水閘水力計算

1、一、閘孔寬度的確定1、流量計算南沙平原總面積741.9km2, 72小時設(shè)計暴雨值20年一遇為258mm。 產(chǎn)流計算采用初損后損法。南沙平原為沙性土，初損取30mln,后損取每 小時0.5mm。設(shè)三日洪水總量為qoq= （0.258m-0.03m-0.0005mx72） x741.9x 106nr=0.192mx741.9x 106m3=14244.48 萬 in3南沙平原為河網(wǎng)地區(qū)，錢塘江一線排澇閘共11座，閘孔總寬為192h1o 外六工段閘分得三日排澇流量為2826.58萬m3外六工段閘平均流量 q=2826.58 x 104/72x 60 x60 x 50%=218,lm3/s0 2、閘

2、孔總寬度計算外六工段及相關(guān)地段潮汐特征表：（85國際：米）地點項目外六工段外四工段鹽官備注歷史最高潮位7.837.928.03平均高潮位3.994.113.92平均低潮位1.191.840.66歷史最低潮位-1.65-0.77-2.32百年一遇高潮位7.938.077.83五十年一遇高潮位7.677.837.59二十年一遇高潮位7.287.447.26百年一遇低潮位-1.65-0.77-2.32五十年一遇低潮位-1.09-0.47-1.57二十年一遇低潮位-0.630.01-1.12注：摘自蕭圍蕭圍北線外六工段至外八工段標準塘軸線調(diào)整（即新圍2000)畝工程初步設(shè)計內(nèi)河起排水位4.3m (85

3、國際，下同)，外江水位取平均高潮位3.99m, 閘底板高程1,21110應(yīng)用寬頂堰流量公式推算水閘總寬：-e-m72g h0tho=h +六 2g式中：。一淹沒系數(shù)e 一側(cè)收縮系數(shù)ho 堰頂全水頭(111)m流量系數(shù)q過閘流量(n/s)vo上游行近流速h上游水深11/h=(3.99-1.2)/ (4.34.2) =2.79/3.1=0.9查表得淹沒系數(shù)為。=0.83側(cè)收縮系數(shù)定為1流量系數(shù)m一般取0.385寬頂堰流量公式簡化為:ho和v。都是未知，須進行試算:第一次試算:不計行近流速，h0=h=4.3-1.2=3.1m= - an2gh 亍bi =21&121&10.83x0.385j2x9.

4、81x3.l0.83x0385x4.43x5.49voi=- x xl218.1218.1、,% = 2.506m/s28.07x3.1 87.017h。 = h +2g= 3.1 + 2 506 = 3.1 + 0.320= 3.420m2x9.81第二次試算:q ) -oinv2gh0/218.121&10.83x0.3855/2 x9.81x3.420t o.83xo.385x 4.43x6.325 8.954= 2436111b. xh218.12436x3.12184 = 2.888m/ s75.516%-2.888-hp = 3.1 += 3.1 += 3.1 + 0.425 =

5、3.5 25m2g2x9.81第三次試算:21&121&1218.1b3 = j- = 23.2 &n0.83x 038572 x 9.81 x3.5257 0.83x0.385x4.43x6.618 9.368218.123.28x3.1218, = 3.022 m/ s72.168v 23 0222hg = h += 3.1 + =3.1 + 0.465 = 3.5651112g2x9.81hg - $ 3.565-3.525 0.04= 0.01122=1.12%5%hq33.5653.565滿足精度要求,ho hg =3.565m21a121&130.83x0.385x v2x9.81

6、x3.565522.89m0.81x0385x4.43x6.731 9.528取b=24m,即4孔6m,中墩寬為1為閘底板高程1.2m （85國標）二、流量計算1、設(shè)計流量計算采用寬堰流量公式q =(7- in n b0 2ho=h + m2g式中：。一淹沒系數(shù)e 側(cè)收縮系數(shù)m流量系數(shù)n一閘孔數(shù)b o一單孔凈寬(m)h。一堰頂全水頭(m)vo上游行近流速(111/s )h上游水深(in)內(nèi)河起排水位4.3m (85國際，下同)，外江水位取平均高潮位3.99m, 閘底板高程12n。(圖應(yīng)用寬頂堰流量公式推算設(shè)計流量：由 li/h=(3.99-1.2)/(4.3-1.2) =2.79/3,1=0.

