閘門(mén)水力計(jì)算說(shuō)明

1、水閘水力計(jì)算說(shuō)明一、過(guò)流能力計(jì)算1.1外海進(jìn)水外海進(jìn)水時(shí)，外海水面高程取5.11m，如意湖內(nèi)水面高程取1.0m。中間三孔放空閘，底板高程為-4.0m，兩側(cè)八孔防潮閘底板高程為2.0m，每孔閘凈寬度為10m。表2 內(nèi)海排水時(shí)計(jì)算參數(shù)特性表外海水位/m湖內(nèi)水位/m5.111.01.1.1中間三孔放空閘段a.判定堰流類(lèi)型式中為堰壁厚度，H為堰上水頭。2.55.2710，為寬頂堰流。b.堰流及閘孔出流判定=0.5490.65，為閘孔出流。式中，e為閘門(mén)開(kāi)啟高度，H為堰、閘前水頭。c.自由出流及淹沒(méi)出流判定閘孔出流收縮斷面水深hc=1e=5.0×0.650=3.25m。式中，e為閘門(mén)開(kāi)啟高度，

2、為5.0m；1為垂向收縮系數(shù)，查水利計(jì)算手冊(cè)（2006年第二版）中表3-4-1得0.650。收縮斷面處水流速為c=10.19m/s。式中，為閘孔流速系數(shù)，查水利計(jì)算手冊(cè)（2006年第二版）中表3-4-3，取0.95；H0為閘前總水頭，為9.11m；hc為收縮斷面水深。收縮斷面水深hc的共軛水深hc”=6.83m；下游水深ht=5.0mhc”=6.83m，故為自由出流。d.過(guò)流量計(jì)算根據(jù)閘孔自由出流流量計(jì)算公式Q1=1008.71m³/s。式中，0為流量系數(shù)，平板閘門(mén)流量系數(shù)可按經(jīng)驗(yàn)公式0=0.60-0.176=0.60-0.176×0.549=0.503；b為閘孔寬度，為3

3、×10=30m。1.1.2兩側(cè)八孔防潮閘段a.判定堰流類(lèi)型10，過(guò)渡為明渠流。式中為堰壁厚度，H為堰上水頭。b過(guò)流量計(jì)算因泄洪閘下游與陡坡相連，水利計(jì)算可按堰流計(jì)算方法進(jìn)行。=-0.320.8，為自由泄流；式中，ht為堰頂下游水深，H為堰頂上游水深。因堰頂設(shè)有閘墩，應(yīng)考慮側(cè)收縮影響，采用寬頂堰流量公式計(jì)算泄流量：Q2=721.70m³/s。式中，m為流量系數(shù)，因進(jìn)口為斜坡式進(jìn)口，P/H=7/3.11=2.25，cot=30/7=4.286，查水利計(jì)算手冊(cè)（2006年第二版）中表3-2-1取m=0.377； b為每孔閘凈寬，為10m； n為孔數(shù)，為8孔； H0為堰上水頭，為3

4、.11m； c為側(cè)收縮系數(shù)，為有底坎寬頂堰的側(cè)收縮系數(shù)，可由別津斯基公式計(jì)算c=；式中，P為上游堰高，取7.0m；H為堰前水頭，為3.11m；b為兩墩間凈寬，為10m；B為上游引渠寬，為148m，為系數(shù)，取0.10。多孔閘過(guò)流時(shí)，c的確定可取加權(quán)平均值=0.985；式中，n為孔數(shù)，cm為中孔側(cè)收縮系數(shù)，經(jīng)計(jì)算取0.988，cs為邊孔側(cè)收縮系數(shù)，經(jīng)計(jì)算取0.962。計(jì)算中孔側(cè)收縮系數(shù)時(shí)，b/B用代替，d為墩厚，為2.0m；計(jì)算邊孔側(cè)收縮系數(shù)時(shí)，b/B用代替，b為邊墩邊緣線與建筑物上游引渠水邊線之間的距離，為20m。因此，外海排水時(shí)，閘室過(guò)流量Q=Q1+Q2=1008.71+721.70=1730

5、.41m³/s。1.2內(nèi)海排水內(nèi)海排水時(shí)，內(nèi)海水面高程取2.50m，外海水面高程取-3.03m。中間三孔放空閘，底板高程為-3.0m，兩側(cè)八孔防潮閘底板高程為2.0m，每孔閘凈寬度為10m。表2 內(nèi)海排水時(shí)計(jì)算參數(shù)特性表湖內(nèi)水位/m外海水位/m2.5-3.031.2.1中間三孔放空閘段a.判定堰流類(lèi)型式中為堰壁厚度，H為堰上水頭。2.57.3810，為寬頂堰流。b.堰流及閘孔出流判定=0.770.65，為堰流。式中，e為閘門(mén)開(kāi)啟高度，H為堰、閘前水頭。c.過(guò)流能力計(jì)算=0.150.8，為自由泄流；式中，ht為堰頂下游水深，H為堰頂上游水深。因堰頂設(shè)有閘墩，應(yīng)考慮側(cè)收縮影響，采用寬頂堰

