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水库放水闸工作闸门2×2.5-7.25m计算书2005.11一．基本资料1.孔口尺寸（B H）2.5×2 m2.进口底坎高程：∇950.40 m3.检修平台高程：∇959.50 m4.上游校核洪水位：∇956.86 m5.上游设计水位：∇957.65 m6.死水位：950.40m二．布置该闸门采用设计水头7.25m，运行条件为动水启闭，利用螺杆下压力动水闭门，动水启门。
面板设置在上游面，止水布置在下游，止水高度2.6m，止水宽度2.1m。
由于闸门孔口尺寸较小，梁系按照结构布置，要满足主梁和主轮的布置要求。
还要满足闸门底缘下游倾角不小于30°的布置要求。
由于闸门孔口尺寸较小，闸门主轮未能作等荷布置，且兼作控制闸门反位移支承，侧滑块作控制闸门侧向位移支承，侧滑块布置在门体上游侧的面板上。
考虑闸门结构尺寸较小，孔口尺寸宽高比等于0.8小于1，故闸门采用单吊点启吊，吊耳设置在门顶,边梁布置为单腹板。
悬臂轮布置为双腹板.顶、侧止水均采用P型橡塑复合止水，底止水为I型平板橡皮，底侧止水也为平板橡皮。
三．结构计算1.总水压力：结构布置见下图Hs=7.25m ，h=2.6m ，Bz=2.1m ，P=1/2λ(2Hs-h)hBzs=0.5 1 (2 7.25-2.6) 2.62.1=32.49t 面板与梁格布置简图2.面板 初选面板厚度按下式计算： []σαδ9.0kp a=梁格编号b(cm)a(cm)b/a k αp (kg/cm 2)(cm)1106.487.2 1.220.3891.650.5690.8423δ考虑到淤沙和锈蚀的作用，初选面板厚度为：δ=1.2cm;计算面板厚度采用：δ=0.84cm;设计面板厚度为：δ=1.2cm;3.面板与梁格的连接计算：由于该闸门的尺寸较小，属于潜孔低水头闸门，故不设置水平次梁，顶、底梁均采用与主梁类似的截面。
4.主梁的计算① 荷载分析主梁可视为支承在边梁上的简支梁，承受水平方向传递来的均布水压力。
水闸水力计算实例水闸是一种控制水位和流量的水工建筑物，主要用于调节河流、运河和湖泊的水位，以及防止洪水和控制水流。
水闸的设计和运行需要进行水力计算，以确定其参数和尺寸。
本文将给出一个水闸水力计算的实例，以帮助读者更好地理解水闸的设计原理和计算方法。
假设我们需要设计一个水流量为Q的水闸，用于控制一条河流的水位。
为了简化问题，我们假设水流是稳定的，即不考虑水流的变化和波动。
首先，我们需要确定水闸的开度和闸门的形状。
理想情况下，水闸的开度应该与水流的流量成正比。
由于闸门的开度对流量的影响主要来自两个方面：开度与闸门的宽度和高度有关，而闸门的宽度和高度又会影响水流的截面积。
因此，我们需要通过计算来确定适当的闸门尺寸和开度。
水流的流量Q可以通过流速v和截面积A来计算，即Q=vA。
在水闸中，流速和流量的关系可以通过水动力学公式来描述。
其中最常用的公式是曼宁公式，用来计算水流在河道中的流速。
曼宁公式的表达式为：v=(1/n)R^(2/3)S^(1/2)，其中v表示流速，n表示曼宁粗糙系数，R表示水力半径，S表示水流坡度。
水力半径R可以通过计算截面积和周长来计算，即：R=A/P，其中P表示水流的周长。
现在，假设我们已经确定了水流速度v和水流的坡度S。
我们需要计算水流的截面积A和周长P，以及水流的水力半径R。
然后，我们可以使用曼宁公式计算流量Q。
接下来，我们需要确定适当的闸门尺寸和开度，以控制水流量。
闸门的宽度和高度可以通过计算流量Q和流速v来确定。
由于闸门的宽度和高度也会对水流的截面积和周长产生影响，我们需要通过迭代计算来确定最佳的闸门尺寸和开度。
