12.3 水力设计

12.3.1 水力设计应包括下列主要内容：

1 过流能力计算；

2 陡槽段水面曲线推求；

3 陡槽段掺气水深计算；

4 水跃及消能计算。

12.3.2 跌水或陡坡的过水能力应按照确定的跌口断面采用宽顶堰公式计算，并应符合本标准附录N的规定。多级跌水（多级陡坡）的过流能力由其中最小一级的过流能力控制。

12.3.3 陡坡陡槽段应以跌口末端（陡槽起点）为控制断面，取其水深为临界水深，采用分段求和法向下游推求b2型降水水面线，并应控制流速。

重要或跌差大的陡坡水面线宜通过试验确定。

12.3.4 陡坡陡槽段掺气水深计算应符合本标准附录N的规定。

12.3.5 应将下泄流量按数值分级，分别进行水跃计算。应选用水跃跃后水深与下游渠道水深之差最大者所对应的流量设计消力池。应针对选定的消力池形式选取相应的计算方法。平底矩形消力池的水跃计算和消力池设计方法应符合本标准附录N的规定。

条文说明

12.3.1、12.3.2 在跌水与陡坡水力设计中，过流能力和水跃消能计算是必须进行的基本内容。推求陡槽段水面线和掺气水深计算是大跌差、大流量、高流速陡坡或者重要工程必须进行的内容。

水跃计算首先应确定跃前水深，跃前水深一般由降水曲线推求。对下游水深较大，淹没式水跃在陡槽末端开始的情况应推求跃前水深，再推求跃后水深。各种消力池均有特定的设计方法，本标准只简述了平底矩形消力池的设计原则，并在附录N.2中给出了其计算公式。消力池应能导致发生并容纳整个淹没式水跃，池深应能使跃后水面略低于下游渠道水面。跌水的消力池长度应略大于跌水水舌与水跃长度之和，池宽应大于经全部跌口后扩散下泄后的水舌宽度，单宽流量越小，消能效果越好。

12.3.3 陡坡上的水面线为b₂型降水曲线，推求陡槽水面线时首先应确定起始断面及其水深。大量试验表明，陡坡起始断面的水深一般小于临界水深，临界水深发生在跌口上游，距离跌口控制断面大约1倍临界水深的范围内。在跌口控制断面及其下游一段距离内水流为急变流，并逐渐过渡到渐变流，最终向正常水深趋近。在实际工程设计中，为了简化计算，一般采用临界水深作为陡坡起始断面即控制断面的水深，并以此推求陡坡中的水面线。这样算出的水面线高于实际值是偏于安全的，对于一般陡坡是适宜的。但对流量、跌差较大的重要陡坡，则应准确计算控制断面的水深，进而推求水面仙线或由水工模型试验确定陡槽水面曲线。

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