7、9 查表得淹沒系數(shù)為。=0.83；由于為無坎高寬頂堰,流量系數(shù)m取0385； n=4, b0=6m；側(cè)收縮系數(shù) e由下面三式進行計算：q(n-l) + 11=1-0.171x(1-)x4/ +d2)=1-0.171x（1八1*/網(wǎng)+ + 4）e z中間閘孔側(cè)收縮系數(shù)e b-邊閘孔側(cè)收縮系數(shù)dz中間閘墩厚度拆一邊閘墩順水流向邊向邊緣線至上游河道水邊線之間的距離根據(jù)初步設(shè)計三視圖,d2=lm； b b=0m=1-0.171x(1-)x4/b0/(b0 + dz)瓦+ &=1-0.171x(1-)x/6/(6 + 1)6 + 1= 1-0.171x0.1429x0.9622= 1-0.024=0.9

8、76=1-0.171x(1-“小口/網(wǎng)+2 + 風(fēng)) b0 + j + a v6 i 1= 1-0.171x(1) x y 6 /(6 + _ + 0)6+-+0 y 22-1-0.171x0.077x0.980= 1-0.013=0.987= 0.984j(n 1) + 4 _ 0 987(4 1) +0.976 _ 3.937n44ho和v。都是未知，須進行試算確定設(shè)計流量:第一次試算：不計行近流速，h0=h=4.3-1.2=3.1m 3 3q =。 n】en02 = 0.83x0.385x0.984x4x6x72x9.81x3.12=7.546x4.43x5.45 8=18245m3/s

9、18z4583.70(n x bb + 3) x hqi18245(4x6 + 3)x3.1=2.180in/sh01 = h + 3 = 3.1 + 2 180 =3.1 + 0.242= 3.342m01 2g 2x9.81第二次試算:_3 iq2 = er m n b0 = 0.83x0.385x0.984x4x6x v2x9?81x3.3422=7.546x 4.43x6.110= 20425m3 / s20425(nx%+3)xh(4x6 + 3)x3.1204.25,= 2.440ni/s83.7% =h +紋= 3.1+ 244(r = 3.1 + 0303= 3.4031】2g

10、2x9.81第三次試算:l 3/ 2q = bm en b j2gh= 0.83x0.385x0.984x4 x6 x v2 x9.81x3.4032 =7.546x4.43x6.278= 209.87m3/s209.87(n x 1 + 3) x h (4x6 + 3)x3.1209.87 、, =2.507m/s83.7hn, = h+- = 3.12g2.5072+2x9.81= 3.1 + 0.320=3.420111第四次試算:q4 = cr mn b0 - y2u032 = 0.83x0.385x0.984x 4 x6x 72791 x3.4202=7.546x 4.43x 6.3

11、25 = 21 l44m3 / sq421l44(n x bj + 3) x h (4 x 6 + 3) x 3.1211.44z=2.526iii/s83.7%=h += 3.1 + 2526 = 3.1 + 0.325 = 3.425m2g 2x9.81hq4-hq3hg3.425-3.420_ 3.4250.005=0.0015= o.15%5%3.425滿足精度要求,ho a - =3.425nq = a- in , n bb 2 = 0.83x0.385x0.984x4x6x 72 x9.81 x3.4252=7.546x 4.43x6339= 211.9 hn3 / s得設(shè)計流量：

12、q=211.91nij/s2、最大流量計算根據(jù)表1-1,當外江為平均低潮位時將為自由出流，。=1。水閘四 孔全開時將有最大流量qmax，qmax也要經(jīng)過試算求得。第一次試算： 不計行近流速，h0=h=4.3-1.2=3.1m3 3qz = m. n 4 /ih亍=0.385x0.984x4x6x 72x9.81 x3.1- = 9.092x4.43x5.458= 219.83m3/sqmx _(n x 4 + 3) x h219.83(4x6 + 3)x3.l -2198383.7=2.626in/s%2.626-h01 = h + -51- = 3.1 += 3.1 + 0.351= 3.4

