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。