冲沙闸泄洪闸
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5.3.2 闸孔设计
5.3.2.1 冲沙闸的设计
流量计算：Q 1=10%~15%Q 设计=（10%~15%）*2720 m 3/s=272~408 m 3/s
Q 2=2*Q 引用=2*46.6 m 3/s=93.2 m 3/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 冲沙闸=350m 3/s 。
流速计算： v=
2*9.80*（897.00-863.00） 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2Q nb h gH μ= 得e bh =
2gH
μ2
从而确定冲沙闸的闸孔尺寸为：闸孔宽为4 m ，闸孔高为5 m 。 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：
2Q nb h gH 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=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=4610m 3/s 当洪水来流量小于400m 3/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400m 3/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：
2
/30
2H g b n m Q s ⋅⋅⋅⋅⋅=σσ 式中：Q —流量（m 3/s ）；
σ—堰流淹没系数；
s σ—侧收缩系数；
m —流量系数,取0.360；
n —闸孔数；
b —闸孔净宽（m ）
； 0H —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：
gH nbe Q 2μ=
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 =4610 m 3/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e 1/H=9/32=0.28＜0.75，冲沙闸e 2/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=4259.44 m 3/s Q 冲沙闸=394.39 m 3/s
Q 总=Q 泄洪闸+Q 冲沙闸=4653.83 m 3/s ＞4610 m 3/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e 1/H=9/30=0.30＜0.75，冲沙闸e 2/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 m 3/s Q 冲沙闸=387.98 m 3/s
Q 总=Q 泄洪闸+Q 冲沙闸=4578.16 m 3/s ＜4610 m 3/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e 1/H=9/30.5=0.30＜0.75，冲沙闸e 2/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=4224.95 m 3/s Q 冲沙闸=391.20 m 3/s
Q 总=Q 泄洪闸+Q 冲沙闸=4616.15 m 3/s ＞4610 m 3/s