水閘水力計算一、根本資料某平底水閘擔負汛期某河局部排洪的任務。在汛期，當鄰閘泄流量達5000m3／s時，本閘開始泄洪。根據工程規劃，進行水力計算的有關資料如下：1．水閘寬度設計標準．(1)設計洪水流量為1680m3／s，相應的上游水位，下游水位為；(2)校核洪水流量為l828m3／s，相應的上游水位為，下游水位為．2．消能設計標準因水閘通過設計洪水流量時，上下游水位差很小，過閘水流呈淹沒出流狀態，故不以設計洪水流量作為消能設計標準。現考慮汛期鄰閘泄洪流量為5000m3／s時，本閘開始泄洪，此時上下游水位差最大，可作為消能設計標準．其相應的上游水位為，下游水位為，并規定閘門第一次開啟高度m。3．閘身穩定計算標準(考慮閘門關閉，上下游水位差最大的情況)(1)設計情況：上游水位為，下游水位為-1.20m：(2)校核情況：上游水位為，下游水位為-120m。4．水閘底板采用倒拱形式，底板前段閘坎用漿砌塊石填平。為了與河底超高相適應，閘坎高程定為，倒拱底板高程為．5．閘門、閘墩及翼墻型式：閘門為平面閘門，分上下兩扇。閘墩墩頭為尖圓形，墩厚m．翼墻為圓弧形，圓弧半徑m．6閘址處河道斷面近似為矩形，河寬m．7．閘基土壤為中等密實枯土．8．水閘縱剖面團及各局部尺寸見圖15.1。二、水力計算任務：1．確定水閘溢流寬度及閘孔數；2．閘下消能計算；3．閘基滲流計算．三、水力計算：1、確定水閘溢流寬度及閘孔數平底水閘屬無坎寬頂堰。先判別堰的出流情況。設計洪水流量Q＝1680m3／s，相應的上游水位為，閘坎高程為，那么寬頂堰堰上水頭m又知河寬m，那么下游水位為，那么下游水面超過堰頂的高度由表知，為寬頂堰淹沒出流．據堰流根本公式(10.4)；可得水閘溢流寬度對無坎寬頂堰。取側收縮系數。因流量系數m和淹沒系數均與堰寬有關，必須用試算法求。現設75m。根據得。再根據，由表查得。于是得假設與計算值近似相等，故m即為所求．每孔閘寬往往決定于閘門形式、閘門啟閉機的能力及其他具體條件。取每孔間寬＝6m，那么閘孔數。現取，那么水閘實際溢流寬度m求通過水閘的實際流量。根據及由表10.8查得。再根據．由表10.9查得。那么實際流量m3/s實際流量大于設計流量，所取值滿足要求．再核算所取值能否滿足通過校核流量l828米／秒的要求．相應于校核流量的上游水位為，那么堰上水頭為寬頂堰淹沒出流。按，由表11.9查得，那么通過水閘的流量所取值滿足要求。決定采用水閘溢流寬度2、閘下消能計算根據本間設計要求，鬧下消能按上游水位為，下游水位為，閘門開啟高度的情況計算．(一)判別屬于堰流或閘孔出流閘上水頭m由式(10.1)知為閘孔出流．(二)判別屬于自由出流或淹沒出孔流因閘孔流量為未知，尚無法判別閘孔出流情況，先假設為自由孔流，算出流量后再行校核。寬頂堰上平面閘門自由孔流的流量公式(11.21)計算：閘孔寬度；m；先不計，即對底部為銳緣的平面閘門，閘孔流量系數按式〔10.25〕計算：以上各值代入流量公式中得按所得的流量近似值求，再計算流量的較精確值：故得所求流量與第一次近似值甚為接近，不必再算。下面校核是否屬于自由出流．按，由表查得銳緣平面閘門的垂向收縮系數．由式)可得臨界水躍躍后水深下游水深因為自由孔流，與原假設的出流情況相符，所求流是正確的．因為是自由出流，閘下發生遠離水躍，需要做消能工，采用消力池。．(三)求消力池深度水閘單寬流量臨界水深由表查得平底閘平面閘門的流速系數。按及值，由附錄圖Ⅳ查得因閘底為倒拱，可利用閘坎后一段長11m的倒拱底板作為消力池的一局部，故以倒拱底板高程作為消力池池底高程，即采用池深(四)求消力池長度l消力池長度按公因按Ⅳ查得所以水越長度那么池長采用池長為17m(包括倒拱底板后段11m及底板外另加的6m，見圖15．1)。(五)求海漫長度海漫長度(即躍后保護段長度)按南京水利科學研究院的公式計算：式中上下游水位差m：消力池末端單寬流量可按消力池寬度求得：對粘性土壤，可取系數.于是采用海漫長度為30m。3、閘基滲流計算閘基滲流主要是計算滲徑長度和閘底滲流壓強。至于滲流量，因閘基為粘性土壤，滲透性小，且本工程對控制滲流量要求不高，故不必計算。(—)求滲徑長度滲徑長度應能滿足水閘上下游水位差最大時的防滲要求，故按上下游水位差最大的情況來確定。上下游水位差最大的情況為閘身穩定計算中的校核情況，相應的上游水位為，下游水位為，最大水位差按水閘結構布置要求，初步擬定閘底輪廓線，再核算滲徑長度是否滿足要求．因本閘水位差較大，由結構布置要求確定的閘底長度較短，僅17m，故于底板上游增設一長25m的鋼筋混凝土防滲鋪蓋，以增加滲徑長度。初步擬定的閘底輪廓線如圖15.1所示．為了便于計算，將閘底不透水局部輪廓線的轉折點按順序編號，共12點．按防滲要求，閘底不透水局部輪廓線(包括鋼筋混凝土鋪蓋及鋼筋混凝土倒供底板)長度應滿足式中折算滲徑長度，其中閘底鉛直輪廓線(當輪廓線與水平線夾角大于或等于45°時，按鉛直輪廓計算)長度水平輪廓線長度那么上下游水位差＝，由表查得中等密實粘土(無反濾層)的滲徑系數那么因L＞C0H。閘底輪廓線長度滿足防滲要求。(二)求閘底滲流壓強閘底任一點n的滲流壓強pn按式(14.62)計算：式中n點的水頭Hn。可按n點的折算滲徑長度l1-n求得：n點的位置高度(以下游水面為基準面向下為正)為現以點8為例計算該點在校核情況時的滲流壓強．點8的折算滲徑長度為那么按上法求得閘底各點在校核情況時的滲流壓強，列于表15.1．對于