渠化工程学作业及答案

00《渠化工程学作业某船闸已进入初步设计阶段，部分设计资料如下（其它未给参数见教材或咨询老师1、水文资料枢纽设计洪水位7.50m；枢纽校核洪水位8.00m；枢纽正常挡水位6.50m；上游最高通航水位：7.00m，相应下游最高通航水位5.00m；上游最低通航水位：4.00m，相应下游最低通航水位1.50m；上游波高0.5m。2、船舶资料1）船舶尺寸：设计船型1000t驳船300马力推轮

船长（m）67.525

船宽（m10.87.5

吃水（m2.02.0

排水量（t）1100150

干舷高（1.51.02）设计船队编队型式：一顶二（按纵向排列考虑3、经济资料单向货运量250万/年；非载货船舶过闸次数n＝6；通航天数N＝360天年船舶载重利用系数：；5）货运量不均衡系数：

＝1.25；6）船舶每天平均工作时间：4、其它资料

＝22小时1闸采用人字门长计算见教材P176长度计算见教材P137门槽宽度取0.8m；2）输水阀门采用平板阀门，设为一个工作阀门和一个检修阀门方式，阀门井设计为开敞式。作1根据上述资料，计算确定船闸闸室的有效长度、有效宽度、槛上水深；计算确定船闸闸首长度计算确定船闸引航道长度度小水深制闸平面图标尺见教材P46-47作2根据上述资料，计算确定船闸各部分高程，并绘制船闸纵剖面图，标明尺寸（见教材50-53建议计算表格：船闸部位例：上导航墙顶

依据水位上游最高通航水位

计算式≥7.0+1.5

高程（m）8.5下导航墙顶上闸门门顶下闸门门顶上闸首墙顶下闸首墙顶上门槛顶下门槛顶上引航道底下引航道底闸室墙顶闸室底作3根据上述资料及作业1、作业2结果，进行上闸首输水系统设计及灌水水力计算：上闸首输水系统设计、布置（见教材P76-83船闸灌水水力计算，绘制灌水水力特性曲线，主要包括：μ～t曲线H～t曲线、Q～t曲线h～t曲、～t曲线△Q/曲等（见教材P91-106输水廊道内水力条件校核；船舶在闸室内停泊条件校核。作4已知地基渗径系数C=3.0，试采渗径系数法计算检修工况下闸室地基的渗透稳定性（垂直段换算为水平段的换算系数m为1.0

2

12作5计算如图的双铰底板闸室结构的地基反力并画出地基反力图。其中：闸墙底宽3m，中底板半宽5m闸墙结构所受荷载传到铰处的垂直力为495kN力偶为300kNm底板自重重托等合力为。495KN300KNm作业1、2参考（过程参考）1船闸基本尺度确定1)

船闸闸室有效长度：船闸闸室有效长度不应小于按下式计算Llxc

f式中：L---闸有效长度（mxl

---设最大过闸船队的长度ml

；l

f

---富长度对顶推船队l20.06lf

c

=8.66则

L

x

lc

f

按标准化设计，取

l

120m2)

闸室有效宽度：船闸闸首口门和闸室有效宽度不应小于按公式

和公式计算的宽度，并采用现行国家标准《内河通航标准》（GBJ139）中的规定的，1623m，34宽度xc

fnfc式中：B---闸室有效宽度x

---同次过闸船队并列停泊的最大总宽度里只有一个船队过闸，则为设计最大船队的宽；c

f

---富宽度

---富宽度附加值（按下列数据采用：≤7m时，≥1.0m；c＞7m时，≥1.2m；c---每过闸船队（舶）数目。船闸拟每次通过一推二驳（2排1列）500t级驳船，则

=b=10.8，c∵

＞7

m∴

nfc

=1.2+0.025×（）

m∴

xc

f

3)

门槛水深：船闸门槛最小水深应为设计最低通航水位至门槛顶部的最小水深，并应满足设计船舶、船队满载时的最大吃水加富裕深度的要求，可按下式计算H≥1.6T式中：H---门水深（mT---计最大过闸船队的满载吃水(m)。H≥1.6T=1.6×1.6=2.56取2船闸各部分高程确定