一般来说，闸门的宽度和高度应该能够满足水流截面积和周长的要求，并且能够适应不同流量的变化。
为了简化计算，我们可以使用经验公式来确定闸门的尺寸和开度。
例如，可以使用流量-闸门开度关系曲线来确定闸门开度和宽度的关系。
最后，我们需要考虑水闸的泄流能力。
泄流能力是指水闸能够通过的最大流量。
水闸水力计算实例一、资料和任务某平底水闸担负汛期某河部分排洪的任务。
汛期当邻闸泄洪流量达5000米3/秒时，本闸开始泄洪。
根据工程规划，进行水力计算的有关资料有： 1． 1． 水闸宽度设计标准。
（1）设计洪水流量为1680米3/秒，相应的上游水位为7.18米，下游水位为6.98米； （2）校核洪水流量为1828米3/秒，相应的上游水位为7.58米，下游水位为7.28米。
2.消能设计标准因水闸通过设计洪水流量时，上下游水位差很小，过闸水流呈淹没出流状态，故不以设计洪水流量作为消能设计标准。
现考虑汛期邻闸泄洪流量为5000米/3秒时，本闸开始泄洪，此时上下游水位差最大，可作为消能设计标准，其相应的上游水位为5.50米，下游水位为2.50米，并规定闸门第一次开启高度e =1.2米。
3.闸身稳定计算标准（考虑闸门关闭，上下游水位差最大的情况）。
（1）设计情况：上游水位为6.50米，下游水位为-1.20米； （2）校核情况：上游水位为7.00米，下游水位为-1.20米。
4.水闸底板采用倒拱形式，底板前段闸坎用浆砌块石填平。
为了与河底高程相适应，闸坎高程定为-1.00米，倒拱底板高程为-1.50米。
5.闸门、闸墩及翼墙型式：闸门为平面闸门，分上下两扇。
闸墩墩头为尖圆形，墩厚d 。
=1米。
翼墙为圆弧形，圆弧半径r =12米。
6.闸址处河道断面近似为矩形，河宽0B =160米。
7.闸基土壤为中等密实粘土。
8.水闸纵剖面图及各部分尺寸见图1。
水力计算任务：1.确定水闸溢流宽度及闸孔数；2.闸下消能计算；3.闸基渗流计算。
图1二、确定水闸溢流宽度及闸孔数平底水闸属无坎宽顶堰。
先判别堰的出流情况。
已知设计洪水流量Q=1680米3/秒，相应的上游水位为7.18米。
闸坎高程为-1.00米，则宽顶堰堰上水头H = 7.18 –( -1.00) =8.18米 又知河宽0B = 160米，则0v =H B Q 0=18.8160680.1 =1.28米/秒g 2=8.92⨯=0.084米0H =H +g av 220=8.18+0.084=8.264米下游水位为6.89米，则下游水面超过堰顶的高度 s h =6.98-(-1.00)=7.98米0H h s =264.898.7=0.965>0.86由《水力计算手册》宽顶堰淹没系数表查得，该出流为宽顶堰淹没出流。
水闸水力计算说明一、过流能力计算1.1外海进水外海进水时，外海水面高程取5.11m ，如意湖内水面高程取1.0m 。
中间三孔放空闸，底板高程为-4.0m ，两侧八孔防潮闸底板高程为2.0m ，每孔闸净宽度为10m 。
表2 内海排水时计算参数特性表1.1.1中间三孔放空闸段 a.判定堰流类型27.511.948==Hδ式中δ为堰壁厚度，H 为堰上水头。
2.5＜5.27＜10，为宽顶堰流。
b.堰流及闸孔出流判定11.95=H e =0.549≤0.65，为闸孔出流。
式中，e 为闸门开启高度，H 为堰、闸前水头。
c.自由出流及淹没出流判定闸孔出流收缩断面水深h c=ε1e=5.0×0.650=3.25m 。
式中，e 为闸门开启高度，为5.0m ；ε1为垂向收缩系数，查《水利计算手册》（2006年第二版）中表3-4-1得0.650。
收缩断面处水流速为υc=)(20c h H g -ϕ=）（25.311.981.9295.0-⨯⨯⨯=10.19m/s 。
