🌊 WES堰过流能力及消能防冲计算

📐 模块一 · WES堰过流能力

⚡ 模块二 · 消能防冲

⚙️ 基本参数

堰顶高程 (m)

设计水头 H_d (m)

上游堰高 P₁ (m)

下游堰高 P₂ (m)

闸孔数目 n

单孔净宽 b (m)

📊 上游水位扫描

堰顶水深 H = 上游水位 − 堰顶高程

起始上游水位 (m)

终止上游水位 (m)

步长 (m)

🔄 特征流量反算

输入目标流量，反算所需堰顶水深 H

设计洪水 Q_设 (m³/s)

校核洪水 Q_校 (m³/s)

消能防冲 Q_消 (m³/s)

正常蓄水位高程 (m)

输入上游正常蓄水位，计算对应过流流量

📐 堰面几何

上游堰面类型

上游堰面坡度 Δy/Δx

水平变化量 ÷ 垂直变化量，如 3:1 请输入 3.0，3:2 请输入 1.5

🏗️ 闸墩形状

边墩形状系数 ζ_k

中墩墩头形状

闸墩伸出长度 L_u (m)

程序根据H₀自动计算 L_u/H₀ 并查表

下游水位 (m)

h_s = 下游水位 − 堰顶高程。用于计算中墩形状系数，可为负值

🌊 淹没系数

淹没系数 σ_s

由WES淹没曲线图读取后手动输入，默认自由出流σ_s=1.0

🌊 行近流速

考虑行近流速

上游河道宽度 B_c (m)

📋 结果表格

📝 计算过程

⚡ 消能防冲计算

引用模块一（WES堰过流能力）特征流量数据，计算消力池深度、长度、底板厚度、海漫长度及冲刷深度

💡 请先在模块一中完成计算，再切换到此模块查看结果

📊 下游水位-流量关系曲线

输入下游水位与流量的对应关系，程序自动插值计算各工况的下游水位。若留空则使用模块一中的固定下游水位。

一、消力池深度计算

引用模块一全部过流计算结果（水位扫描+特征流量），批量计算收缩水深 h_c、跃后水深 h_c"，迭代求解消力池深度 d'

（1）闸门全开，不同水位对应的流量工况。

消力池尾坎高程 (m) （下游河床高程）

消力池总宽度 B (m)

动能校正系数 α

流速系数 φ

水跃淹没系数 σ₀

（2）正常蓄水位时，不同开度消力池深度计算。

二、消力池长度计算

引用模块一三种特征流量（设计/校核/消能防冲）数据，计算收缩水深、跃后水深及消力池长度

下游消力池总宽度 B (m)

拟定消力池深度 d (m)

校正系数 β 0.7~0.8

动能校正系数 α

流速系数 φ

三、消力池抗冲计算（底板厚度）

引用消能防冲流量数据，计算消力池底板抗冲厚度

抗冲系数 k₁ 0.15~0.20

消力池总宽度 B (m)

四、海漫长度计算

按河床土质选取系数 Ks，计算海漫长度

⚠️ 注意：上下游水位差用消力池出口水位 − 海漫末端水位可能更合理，请根据工程实际情况判断选用。

河床土质

选用 Kₛ

消力池总宽度 B (m)

五、冲刷深度计算

引用消能防冲流量数据，计算海漫末端河床冲刷深度

海漫末端高程 (m)

允许不冲流速 [v₀] (m/s)

消力池总宽度 B (m)

📋 消能防冲计算公式

收缩水深 h_c：h_c³ − T₀·h_c² + α·q²/(2g·φ²) = 0（牛顿迭代求解）

跃后水深 h_c"：h_c" = h_c/2 · (√(1+8Fr²) − 1)，Fr² = α·q²/(g·h_c³)

出池落差 Δz：Δz = α·q²/(2g) · [1/(φ²·h_s²) − 1/(h_c"²)]

消力池深度 d'：d' = σ₀·h_c" − h_s − Δz（迭代至收敛）

消力池长度 L_gj：L_j = 6.9×(h_c"−h_c)，L_gj = β·L_j

底板抗冲厚度 t：t = k₁·√q·√ΔH'

海漫长度 L_p：L_p = K_s·√(q_s·√ΔH')

冲刷深度 d_m：d_m = 1.1·q_m/[v₀] − h_m

参数说明：
T₀ = H₀ + 堰顶高程 − 尾坎高程（+ d'）｜q = 单宽流量｜h_s = 下游水位 − 尾坎高程
ΔH' = 上游水位 − 下游水位｜q_s、q_m = 末端单宽流量｜h_m = 下游水位 − 海漫末端高程