冲沙闸泄洪闸

冲沙闸泄洪闸

5.3.2 闸孔设计

5.3.2.1 冲沙闸的设计

流量计算：Q 1=10%~15%Q 设计=（10%~15%）*2720 m 3/s=272~408 m 3/s

Q 2=2*Q 引用=2*46.6 m 3/s=93.2 m 3/s Q 设计—设计洪水流量；Q 引用—电站引用流量。

鉴于以上计算结果，选定在设计洪水位的过流量为Q 冲沙闸=350m 3/s 。

流速计算： v=

v—设计洪水位下冲沙闸的流速；

g—重力加速度；

h—设计洪水位下冲沙闸的流速水头。

由 得=

=16.95 m 2

从而确定冲沙闸的闸孔尺寸为：闸孔宽为4 m ，闸孔高为5 m 。

5.3.2.2 泄洪闸的设计

在正常水位为897.00m ，泄洪冲沙闸堰顶高程为863.0m ，=4610 m 3/s ，

=350 m 3/s 。=-=4610-350 m 3/s=4260 m 3/s .

（1）泄洪闸闸孔尺寸的估算 由于泄洪闸泄流时为闸孔出流，故按闸孔出流公式计算：

（1）

—通过泄洪闸的总流量（m 3/s ）；

—闸孔数；

—闸孔净宽（m ）

；—流量系数；

—闸孔开度（m ）

；—重力加速度；—堰上水头（m ）

。根据上面的公式可求出闸孔总过水面积为：

206.28 m 2

2*9.80*（897.00-863.00）

2Q nb h gH

μ=e bh 2Q

gH

μQ 校核Q 冲沙闸Q 泄洪闸Q 校核Q 冲沙闸2Q nb h gH μ=Q n b μe h g H =nbh e S =总

我国大、中型水闸的宽度一般采用812 m 。同时本设计闸孔总面积较小，闸孔数不宜过多。在闸孔较少时，为便于闸门对称开启，使过闸水流均匀，避免由于偏流造成闸下局部冲刷和使闸室结构受力对称，孔数宜采用单数。

当采用3孔泄洪闸时，单孔闸门面积=68.76 m 2 当采用5孔泄洪闸时，单孔闸门面积=41.26 m 2

在坝址选择时已确定泄洪冲沙孔闸坝段长50m ，故选用3孔泄洪闸+1孔冲沙闸的布置形式。

（2）泄洪闸闸孔尺寸的必选及确定

由=68.76 m 2，选取一下4种方案进行比较，选择其中较优方案作为泄洪闸的最终尺寸。

方案一：闸孔宽8 m ，闸孔高8 m ，均为潜孔。方案二：闸孔宽8 m ，闸孔高9 m ，均为潜孔。方案三：闸孔宽8 m ，闸孔高10 m ，均为潜孔。方案四：闸孔宽8 m ，闸孔高11 m ，均为潜孔。方案比较：

方案一：按公式（1）计算泄洪闸的过流能力：

=3965.14 m 3/s 方案二：按公式（1）计算泄洪闸的过流能力：

3/s 方案三：按公式（1）计算泄洪闸的过流能力：

3/s 方案四：按公式（1）计算泄洪闸的过流能力：

=5452.07 m 3/s 通过水力学计算，四种方案中除方案一过流能力不满足要求外，其它三种方案都满足泄流能力的要求。考虑闸门尺寸增大的同时会使钢材的使用量和启闭设备的投入增大，相对投资大，故选择方案二。5.3.2.3 泄流能力的计算

泄水建筑物由3孔泄洪+1孔冲沙闸组成，为3级建筑物，相应洪水标准为：设计洪水流量（P=1%） Q=2720m 3/s 校核洪水流量（P=0.1%） Q=4610m 3/s

当洪水来流量小于400m 3/s 时，泄流量为3孔泄洪+1孔冲沙闸泄流量和进水闸的引用流量。当洪水来流量大于400m 3/s 时，电站停止发电，泄流量为3孔泄洪+1孔冲沙闸泄流量。

泄洪闸冲砂闸泄流能力按以下公式计算：

式中：—流量（m 3/s ）；

:S 单S 单S 单2Q nb h gH μ=2*9.80*342Q nb h gH μ=2*9.80*342Q nb h gH μ=2*9.80*342Q nb h gH μ=2*9.80*342

/30

2H g b n m Q s ⋅⋅⋅⋅⋅=σσQ

—堰流淹没系数；

—侧收缩系数；

—流量系数,取0.360；

—闸孔数；

—闸孔净宽（m ）

；—计入行近流速水头的堰上水头（m ）

。泄洪闸由于布置为潜孔，当泄流时为堰流时（e/H ＞0.75）按照上述的堰流

公式进行泄流计算，当泄流时为孔流时（e/H ＜0.75），泄流能力按闸孔出流公式计算：

式中：μ—流量系数；

e—闸孔开度（m ）。其余符号同前。

（1）当洪水流量=4610 m 3/s 时；

1）在校核洪水流量时，3孔泄洪闸+1孔冲沙闸全部开启泄放洪水。

假设校核洪水位为894.00 m ，则泄洪闸e 1/H=9/32=0.28＜0.75，冲沙闸

e 2/H=5/32=0.16＜0.75。故这时泄洪闸和冲沙闸均属于孔流。

=4259.44 m 3/s =394.39 m 3/s

=+=4653.83 m 3/s ＞4610 m 3/s

2）在校核洪水流量时，3孔泄洪闸+1孔冲沙闸全部开启泄放洪水。

假设校核洪水位为893.00 m ，则泄洪闸e 1/H=9/30=0.30＜0.75，冲沙闸

e 2/H=5/30=0.17＜0.75。故这时泄洪闸和冲沙闸均属于孔流。

=4190.18 m 3/s =387.98 m 3/s

=+=4578.16 m 3/s ＜4610 m 3/s

3）在校核洪水流量时，3孔泄洪闸+1孔冲沙闸全部开启泄放洪水。

假设校核洪水位为893.50 m ，则泄洪闸e 1/H=9/30.5=0.30＜0.75，冲沙闸

e 2/H=5/30.5=0.16＜0.75。故这时泄洪闸和冲沙闸均属于孔流。

=4224.95 m 3/s =391.20 m 3/s

=+=4616.15 m 3/s ＞4610 m 3/s

σs σm n b 0H gH

nbe Q 2μ=Q Q 泄洪闸Q 冲沙闸Q 总Q 泄洪闸Q 冲沙闸Q 泄洪闸Q 冲沙闸Q 总Q 泄洪闸Q 冲沙闸Q 泄洪闸Q 冲沙闸Q 总Q 泄洪闸Q 冲沙闸