式中，ψ为闸孔流速系数，查《水利计算手册》（2006年第二版）中表3-4-3，取0.95；H 0为闸前总水头，为9.11m ； hc 为收缩断面水深。
收缩断面水深hc 的共轭水深hc”=)181(22-+c c c gh h ν=)125.381.919.1081(225.32-⨯⨯+=6.83m ；下游水深ht=5.0m ＜hc”=6.83m ，故为自由出流。
d.过流量计算根据闸孔自由出流流量计算公式Q 1=002gH be μ=11.981.92530503.0⨯⨯⨯⨯⨯=1008.71m³/s 。
式中，μ0为流量系数，平板闸门流量系数可按经验公式 μ0=0.60-0.176He=0.60-0.176×0.549=0.503； b 为闸孔宽度，为3×10=30m 。
1.1.2两侧八孔防潮闸段 a.判定堰流类型43.1511.348==Hδ＞10，过渡为明渠流。
闸门受水压力公式闸门受水压力公式是描述闸门受到水压力的数学公式，它可以用来计算水流对闸门的作用力。
在闸门工程中，了解闸门受水压力的大小对于确保闸门的安全运行至关重要。
下面，我将以人类的视角为您详细介绍闸门受水压力公式的相关内容。
我们需要了解闸门受水压力公式的基本构成。
闸门受水压力公式可以分为两部分：一是静水压力，二是动水压力。
静水压力是指闸门所受到的静止水体的压力。
当闸门关闭时，水体在闸门上方会形成一定的压力，这个压力就是静水压力。
静水压力可以用公式P = ρgh 来表示，其中 P 表示压力，ρ 表示水的密度，g 表示重力加速度，h 表示水的高度。
动水压力是指闸门所受到的流动水体的压力。
当闸门开启时，水会以一定的速度流过闸门，流动的水体会对闸门产生冲击力，这个冲击力就是动水压力。
动水压力可以用公式P = 0.5ρv² 来表示，其中 P 表示压力，ρ 表示水的密度，v 表示水的流速。
在实际应用中，我们需要将静水压力和动水压力相加，得到闸门受水压力的总值。
公式可以表示为 P_total = P_static + P_dynamic。
为了更好地理解闸门受水压力公式的应用，我们可以通过一个实际的案例来说明。
假设某闸门的静水压力为1000N，动水压力为2000N，那么该闸门受水压力的总值就是3000N。
通过了解闸门受水压力公式，我们可以更好地评估闸门的安全性，并采取相应的措施来保证闸门的正常运行。
例如，在设计闸门时，可以根据公式计算压力值，选择合适的材料和结构，以承受相应的压力。
同时，在闸门运行过程中，我们也需要定期检查和维护闸门，确保其正常运行。
闸门受水压力公式是描述闸门受到水压力的重要工具，可以帮助我们评估闸门的安全性，并采取相应的措施来确保其正常运行。
在闸门工程中，我们需要充分理解和应用这个公式，以保护人们的生命财产安全。
水闸水力计算书项目名称_____________日期_____________设计者_____________校对者_____________一、示意图：二、基本资料：1．国家规范：《水闸设计规范》(SL 265-2001)，以下简称规范《溢洪道设计规范》(DL/T 5166-2002)2．参考书目：中国水利水电出版社《水力计算手册》(武汉水利电力学院编)中国水利水电出版社《水闸》(陈宝华、张世儒编)中国水利水电出版社《水工设计手册》(华东水利学院主编) 3．输入参数：闸坎型式: 无底坎的宽顶堰闸门型式: 平板闸门计算目标: 计算闸孔净宽闸孔数n = 1上游水位：530.730m下游水位：530.730m堰顶高程：529.000m设计流量Q = 6.500 m3/s闸门开启高度he = 531.000m闸前行近流速V = 1.500 m/s计算确定流量系数m计算确定收缩系数ε，胸墙底圆弧半径r = 0.200m上游河道一半水深处宽度bs=40.000m计算确定淹没系数σ三、计算过程：采用试算，拟定闸孔净宽bo = 3.000m计算水闸过流能力。
