水工建筑物之水闸设计过程

三、水力计算

1.建筑物的布置方案，连接方式，堰型。

2.节制闸部分：

A.验算分水位时：

干渠水

位：计算常数项

上游(n*Q/i^1/2)^0.6 12.16335

Q 35

n 0.025

i 0.000185

m 1.5

b 15

2*(（1+m^2)^1/2) 3.605551

m 1.5

代入水深h 迭代次数计算水深

0 0 2.395513

2.395513 1 2.318117

2.318117 2 2.321628

2.321628 3 2.321469

2.321469 4 2.321476

2.321476 5 2.321476

干渠水

位：计算常数项

下游(n*Q/i^1/2)^0.6 9.081258

Q 25

n 0.025

i 0.00025

m 1.5

b 15

2*(（1+m^2)^1/2) 3.60551

m 1.5

代入水深h 迭代次数计算水深

0 0 1.78851

1.78851 1 1.750472

1.750472 2 1.751638

1.751638 3 1.751602

1.751602 4 1.751604

1.751604 5 1.751603

1.751603 6 1.751603 干渠水位下游：流量为35 m3 /s 时

Q=35 迭代次

数ht

n=0.025 0 0 2.188608

i=0.00025 2.188608 1 2.126393

b=15 2.126393 2 2.128901

m=1.5 2.128901 3 2.1288

2.1288 4 2.128804

支渠水位：计算常数项

(n*Q/i^1/2)^0.6 5.240612

Q 10

n 0.025

i 0.00025

m 1.5

b 6

2*(（1+m^2)^1/2) 3.605551

m 1.5

代入水深h 迭代次数计算水深

0 0 1.78851

1.78851 1 1.6549

1.6549 2 1.667468

1.667468 3 1.666287

1.666287 4 1.666398 干渠上游水深

2.32m，干渠下游水深1.75m，支渠水深1.67m

干渠闸前水位高程：H 干=908.2+2.32=910.52m 支渠闸前水位高程：H 支=908.8+1.67=910.47 H 干- H 支=0.05＜5%的支渠水深

保证支渠正常引水，以有必要设计节制闸。 平板闸。

B. 确定单宽流量， q 闸≤1.6 q 渠 q 渠 = 35/15= 2.3

q 闸≤1.6*2.3=3.68 m 3 /s 则B ≥35/3.68=9.5m 拟定B=12m

取 m = 0.385 （查表8-9 水力学 P 248），σ

s

=1

h s =1.75=下游干渠水深 查表得σs =1

82.08736.4235

000===

A Q v

对于多孔宽顶堰流的侧收缩系数取边孔和中孔的加权平均值

=⎪⎭

⎫ ⎝⎛⋅+

='B b B b H

P -11

2.0-14

3

α

ε0.98 =⎪⎭

⎫ ⎝⎛⋅+

=''B b B b H

P -112.0-14

3

α

ε0.99 ()='

'+'=

n

εεε1-n 99.0

α——为闸墩头部及堰顶头部的形状系数，当闸墩头部为弧形、堰顶头

部为直角形或圆形时α=0.10 。

b —— 为堰顶溢流净宽 B ——为上游河渠宽度

n ——为堰顶闸孔孔数，这里为3 ε'——为边孔的侧收缩系数

ε''——为中孔的侧收缩系数

则Q=m ε1σs B √(2g)H 0

3/2

=81 m 3 /s ≥35 m 3 /s

m ——流量系数 ε 1 ——侧收缩系数

σs ——淹没系数 B ——闸净宽

H 0——堰上全水头，H 0=H+α0v 02/2g=2.32+0.034=2.354

故 取闸总净宽12m 。 所以单宽流量q=Q/B=2.92

则设计为3孔，单孔净宽b 0=4m ，

边墩厚d= 0.8 m ， 中墩厚d z = 1 m 闸孔总宽度为：m B 6.1528.021430=⨯+⨯+⨯=

C. 分水时闸前水位

3. 分水闸部分 （进水闸）

A ． 确定闸孔尺寸——b

闸前堰上水深：

m H 72.16.0-32.2==，

闸后水深：

m h s 67.1=

过水断面：2203.14m A = 上游行近流速：s m A Q v /704.0203

.14100===

行近水头：m g v H H 745.18

.92704.00.172.122

20

0=⨯⨯+=+=α