冲沙闸泄洪闸之令狐文艳创作
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5.3.2 闸孔设计
令狐文艳
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3/s。
沙闸=350m
流速计算：v==== 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 nb hμ
得e bh=16.95 m2
从而确定冲沙闸的闸孔尺寸为：闸孔宽为 4 m，闸孔高为5m。
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 ，Q 校核=4610 m 3
/s ，Q 冲沙闸=350 m 3
/s 。Q 泄洪闸=Q 校核-Q 冲沙闸
=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：
Q nb h μ=1）
Q —通过泄洪闸的总流量（m 3/s ）； n —闸孔数；
b —闸孔净宽（m ）；
μ—流量系数；
e
h —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：
=nbh e S =
总206.28 m
2
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S 单=68.76 m 2
当采用5孔泄洪闸时，单孔闸门面积S 单=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S 单=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：
Q nb h μ=3/s
方案二：按公式（1）计算泄洪闸的过流能力：
Q nb h μ=3/s
方案三：按公式（1）计算泄洪闸的过流能力：
Q nb h μ=3/s
方案四：按公式（1）计算泄洪闸的过流能力：
Q nb h μ==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=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：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）；
H—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Q=4610m3/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=4259.44m3/s
Q
冲沙闸=394.39m3/s
Q 总=Q
泄洪闸+Q冲沙闸=4653.83m3/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=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=4224.95m3/s
Q
冲沙闸=391.20m3/s
Q 总=Q
泄洪闸+Q冲沙闸=4616.15m3/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。