消力池,又叫消能池或静水池 ,是一种有效的能量消散器 ,即消除水流能量的池子 ,指通过消解池使水力从急速变为较平稳的缓流的措施 。
形成消力池的首要条件是设法形成发生临界 水跃 或淹没水跃的下游水深 。消力池可以是水平的或倾斜的,以配合接收渠的 斜率 ,在任何一种情况下,都应提供足以克服重力的障碍物和 摩擦力 ,以使流动减速,并在消力池的范围内产生水头跳跃 。从水闸等泄水建筑物下泄的水流,流速大,具有较大的冲刷力,易使下游河床遭受严重冲刷,影响建筑物的安全和运转。在泄水建筑物下游修建消力池,湍急水流进入口,水与水相碰,水流表面出现强烈的漩涡,使 急流 很快地变缓,以大大减小对下游渠道的冲刷力 。
功能特点
通过 水跃 ,将泄水建筑物泄出的急流转变为缓流,以消除动能的消能方式。因其主流位于渠槽底部,故又称 底流消能 。 水跃消能 主要靠水跃产生的表面旋滚及旋滚与底流间的强烈紊动、 剪力 和掺混作用。它具有流态稳定,消能效果较好,对地质条件和尾水变幅适应性强,尾水波动小,维修费用省等优点。但护坦较长,土石方开挖量和混凝土方量较大,工程造价较高。上游水位到跃首断面的落差大,故该处流速高,当弗劳德数Fr低时,消散的动能少,即余能多,而余能主要就是跃后水深表达的 势能 。水跃消能应用很广,适于高、中、低水头,大、中、小流量各类泄水建筑物。
消力池的型式通常有下降式、 消力槛 式和综合式等3种。
系列型号
下降式
降低护坦 高程 形成的消力池,用以加大尾水深度,促使下泄 急流 在池中产生底流式 水跃 。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。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%。
槛式
在护坦上(一般在末端)设置消力槛而形成的消力池,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。
综合式
既降低护坦高度又设置消力槛而形成的消力池,多用于尾水深度与第二共挑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,运用堰流公式计算尾槛槛顶以上的溢流水深,检验过槛水流与下游衔接情况,要求在所选用槛高的情况下,槛后呈淹没流态。