船闸上下游设计最高通航水位、设计最低通航水位、校核洪水位、正常挡水位，根据水文特征、航运要求、船闸级别、有关水利枢纽和航运渠化梯级运用调度情况考虑航道冲淤变化影响两岸自然条件和综合利用要求等因素综合研究确定得如下：闸坝校核洪水位：233.5m；闸坝正常挡水位：231.5；上/游最高通航水位：；上/游最低通航水位：。船闸各部高程计算表序号

计算内容

计算水位

计

算

式

计算结果

上闸门门顶高程下闸门门顶高程上闸首墙顶高程下闸首墙顶高程闸室墙顶高程上闸首门槛顶高程下闸首门槛顶高程上游引航道底高程下游引航道底高程闸室底高程

上游设计最高水位上游设计最高通航水位上游设计最高水位上游设计最高通航水位上游设计最高通航水位上游设计最低通航水位下游设计最低通航水位上游设计最低通航水位下游设计最低通航水位下游设计最低通航水位

上游设计最高水位+高+高上游设计最高通航水位+高上闸门门顶高程+高下闸门门顶高程+高≥闸室墙顶高程上游设计最高通航水位+载干舷高度上游设计最低通航水位—门槛水深下游设计最低通航水位—门槛水深上游设计最低通航水位—引航道最小水深下游设计最低通航水位—引航道最小水深≤下闸首门槛高程

234.0233.0236.0234.5234.5224.9221.9225.1222.1221.9

上游导航及靠船建筑物顶高程下游导航及靠船建筑物顶高程

上游设计最高通航水位下游设计最高通航水位

上游设计最高通航水位+载干舷高度下游设计最高通航水位+载干舷高度

234.5231.5船闸各部分高程见图3.2船闸高程示意图。图

船闸高程示意图3引航道设计引航道的作用在于保证船舶安全顺利地进出船闸，供等待过闸的船舶安全停泊，并使进出闸船舶能交错避让航道应具有足够的水深和适合的平面布置以保证通航期内过闸船舶队)畅通无阻，安全行驶。船舶在引航道内航速较小，对水流和侧向风的影响比较敏感。引航道应具有较好的掩护，以满足过闸船舶(队在引航道内安全停泊和航行的条件。1)

引航道长度拟采用直线进闸，曲线出闸布置，引航道的各段长度应按以下计算：①导航段长度l：1l≥L式中：l---导段长度（m1L

---顶船队为设计最大船队长，拖带船队或单船为其中的最大船长m）l≥m,l。11②调顺段长l：l

≥（1.52.0

L

l③停泊段长l：3

l

3

≥

L

lL=1112c引航道直线段总长度L：L=

l1

2

3

=111+166.5+111=388.5

2)

引航道的宽度单线船闸引航道的宽度，对反对称型和不对称型引航道宽度应按下式计算：

≥+bc1

2式中：B---设计最低通航水时，设计最大船舶、船队满载吃水船底处的引航道宽度m

c

---设最大船舶、船队的宽度（m船队cb

c

---一等候过闸船舶、船队的总宽度m船队长b=10.8；c1

---船、船队之间的富裕宽度（m=；1

2

---船、船队与岸之间的富裕宽度mb；2则

B0

+b++1

m取B3)

引航道最小水深对Ⅰ～Ⅳ级船闸：HT

≥1.5式中：---引航道最小水深（0T

---设最大船舶（队）的满载吃水（

m

则

1.500

，取H

0

4)

引航道的底宽引航道的底宽B可按下式计算：BB)n式中：B---设计最低通航水时，设计最大船舶（队）满载吃水船底处的引航道宽度m

---引道水下岸坡的边坡系数；

0

---在计最低通航水位时，引航道底宽内最小水深（mT

---设最大船舶（队）的满载吃水（m则

B

n

Bm(H)00

=37.8-2×

×=37

m4输水系统设计4.1闸门选择4.1.1闸门型式选定船闸的工作闸门，在船闸正常运用情况下被用来封闭通航孔口，保证船舶安全进出船闸。除兼作输水的闸门外，工作闸门一般都是在无压的静水中启闭，在通航期大部分时间中，闸门是在不断地运转着，且闸门的许多重要部件均位于水下，一旦发生故障，常需停航将闸室或闸首中的水抽干进行检修，因此应特别注意闸门运转的可靠性。4.1.2闸门基本尺度人字闸门门扇的基本尺度：nn1)