6、流量公式計(jì)算泄流量：Q2=810.38m³/s。式中，m為綜合流量系數(shù)，=0.368，查水利計(jì)算手冊(cè)表3-2-3得mm為0.359，ms為0.385，由此公式查表計(jì)算出流量系數(shù)，則側(cè)收縮系數(shù)不再計(jì)算。 b為每孔閘凈寬，為10m； n為孔數(shù)，為3孔； H0為堰上水頭，為5.5m； c為側(cè)收縮系數(shù)，無(wú)底坎寬頂堰， 多孔閘過(guò)流時(shí)，計(jì)算綜合流量系數(shù)后不用計(jì)算側(cè)收縮系數(shù)。1.2.2兩側(cè)八孔防潮閘段a.判定堰流類(lèi)型9610，過(guò)渡為明渠流。式中為堰壁厚度，H為堰上水頭。b過(guò)流量計(jì)算因泄洪閘下游與陡坡相連，水利計(jì)算可按堰流計(jì)算方法進(jìn)行。=-12.260.8，為自由泄流；式中，ht為堰頂下游水深，H為

7、堰頂上游水深。因堰頂設(shè)有閘墩，應(yīng)考慮側(cè)收縮影響，采用寬頂堰流量公式計(jì)算泄流量：Q2=46.57m³/s。式中，m為流量系數(shù)，因進(jìn)口為斜坡式進(jìn)口，P/H=5/0.5=10，cot=10/5=2，查水利計(jì)算手冊(cè)（2006年第二版）中表3-2-1取m=0.374； b為每孔閘凈寬，為10m； n為孔數(shù)，為8孔； H0為堰上水頭，為0.5m； c為側(cè)收縮系數(shù)，為有底坎寬頂堰的側(cè)收縮系數(shù)，可由別津斯基公式計(jì)算c=；式中，P為上游堰高，取5.0m；H為堰前水頭，為0.5m；b為兩墩間凈寬，為10m；B為上游引渠寬，為130m，為系數(shù)，取0.10。多孔閘過(guò)流時(shí)，c的確定可取加權(quán)平均值=0.994；

8、式中，n為孔數(shù)，cm為中孔側(cè)收縮系數(shù)，經(jīng)計(jì)算取0.993，cs為邊孔側(cè)收縮系數(shù)，經(jīng)計(jì)算取1。計(jì)算中孔側(cè)收縮系數(shù)時(shí)，b/B用代替，d為墩厚，為2.0m；計(jì)算邊孔側(cè)收縮系數(shù)時(shí)，b/B用代替，b為邊墩邊緣線與建筑物上游引渠水邊線之間的距離，為20m。因此，內(nèi)海排水時(shí)，閘室過(guò)流量Q=Q1+Q2=810.38+46.57=856.95m³/s。二、消能防沖計(jì)算2.1外海進(jìn)水外海進(jìn)水時(shí)，外海水面高程取5.11m，如意湖內(nèi)水面高程取1.0m。中間三孔放空閘，底板高程為-4.0m，兩側(cè)八孔防潮閘底板高程為2.0m，每孔閘凈寬度為10m。閘室泄流量為Q=1730.41m³/s，泄槽段及消力池

9、段寬度為B=130m，單寬流量q=Q/B=1730.41÷130=13.31m³/s。2.1.1計(jì)算收縮斷面水深a收縮斷面水深hc的基本計(jì)算公式：E0=9.11 =式中，E0為以下游河床為基準(zhǔn)面的泄水建筑物上游總水頭，為9.11m； q為收縮斷面處的單寬流量，為13.31m³/s.m； g為重力加速度，取9.81m/s2； 為流速系數(shù)，查水力計(jì)算手冊(cè)（2006年第二版）中表4-2-1，取0.85。經(jīng)計(jì)算，得收縮水深hc=1.26m。b收縮斷面水深hc的共軛水深hc”計(jì)算hc”=4.87式中，F(xiàn)rc為收縮斷面弗勞德數(shù)，F(xiàn)rc=3.0。c水流銜接狀態(tài)的判別hc”=4.

