新瓜洲水闸设计说明书

新瓜洲水闸设计说明书

一、 孔径计算 1、闸孔型式的确定

采用无坎宽顶堰，由于挡洪水位较高，闸门上顶设置胸墙。闸孔泄流为闸孔出流。

2、闸底板高程的确定

经调查，江苏省水闸底槛高程多数与河底齐平，因此本水闸底板高程与河底齐平，为∇-1.8m 。

3、闸孔尺寸及前沿宽度

对于平底闸，当为孔流时，根据《水闸设计规范》（SL265-2001）（以下简称〈闸规〉）附录A.0.3，采用下列公式进行计算：

0B =

A.0.3-1

H h e

''

1εϕεμ-= A.0.3-2

⎥⎥⎦

⎤⎢⎢⎣⎡⎪

⎭

⎫

⎝⎛-+=

2

'111

H h e λε A.0.3-3

e

h r 16718

.24.0=

λ A.0.3-4

式中:Q —过闸设计流量，3203/Q m s =； e h —孔口高度，取6.0m ；

s h —自堰顶算起的下游水深，为7.7m ；

0H —计入行近流速水头的堰上水深，

2

2

010.5788.02210

v H H m g α⨯=+=+=⨯；

'σ—孔流淹没系数，由表A.0.3-2查得，表中"

C

h 为跃后水深，计算m h c 8.0=，计算m h C

14.5"=，计算"

"c

c s h H h h --=0.84, 查表得'

σ=0.295； λ—计算系数，由公式A.0.3-4计算求得，式中

e

h r

取0.2，由λ=0.016 'ε—孔流垂直收缩系数，由公式A.0.3-3计算求得，922.0'=ε

μ—孔流流量系数，由公式A.0.3-2计算求得， 0.494μ=

经计算，029.2B m ==，取030.0B m =，5孔，单

孔6.0m 。

s m Q 3

320=设,经经复核得实际流量s m Q 3

5.328=实，

6.2320

320

5.328=-=

-设

设

实Q Q Q ％＜5％，符合要求。

二、消能计算 1、消力计算 （1）正向运行工况

设计水位流量组合：闸上水位5.4m ，闸下水位2.75m ，流量Q=320m 3/s 。 1）消力池深度计算 采用挖深式消力池。

Z h h d s c

∆--''=δ----------------------------------------a 022

2

203=+-ϕ

αg q h T h c

c

------------------------------------b 25.02132"1812

⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=b b gh q h h c

C

c α--------------------------c

2

"2

22222c

s gh q h g q Z αϕα-=∆-----------------------------------d 式中：—d 消力池深度（m ）；

δ—水跃淹没系数，可采用1.05~1.10，本设计取用1.10；

α—水流动能校正系数，可用1.0~1.05，本设计取1.05；

"c h —为跃后水深（m ）；

C h —收缩水深（m ）；

q —过闸单宽流量（m 3

/s m ⋅）

； 1b —消力池首端宽度（m ），取1b =30m ；

2b —消力池未端宽度（m ），取2b =35m ；

Z ∆—出水池落差（m ）

； s h —出水池河床水深（m ）；

ϕ—流速系数，一般取0.95。

通过试算法求d ，先假定d=0.5m ，T 0=5.4+1.8+0.5=7.7m ，

m s m B Q q ⋅===

/67.1030

32030，把以上各数值代入以上各式： 095.08.9267.1005.17.72

223=⨯⨯⨯+-c

c

h h 计算C h =1.0m 。

m h c 30.4353010.18.967.1005.18120.125.032"=⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛-⨯⨯⨯+= m Z 1.030.48.9267.1005.155.495.08.9267.1005.12

2

222=⨯⨯⨯-⨯⨯⨯⨯=

∆ m d 08.01.055.43.41.1=--⨯=m 5.0≤，为安全起见，取m d 8.0=。

2）消力池长度 a 、水跃长度计算

()()m h h L c c j 77.220.13.49.69.6=-⨯=-⨯=

b 、消力池长度计算

m d L s 2.38.044=⨯==

m L L L j s sj 14.1977.227.02.3=⨯+=+=β，实取池长为19.0m 。

式中：β—水跃长度修正系数，一般取0.7~0.8，本设计取0.7。 3）消力池底板厚度 a 、根据抗冲要求：

H q k t ∆=11

式中：1t —消力池底板始端厚度，m ；

H ∆—闸孔泄流时的上下水位差，m H 65.275.24.5=-=∆； 1k —消力池底板计算系数，可采用0.15~0.20，本设计取0.15； q —消力池进口处的单宽流量，m s m q ⋅==

/67.1030

320

3。 m t 63.065.267.1015.01=⨯=

b 、根据抗浮要求：

b

m

P W U k t γ±-=2

式中：2k —消力池底板安全系数，可采用1.1~1.3，本设计采用1.2；

U —作用在消力池底板底面的扬压力，

kN ；U=(2.75+1.8+0.8+0.77)×9.8=60.0 kPa ；

Pm —作用在消力池底板上的脉动压力，kN ；

P m =3.005.00

.16.1967.10105.022

2

22

=⨯⨯⨯=⨯c gh q α kPa ； W —作用在消力池底板顶面的水重，kN ；W=(2.75+1.8+0.8)×

9.8=52.4 3kN ；

b

—消力池底板的饱合重度，

b

=24 kN/m 3；