门扇长度：门扇的计算长l是门扇支垫座的支承而到两扇门扇互相支承的斜接面的距离。其值可按下式计算：nln

B式中：

B

---首口门宽度()；

由门扇的支垫座枕垫座的支承面至门龛外缘的距离，一般取为：

0.07)

B

，本设计取为

m。

---闸关闭时门扇轴线与闸室横轴线的交角，此交角的大小直接关系到门扇主横梁所受的轴向力和传递到闸首边墩的水平推力以及门扇计算长l的大小。我国所建船闸一般选=22.5。n则

l

n

B120.72220

=7.27

2)

图4.1人字闸门平面示意图门扇厚度：门扇的厚度t是指主横梁高度，一般根据门扇高度，宽度及荷载情况在（

1～l之间选用。810取

t

11l7.27m993)

门扇高度：门扇高度是指闸门面板底至顶的距离，可按下式计算1

（）式中：z---闸门顶高程1

2

---门高程（mm

---闸面板底与门槛侧面的距离，通常m（～0.25；闸门关闭，门底止水位于门槛侧面时取正值，在门槛顶面时取负值，本设计是拟当闸门关闭时，门底止水位于门槛侧面，m取正值。所以

上闸门门扇高度：

h上

12

下闸门门扇高度：

h下

1

=233-221.9+0.2=11.3

4.2阀门选择输水阀门是船闸上主要设备，本身造价小，但对船闸的运转起着很大的作用，对输水阀门的要求是：结构简单可靠，止水性能好；具有良好的水力特性；在局部开启时，阀门本身的振动较小；启闭简单；检修方便。目前广泛应用的输水阀门有平面阀门，反向弧形阀门等，平面阀门的特点是结构简单可靠，检修方便，占地较小。反向弧形阀门也同样具有阀门结构简单可靠的特点同时它的启门力小但其缺点是检修阀门时必须进入输水廊道内很不方便，因此从工程实际出发，采用平面阀门是比较理想的。4.3输水型式选定船闸输水系统可分为集中输水系统和分散输水系统两大类，类型的选择可根据判别系数按下式初步选定。m

TH式中：

m

---判系数；H---设水头（mT

---闸灌水时间（min当m﹥，采用集中输水系统；当m﹤，采用分散输水系统；当m2.5～3.5时，应进行技术经济论证或参照类似工程选定。本设计的判别系数：

m

TH

97

3.4

，在2.5～之，需进行技术经济论证或参照类似工程选定。本船闸拟定的尺寸不大，水头较低，若采用分散输水系统，将使船闸结构比较复杂，工程造价亦将相应地增加。一般来说，当船闸水头和平面尺寸不大时，可采用集中输水系统，在国内外的工程实践中，当水头在10～20米以内时集中输水系统得到广泛的应用，本工程的设计水头为7米，属于～20米之间，采用集中输水系统是比较理想的，因此本船闸工程选用集中输水系统。4.4输水系统的布置闸首是将闸室和上、下游航道分隔开的挡水建筑物，其上设有闸、阀门，输水系统，机械等，以便调整闸室内水位的升降，使船舶通过船闸，克服落差。影响闸首布置的因素很多，主要是输水系统的型式，闸、阀门的型式，帷墙的有无，以及使用要求等。因此，进行闸首的初步布置是在输水系统及闸门阀门型式选定后进行，根据使用要求，稳定条件拟定闸首的长度和宽度。已知输水系统的型式是采用短廊道输水系统，闸门采用人字闸门，阀门采用平面阀门，下面根据需要拟定闸首的尺寸如下：1)

闸首的长度：闸首的长度沿船闸纵轴线方向主要由门前段L、门龛段及支持L所组成。123门前段L是指上闸首与引航道或下闸首与闸室相邻部分的长度，其主要取决与检修闸门尺度、门槽构造及检修要求1等。对于人字闸门的闸首可取为：

