闸门水力计算说明

水闸水力计算说明

一、过流能力计算

1.1外海进水

外海进水时，外海水面高程取5.11m，如意湖内水面高程取1.0m。中间三孔放空闸，底板高程为-4.0m，两侧八孔防潮闸底板高程为2.0m，每孔闸净宽度为10m。

表2 内海排水时计算参数特性表

外海水位/m 5.11 1.1.1中间三孔放空闸段 a.判定堰流类型

湖内水位/m 1.0 ?H?48?5.27 9.11式中δ为堰壁厚度，H为堰上水头。 2.5＜5.27＜10，为宽顶堰流。 b.堰流及闸孔出流判定

e5=0.549≤0.65，为闸孔出流。 ?H9.11式中，e为闸门开启高度，H为堰、闸前水头。 c.自由出流及淹没出流判定

闸孔出流收缩断面水深hc=ε1e=5.0×0.650=3.25m。 式中，e为闸门开启高度，为5.0m；

ε

得0.650。

收缩断面处水流速为

（9.11?3.25）υc=?2g(H0?hc)=0.95?2?9.81?=10.19m/s。

查《水利计算手册》（20061为垂向收缩系数，

年第二版）中表3-4-1

式中，ψ为闸孔流速系数，查《水利计算手册》（2006年第二版）中表3-4-3，取0.95；

H0为闸前总水头，为9.11m； hc为收缩断面水深。

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收缩断面水深hc的共轭水深

hc8?c3.258?10.192?1)=(1??1)=6.83m； hc”=(1?2ghc29.81?3.252下游水深ht=5.0m＜hc”=6.83m，故为自由出流。 d.过流量计算

根据闸孔自由出流流量计算公式

Q1=?0be2gH0=0.503?30?5?2?9.81?9.11=1008.71m3/s。 式中，μ0为流量系数，平板闸门流量系数可按经验公式 μ0=0.60-0.176

e=0.60-0.176×0.549=0.503； Hb为闸孔宽度，为3×10=30m。 1.1.2两侧八孔防潮闸段 a.判定堰流类型

?H?48?15.43＞10，过渡为明渠流。 3.11式中δ为堰壁厚度，H为堰上水头。 b．过流量计算

因泄洪闸下游与陡坡相连，水利计算可按堰流计算方法进行。

ht?1==-0.32＜0.8，为自由泄流； H3.11式中，ht为堰顶下游水深，H为堰顶上游水深。

因堰顶设有闸墩，应考虑侧收缩影响，采用宽顶堰流量公式计算泄流量： Q2=?cmnb2gH0=0.985?0.377?8?10?2?9.81?3.11=721.70m3/s。 式中，m为流量系数，因进口为斜坡式进口，P/H=7/3.11=2.25，cotθ=30/7=4.286，查《水利计算手册》（2006年第二版）中表3-2-1取m=0.377；

