 0.6351 2.19 1.88 2.89 2.27 3.29 2.36 3.53 2.26 1.73 2.27 2.36 0.46 0.31 0.14 0.05 0.05 0.03 0.6146 128.30 8.02 0.6174 164.34 10.27
2.26 -0.11 表2.5 三孔全开时计算表
e 0.5 1.0 e/H ? hc ? Q q 2.87 \\ hc-hc hc\ht hc-ht △Z d 0.104 0.6151 0.208 0.6197 0.31 0.6113 68.82 2.19 1.88 2.89 2.27 2.18 3.24 0.01 -0.35 0.002 0.18 0.62 0.6131 133.20 5.55 综述：由上面三个表格在三种不同工况下的计算结果得知，当开度e越大，所需要消力
\池深度越小。根据水跃与下游水面衔接规律，池身控制情况应发生在跃后水深hc与下游水\深ht差值最大时，而在实际应用中hc-ht最大可能发生在水闸某种运用情况下的闸门开启过
程中开度最小，即中孔单开e=1.0m的情况，此时池深d=1.06m。故消力池池深取d=1.1m。 ⑵消力池长度Lsj的确定
根据《水闸设计规范》（B.1.2-1）和（B.1.2-2）计算
Lsj=Ls+βLj 式（2.11）
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，取0.70； Lj——水跃长度(m)。
闸底板与挖深后的消力池之间常用1:3～1:4的斜坡连接，本设计取1:4 所以：
\-hc） 式（2.12） Lj=6.9（hcLs=43d=431.1=4.4m
确定消力池长度的条件：hc- hC最大时。
\由上表知发生在中孔单开e=1.5时， (hc-hc)max=2.36m
”
所以： Lj=6.932.36=16.28m
Lsj= Ls+βLj =1.134.0+0.70316.28=15.80m
第24页 共69页
偏安全的选消力池长度Lsj为16米。 ⑶消力池底板厚度t的确定
水闸泄水时池内水流强烈紊动，护坦承受水流冲击力，脉动压力和底部扬压力等作用，因此要求护坦应有足够的强度，整体性和稳定性。护坦厚度应按照抗冲和抗浮稳定要求确定，并取最大值。
抗冲 t?k1q?H’
式（2.13）
式中：k1——消力池底板计算系数，可采用0.15～0.20，本设计取0.20； △H ——闸孔泄水时的上、下游水位差，m。 抗浮 t=k2(U-W±Pm)/γ
b
式（2.14）
护坦上设有闸基渗水排出孔，可只按抗冲要求确定护坦厚度。
表2.6 三孔全开时计算表
Q 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250
由以上表格可得tmax=0.56m,偏安全取t=0.60m采用等厚布置。 ⑷护坦材料及细部
第25页 共69页
q 0.96 1.92 2.88 3.85 4.81 5.77 6.73 7.69 8.65 9.62 ht 1.20 1.20 1.82 2.30 2.75 3.23 3.45 3.78 4.06 4.32 △Hˊ=4.8-ht 3.6 3.6 2.98 2.5 2.05 1.57 1.35 1.02 0.74 0.48 q?H 1.82 3.64 4.79 6.09 6.89 7.23 7.82 7.77 7.44 6.66 t?k1q?H0.27 0.38 0.45 0.49 0.52 0.54 0.56 0.56 0.55 0.52