L1

+c（1

为检修闸门的门槽宽度。现取1

1

，则L1

门龛段L是指工作闸门开启时所在部分的长度决于闸门的型式和尺度于人字闸门的闸首Ll～0.32l

n

为人字闸门的门扇长度，在前面已经拟定出来为7.27，Lm；2支持段是指支持闸门并承受闸门推力部分的长度，主要根据廊道布置、结构的强度和稳定条件验算确定。在这里3要布置输水廊道出口，需要满足输水廊道的布置要求此时取L=（～2.0）+b（1.0～2.0mb为输水廊道出口的3宽度。则L3闸首的长度L=L+LL=3+7.5+7=17.5m里的上下闸首的布置情况基本相似此它们的尺寸可定为一样的，12即

L

上

下

。2)闸首的宽度：闸首的宽度等于闸首口门的宽度和两侧边墩的厚度的总和。这里的闸首两边的边墩是对称的，边墩的厚度初步布置时可取倍廊道宽度，即6，这里根据实际要求取边墩的厚度为m，则闸首的宽度1225.5

。3)闸首底板厚度：底板厚度可取等'

111～），且大于净跨的（～其中为边墩的自由4.5高度，等于9.6则取h'

11h2.444

。图5.1上闸首平面示意图本设计的输水系统采用短廊道输水型式，它是集中输水系统中用得最多的一种型式，是在闸首两侧边墩内设置绕过工作闸门的环形的输水廊道，在廊道上设有输水阀门以控制灌、泄水。这种型式的特点是水流自上游经过两侧输水廊道流出，水流相互对冲除部分能量而使进入闸室的水流具有较好的水流条件水廊道的布置直接影响输水系统的水流条件，因此在廊道的布置时要考虑好，现根据已知条件，初步拟定廊道布置型式如图4.2所示：图（a上闸首平面示意图上闸首立面示意图进口：为了减少水流的进口损失，廊道进口修圆，修圆半径为

r

0.1b0.2

。廊道进口段转弯中心的平均曲率半径取

m

bmm

曲面的曲率半径

r0.15H

H

1.05

口淹没水深在计最低通航水深以下1.0。出口廊道出口段转弯中心线的平均曲率半径bm道转弯半径。mm

m

1.2m，r取r0.2Hm

H

1.4

其它部位的廊廊道出口的断面扩大为阀门处廊道断面面积的倍，为了使出流均匀增加消能效率，在转弯段的起点即开始扩大并加设导墙。出口的淹没水深，根据《船闸输水系统设计规范》中规定，对Ⅳ级船闸，上闸首为1.5，下闸为1.0m直线段：在廊道的转弯段之间，应有一定长度的直线段，这是为了使阀门后水流能够得到充分扩散，同时也是为了布置输水阀门和检修阀门。直线段长度一般取为（1.3～2.5）bb输水廊道的宽度设计取直线段长度为m。4.5水力计算4.5.1输水阀门处廊道断面面积输水阀门处廊道断面面积可根据给定的输水时间和阀门全开时输水系统流量系数按下式计算：

Hg

式中---输水门处廊道断面面积（C

---计闸室水域面积（m单级船闸取闸室水域面积；对多级船闸中间级，取闸室水域面积的一半；L

---闸水域长度H

---设水头（

T

---阀全开时输水系统的流量系数，可取0.6～本设计初步取---闸灌水时间（设计初步取540s---系，可按表选用；

---0.6～；本设计初步取0.6；44

---重加速度（

m/s

则

2CH

v

21.1570.7

7.12m

拟定廊道输水阀门处断面尺寸2mm。4.5.2输水廊道的阻力系数和流量系数输水系统总阻力系数包括进口、拦污栅、转弯、扩大、收缩、出口等局部阻力系数以及沿程摩阻损失的阻力系数。现在将局部阻力系数计算如下：1)

进口：将进口边缘微带圆弧形，

；2)

拦污栅：

bar

)b

43式中：

bar

---拦栅阻力系数；b

---栅厚度cm---栅净间距cm

---栅形状系数；对长方形栅条，前端做成圆形=1.83；对长方栅条，前、后均做成圆形对长方形栅条，前端做成圆形，后端自栅条长度的0.6处开始做成斜的=1.035对两端圆形，两边做成斜的栅条，对两端都做成楔形的光滑栅条，对圆形栅条，=1.79。本设计栅条采用长方形，前端做成圆形，则拟栅条的厚度为s=10cm栅条净间bcm采用混凝土的材料，则

bar

10)31.83)3b20

0.7263)

