冲沙闸泄洪闸

当采用 3 孔泄洪闸时，单孔闸门面积 S单 =68.76 m2
当采用 5 孔泄洪闸时，单孔闸门面积 S单 =41.26 m2
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 S单 =68.76 m2，选取一下 4 种方案进行比较，选择其中较优方案作为泄洪
Q冲沙闸 =0 m3/s
Q总 = Q泄洪闸 + Q冲沙闸 =3421.27 m3/s＞2720 m3/s 2）在此洪水流量时，3 孔泄洪闸全部开启泄放洪水。 假设校核洪水位为 878.00 m，则泄洪闸 e1/H=9/15=0.6＜0.75。故这时泄 洪闸属于孔流。 Q泄洪闸 =2650.10 m3/s
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：
Q s m nb 2g H03/2
式中： Q —流量（m3/s）；
σ—堰流淹没系数； σ —侧收缩系数；
s
m —流量系数,取 0.360； n —闸孔数； b —闸孔净宽（m）； H0 —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：
流速计算： v= === 2*9.80*（897.00-863.00） m/s=25.81 m/s
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 Q nbhe 2gH
得 bhe =
Q =16.95 m2 2gH
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
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=2720m3/s
校核洪水流量（P=0.1%）
Q=4610m3/s
当洪水来流量小于 400m3/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 400m3/s 时，电站停止发电，泄流量为 3 孔泄
Q冲沙闸 =0 m3/s
Q总 = Q泄洪闸 + Q冲沙闸 =2719.85 m3/s=2720 m3/s 故设计洪水位为 875.64 m。 （3） 当洪水流量 Q =2370 m3/s 时； 1）在此洪水流量时，3 孔泄洪闸全部开启泄放洪水。
假设此时洪水位为 875.00 m，则泄洪闸 e1/H=9/12=0.75=0.75。故这时泄 洪闸属于孔流。 Q泄洪闸 =2650.10 m3/s Q冲沙闸 =0 m3/s Q总 = Q泄洪闸 + Q冲沙闸 =2650.10 m3/s＞2370 m3/s 2）在此洪水流量时，3 孔泄洪闸全部开启泄放洪水。 假设此时洪水位为 874.00 m，则泄洪闸 e1/H=9/11=0.82＞0.75。故这时 泄洪闸属于堰流。 Q泄洪闸 = m3/s Q冲沙闸 =0 m3/s Q总 = Q泄洪闸 + Q冲沙闸 = m3/s＞2370 m3/s
5.3.2 闸孔设计
5.3.2.1 冲沙闸的设计 流量计算：Q1=10%~15%Q 设计=（10%~15%）*2720 m3/s=272~408 m3/s Q2=2*Q 引用=2*46.6 m3/s=93.2 m3/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=350m3/s。
Q冲沙闸 =0 m3/s
Q总 = Q泄洪闸 + Q冲沙闸 =2715.55 m3/s＜2720 m3/s 6）在此洪水流量时，3 孔泄洪闸全部开启泄放洪水。 假设校核洪水位为 875.65 m，则泄洪闸 e1/H=9/12.65=0.71＜0.75。故这 时泄洪闸属于孔流。 Q泄洪闸 =2720.93 m3/s
Q冲沙闸 =0 m3/s
Q总 = Q泄洪闸 + Q冲沙闸 =2758.31 m3/s＞2720 m3/s 4）在此洪水流量时，3 孔泄洪闸全部开启泄放洪水。 假设校核洪水位为 875.50 m，则泄洪闸 e1/H=9/12.5=0.72＜0.75。故这 时泄洪闸属于孔流。 Q泄洪闸 =2704.75 m3/s
Q冲沙闸 =387.98 m3/s
Q总 = Q泄洪闸 + Q冲沙闸 =4578.16 m3/s＜4610 m3/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 e1/H=9/30.5=0.30＜0.75，冲沙 闸 e2/H=5/30.5=0.16＜0.75。故这时泄洪闸和冲沙闸均属于孔流。 Q泄洪闸 =4224.95 m3/s
Q冲沙闸 =0 m3/s
Q总 = Q泄洪闸 + Q冲沙闸 =2720.93 m3/s＞2720 m3/s 7）在此洪水流量时，3 孔泄洪闸全部开启泄放洪水。 假设校核洪水位为 875.64 m，则泄洪闸 e1/H=9/12.64=0.71＜0.75。故这 时泄洪闸属于孔流。 Q泄洪闸 =2719.85 m3/s
（4） 当洪水流量 Q =2120 m3/s 时； （5） 当洪水流量 Q =1920 m3/s 时； （6） 当洪水流量 Q =1590 m3/s 时； （7） 当洪水流量 Q =1040 m3/s 时； （8） 当洪水流量 Q =500 m3/s 时；
（9） 当洪水流量 Q =400 m3/s 时； （10） 当洪水流量 Q =350 m3/s 时； （11） 当洪水流量 Q =300 m3/s 时； （12） 当洪水流量 Q =200 m3/s 时；
在正常水位为 897.00m，泄洪冲沙闸堰顶高程为 863.0m， Q校核 =4610 m3/s，
Q冲沙闸 =350 m3/s。 Q泄洪闸 = Q校核 - Q冲沙闸 =4610-350 m3/s=4260 m3/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：
