水闸设计步骤

水闸设计步骤

一、拟定闸孔形式

比较最高水位与地面高程，确定闸孔结构形式。 二、选用堰型及堰顶高程

根据闸基土质及运行要求，确定堰型 三、利用堰流公式初步拟定闸孔宽度。

渠道断面面积： A 平均流速： A

Q v =

平底堰：

H

h e

＞0.65时为堰流，否则为闸孔出流； 曲线形堰：

H

h e

＞0.7时为堰流，否则为闸孔出流。 h e ――闸门开度

计入行进流速的上游水深：

=+

=g

v H H 22

0α

式中：

H ——上游水深；

α——流速系数，取1.00；

0v ——上游行进流速。

A ．

H h s

＜0.9时用下式计算过流能力： 2

/30

2H g mB Q σε=

0H h s ＞0.72时，σ＝4

.00

0)1(31.2H h H h s s -⨯ ； （《水闸设计规范》公式A.0.1-6) 0

H h s

≤0.72时, σ=1 侧收缩系数ε＝１.０，流量系数m=0.385

B=

2

/30

2H g m Q

σε＝

B ．

H h s

≥0.9时用下式计算过流能力： )(2000s s h H g B h Q -=μ

2

0065.0877.0⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛-+=H h s μ

闸孔总净宽： B=

)

(200s s h H g h Q

-μ==

时所需的闸孔总净宽小于初拟定的闸宽

综合以上引水情况和排水情况计算并考虑一定的安全储备确定B= 六、验算闸孔过水能力

m b m d m b b z 65.85.05.266.3,0.1,40=-⨯===

=+⎪⎪⎭⎫ ⎝

⎛

+-

-=4

000

1171.01z z

z d b b d b b ε

=++⎪⎪⎭⎫

⎝

⎛

++-=400

002/2/1b z b z b b d b b

b d b b

ε

淹没系数为：

=-=4.00

0)1(31

.2H h

H h s s σ 侧收缩系数为：

ε=

=+-N

N b z εε）（1

计算流量为：

2

/30

2H g mB Q σε=计 或)(2000s s h H g B h Q -=μ

七、画出闸孔宽度布置图

消能防冲设计

一、用孔流公式计算闸门初始开度和出闸水流出使流量

设闸孔开度e 为1.0m 根据闸门相对开度：

=h

e

判别出流形式 由《水利学》表8-7查得平板闸门的垂直收缩系数：=2ε 收缩断面水深：

==e h c 2ε

流量系数：

=-=h

e 176.060.0μ

收缩断面流速：

====

2

02022εμεμgH be gH be bh Q v c c 收缩断面的共轭水深：

=⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛-+=''1812

2c c c

gh v h h C

潜孔比：

()()

=--'''

'c

c

t

h H h h

由《水力学》图8-34查得淹没系数σs = 比较t h 与 '

'c h 的大小确定出流形式

如闸孔为淹没出流，则流量根据《水力学》（8-24）计算

单孔流量：gH be gH be Q s s s 220μσμσ==；总流量： =Q 以相同的方法设一组不同的闸孔开度e 值，求得相应的 h c ’’

－h t 最大时，相应的下泄水流的能量最

大

最大流量计算表

三、计算出闸水流的水跃 消力池宽度：=B 单宽流量： ==

B Q q 上游河道断面面积： =A 平均流速： ==

A

Q V 跃前水深c h 按《水闸设计规范》公式（B.1.1-3）计算：

022

203=+-ϕ

αg q h T h c

c

式中：

α——水流动能校正系数，取1.0； q ——过闸单宽流量；

ϕ——水流动能校正系数，取0.95；

0T ——由消力池底板顶面算起的总势能

移项得

2

3

02ϕ

g q h T c += 令==

2

2ϕ

αg q

则2

3

0c

c h h T α+

=， 即c

c h T h -=

0α

故=-

-

=

00T T T h c α

α

α

按迭代法计算'

'c h

设m h c 0.10

=

=-=-=

+n

c n c n c

h T a

h T g q h

002212/φ

式中：

=++=g V d H T 2/2

000

==

3

2

2

c gh q Fr α

跃后水深：

()

=⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛-+⨯=25

.0212"1812b b Fr h

h c c

或根据2

Fr 值查表得共轭水深比=1η ，则"

c h ＝c h 1η；若//

c h ＞h s 则需设消力池。

出池落差 2

2

22s

h g q z '=

∆φ

验算淹没安全系数： 应满足 c

s h z

h d ''∆++=0σ＝1.0～1.10 的要求 四、计算消力池的长

消力池长度sj L 按《水闸设计规范》公式（B.1.2）计算：

=+=j s sj L L L β

式中：

s L ——消力池坡段水平投影长度；

β——水跃长度校正系数，取为0.75；