廊道圆滑转弯：从廊道平面示意图可知，输水廊道有二个转弯处，则

式中：---廊转弯阻力系数；

---转；

k

---系，与廊道形状及转弯曲率半径有关，其数值如下：对矩形廊道b2R

0.10.20.30.60.70.8

k

0.140.64R

---矩廊道宽度（m---廊轴线的曲率半径m第一个转弯：矩形廊道，廊道轴线的曲率半径

m

'

k

=0.40，廊道90转，则

=0.40。第二个转弯：矩形廊道，廊道轴线的曲率半径

b2.4mk=0.28，廊90

转弯，则

=0.28。4)

出口圆锥形扩大：

PR

12

)

2式中：

'

PR

22K1---以大前的断面为计算断面的阻力系数；1

''

PR

---以大前的断面为计算断面的阻力系数；

---系，与圆锥角

有关，其值为：

0

5

10

15

20

30

40

50以上K

0.9

1.0～1.1廊道出口断面面积扩大倍，则出口的断面面积为，拟出口断面尺寸为×1.4出口圆锥形扩大，如图4.3所示。图4.3出口圆锥形扩示意

tg

(6.1/22

，42.77

0圆锥角

0

，则

K

12

)

2

7.121.0)8.544

2

0.0285)

出口：对多支孔出口段，

0.86)

沿程摩擦阻力系数：

c

2R

（）式中：---沿程摩擦阻力系数；cLC

---廊长度（m---廊水力半径---谢系数；

---重加速度（

2

/s

）廊道长度：

L

10.6m4水力半径：

7.12(2

谢才系数：

C

11R6n0.014

0.942

63.38则

c

2gL2R20.942

由于输水廊道各段的断面面积不等计算总阻力系数时均将各段的阻力系数统一换算为阀门处廊道断面的阻力系数，即各阻力系数应乘以

()i

2

。因此输水系统的总阻力系数为：

0.2

7.127.12)20.726)20.40.281.782.22.41.78

)

7.121))1.78

0.044输水系统的流量系数是随输水阀门的阻力系数亦即阀门开启度而变化的，在阀门全开后可认为保持一常数。当阀t门均匀而连续开启时，在阀门开启过程中，流量系数时间的函数。由水力学可知，输水系统的流量系数等于：tt

vn

式中时t的输水系统流量系数；t

---时t门开度n时的阀门局部阻力系数，可按表4-3用；

'

---阀井或门槽的损失系数；平面阀门取0.10；反弧形门取零；

c

---阀全开后输水系统总阻力系数，包括进口、出口、拦污栅，转弯、扩大、收缩等局部阻力系数，以及沿程摩阻损失的阻力系数。以上各阻力系数均应换算为阀门处廊道断面的阻力系数。表阀门开度与

、的系n阀门开度

n

0.10.20.30.5门型平面阀门

n

186.217.484.280.3900.6830.6430.6420.6520.7130.7710.855则取=0.2阀门井有两个=1.979将以上的值代入到式4-3中算，得流量系数的结果见表4-4c表4-4流量系数计算结果表n

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

186.2

43.78

17.48

0

t

4.5.3输水阀门开启时间输水阀门开启时间可按下式计算：tv

k

r

2gHLc式中t---水阀门开启时间（

r

---系，对锐缘平面阀门取，对反向弧形阀门取；

---输阀门处廊道断面面积（

m

H---计水头m

m

---重加速度（

m/s

9.8/s

c

---初水位的闸室横断面面积（

c

12

---船、船队浸水横断面面积（

10.8

2D

---波力系数，当船长与闸室长度接近时，取1.0

---船、船队排水量（

10.80.8tPL

---允系缆力的纵向水平分力，按表4-5选用。

L

25kN船舶吨位允许系缆力（kN）

表4-5舶允许系力30002000100050030010050纵向水平分力横向水平分力

4623

4020

3216

2513

189

84

53则

t

v

k

r

DWgH0.7251534.4649.82515.55)L

4.5.4闸室输水时间闸室输水时间应根据确定的流量系数和阀门开启时间按下式核算：

H2

式中：T---室输水时间（C

---算闸室水域面积，对单级船闸取闸室水域面积；对多级船闸中间级，取闸室水域的一半；H---设计水头（

---阀全开时输水系统的流量系数，可取0.60.8；---输阀门处廊道断面面积---系，可按表4-2用；t

---阀开启时间（TtTt

---重加速度（

/s

则

2CH

21201.1570.689.8

237511s4.5.5船闸通过能力校核计算在一般情况下，船闸的通过能力是指设计水平年期限内，每年自两个方向（上、下行）通过船闸的货物总吨数，即年过闸货运量。若船闸每年通航天数为，一次过闸平均吨位为G，则船闸年单向过能力按下式计算：P(式中：

