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文本内容:
水闸水力计算的案例综述过流能力计算
1.1资料的分析和处理
1.
1.1通过分析设计任务书可以得到如下参数闸底板设计高程年一遇设
46.30m,10计流量上游设计水位下游设计水位年校核流量
7.30m3/s,
49.90m,
49.80m,20llnrVs,上游下游校核水位闸前灌溉水位为闸后水位为建
50.40m,
50.10m,
49.25m,
49.15m筑物总长由进口段、闸室段、出口段等部分组成69m,计算工况的选取
1.L2设计工况设计水位:闸上游为十年一遇设计水位下游水位
149.90m,
49.80m2校核工况校核水位:闸上游为二十年一遇校核水位下游
50.40m,
50.10m过流形式判别
1.L3宽顶堰是水闸中最常采用的一种型式它有利于泄洪、冲沙、排污、排冰，且泄流能力比较稳定，结构简单，施工方便;但自由泄流时流量系数较小，容易产生波状水跃低实用堰有梯形的、曲线形的和驼峰形的实用堰自由泄流时流量系数较大，水流条件较好，选用适宜的堰面曲线可以消除波状水跃;但泄流能力受尾水位变化的影响较为明显，当以后，泄流能力hs
0.6H将急剧降低，不如宽顶堰泄流时稳定，同时施工也较宽顶堰复杂当上游水位较高，为限制过闸单宽流量，需要拾高堰顶高程时，常选用这种型式初步拟定闸底为宽顶堰闸门选用的平面钢闸门3mx3m根据《水力学》第二版宽顶堰堰流与闸孔出流的判别条件e/
0.65孔流He/
0.65堰流H的平面钢闸门的最大开度为闸底板高程3m x3m e3m
46.30m0o设计工况为堰流1H=
49.90-
46.30=L60m,e/H=
0.
830.65,校核工况:为堰流2H=
50.40-
46.30=
4.10m,e/H=
0.
730.65,灌溉工况灌溉时需关闸蓄水，提高灌溉水位，无需泄流，因此不进行灌3溉工况的过流能力校核表各工况的过流形式表2-1工况堰上水头闸门最大开度过流形式H e灌溉水位
49.25m———设计水位
49.90m
1.60m3m
0.83堰流校核水位堰流
50.40m
4.10m
0.73计算理论公式选择《水闸设计规范SL265-2016》附录A计算公式（A.
0.1—1）Q=y£rnby/2gHl/
21.1s其中:
1.2式中Q一过闸流量，m3/s;每孔净宽，b—m;一包括行近流速水头的堰前水头，o m;%一行近流速，m/s\一自由堰流的流量系数；ms一侧收缩系数；外一淹没系数淹没系数可按以下经验公式计算fl才4=
2.311-“
01.3式中力,一从堰顶起算的下游水深，mo计算与结果LL4代入上式，因闸前流速很小,流速水头忽略不计，即（%=0）故%=+0=H,闸门拟定为平板钢闸门，每孔净宽拟定闸门为平底闸门，所以闸上3mx3m b=3m,游相对堰高为所以巾=0,m=
0.385max o照+几一勺H］o1—0,
211.4nb侧收缩系数的计算公式如下其中一边墩形状系数;Ka一闸墩形状系数；Kp一堰顶全水头，Ho m;一单孔净宽，bm;n—堰孔数；闸墩形状选用圆弧形闸墩，七二勺=将十年一遇设计水位与二十年
0.7,
0.63,一遇校核水位代入与，得:
2.
1.
32.
1.41设计水位=
2.31—1-—04=
0.5361-O.2[Q.7+O]49,9Q~46,3O=O.496;CT
53.
63.63『2校核水位4=
2.31型1-阻严=
0.752£=1-
0.2-.7+0=0809；04°—46・3°
4.
14.13将以上参数汇总为表2-2表水利参数汇总表2-2计算工况4m bm%m8设计工况
0.
5360.
4960.
38531.60校核工况
0.
7520.
8090.
38534.101设计工况Q=
0.536x
0.496x
0.385x3x V2x
9.8x
1.602/3=
9.29m3/s2校核工况:2/3=
25.84m3/s表流量汇总表2-3十年一遇设计二十年一遇校过流能力满足与计算工况过流能力Q m3/s流量Q m3/s核流量m3/s否设计工况—满足
9.
