闸门水力计算说明

1、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.判定堰流类型式中为堰壁厚度，H为堰上水头。2.55.2710，为宽顶堰流。b.堰流及闸孔出流判定=0.5490.65，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hc=1e=5.0×0.650=3.25m。式中，e为闸门开启高度，

2、为5.0m；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c=10.19m/s。式中，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”=6.83m；下游水深ht=5.0mhc”=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=1008.71m³/s。式中，0为流量系数，平板闸门流量系数可按经验公式0=0.60-0.176=0.60-0.176×0.549=0.503；b为闸孔宽度，为3

3、×10=30m。1.1.2两侧八孔防潮闸段a.判定堰流类型10，过渡为明渠流。式中为堰壁厚度，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。=-0.320.8，为自由泄流；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=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，cot=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

4、.11m； c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c=；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，为系数，取0.10。多孔闸过流时，c的确定可取加权平均值=0.985；式中，n为孔数，cm为中孔侧收缩系数，经计算取0.988，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用代替，d为墩厚，为2.0m；计算边孔侧收缩系数时，b/B用代替，b为边墩边缘线与建筑物上游引渠水边线之间的距离，为20m。因此，外海排水时，闸室过流量Q=Q1+Q2=1008.71+721.70=1730

5、.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.判定堰流类型式中为堰壁厚度，H为堰上水头。2.57.3810，为宽顶堰流。b.堰流及闸孔出流判定=0.770.65，为堰流。式中，e为闸门开启高度，H为堰、闸前水头。c.过流能力计算=0.150.8，为自由泄流；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

6、流量公式计算泄流量：Q2=810.38m³/s。式中，m为综合流量系数，=0.368，查水利计算手册表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； c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9610，过渡为明渠流。式中为堰壁厚度，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。=-12.260.8，为自由泄流；式中，ht为堰顶下游水深，H为

7、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=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，cot=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； c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c=；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，为系数，取0.10。多孔闸过流时，c的确定可取加权平均值=0.994；

8、式中，n为孔数，cm为中孔侧收缩系数，经计算取0.993，cs为边孔侧收缩系数，经计算取1。计算中孔侧收缩系数时，b/B用代替，d为墩厚，为2.0m；计算边孔侧收缩系数时，b/B用代替，b为边墩边缘线与建筑物上游引渠水边线之间的距离，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

9、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=9.11 =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； 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=1.26m。b收缩断面水深hc的共轭水深hc”计算hc”=4.87式中，Frc为收缩断面弗劳德数，Frc=3.0。c水流衔接状态的判别hc”=4.

10、87ht=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-z=1.1×4.87-3-0.80=1.56m式中，为安全系数，取1.1； ht为下游水深，为3.0m； z为消力池出口水面落差。z=0.80m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”=1.1×4.87=5.36m消力池池长L=6.9（hc”-hc）=6.9×（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=0.99m。抗浮：t

11、=0.62m。式中，t为消力池底板厚度； H闸孔泄水时的上、下游水位差，为4.11m； k1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； b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0.99m。e海漫长度计算海漫长度按经验公式计算Lp=62.33mK为系数，取12；H为水闸上下游水位差，为4.11m；q为消力

12、池出口单宽流量，为13.31m³/s.m。f海漫末端的河床冲刷坑深度dm计算dm=1.88m。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1.88m。2.2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

13、=856.95÷150=5.71m³/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=8.5 =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8.5m； q为收缩断面处的单宽流量，为5.71m³/s.m； g为重力加速度，取9.81m/s2； 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=0.54m。b收缩断面水深hc的共轭水深hc”计算hc”=3.25式中，Frc为收缩断面弗劳德数，Frc=4.59。c水流衔接状态的判别hc”=3.25ht=1.47m，为远离水跃，须采取工程措施

14、，强迫水流发生临界或稍有淹没的水跃。式中，ht为下游水深，为1.47m。d消力池的水力计算消力池的池深S=hc”-ht-z=1.1×3.25-1.47-0.72=1.39m式中，为安全系数，取1.1； ht为下游水深，为1.47m； z为消力池出口水面落差z=0.72m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”=1.1×3.25=3.58m消力池池长L=6.9（hc”-hc）=6.9×（3.11-0.58）=17.46m。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=0.69m。抗浮：t=0.62m。式中，t为消力池底板厚度； H闸孔泄水时的上、下游水位差，为5.53m； k1为消力池底板计算系数，取0.19； 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39.92kPa； W为作用在消力池底板顶面的水重，经计算为29.86kPa； 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2.87kPa； b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