1．判断水流状态：Ho ＝H + V2/2/g ＝1.73+1.502/2/9.81 = 1.845 m因为:he/H=306.936>0.65，所以属于堰流2．判断是否高淹没度出流：因为:hs/Ho=0.938≥0.90，所以堰流为高淹没度出流淹没堰流综合流量系数计算公式为:μo=0.877+(hs/Ho-0.65)2μo=0.877+(1.730/1.845-0.65)2=0.960平底宽顶堰淹没堰流计入行近流速的流量计算公式为：3．流量计算：Q = μo×hs×n×bo×[2.0×g×(Ho-hs)]1/2Q ＝0.960×1.73×1×3.00×[2×9.81×(1.84-1.73)]1/2＝7.472 m3/s 四、计算结果当闸孔净宽bo = 3.000m时，计算流量与设计流量大约相等，闸孔净宽bo = 3.000m即为所求。
水闸水力计算说明一、过流能力计算1.1外海进水外海进水时，外海水面高程取5.11m ，如意湖内水面高程取1.0m 。
中间三孔放空闸，底板高程为-4.0m ，两侧八孔防潮闸底板高程为2.0m ，每孔闸净宽度为10m 。
表2 内海排水时计算参数特性表1.1.1中间三孔放空闸段 a.判定堰流类型27.511.948==Hδ式中δ为堰壁厚度，H 为堰上水头。
2.5＜5.27＜10，为宽顶堰流。
b.堰流及闸孔出流判定11.95=H e =0.549≤0.65，为闸孔出流。
式中，e 为闸门开启高度，H 为堰、闸前水头。
c.自由出流及淹没出流判定闸孔出流收缩断面水深h c=ε1e=5.0×0.650=3.25m 。
式中，e 为闸门开启高度，为5.0m ；ε1为垂向收缩系数，查《水利计算手册》（2006年第二版）中表3-4-1得0.650。
收缩断面处水流速为υc=)(20c h H g -ϕ=）（25.311.981.9295.0-⨯⨯⨯=10.19m/s 。
式中，ψ为闸孔流速系数，查《水利计算手册》（2006年第二版）中表3-4-3，取0.95；H 0为闸前总水头，为9.11m ； hc 为收缩断面水深。
收缩断面水深hc 的共轭水深hc”=)181(22-+c c c gh h ν=)125.381.919.1081(225.32-⨯⨯+=6.83m ；下游水深ht=5.0m ＜hc”=6.83m ，故为自由出流。
d.过流量计算根据闸孔自由出流流量计算公式Q 1=002gH be μ=11.981.92530503.0⨯⨯⨯⨯⨯=1008.71m³/s 。
式中，μ0为流量系数，平板闸门流量系数可按经验公式 μ0=0.60-0.176He=0.60-0.176×0.549=0.503； b 为闸孔宽度，为3×10=30m 。
1.1.2两侧八孔防潮闸段 a.判定堰流类型43.1511.348==Hδ＞10，过渡为明渠流。
式中δ为堰壁厚度，H 为堰上水头。
b ．过流量计算因泄洪闸下游与陡坡相连，水利计算可按堰流计算方法进行。
H h t =11.31-=-0.32＜0.8，为自由泄流； 式中，h t 为堰顶下游水深，H 为堰顶上游水深。
因堰顶设有闸墩，应考虑侧收缩影响，采用宽顶堰流量公式计算泄流量： Q 2=2302H g mnb c σ=2311.381.92108377.0985.0⨯⨯⨯⨯⨯⨯=721.70m³/s 。
式中，m 为流量系数，因进口为斜坡式进口，P/H=7/3.11=2.25，cot θ=30/7=4.286，查《水利计算手册》（2006年第二版）中表3-2-1取m=0.377；b 为每孔闸净宽，为10m ； n 为孔数，为8孔； H 0为堰上水头，为3.11m ；σc 为侧收缩系数，为有底坎宽顶堰的侧收缩系数，可由别津斯基公式计算σc =)/1()(/2.014/13B b BbH P -+-α；式中，P 为上游堰高，取7.0m ；H 为堰前水头，为3.11m ；b 为两墩间净宽，为10m ；B 为上游引渠宽，为148m ，α为系数，取0.10。
