水闸孔口尺寸设计步骤
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例:5.1 确定建筑物级别及洪水标准
基本资料:本工程位于河南省某县城郊处,它是某河流梯级开发中最末一级工程。该河属稳定性河流,河面宽约200m ,深约7~10m 。由于河床下切较深又无适当控制工程,雨季地表径流自由流走,而雨过天晴经常干旱,加之打井提水灌溉,使地下水位愈来愈低,严重影响两岸的农业灌溉和人畜用水。为解决当地40万亩农田的灌溉问题,坝址已经上级批准的规划确定,修建挡水枢纽工程。
拦河闸所担负的任务是:正常情况下拦河截水,抬高水位,以利灌溉,洪水时开闸泄水,以保安全。
闸址处系平原型河段、两岸地势平坦,闸址两岸高程均在41m 左右,河床坡降平缓,纵坡约为1/10000,河床平均标高约30.00m ,主河槽宽度约80-100m ,河滩宽平,呈复式河床横断面,河流比较顺直。
最大风速V=20m/s ,吹程0.6Km 。
非汛期(1~6月及10~12月)9个月份月平均最大流量9.1m3/s 。 汛期(7~9)三个月,月平均最大流量为149m3/s ,年平均最大流量 m3/s ,最大年径流总量为8.25亿m3。
灌溉用水季节,拦河闸正常挡水位为38.50m 。
例5-2拟定孔口尺寸
项目
重现年
洪水流量(m 3
/s )
上游水深H (m ) 下游水深hs (m )
设计洪水 20 1133 7.58 7.43
校核洪水 50 1642.35 9.08 8.90
堰流流量系数,m 取0.385
例5-2 计算步骤
1、计算堰上水头H0
由于已知上、下游水位,可推算上游水头及下游水深,如表1所示:
表1 上游水头计算
流量Q(m3/s)下游水深
hs(m)
上游水深
H(m)
过水断面
积(m2)
行近流速
(m3/s)g
v
2
2
上游水头
H0(m)
设计流量11337.43 7.58
校核流量1642.358.90 9.08
注:考虑壅高15~20cm。
2、计算闸孔总净宽
表2 闸孔总净宽计算表
流量Q(m3/s)下游水深
hs(m)
上游水头
H0(m)
H
h
s
淹没系数
σ0B(m)
设计流量11337.43 7.70
校核流量
1642.35
8.90 9.24
3、孔口尺寸拟定
根据《闸门设计规范》中闸孔尺寸和水头系列标准,选定单孔净宽b= m,同时为了保证闸门对称开启,防止不良水流形态,选用孔,闸孔总宽度为:
L=nb0+(n-1)d=
由于闸基为软基河床,选用整体式底板,缝设在闸墩上,中墩厚m,边墩厚m。
4、绘制闸孔尺寸布置图
5、校核泄洪能力
根据选定的孔口尺寸与上下游水位,进一步换算流量表:
表4 过流能力校核计算表
计算情况堰上水头H0
(m)0h
h
sσεQ校核过流能力
设计流量11337.70
校核流量
1642.35
9.24
若设计情况超过了规定5%的要求,说明孔口尺寸有些偏大,但根据校核情况满足要求,所以不再进行孔口尺寸的调整。