水闸综合水力计算实例.doc

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1、水闸水力计算一、基本资料某平底水闸担负汛期某河部分排洪的任务。在汛期，当邻闸泄流量达5000m3／s时，本闸开始泄洪。根据工程规划，进行水力计算的有关资料如下：1．水闸宽度设计标准．(1)设计洪水流量为1680m3／s，相应的上游水位7.18m，下游水位为6.98m；(2)校核洪水流量为l828m3／s，相应的上游水位为7.58m，下游水位为7.28m．2．消能设计标准因水闸通过设计洪水流量时，上下游水位差很小，过闸水流呈淹没出流状态，故不以设计洪水流量作为消能设计标准。现考虑汛期邻闸泄洪流量为5000m3／s时，本闸开始

2、泄洪，此时上下游水位差最大，可作为消能设计标准．其相应的上游水位为5.50m，下游水位为2.50m，并规定闸门第一次开启高度m。3．闸身稳定计算标准(考虑闸门关闭，上下游水位差最大的情况)(1)设计情况：上游水位为6.50m，下游水位为-1.20m：(2)校核情况：上游水位为7.00m，下游水位为-120m。4．水闸底板采用倒拱形式，底板前段闸坎用浆砌块石填平。为了与河底超高相适应，闸坎高程定为-1.00m，倒拱底板高程为-1.50m．5．闸门、闸墩及翼墙型式：闸门为平面闸门，分上下两扇。闸墩墩头为尖圆形，墩厚m．翼墙为圆

3、弧形，圆弧半径m．6闸址处河道断面近似为矩形，河宽m．7．闸基土壤为中等密实枯土．8．水闸纵剖面团及各部分尺寸见图15.1。二、水力计算任务：1．确定水闸溢流宽度及闸孔数；2．闸下消能计算；3．闸基渗流计算．三、水力计算：1、确定水闸溢流宽度及闸孔数平底水闸属无坎宽顶堰。先判别堰的出流情况。已知设计洪水流量Q＝1680m3／s，相应的上游水位为7.18m，闸坎高程为-1.00m，则宽顶堰堰上水头m又知河宽m，则下游水位为6.98m，则下游水面超过堰顶的高度由表10.9知，为宽顶堰淹没出流．据堰流基本公式(10.4)；可得水

4、闸溢流宽度对无坎宽顶堰。取侧收缩系数。因流量系数m和淹没系数均与堰宽有关，必须用试算法求。现设75m。根据得。再根据，由表10.9查得。于是得假设与计算值近似相等，故m即为所求．每孔闸宽往往决定于闸门形式、闸门启闭机的能力及其他具体条件。取每孔间宽＝6m，则闸孔数。现取，则水闸实际溢流宽度m求通过水闸的实际流量。根据及由表10.8查得m=0.355。再根据．由表10.9查得。则实际流量m3/s实际流量大于设计流量，所取值满足要求．再核算所取值能否满足通过校核流量l828米／秒的要求．已知相应于校核流量的上游水位为7.58m

5、，则堰上水头为宽顶堰淹没出流。按，由表11.9查得，则通过水闸的流量所取值满足要求。决定采用水闸溢流宽度2、闸下消能计算根据本间设计要求，闹下消能按上游水位为5.50米，下游水位为2.50米，闸门开启高度的情况计算．(一)判别属于堰流或闸孔出流闸上水头m由式(10.1)知为闸孔出流．(二)判别属于自由出流或淹没出孔流因闸孔流量为未知，尚无法判别闸孔出流情况，先假设为自由孔流，算出流量后再行校核。宽顶堰上平面闸门自由孔流的流量公式(11.21)计算：已知闸孔宽度；m；先不计，即对底部为锐缘的平面闸门，闸孔流量系数按式（10.

6、25）计算：以上各值代入流量公式中得按所得的流量近似值求，再计算流量的较精确值：故得所求流量与第一次近似值甚为接近，不必再算。下面校核是否属于自由出流．按，由表10.11查得锐缘平面闸门的垂向收缩系数．由式(10.29)可得临界水跃跃后水深下游水深因为自由孔流，与原假设的出流情况相符，所求流是正确的．因为是自由出流，闸下发生远离水跃，需要做消能工，采用消力池。．(三)求消力池深度水闸单宽流量临界水深由表10.12查得平底闸平面闸门的流速系数。按及值，由附录图Ⅳ查得因闸底为倒拱，可利用闸坎后一段长11m的倒拱底板作为消力池的

7、一部分，故以倒拱底板高程-1.5m作为消力池池底高程，即采用池深(四)求消力池长度l消力池长度按公因按Ⅳ查得所以水越长度则池长采用池长为17m(包括倒拱底板后段11m及底板外另加的6m，见图15．1)。(五)求海漫长度海漫长度(即跃后保护段长度)按南京水利科学研究院的公式计算：式中上下游水位差m：消力池末端单宽流量可按消力池宽度求得：对粘性土壤，可取系数.于是采用海漫长度为30m。3、闸基渗流计算闸基渗流主要是计算渗径长度和闸底渗流压强。至于渗流量，因闸基为粘性土壤，渗透性小，且本工程对控制渗流量要求不高，故不必计算。(—

8、)求渗径长度渗径长度应能满足水闸上下游水位差最大时的防渗要求，故按上下游水位差最大的情况来确定。上下游水位差最大的情况为闸身稳定计算中的校核情况，相应的上游水位为7.0m，下游水位为-1.2m，最大水位差按水闸结构布置要求，初步拟定闸底轮廓线，再核算渗径长度是否满足要求．因本闸水位差较大，由结构布置要求