多孔闸过流时，σc 的确定可取加权平均值nn cscm c σσσ+-=)1(=0.985；式中，n 为孔数，σcm 为中孔侧收缩系数，经计算取0.988，σcs 为边孔侧收缩系数，经计算取0.962。
计算中孔侧收缩系数时，b/B 用db b+代替，d 为墩厚，为2.0m ；计算边孔侧收缩系数时，b/B 用bb b∆+代替，Δb 为边墩边缘线与建筑物上游引渠水边线之间的距离，为20m 。
因此，外海排水时，闸室过流量Q=Q 1+Q 2=1008.71+721.70=1730.41m³/s 。
1.2内海排水内海排水时，内海水面高程取2.50m ，外海水面高程取-3.03m 。
中间三孔放空闸，底板高程为-3.0m ，两侧八孔防潮闸底板高程为2.0m ，每孔闸净宽度为10m 。
表2 内海排水时计算参数特性表1.2.1中间三孔放空闸段 a.判定堰流类型38.75.648==Hδ式中δ为堰壁厚度，H 为堰上水头。
2.5＜7.38＜10，为宽顶堰流。
b.堰流及闸孔出流判定5.65=H e =0.77＞0.65，为堰流。
式中，e 为闸门开启高度，H 为堰、闸前水头。
c.过流能力计算H h t =5.697.0=0.15＜0.8，为自由泄流； 式中，h t 为堰顶下游水深，H 为堰顶上游水深。
因堰顶设有闸墩，应考虑侧收缩影响，采用宽顶堰流量公式计算泄流量： Q 2=2302H g mnb c σ=235.681.92103368.0⨯⨯⨯⨯⨯=810.38m³/s 。
式中，m 为综合流量系数，nm n m m sm +-=)1(=0.368，查《水利计算手册》表3-2-3得m m 为0.359，m s 为0.385，由此公式查表计算出流量系数，则侧收缩系数不再计算。
b 为每孔闸净宽，为10m ； n 为孔数，为3孔； H 0为堰上水头，为5.5m ；σc 为侧收缩系数，无底坎宽顶堰， 多孔闸过流时，计算综合流量系数后不用计算侧收缩系数。
1.2.2两侧八孔防潮闸段 a.判定堰流类型==5.048Hδ96＞10，过渡为明渠流。
式中δ为堰壁厚度，H 为堰上水头。
b ．过流量计算因泄洪闸下游与陡坡相连，水利计算可按堰流计算方法进行。
H h t =5.013.6-=-12.26＜0.8，为自由泄流； 式中，h t 为堰顶下游水深，H 为堰顶上游水深。
因堰顶设有闸墩，应考虑侧收缩影响，采用宽顶堰流量公式计算泄流量： Q 2=2302H g mnb c σ=235.081.92108374.0994.0⨯⨯⨯⨯⨯⨯=46.57m³/s 。
式中，m 为流量系数，因进口为斜坡式进口，P/H=5/0.5=10，cot θ=10/5=2，查《水利计算手册》（2006年第二版）中表3-2-1取m=0.374；b 为每孔闸净宽，为10m ；n 为孔数，为8孔； H 0为堰上水头，为0.5m ；σc 为侧收缩系数，为有底坎宽顶堰的侧收缩系数，可由别津斯基公式计算σc =)/1()(/2.014/13B b BbH P -+-α；式中，P 为上游堰高，取5.0m ；H 为堰前水头，为0.5m ；b 为两墩间净宽，为10m ；B 为上游引渠宽，为130m ，α为系数，取0.10。
多孔闸过流时，σc 的确定可取加权平均值nn cscm c σσσ+-=)1(=0.994；式中，n 为孔数，σcm 为中孔侧收缩系数，经计算取0.993，σcs 为边孔侧收缩系数，经计算取1。