b为每孔闸净宽，为10m； n为孔数，为8孔； H0为堰上水头，为3.11m；

ζc为侧收缩系数，为有底坎宽顶堰的侧收缩系数，可由别津斯基公式计算

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3232ζc=1?3b()1/4(1?b/B)；

0.2?P/HB?式中，P为上游堰高，取7.0m；H为堰前水头，为3.11m；b为两墩间净宽，为10m；B为上游引渠宽，为148m，α为系数，取0.10。

多孔闸过流时，ζc的确定可取加权平均值

?c??cm(n?1)??csn=0.985；

cm为中孔侧收缩系数，经计算取

式中，n为孔数，ζ0.988，ζ

cs为边孔侧收

缩系数，经计算取0.962。

计算中孔侧收缩系数时，b/B用侧收缩系数时，b/B用

b代替，d为墩厚，为2.0m；计算边孔b?db代替，Δb为边墩边缘线与建筑物上游引渠水边线b??b之间的距离，为20m。

因此，外海排水时，闸室过流量Q=Q1+Q2=1008.71+721.70=1730.41m3/s。 1.2内海排水

内海排水时，内海水面高程取2.50m，外海水面高程取-3.03m。中间三孔放空闸，底板高程为-3.0m，两侧八孔防潮闸底板高程为2.0m，每孔闸净宽度为10m。

表2 内海排水时计算参数特性表

湖内水位/m 2.5 1.2.1中间三孔放空闸段 a.判定堰流类型

外海水位/m -3.03 ?H?48?7.38 6.5式中δ为堰壁厚度，H为堰上水头。 2.5＜7.38＜10，为宽顶堰流。 b.堰流及闸孔出流判定

e5=0.77＞0.65，为堰流。 ?H6.5式中，e为闸门开启高度，H为堰、闸前水头。 c.过流能力计算

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ht0.97==0.15＜0.8，为自由泄流； H6.5式中，ht为堰顶下游水深，H为堰顶上游水深。

因堰顶设有闸墩，应考虑侧收缩影响，采用宽顶堰流量公式计算泄流量： Q2=?cmnb2gH0=0.368?3?10?2?9.81?6.5=810.38m3/s。 式中，m为综合流量系数，m?mm(n?1)?ms=0.368，查《水利计算手册》

n3232表3-2-3得mm为0.359，ms为0.385，由此公式查表计算出流量系数，则侧收缩系数不再计算。

b为每孔闸净宽，为10m； n为孔数，为3孔； H0为堰上水头，为5.5m；

ζc为侧收缩系数，无底坎宽顶堰， 多孔闸过流时，计算综合流量系数后不用计算侧收缩系数。

1.2.2两侧八孔防潮闸段 a.判定堰流类型

?H?48?96＞10，过渡为明渠流。 0.5式中δ为堰壁厚度，H为堰上水头。 b．过流量计算

因泄洪闸下游与陡坡相连，水利计算可按堰流计算方法进行。

ht?6.13==-12.26＜0.8，为自由泄流； H0.5式中，ht为堰顶下游水深，H为堰顶上游水深。

因堰顶设有闸墩，应考虑侧收缩影响，采用宽顶堰流量公式计算泄流量： Q2=?cmnb2gH0=0.994?0.374?8?10?2?9.81?0.5=46.57m3/s。 式中，m为流量系数，因进口为斜坡式进口，P/H=5/0.5=10，cotθ=10/5=2，查《水利计算手册》（2006年第二版）中表3-2-1取m=0.374；

b为每孔闸净宽，为10m；

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3232 n为孔数，为8孔； H0为堰上水头，为0.5m；

ζc为侧收缩系数，为有底坎宽顶堰的侧收缩系数，可由别津斯基公式计算

ζc=1?3b()1/4(1?b/B)；

0.2?P/HB?式中，P为上游堰高，取5.0m；H为堰前水头，为0.5m；b为两墩间净宽，为10m；B为上游引渠宽，为130m，α为系数，取0.10。

多孔闸过流时，ζc的确定可取加权平均值

?c??cm(n?1)??csn=0.994；

cm为中孔侧收缩系数，经计算取

式中，n为孔数，ζ缩系数，经计算取1。

0.993，ζ

cs为边孔侧收

计算中孔侧收缩系数时，b/B用侧收缩系数时，b/B用

b代替，d为墩厚，为2.0m；计算边孔b?db代替，Δb为边墩边缘线与建筑物上游引渠水边线b??b之间的距离，为20m。

因此，内海排水时，闸室过流量Q=Q1+Q2=810.38+46.57=856.95m3/s。

二、消能防冲计算

2.1外海进水

外海进水时，外海水面高程取5.11m，如意湖内水面高程取1.0m。中间三孔放空闸，底板高程为-4.0m，两侧八孔防潮闸底板高程为2.0m，每孔闸净宽度为10m。闸室泄流量为Q=1730.41m3/s，泄槽段及消力池段宽度为B=130m，单宽流量q=Q/B=1730.41÷130=13.31m3/s。

2.1.1计算收缩断面水深

a．收缩断面水深hc的基本计算公式： E0=hc?q22g?hc22→9.11 =hc?12.722?9.81?0.85hc22

式中，E0为以下游河床为基准面的泄水建筑物上游总水头，为9.11m；

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