P

---船年单向通过能力（

---日均过闸次数（次由

n

求得，

为船闸每昼夜的平均工作时间，为船舶（队）一次过闸

的时间；---每夜非运货船过闸次数（次N

---船年通航天数（天---一过闸平均吨位（---船装载系数，与货物种类、流向和批量有关，可取为0.5～0.8---运不均衡系数，一般取为～。影响船闸通过能力的决定因素是船闸的过闸时间T过闸时间是指一个船舶（队）从上游经过船闸到达下游或从下游经过船闸到达上游所需时间，或指两个方向各通过一个或通过一系列船舶（队个船舶（队）通过船闸所需的平均时间。单级船闸的过闸方式有单向过闸和双向过闸。如果船舶（队）仅向一个方向（从上游向下游或从下游向上游）连续地通过船闸称为单向过闸果船队两个方向轮流相间的交错过闸为双向过闸实际上由上行与下行船（队）很难保证到达船闸的均匀性在计中一般采用船队单向过闸与双向过闸所需时间的平均值来计算昼夜过闸次数本设计中就是采用这种方法来计算过闸时间。1)

单向过闸：假设船队从下游向上游单向通过船闸每一船舶（队）单向船闸所需的总时间为：T4tt1123

5式中：---开关）闸门时间mintttt

---单进闸时间（min---闸灌（泄）水时间（min---单出闸时间（min---船进（出）闸间隔时间（22计算过闸时间须估算每一作业所需的时间或关闭闸门的时t闸宽度小于20m时般约为12min，2在2030m，约为1.5～。闸室灌水和泄水时t与船闸水头、闸室尺寸及输水系统型式有关，可通过船闸的水力3计算及模型试验确定。初步估算时，可在8的范围内选用，本设计选t；本船闸宽12m小于20m，取3t

1

=2min；假定船队在闸室内停泊与中间位置，则进闸时所要走的距离：L2下闸

Lc414.44m2

，查表3-5得船队进闸速度

s

，

S414.44t213.81minv0.52

；出闸时所要走的距离4上

LL12018.44133.94m2

，查表得船对单向出闸速度/st4

4

S4minv4

这里计算情况是只有一个船队（出）闸，所以船队进（出）闸间隔时t=0则单向过闸时间：5413.81表船舶（队）进出的平均速过闸方式进闸

出闸船舶类型船队排筏（拖轮牵引）机动单船非机动船

单向0.50.30.80.4

双向0.70.51.00.5

单向0.70.51.00.4

双向1.00.61.40.52)

双向过闸时间：假设船队先从下游向上游通过船闸一次双向过闸完成各项作业所需的总时间为：Ttt'tt't

式中：---开（关）闸时间（t

2

---双时进闸时间（mint

3

---闸灌（泄）水时间（mint

'

---双时出闸时间（mint

5

---船进（出）闸间隔时间（4141闸门开（关）时t，闸室灌（泄）水时t，船队进（出）闸间隔时t的选取同单向过闸时的。假定船队在闸室5内停泊与中间位置，则进闸时所要走的距离：

'

2

下闸首

LL111c21.44388.5m

，查表得船队进闸速'2=0.7/s，t

'

'min'

；出闸时所要走的距离

S

4

L上闸首

L

LL120c18.44m2

，查表得船对单向出闸速'4m/则t

4

'min4

。则双向过闸时间：6.8659.48min所以单级船闸一次过闸时间：

1159.48T2))36.37min222船闸平均过闸次数：n

1626.436.37船闸年单向通过能力：1340(n)21.25满足年单向客货运量的设计要求。4.5.5输水系统灌泄水水力特性曲线计算

t)1)

流量系数与时间关系曲线阀门开启过程各时刻的流量系数与时间关系曲线可按式4-7计算求得，阀门全开以后的流量系数为常数。表4-6量系数与间关系t()

