泄水闸1

4.2.3 泄水闸的布置

泄水闸布置在水电站和船闸之间。

泄水闸主要有三部分组成：上游连接段、闸室段和下游连接段。

4.3 主要建筑物（泄水闸）

4.3.1闸孔设计

水闸闸孔设计主要是确定闸孔型式、尺寸河设置高程，以保证水闸在设计水位组合情况下有足够的过流能力。

一、堰型和堰顶高程确定

根据设计任务书提供的资料显示，函江流域水面平缓，含砂量少，本水闸的主要功能为挡水灌溉和泄水，故本次设计采用堰流式闸室，堰型采用无槛宽顶堰。这种型式闸室对于泄洪较为有利，它能使闸前漂浮物随着水流下泄，而不会阻塞闸孔而影响泄洪。

根据资料提供的地形图，考虑水闸的运行、河道冲刷淤积以及闸孔允许单宽流量和工程造价等因素，本次设计取堰顶高程与河床底高程齐平为13.0m 。

二、闸孔净宽计算、泄流能力校核 1、水位

Q 2%＝9540m 3/s ，H 上＝23.65m ，H 下＝23.40m ； Q 0.33%＝12350m 3/s ，H 上＝待算，H 下＝23.80m ； 2、闸孔净宽计算

闸孔总净宽的确定，主要涉及两个问题：一个是过闸单宽流量的大小；另一个是闸室总宽度与河道总宽度的关系。如果采用的闸孔总净宽过小，使过闸单宽流量过大，将增加闸下游消能布置的困难，甚至影响水闸工程的安全；反之，如果采用的闸孔总净宽过大，使过闸单宽流量过小，工程量加大，造成浪费。

根据设计任务要求，闸孔允许单宽流量不大于30m 3/s ，初步拟定闸孔总净宽为0.7倍主河槽宽为350m ，闸孔分成35孔，每孔宽10m ，中墩厚1.6m ，缝墩厚0.8m 。

水闸底板为无槛宽顶堰，闸孔泄流能力计算公式如下：

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02H g m B Q σε= (《水闸设计规范》以下简称《规范》附A ） 式中：

Q ——过闸流量（m 3/s ）；

σ——淹没系数，根据上下游的堰上水深查得；

ε——侧收缩系数； m ——流量系数；

B 0——闸孔总净宽（m ）； H 0——堰顶以上上游总水头（m ）。 ①堰上总水头H 0

H 1（上游水头）=23.65－13.00=10.65m H s （下游水头）=23.40－13.00=10.40m

行近流速V 0=Q/A=9540/[700×(23.65－13.00)]＝1.28m/s H 0=H 1+V 2/2g=10.65+1.282/(2×9.81)=10.73m ②淹没系数σ

h s /H 0=10.4/10.73=0.969 查《规范》附表A.0.1-2， 得σ＝0.556； ③流量系数m

按P/H 0=0查表得m ＝0.385； ④侧收缩系数ε

水闸中墩厚度取为1.6m ，缝墩取0.8m ，根据《规范》附录A.0.1-3公式 计算得ε=0.860

根据以上公式可以试算出闸孔总净宽

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02H

g m Q

B σε=

=9540/(0.556×0.860×0.385×4.429×10.733/2)=333m

一般来说，采用的闸孔总净宽要略大于计算值，本次设计闸孔总净宽取350m ，相应单宽流量为27.26m 3/s/m ，小于闸孔允许单宽流量30 m 3/s/m ，满足要求。

但校核工况下，水闸单宽流量为35.28m 3/s/m ，大于闸孔允许单宽流量[q]=30m 3/s/m ，若本次设计水闸总净宽以校核工况下通过闸室的单宽流量为控制，水闸规模将偏大，工程量加大，与消能工造价比较而言，会造成浪费。校核工况稍大于允许单宽流量，可能会出现局部破坏，但只要工程消能防冲设施得当，个人认为是能满足工程安全运行要求。

因此，经综合考虑本次设计水闸总净宽取350m ，闸孔总数为35孔，单孔净宽为

10m。根据规范的要求，中墩厚取1.6m，缝墩厚取0.8m。因此水闸总宽度为：B=350+36×1.6=407.6m

3、校核工况上游水位

根据水闸泄流能力计算公式，可以试算出校核情况下的上游水位。

设△H＝0.3m，则H

上

＝23.80+0.3＝24.1m；

h

s

=23.80－13.00=10.80m；

行近流速V

=Q/A=12350/[700×(24.10－13.00)]＝1.59m/s；

H

=H+V2/2g=(24.1－13.0)+1.592/(2×9.81)=11.23m；

h s /H

=10.80/11.23=0.9617，查《规范》附表A.0.1-2得σ＝0.600；

按P/H

=0查表2.1得m＝0.385；

ε＝0.860；

Q

试

＝Bσεm(2g)0.5·H3/2

=350×0.600×0.860×0.385×(2×9.81)0.5×11.233/2

=11589m3/s< Q

0.33%

＝12350m3/s；

假设不符，重新假设试算。

经试算，当△H＝0.40m时，Q

试≈Q

0.33%

＝12350m3/s。

相应上游洪水位H

上

=24.20m。

4.3.2 消能防冲设计

消能防冲设计主要包括消能防冲设备形式的选择、以及各种消能设施尺寸设计和上下游两岸护坡的设计。本工程消能形式采用消力池消能，消力池后布置一定长度的海漫，海漫末端设置柔性防冲槽。

一、消力池尺寸拟定

1、消能水力计算

消能计算水位：H

上＝19.5m，H

下

＝14.5m；

1）单宽流量计算

a．e=0.5m

e/H=0.5/6.5=0.077<0.65，为孔口出流。

根据上、下游水位可假定为自由出流。