Q nbhe 2gH
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：
Q nbhe 2gH = 3*8*0.8*8* 2*9.80*34 =3965.14 m3/s
Q冲沙闸 =394.39 m3/s
Q总 = Q泄洪闸 + Q冲沙闸 =4653.83 m3/s＞4610 m3/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 e1/H=9/30=0.30＜0.75，冲沙闸 e2/H=5/30=0.17＜0.75。故这时泄洪闸和冲沙闸均属于孔流。 Q泄洪闸 =4190.18 m3/s
Q冲沙闸 =0 m3/s
Q总 = Q泄洪闸 + Q冲沙闸 =2704.75 m3/s＜2720 m3/s 5）在此洪水流量时，3 孔泄洪闸全部开启泄放洪水。 假设校核洪水位为 875.60 m，则泄洪闸 e1/H=9/12.6=0.71＜0.75。故这 时泄洪闸属于孔流。 Q泄洪闸 =2715.55 m3/s
Q nbhe 2gH = 3*8*0.8*11* 2*9.80*34 =5452.07 m3/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Байду номын сангаас择方案二。
5.3.2.3 泄流能力的计算
Q冲沙闸 =0 m3/s
Q总 = Q泄洪闸 + Q冲沙闸 =2962.90 m3/s＞2720 m3/s 3）在此洪水流量时，3 孔泄洪闸全部开启泄放洪水。 假设校核洪水位为 876.00 m，则泄洪闸 e1/H=9/13=0.69＜0.75。故这时 泄洪闸属于孔流。 Q泄洪闸 =2758.31 m3/s
Q nbe 2gH
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 Q =4610 m3/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 e1/H=9/32=0.28＜0.75，冲沙闸 e2/H=5/32=0.16＜0.75。故这时泄洪闸和冲沙闸均属于孔流。 Q泄洪闸 =4259.44 m3/s
频率 （%）
33.3 10 5 3.3 2 1 0.1
洪水流量 Q （m3/s）
200
泄流能力计算成果表
泄洪闸泄洪流 冲沙闸泄洪流
量 （m3/s）
量 （m3/s）
300
350
400
500
1040
1590
1920
2120
2370 2720 4610
2720 4219.32
0 390.68
上游水位 （m）
Q冲沙闸 =390.69 m3/s
Q总 = Q泄洪闸 + Q冲沙闸 =4610.09 m3/s=4610 m3/s 故校核洪水位为 893.42 m。 （2） 当洪水流量 Q =2720 m3/s 时； 1）在此洪水流量时，3 孔泄洪闸全部开启泄放洪水。 假设校核洪水位为 883.00 m，则泄洪闸 e1/H=9/20=0.45＜0.75，冲沙闸 e2/H=5/20=0.25＜0.75。故这时泄洪闸属于孔流。 Q泄洪闸 =3421.27 m3/s
Q冲沙闸 =390.88 m3/s
Q总 = Q泄洪闸 + Q冲沙闸 =4612.37 m3/s＞4610 m3/s 5）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 893.42 m，则泄洪闸 e1/H=9/30.42=0.30＜0.75，冲沙 闸 e2/H=5/30.42=0.16＜0.75。故这时泄洪闸和冲沙闸均属于孔流。 Q泄洪闸 =4219.41 m3/s
方案二：按公式（1）计算泄洪闸的过流能力：
Q nbhe 2gH = 3*8*0.8*9* 2*9.80*34 =4460.78 m3/s
方案三：按公式（1）计算泄洪闸的过流能力：
Q nbhe 2gH = 3*8*0.8*10* 2*9.80*34 =4956.43 m3/s
方案四：按公式（1）计算泄洪闸的过流能力：
Q冲沙闸 =391.20 m3/s
Q总 = Q泄洪闸 + Q冲沙闸 =4616.15 m3/s＞4610 m3/s
4）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 893.45 m，则泄洪闸 e1/H=9/30.45=0.30＜0.75，冲沙 闸 e2/H=5/30.45=0.16＜0.75。故这时泄洪闸和冲沙闸均属于孔流。 Q泄洪闸 =4221.49 m3/s
875.64 893.42
下游水位 （m）
862.95 863.48 863.70 863.91 864.25 865.92 865.17 867.82 868.18 868.63 869.19 871.50
5.3.2.4 坝顶高程确定
工况 正常情况 校核情况 设计情况
闸坝坝顶高程计算表 上游水位(m) 安全加高(m) 计算超高(m)
（1）
Q —通过泄洪闸的总流量（m3/s）；
n —闸孔数；
b —闸孔净宽（m）；
—流量系数；
he —闸孔开度（m）； g —重力加速度；
H —堰上水头（m）。 根据上面的公式可求出闸孔总过水面积为：
S总 =nbhe 206.28 m2
我国大、中型水闸的宽度一般采用 8 12 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。
897.00
0.4
1.30
893.42
0.3
0.84
0.4
1.29
坝顶高程(m)
5.3.3 消能放冲设计
消能防冲采用 70m 长的混凝土护坦与下游河道衔接，护坦底坡 3%，护坦上 部设 0.6m 厚的 C40HF 耐磨砼，护坦尾部设 24m 长的钢筋笼装大卵（块）石回填保 护。