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5118.5

0.6142.2

0.7165.9

0.8189.6

0.9213.3

1.0237.0

t

0.150.310.392)

闸室水位与时间关系曲线闸室水位可由上游水位减去水头求得。水头的计算按下式计算：当忽略阀门开启过程惯性水头的影响时，阀门开启过程中任一时段末的水头可按下式计算：

i

mtC

)

2式中：

i

---计水头末的水头（h

i

---计时段开始的水头mmt

---计时段，取10～30本设计取为---计时段的平均流量系数；

s

；

---输阀门处廊道断面面积m---计闸室水域面积单级船闸，取闸室水域面积；

1.151656

2

---重加速度（

/s

2

阀门全开以后任一时段末的水头可按下式计算：

i

g

)2式中：

---计水头末的水头（mh

i

---计时段开始的水头m---阀全开后惯性水头（集中输水系统可不考虑；

---计时段，取10～30

；本设计取为

s

，阀门全开后

27.4

---计时段的平均流量系数；---输阀门处廊道断面面积m---计闸室水域面积单级船闸，取闸室水域面积；

120m

2

---重加速度（

/s

2

3)

流量与时间关系曲线流量与时间关系可通过下列公式计算求得：()tttt其中---t的流量（t

3

/s

h

ttt

---时t的流量系数，由流量系数与时间关系曲线求得；---时t的位差（m）由闸室水位与时间关系曲线求得；---时t的惯性水头（集中输水系统可忽略不计；

---重加速度（

/s

2

4)

能量与时间关系曲线9.81httt5)

比能与时间关系曲线

pt

t6)vt

t闸室断面平均流速与时间关系曲线tt计算结果见表水力特征曲线计算结果表。tttttttt表4-7水力征线算结表

T(s)

μ

(

H(

m

)Q(

m3/s

)t(kW)t(

ω(

m

)(

0.1

0.2

0.3

1207.53

0.4

1514.57

0.5

1731.18

0.6

1882.90

0.7

1881.67

0.8

1729.87

0.9

1484.35

1.0

1198.65

1.0

1.0

6.81.0

4.31.0

2.51.0

1.41.0

0.71.0

0.31.0

0.01.0

0.01.0

0.0流量系数与时间关系图流量系数

213.3时间

291.8456.2图流系数与时间关系图闸室水位与时间水

位时间

图闸水位与时间关系图流量与时间关系流量

142.2213.3时间

374.0456.2图流与时间关系图能量与时间关系图能量

2000.001500.001000.00500.000.0071.1时间

291.8374.0456.2图能与时间关系图比能与时间关系比能

142.2213.3时间

374.0456.2图比与时间关系图cc闸室断面平均流流速

71.1时间

图闸平均流速与时间关系图4.6输水阀门后水力条件复核本工程的输水阀门采用密封式，对密封式阀门，在阀门后面水流收缩的一段区域内流速很大，可能会出现压力降低现象，其压力降低值将随阀门的开启过程而产生变化。如果产生负压而尤其当负压过大时，则将产生空蚀现象，这不仅对阀门本身而且对邻近阀门的一段输水廊道都是十分不利的。因此，对密封式阀门，应验算阀门后水流收缩断面处廊道顶部的压力水头。在某一瞬t，阀门开启度时，对阀门后流收缩断和上游水面可以写出能量方程式：vvccg

（式中：

---门后水流收缩断面廊道顶部的压力水头（

---上水面的高程（

c

---阀后廊道顶部的高程

图密封式阀门后廊道内水流情况示意图v

c

---阀后水流收缩断面的平均流速（/

v

n阀门开启度，

为收缩系数，按下

表选用：0.10.40.50.60.8PP平面阀门

n

0.6830.6560.6430.6420.6520.6750.7130.771---阀处廊道断面的平均流速（/---输阀门前廊道段的阻力系数；1

---重加速度（

/s

2

）式中：

T

cv2由上式可得：g2---船上游水位与阀门后廊道顶部高程的差值；

（）已知阀门后廊道顶部高程

h

223.388.12mT输水阀门前廊道段的阻力系数：

1

7.12)0.7262.2

)0.41.185表4-8门后输水廊道顶部的水头计算结果

Ts）

n

（

m

t/s

）

（

t

）

s

vpccsm00.10.20.30.40