水闸水力计算

一、闸孔宽度的确定

1、流量计算

南沙平原总面积741.9km2，72小时设计暴雨值20年一遇为258mm。产流计算采用初损后损法。南沙平原为沙性土，初损取30mm，后损取每小时0.5mm。设三日洪水总量为Q。

Q =（0.258m-0.03m-0.0005m×72）×741.9×106m2

=0.192m×741.9×106m3

=14244.48万m3

南沙平原为河网地区，钱塘江一线排涝闸共11座，闸孔总宽为192m。外六工段闸分得三日排涝流量为2826.58万m3

外六工段闸平均流量Q=2826.58×104/72×60×60×50%=218.1m3/s。

2、闸孔总宽度计算

外六工段及相关地段潮汐特征表：

注：摘自《萧围萧围北线外六工段至外八工段标准塘轴线调整（即新围

2000）亩工程初步设计》

内河起排水位4.3m （85国际，下同），外江水位取平均高潮位3.99m ，闸底板高程1.2m 。应用宽顶堰流量公式推算水闸总宽：

3

2H g m εσQ Β⋅⋅=

g

v

H H 22

00+=

式中：σ—淹没系数

ε—侧收缩系数

O H —堰顶全水头(m)

m —流量系数 Q —过闸流量(m 3/s) v 0—上游行近流速 H —上游水深

h/H=(3.99-1.2) / (4.3-1.2) =2.79/3.1=0.9 查表得淹没系数为σ=0.83 侧收缩系数ε定为1 流量系数m 一般取0.385 宽顶堰流量公式简化为:

2

30

2H g m Q

Βσ=

H 0和V 0都是未知，须进行试算： 第一次试算：

不计行近流速，H 0=H=4.3-1.2=3.1m

2

321H

g m Q

Βσ=

m Β07.2877

.71

.21849.543.4385.083.01.2181

.381.92385.083.01

.21831==⨯⨯⨯=

⨯⨯⨯=

H

B Q

V ⨯=

101 s m V /506.2017

.871

.2181.307.281.21801==⨯=

m g V H H 420.3320.01.381

.92506.21.322

2

0101

=+=⨯+=+=

第二次试算：

2

3

01

22H g m Q

Βσ=

m Β36.24954

.81

.218325.643.4385.083.01.218420

.381.92385.083.01

.2182

32==⨯⨯⨯=

⨯⨯⨯=

H

B Q

V ⨯=

202

s m V /888.2516

.751

.2181.336.241.21802==⨯=

m g V H 525.3425.01.381

.92888.21.321.32

2

0202

=+=⨯+=+=

第三次试算：

2

3

02

32H g m Q

Βσ=

m Β28.23368

.91

.218618.643.4385.083.01.218525

.381.92385.083.01

.2182

33==⨯⨯⨯=

⨯⨯⨯=

H

B Q

V ⨯=

303

s m V /022.3168

.721

.2181.328.231.21803==⨯=

m g V H H 565.3465.01.381

.92022.31.322

2

0303

=+=⨯+=+=

%5%12.101122.0565

.304.0565.3525.3565.3030203<===-=-H H H

满足精度要求，

m H H 565.3030=≈

m H g m Q Β89.22528

.91

.218731.643.4385.0.83.01.218565.381.92385.083.01

.21822

3

02

3

==⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯=

=

σ 取B=24m ，即4孔6m ，中墩宽为1为闸底板高程1.2m （85国标）

二、流量计算

1、设计流量计算 采用宽堰流量公式

23

002H g b n m Q ⋅⋅⋅⋅⋅=εσ

g

v

H H 22

00+=

式中：σ—淹没系数

ε—侧收缩系数 m —流量系数 ｎ—闸孔数 ｂ0—单孔净宽(m)

O H —堰顶全水头(m)

v 0—上游行近流速（m/s ） H —上游水深(m)

内河起排水位4.3m （85国际，下同），外江水位取平均高潮位3.99m ，闸底板高程1.2m 。（图1-1），应用宽顶堰流量公式推算设计流量： 由h/H=(3.99-1.2) / (4.3-1.2) =2.79/3.1=0.9查表得淹没系数为σ=0.83；由于为无坎高宽顶堰，流量系数m 取0.385；n=4，b 0=6m ；侧收缩系数ε由下面三式进行计算： n

n b

z εεε+-=

)1(

40000

)/()1(171.01z z

z d b b d b b +⨯+-

⨯-=ε