计算中孔侧收缩系数时，b/B 用db b+代替，d 为墩厚，为2.0m ；计算边孔侧收缩系数时，b/B 用bb b∆+代替，Δb 为边墩边缘线与建筑物上游引渠水边线之间的距离，为20m 。
因此，内海排水时，闸室过流量Q=Q 1+Q 2=810.38+46.57=856.95m³/s 。
二、消能防冲计算2.1外海进水外海进水时，外海水面高程取5.11m ，如意湖内水面高程取1.0m 。
中间三孔放空闸，底板高程为-4.0m ，两侧八孔防潮闸底板高程为2.0m ，每孔闸净宽度为10m 。
闸室泄流量为Q=1730.41m³/s ，泄槽段及消力池段宽度为B=130m ，单宽流量q=Q/B=1730.41÷130=13.31m³/s 。
2.1.1计算收缩断面水深a ．收缩断面水深hc 的基本计算公式： E 0=2222cc h g q h ϕ+→9.11 =22285.081.927.12cc h h ⨯⨯+式中，E 0为以下游河床为基准面的泄水建筑物上游总水头，为9.11m ；q 为收缩断面处的单宽流量，为13.31m³/s.m ； g 为重力加速度，取9.81m/s 2；ψ为流速系数，查《水力计算手册》（2006年第二版）中表4-2-1，取0.85。
经计算，得收缩水深hc=1.26m 。
b ．收缩断面水深hc 的共轭水深h c”计算 h c”=)181(22-+c c Fr h =)10.381(229.12-⨯+=4.87 式中，Fr c 为收缩断面弗劳德数，Fr c =cc gh h q =3.0。
c ．水流衔接状态的判别hc ”=4.87＞ht=3.0m ，为远离水跃，须采取工程措施，强迫水流发生临界或稍有淹没的水跃。
式中，ht 为下游水深 d ．消力池的水力计算消力池的池深S=σhc ”-ht-Δz=1.1×4.87-3-0.80=1.56m 式中，σ为安全系数，取1.1； ht 为下游水深，为3.0m ； Δz 为消力池出口水面落差。
Δz 222222'2Ttgh q h g q -=ϕ=0.80mψ’为消力池末端升坎的流速系数，取0.95； h T 为池末局部水深，h T =σh c”=1.1×4.87=5.36m消力池池长L=6.9（hc”-hc ）=6.9×（4.87-1.26）=24.91m 。
消力池底板厚度可根据抗冲和抗浮要求，按下式计算，并取其大值： 抗冲：t='1H q k ∆=11.431.1319.0=0.99m 。
抗浮：t=bmP W U k γ+-2=2586.228.5033.602.1+-=0.62m 。
式中，t 为消力池底板厚度；ΔH ’闸孔泄水时的上、下游水位差，为4.11m ； k 1为消力池底板计算系数，取0.2； k 2为消力池底板安全系数，取1.2；U 为作用在消力池底板地面的扬压力，经计算为60.33kPa ； W 为作用在消力池底板顶面的水重，经计算为50.28kPa ；Pm 为作用在消力池底板上的脉动压力，其值可取跃前收缩断面流速水头的5%，经计算为2.86kPa ；γb 为消力池底板的饱和重度，取25KN/m³。
取两者计算最大值，消力池底板厚度取0.99m 。
e ．海漫长度计算 海漫长度按经验公式计算L p =H q K ∆=11.431.1312=62.33m K 为系数，取12；ΔH 为水闸上下游水位差，为4.11m ； q 为消力池出口单宽流量，为13.31m³/s.m 。
f ．海漫末端的河床冲刷坑深度d m 计算 d m =m m h v q -][1.10=30.331.131.1-⨯=1.88m 。
式中，q m 为海漫末端的单宽流量，取13.31m³/s.m ；v 0为河床土质允许不冲流速，因海漫下游抛填块石，取v 0=3.0m/s ； h m 为海漫末端河床水深，取3.0m 。