297.30校核工况满足
25.84—
25.84由表可知，设计水位Q=
9.29n/s;校核水位Q=
25.84n/s,设计水位Q=
9.29m3/s10年一遇设计流量
7.30m3/s,校核水位Q=
25.84m3/s20年校核流量llm3/s,按以上计算成果，节制闸拟定的规模为单孔时的过流能力满足要求3mx3m消能防冲布置L2水闸的水头低，闸前最高水深仅有下游水深大，下泄水流没有足够的能量将水
4.10m,流挑射到一定远的距离；又因为水闸下游水位变化大，灌溉期下游无水，设计工况下游水位一般也难以产生面流式水跃因此，水闸一般只L50m,能采用底流式水跃消能，消力池需要进行挖深选择计算工况在设计时，应对可能出现的各种水利条件及最不利的水位组合情况进行计算故选用二十年一遇校核工况进行计算二十年一遇设计流量为闸前水位局程11m%,
50.40m消力池尺寸设计122消力池深度计算1闸前水位高程为因为闸底板高程为水闸为整体式平底板闸，闸Z
250.40m,Zi
46.30m,底板设计高程与下游河道底面高程一致，所以下游底面高程为闸前行近非常小，Z
346.30m忽略不计闸门净宽为收缩断面处的单宽流量水流动能修正系LOm,q=Q/b=l1/3=
1.67n/s,数可采用本设计取消力池的流速系数8取消力池的宽度首端a
1.
011.05,
1.
050.95为末端为bl5m,b25m/下游水深力,为
1.80mo
①假设消力池深度为d=
0.3m.从消力池底面算起的闸前总水头为庶T=Z-Z3+d+/2g=
50.40-
46.30+
0.3+0=
4.40mO2池内收缩水深-温衣代入上式，得-高景益，解得he=T2hc=
4.4hc=
0.44mo池内跃后水深力黄—等C1+1j COX_:,1+pm8XLO5X
3.7225=4\\3/\5722出池落差Az=—丝L------------=
1.05x
1.672/[2x
9.
80.95x
1.802]-a”2g回as22g5c产
1.05x
1.672/[2*
9.8x
4.142]=
0.01m/水跃淹没系数o=d+4+Az/h czz=
0.3+
1.80+
0.01/
4.14=
0.99s当时假设正确，故不满足要求，重新假设池深进行计算d
②假设消力池深度为d=
0.5m从消力池底面算起的闸前总水头为:T=Z2-Z3+d+V^/2g=
50.40-
46.30+
0.5+0=
4.60mOo源设设池内收缩水深-就高，代入上式，得心,解得he=T
4.652h=
0.42mc o出池落差必优不一占池内跃后水深1c=
1.05x
1.672/[2x
9.
80.95x
1.802]-
1.05x I/[2*
9.8x
4.262]=
0.015m/2水跃淹没系数=d+4+Az/ft c/z=
0.5+
1.80+
0.015/
4.26=
1.01s3当时假设正确，故不满足要求，重新假设池深进行计算d
②假设消力池深度为d=
0.8m从消力池底面算起的闸前总水头为T=Z2-Z3+d+照/2g=
50.40-
46.30+0・8+0=
4.90mO池内收缩水深-就餐，代入上式，得心就黑矛，解得hc=T
4.93h=
0.41mc o池内跃后水深力「等一=.j1+1j一皿邛1+_A25=
4.32my\\9,8X
0.413/\5722出池落差Az=—eJ---------------=
1.05x
1.672/[2x
9.
80.95x1,802]—axq,$尸2gh c/2g
1.05x
1.672/[2*
9.
84.322]=
0.017mx/水跃淹没系数=d+2+Az/h czz=
0.8+
1.80+
0.017/
4.32=
1.07s当时假设正确，故当消力池深度为时，满足要求d=
0.8m消力池长度计算2池内收缩水深%为池内跃后水深/为
0.41,c
4.32m水跃长度Lj=
6.9%c zz—h=
6.9x
4.32—
0.41=
11.8mc o斜坡段水平投影长度为水跃长度校正系数可采用取Ls4m
60.7—
0.8,
0.7消力池长度为安全起见，将消力池全长设为斜坡段Lq=Ls+SLj=4+
0.7xll.8=lL66m,14m,为4m,坡比15消力池底板厚度计算3闸孔泄水时，上下游水位差A H，为
0.3m收缩断面处的单宽流量q=Q/b=l1/3=
1.67m3/s,消力池底板计算系数可取范围.匕一？，为安全起见，本设计取ki
0.20底板厚度t=kJq]AH=
0.2x
73.67x V03=
0.29m根据已建水闸经验，消力池底板末端厚度不应小于故为安全起见，消力池底板整
0.5m,体采用厚度为的混凝土结构
0.5m总结计算成果下游消能设施消力池全长闸室出口采用挖深式消力池，其中斜
14.1m坡段长坡比为水平段长池深消力池斜坡段底宽底板采用
4.1m,1:5,10m,
0.8m
4.0m C20混凝土，厚
0.5m。
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