闸门水力计算说明.docx

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湖内水位/m5.111.01.1.1中间三孔放空闸段a. 判定堰流类型_ 5.27式中6为堰壁厚度，H为堰上水头2.5V5.27V10，为宽顶堰流b. 堰流及闸孔出流判定=0.549<0.65为闸孔出流式中，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h = e 1e=5.0x0.650=3.25moc= 1式中，e为闸门开启高度，为5.0m；e 1为垂向收缩系数，查《水利计算手册》(2006年第二版)中表3-4-1得 0.650收缩断面处水流速为u c=叫2g(H -h ) =0.95x9.81 x(9.11-3.25) =10.19m/s式中，V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 为收缩断面水深收缩断面水深 hc 的共轭水深hc”= hc3.25-1)P8 x 10.1929.81 x 3.25—1) =6.83m；下游水深ht=5.0mVhc”=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= r bj2gH =0.503 x 30 x 5 x J2x 9.81 x 9.11 =1008.71m3/so1 0… 0式中，口 0为流量系数，平板闸门流量系数可按经验公式e口 0=0.60-0.176 — =0.60-0.176 X 0.549=0.503 ；0 Hb 为闸孔宽度，为 3X10=30m1.1.2两侧八孔防潮闸段a. 判定堰流类型= =15.43 >10,过渡为明渠流H 3.11式中6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h — 1h = 一 =-0.32V0.8，为自由泄流；H 3.11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=b mnb\：2gH ； = 0.985 x 0.377 x 8 x 10x、2x 9.81 x 3.112 =721.70m¥s2 c ' 02式中，m为流量系数，因进口为斜坡式进口， P/H=7/3.11=2.25，cot 0=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；oc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Oc=l— : 已1/4（1 — b/B）；c 齐 0.2 + P / H B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,a为系数，取0.10。

多孔闸过流时，oc的确定可取加权平均值c (n -1) +cQ = cm cs=0.985；cn式中，n为孔数，ocm为中孔侧收缩系数，经计算取0.988，ocs为边孔侧收 缩系数，经计算取 0.962b计算中孔侧收缩系数时，b/B用丄代替，d为墩厚，为2.0m；计算边孔 b + db侧收缩系数时，b/B用 代替，Ab为边墩边缘线与建筑物上游引渠水边线b + Ab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/s1.2 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外海水位/m2.5-3.031・2・1中间三孔放空闸段a. 判定堰流类型486.5=7.38式中6为堰壁厚度，H为堰上水头2.5V7.38V10，为宽顶堰流b. 堰流及闸孔出流判定e5= =0.77>0.65，为堰流H 6.5式中，e为闸门开启高度，H为堰、闸前水头c. 过流能力计算h 0.97—=-.97=0.15<0.8，为自由泄流；H 6.5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= c mnbx：2gH 专= 0.368x3x 10x、.2x9.81 x 6.52 =810.38m3/so式中，m为综合流量系数，m = mm（n — D + ms =0.368，查《水利计算手册》 n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；oc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==96>10，过渡为明渠流H 0.5式中6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h- = 26丄1=-12.26<0.8,为自由泄流；H 0.5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= c mn叭2gH ； = 0.994 x 0.374 x 8 x 10 x2 x 9.81 x 0.52 =46.57m3/s。

2 c ' 02式中，m为流量系数，因进口为斜坡式进口，P/H=5/0.5=10, cot 0=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；n 为孔数，为 8 孔；H0为堰上水头，为0.5m；oc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Oc=l— = 已1/4（1 — b/B）；c 无 0.2 + P / H B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，a为系数，取0.10多孔闸过流时，oc的确定可取加权平均值齐=◎ cm（n _ D + Q cs =0.994；cn式中，n为孔数，ocm为中孔侧收缩系数，经计算取0.993，ocs为边孔侧收 缩系数，经计算取 1b计算中孔侧收缩系数时，b/B用丄代替，d为墩厚，为2.0m；计算边孔b+db侧收缩系数时，b/B用 代替，Ab为边墩边缘线与建筑物上游引渠水边线b + Ab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=1730.41m130=13.31m3/s2.1.1 计算收缩断面水深a.收缩断面水深hc的基本计算公式：q2T.11 = h +c12.722 x 9.81 x 0.852 h 2c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；q为收缩断面处的单宽流量，为13.31m3/s.m；g 为重力加速度，取 9.81m/s2；V为流速系数，查《水力计算手册》（2006年第二版）中表4-2-1, 取 0.85经计算，得收缩水深 hc=1.26mb.收缩断面水深he的共轭水深he”计算h 1 29 . hc”= — QI + 8Fr 2 -1）= 一（门 + 8x3.02 -1）=4.87^2 c ^2式中，Fre为收缩断面弗劳德数，Fre=纟=3.0C C h^ghc cc. 水流衔接状态的判别hc”=4.87>ht=3.0m，为远离水跃，须采取工程措施，强迫水流发生临界或稍 有淹没的水跃。

式中，ht为下游水深d. 消力池的水力计算消力池的池深 S=hc”-ht- A z=1.1x4.87-3-0.80=1.56m式中，为安全系数，取1.1;ht 为下游水深，为 3.0m；A z 为消力池出口水面落差q2q2=0.80m2ghTV '为消力池末端升坎的流速系数，取 0.95；hT 为池末局部水深，hT=hc”=1.1x4.87=5.36m消力池池长 L=6.9 (hc”-hc) =6.9X(4.87-1.26) =24.91m消力池底板厚度可根据抗冲和抗浮要求，按下式计算，并取其大值：抗冲：t= k’qtZH7 =0.19{13.3W4TT =0.99m抗浮：t= kU — W + P mYb1 c 60.33 - 50.28 + 2.86 = 1.2—=0.62m式中，t为消力池底板厚度;AH'闸孔泄水时的上、下游水位差，为4.11m；匕为消力池底板计算系数，取0.2；k2为消力池底板安全系数，取1.2；U为作用在消力池底板地面的扬压力，经计算为60.33kPa；W为作用在消力池底板顶面的水重，经计算为50.28kPa；Pm 为作用在消力池底板上的脉动压力，其值可取跃前收缩断面流速 水头的 5%，经计算为 2.86kPa；Yb为消力池底板的饱和重度，取25KN/m3。

取两者计算最大值，消力池底板厚度取 0.99me. 海漫长度计算海漫长度按经验公式计算Lp= K/q/AH =12j13.31p'4TT =62.33mK为系数，取12；AH 为水闸上下游水位差，为 4.11m；q为消力池出口单宽流量，为13.31m3/s.mf. 海漫末端的河床冲刷坑深度dm计算q 13.31d =1.1—m — h =1.1 x — 3=1.88m[v ] m 3.00式中，qm为海漫末端的单宽流量，取13.31m3/s.m；v0 为河床土质允许不冲流速，因海漫下游抛填块石，取 v0=3.0m/s； hm 为海漫末端河床水深，取 3.0m经计算，海漫末端的冲刷坑深度dm为1.88m2.2 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-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=856.95m3/s， 消力池段平均宽度取 B=150m， 单宽流量 q=Q/B=856.95m150=5.71m3/s2.1.1 计算收缩断面水深a.收缩断面水深he的基本计算公式：+q2f 8.5 。