13、5 hn2g2x9.81第二次試算：l 3 2qmax2 = nif 11 b0 , j2gho5 = 0.385x0.984x4x6x v2 x9.81x3.4512 =9.092x 4.43x6.411= 25 &22m3 / s “ qm25&2225822,vp = 3.085m/s(nxbb+3)xh (4x6 + 3)x3.183.7yn23.0852%=h + 且=3.1 += 3.1 + 0.486= 3.5 88n2g2x9.81第三次試算：3 3qmax3 = ni- f ii-b0 .= 0385x0.984x4x6 x v2x9.81x3.586227352273.52

14、83.7= 3.26 811/s= 9.092x4.43x6.791= 27a52m3/s(n x a + 3) x h (4 x 6 + 3) x 3.1h += 3.1+ 3 26* = 3.1 + 0.545 = 3.645m2g2x9.81第四次試算:l 3i 2qnux4 = ni en,4，2gho35 = 0385x0.984x4 x6x v2 x9.81 x3.6452= 9.092x4.43x6.959= 28q29in3/s280.29(nx%+3)xh(4x6 + 3)x3.1280.29=3.345n/s83.7hw =h += 3.1 + 34* = 3.1 + o.

15、572= 3.6721112g2x9.81第五次試算:-3/ 2q5 = 11111 -tlghoji =0.385x0.984x4x6xv29?81x3.6722 = 9.092x4.43x7.036= 283i39iii3/sqmax528339(n x + 3) x h(4x6 + 3)x3.128339z=3.386m/s83.7hns = h+- = 3.1 +2g3.386 =3.1 + 0.584= 3.6 84n2x9.81h05-h(mho53.684-3.672 0.0123.684=0.0033= 0.33% 5% 3.684滿足精度要求,ho hqj =3.68411

16、3 3qm =menbb iho5 = 0.385x0.984x4x6xv2x9.81 x3.6842 = 9.092x4.43x7.071= 284.80m3/s得設(shè)計最大流量:qmax=284.80m3/s三、消能設(shè)計1、消力池池深計算（1）計算消力池深度的流量確定將消力池初始工況設(shè)為上游為起排水位4.3m,下游平均低潮位。下游平均低潮濕位為1.99m （表而閘低板高程為1.2m,所以初始工況為下游無水。用式公d =計算消力池深度。（如圖31）圖3-1從式d =-11 - az中不難看出當h；最大時所需的池深最深，當閘門拉啟，隨著流量的增大，下游水深也會逐漸上升。因此最大流量時 往往得出的

17、最大，池深也不是最深。應(yīng)通過試算各種流量下的 h/ -h/的差距，當h-兒最大時選用這時的流量作為計算池深的流量c2、消力池池長計算由于水躍長度與下游水深關(guān)系不大，消力池池長計算的流量取最大流 量 001蝕=284.80111%。消力池長度為：k = ls +/?lj4消力池長度l,消力池斜坡段水平投影長度lj 一自由水躍長度夕一水躍長度校正系數(shù)自由水躍長度計算采用歐氏公式：匕=6.9（h一 h jh一設(shè)池后最大流量時的躍后水深限一設(shè)池后收縮水深%消力池底算起的總勢能q過閘單寬流量a水流動量校正系數(shù)（取1.0）g重力加速度（取9.8m/sd。一流速系數(shù)（取0.95）284 80q = qmx /（24 + 3）= _ = 10.55m3（s m）/ fd消力池池深（1.2m）h上游水深（4.3-l2=3ni）vo一最大流量時的行近流速（3.39m/s）v 33 jo2或=d + h +_ = l2 + 3.l+= 43 + 0.60=4.901112g2x9.8由公式心轉(zhuǎn)+黑=。移項變?yōu)楣?備募則6.2886.288.=1.4101114.