10、87ht=3.0m，為遠(yuǎn)離水躍，須采取工程措施，強(qiáng)迫水流發(fā)生臨界或稍有淹沒(méi)的水躍。式中，ht為下游水深d消力池的水力計(jì)算消力池的池深S=hc”-ht-z=1.1×4.87-3-0.80=1.56m式中，為安全系數(shù)，取1.1； ht為下游水深，為3.0m； z為消力池出口水面落差。z=0.80m為消力池末端升坎的流速系數(shù)，取0.95；hT為池末局部水深，hT=hc”=1.1×4.87=5.36m消力池池長(zhǎng)L=6.9（hc”-hc）=6.9×（4.87-1.26）=24.91m。消力池底板厚度可根據(jù)抗沖和抗浮要求，按下式計(jì)算，并取其大值：抗沖：t=0.99m。抗?。簍

11、=0.62m。式中，t為消力池底板厚度； H閘孔泄水時(shí)的上、下游水位差，為4.11m； k1為消力池底板計(jì)算系數(shù)，取0.2； k2為消力池底板安全系數(shù)，取1.2； U為作用在消力池底板地面的揚(yáng)壓力，經(jīng)計(jì)算為60.33kPa； W為作用在消力池底板頂面的水重，經(jīng)計(jì)算為50.28kPa； Pm為作用在消力池底板上的脈動(dòng)壓力，其值可取躍前收縮斷面流速水頭的5%，經(jīng)計(jì)算為2.86kPa； b為消力池底板的飽和重度，取25KN/m³。取兩者計(jì)算最大值，消力池底板厚度取0.99m。e海漫長(zhǎng)度計(jì)算海漫長(zhǎng)度按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算Lp=62.33mK為系數(shù)，取12；H為水閘上下游水位差，為4.11m；q為消力

12、池出口單寬流量，為13.31m³/s.m。f海漫末端的河床沖刷坑深度dm計(jì)算dm=1.88m。式中，qm為海漫末端的單寬流量，取13.31m³/s.m； v0為河床土質(zhì)允許不沖流速，因海漫下游拋填塊石，取v0=3.0m/s； hm為海漫末端河床水深，取3.0m。經(jīng)計(jì)算，海漫末端的沖刷坑深度dm為1.88m。2.2內(nèi)海排水內(nèi)海排水時(shí)，內(nèi)海水面高程取2.50m，外海水面高程取-3.03m。中間三孔放空閘，底板高程為-4.0m，兩側(cè)八孔防潮閘底板高程為2.0m，每孔閘凈寬度為10m。閘室泄流量為Q=856.95m³/s，消力池段平均寬度取B=150m，單寬流量q=Q/B

13、=856.95÷150=5.71m³/s。2.1.1計(jì)算收縮斷面水深a收縮斷面水深hc的基本計(jì)算公式：E0=8.5 =式中，E0為以下游河床為基準(zhǔn)面的泄水建筑物上游總水頭，為8.5m； q為收縮斷面處的單寬流量，為5.71m³/s.m； g為重力加速度，取9.81m/s2； 為流速系數(shù)，查水力計(jì)算手冊(cè)（2006年第二版）中表4-2-1，取0.85。經(jīng)計(jì)算，得收縮水深hc=0.54m。b收縮斷面水深hc的共軛水深hc”計(jì)算hc”=3.25式中，F(xiàn)rc為收縮斷面弗勞德數(shù)，F(xiàn)rc=4.59。c水流銜接狀態(tài)的判別hc”=3.25ht=1.47m，為遠(yuǎn)離水躍，須采取工程措施

14、，強(qiáng)迫水流發(fā)生臨界或稍有淹沒(méi)的水躍。式中，ht為下游水深，為1.47m。d消力池的水力計(jì)算消力池的池深S=hc”-ht-z=1.1×3.25-1.47-0.72=1.39m式中，為安全系數(shù)，取1.1； ht為下游水深，為1.47m； z為消力池出口水面落差z=0.72m為消力池末端升坎的流速系數(shù)，取0.95；hT為池末局部水深，hT=hc”=1.1×3.25=3.58m消力池池長(zhǎng)L=6.9（hc”-hc）=6.9×（3.11-0.58）=17.46m。消力池底板厚度可根據(jù)抗沖和抗浮要求，按下式計(jì)算，并取其大值：抗沖：t=0.69m。抗?。簍=0.62m。式中，t為消力池底板厚度； H閘孔泄水時(shí)的上、下游水位差，為5.53m； k1為消力池底板計(jì)算系數(shù)，取0.19； k2為消力池底板安全系數(shù)，取1.2； U為作用在消力池底板地面的揚(yáng)壓力，經(jīng)計(jì)算為39.92kPa； W為作用在消力池底板頂面的水重，經(jīng)計(jì)算為29.86kPa； Pm為作用在消力池底板上的脈動(dòng)壓力，其值可取躍前收縮斷面流速水頭的5%，經(jīng)計(jì)算為2.87kPa； b為消力池底板的飽和重度，取25KN/m³。取兩者計(jì)算最大值，消力池底板