闸门水力计算说明汇总

水闸水力计算说明

一、过流能力计算

1.1外海进水

外海进水时，外海水面高程取5.11m ，如意湖内水面高程取1.0m 。中间三孔放空闸，底板高程为-4.0m ，两侧八孔防潮闸底板高程为2.0m ，每孔闸净宽度为10m 。

表2 内海排水时计算参数特性表

1.1.1中间三孔放空闸段 a.判定堰流类型

27.511

.948

==

H

δ

式中δ为堰壁厚度，H 为堰上水头。 2.5＜5.27＜10，为宽顶堰流。 b.堰流及闸孔出流判定

11

.95

=

H e =0.549≤0.65，为闸孔出流。 式中，e 为闸门开启高度，H 为堰、闸前水头。 c.自由出流及淹没出流判定

闸孔出流收缩断面水深h c=ε1e=5.0×0.650=3.25m 。 式中，e 为闸门开启高度，为5.0m ；

ε1为垂向收缩系数，查《水利计算手册》（2006年第二版）中表3-4-1

得0.650。

收缩断面处水流速为

υc=)(20c h H g -ϕ=）（25.311.981.9295.0-⨯⨯⨯=10.19m/s 。

式中，ψ为闸孔流速系数，查《水利计算手册》（2006年第二版）中表3-4-3，取0.95；

H 0为闸前总水头，为9.11m ； hc 为收缩断面水深。

收缩断面水深hc 的共轭水深

hc”=)181(22

-+c c c gh h ν=)125

.381.919.1081(225.32

-⨯⨯+=6.83m ；

下游水深ht=5.0m ＜hc”=6.83m ，故为自由出流。 d.过流量计算

根据闸孔自由出流流量计算公式

Q 1=002gH be μ=11.981.92530503.0⨯⨯⨯⨯⨯=1008.71m³/s 。 式中，μ0为流量系数，平板闸门流量系数可按经验公式 μ0=0.60-0.176

H

e

=0.60-0.176×0.549=0.503； b 为闸孔宽度，为3×10=30m 。 1.1.2两侧八孔防潮闸段 a.判定堰流类型

43.1511

.348

==

H

δ

＞10，过渡为明渠流。 式中δ为堰壁厚度，H 为堰上水头。 b ．过流量计算

因泄洪闸下游与陡坡相连，水利计算可按堰流计算方法进行。

H h t =11

.31-=-0.32＜0.8，为自由泄流； 式中，h t 为堰顶下游水深，H 为堰顶上游水深。

因堰顶设有闸墩，应考虑侧收缩影响，采用宽顶堰流量公式计算泄流量： Q 2=2

3

02H g mnb c σ=2

311.381.92108377.0985.0⨯⨯⨯⨯⨯⨯=721.70m³/s 。 式中，m 为流量系数，因进口为斜坡式进口，P/H=7/3.11=2.25，cot θ=30/7=4.286，查《水利计算手册》（2006年第二版）中表3-2-1取m=0.377；

b 为每孔闸净宽，为10m ； n 为孔数，为8孔； H 0为堰上水头，为3.11m ；

σc 为侧收缩系数，为有底坎宽顶堰的侧收缩系数，可由别津斯基公式计算

σc =)/1()(/2.014/13

B b B

b

H P -+-α

；

式中，P 为上游堰高，取7.0m ；H 为堰前水头，为3.11m ；b 为两墩间净宽，为10m ；B 为上游引渠宽，为148m ，α为系数，取0.10。

多孔闸过流时，σc 的确定可取加权平均值

n

n cs

cm c σσσ+-=

)1(=0.985；

式中，n 为孔数，σcm 为中孔侧收缩系数，经计算取0.988，σcs 为边孔侧收缩系数，经计算取0.962。

计算中孔侧收缩系数时，b/B 用d

b b

+代替，d 为墩厚，为2.0m ；计算边孔侧收缩系数时，b/B 用

b

b b

∆+代替，Δb 为边墩边缘线与建筑物上游引渠水边线之间的距离，为20m 。

因此，外海排水时，闸室过流量Q=Q 1+Q 2=1008.71+721.70=1730.41m³/s 。 1.2内海排水

内海排水时，内海水面高程取2.50m ，外海水面高程取-3.03m 。中间三孔放空闸，底板高程为-3.0m ，两侧八孔防潮闸底板高程为2.0m ，每孔闸净宽度为10m 。

表2 内海排水时计算参数特性表

1.2.1中间三孔放空闸段 a.判定堰流类型

38.75

.648

==

H

δ

式中δ为堰壁厚度，H 为堰上水头。 2.5＜7.38＜10，为宽顶堰流。 b.堰流及闸孔出流判定

5

.65=H e =0.77＞0.65，为堰流。 式中，e 为闸门开启高度，H 为堰、闸前水头。 c.过流能力计算

H h t =5

.697.0=0.15＜0.8，为自由泄流； 式中，h t 为堰顶下游水深，H 为堰顶上游水深。

因堰顶设有闸墩，应考虑侧收缩影响，采用宽顶堰流量公式计算泄流量： Q 2=2

302H g mnb c σ=2

35.681.92103368.0⨯⨯⨯⨯⨯=810.38m³/s 。 式中，m 为综合流量系数，n

m n m m s

m +-=

)1(=0.368，查《水利计算手册》

表3-2-3得m m 为0.359，m s 为0.385，由此公式查表计算出流量系数，则侧收缩系数不再计算。

b 为每孔闸净宽，为10m ； n 为孔数，为3孔； H 0为堰上水头，为5.5m ；

σc 为侧收缩系数，无底坎宽顶堰， 多孔闸过流时，计算综合流量系数后不用计算侧收缩系数。

1.2.2两侧八孔防潮闸段 a.判定堰流类型

==

5

.048

H

δ

96＞10，过渡为明渠流。 式中δ为堰壁厚度，H 为堰上水头。 b ．过流量计算

因泄洪闸下游与陡坡相连，水利计算可按堰流计算方法进行。

H h t =5

.013.6-=-12.26＜0.8，为自由泄流； 式中，h t 为堰顶下游水深，H 为堰顶上游水深。

因堰顶设有闸墩，应考虑侧收缩影响，采用宽顶堰流量公式计算泄流量： Q 2=2

3

02H g mnb c σ=2

35.081.92108374.0994.0⨯⨯⨯⨯⨯⨯=46.57m³/s 。 式中，m 为流量系数，因进口为斜坡式进口，P/H=5/0.5=10，cot θ=10/5=2，查《水利计算手册》（2006年第二版）中表3-2-1取m=0.374；

b 为每孔闸净宽，为10m ；