水闸综合水力计算实例.doc

水闸综合水力计算实例 水闸水力计算 一、基本资料 某平底水闸担负汛期某河部分排洪的任务。在汛期，当邻闸泄流量达5000m 3／s时，本闸开始泄洪。根据工程规划，进行水力计算的有关资料如下： 1．水闸宽度设计标准． (1)设计洪水流量为1680m／s，相应的上游水位7.18m，下游水位为6.98m； 3(2)校核洪水流量为l 828m／s，相应的上游水位为7.58m，下游水位为7.28m． 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5000m／s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5.50m，下游水位为2.50m，并规定闸门第一次开启高度e?12m。 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6.50m，下游水位为-1.20 m： (2)校核情况：上游水位为7.00m，下游水位为-120m。 4．水闸底板采用倒拱形式，底板前段闸坎用浆砌块石填平。为了与河底超高相适应，闸坎高程定为-1.00m，倒拱底板高程为-1.50m． 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d0?1m．翼墙为圆弧形，圆弧半径r?12m． 6闸址处河道断面近似为矩形，河宽B0?160m． 7．闸基土壤为中等密实枯土． 8．水闸纵剖面团及各部分尺寸见图15.1。 3 3 二、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． 三、水力计算： 1、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＝1680m 3／s，相应的上游水位为7.18m，闸坎高程为-1.00m，则宽顶堰堰上水头 H?7.18?(?1.00)?8.18m 又知河宽B0?160m，则 v0?QB0H?1680160?8.18?1.28m/s ?v0 2g2?1.0?1.28 2?9.82?0.084m H0?H??v02g2?8.18?0.084?8.264m 下游水位为6.98m，则下游水面超过堰顶的高度 hs?6.98?(?1.00)?7.98m hs H0?7.988.264?0.965?0.86 由表10.9知，为宽顶堰淹没出流． 据堰流基本公式 (10.4)；Q???mB B?Q2gH0可得水闸溢流宽度 3 ??m2gH02 对无坎宽顶堰。取侧收缩系数??1。 因流量系数m和淹没系数?均与堰宽B有关，必须用试算法求B。现设B?75m。根据 m?0.354。 BB0?75160?0.469及rB?1275?0.16,由表11.8查得 再根据 是得 B?hsH0?0.965及AA0?BhsB0H?75?7.98160?8.18?0.457，由表10.9查得??0.604。于1680 0.604?1?0.3542?9.8?8.2643?74.71m?75m 假设与计算B值近似相等，故B?75m即为所求． 每孔闸宽往往决定于闸门形式、闸门启闭机的能力及其他具体条件。取每孔间宽b＝6m ，则闸孔数n??12.5。现取n?13，则水闸实际溢流宽度 b6 B?nb?13?6?78m ?B75 求通过水闸的实际流量。根据BB0?78160?0.488及rB?1278?0.145,由表10.8查得 m=0.355。再根据hs H0?0.965及AA0?BhsB0H?78?7.98160?8.18?0.476,．由表10.9查得 ??0.602。则实际流量 Q???mB2gH0?0.602?1?0.355?782?9.8?8.264?1753.1m3 /s 实际流量大于设计流量，所取B值满足要求． 再核算所取B值能否满足通过校核流量l 828米／秒的要求．已知相应于校核流量的上游水位为7.58m，则堰上水头 H?7.58?(?1.0)?8.5m v0?QB0H ??1828160?8.582?1.33m/s?v0 2g21.0?1.332?9.8 2?0.09m H0?H??v02g?8.58?0.09?8.67m