水闸闸孔计算及过流能力校核
水闸过流计算
水闸过流计算①开敞式水闸过流计算a.当hs ≤ 0.72H 0时，过闸水流为自由出流，流量公式Q =εmB 2gH 03/2；b.当0.72H 0<hs≤0.9H 0时，过闸水流为淹没出流， 流量公式2/3002H g mB Q σε= 单孔闸:s s b b b b 0401171.01⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=σ 多孔闸，闸墩墩头为圆弧形时：()b z b z b zz b zb d b b b d b b d b b d b b NN ++⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡++--=+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+--=+-=221171.011171.0110040000400εεεεε 4.000131.2⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=H h H h s sσ式中：B 0---闸孔总净宽(m)；Q---过闸流量(m 3/s)；H 0---计入行近流速水头的堰上水头(m)；g---重力加速度，可采用9.81(m/s 2)；m---堰流侧收缩系数；b 0---闸孔净宽(m)；b s ---上游河道一半水深处的宽度(m)；N---闸孔数；εz ---中闸孔侧收缩系数；d z ---中闸墩厚度(m)；εb ---边闸孔侧收缩系数；b b ---边闸墩顺水流向边缘线至上游河道水边线之间的距离(m)；σ---堰流淹没系数；h s ---由堰顶算起的下游水深(m)。
c.9.0/0≥H h s 当时，为高淹没出流，其流量计算公式： ()20000065.0877.02⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=-=H h h H g h B Q s s s μμ 式中：μ0---淹没堰流的综合流量系数；其它符号意义同前。
对于平底闸，当设有胸墙时为孔流，流量计算公式： ee e e h r H h H h gH h B Q 16200718.24.0111112=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-+='+'-'='=λλεεεφμμσ 式中：h e ---孔口高度(m)；μ---孔流流量系数；φ---孔流流速系数，采用1.0；ε′---孔流垂直收缩系数；λ---计算系数，适用于25.00<<eh r 范围； r---胸墙底圆弧半径(m)；σ′---孔流淹没系数，由规范表中查得。
闸门水力计算说明
水闸水力计算说明一、过流能力计算1.1外海进水外海进水时，外海水面高程取5.11m ，如意湖内水面高程取1.0m 。
中间三孔放空闸，底板高程为-4.0m ，两侧八孔防潮闸底板高程为2.0m ，每孔闸净宽度为10m 。
表2 内海排水时计算参数特性表1.1.1中间三孔放空闸段 a.判定堰流类型27.511.948==Hδ式中δ为堰壁厚度，H 为堰上水头。
2.5＜5.27＜10，为宽顶堰流。
b.堰流及闸孔出流判定11.95=H e =0.549≤0.65，为闸孔出流。
式中，e 为闸门开启高度，H 为堰、闸前水头。
c.自由出流及淹没出流判定闸孔出流收缩断面水深h c=ε1e=5.0×0.650=3.25m 。
式中，e 为闸门开启高度，为5.0m ；ε1为垂向收缩系数，查《水利计算手册》（2006年第二版）中表3-4-1得0.650。
收缩断面处水流速为υc=)(20c h H g -ϕ=）（25.311.981.9295.0-⨯⨯⨯=10.19m/s 。
式中，ψ为闸孔流速系数，查《水利计算手册》（2006年第二版）中表3-4-3，取0.95；H 0为闸前总水头，为9.11m ； hc 为收缩断面水深。
收缩断面水深hc 的共轭水深hc”=)181(22-+c c c gh h ν=)125.381.919.1081(225.32-⨯⨯+=6.83m ；下游水深ht=5.0m ＜hc”=6.83m ，故为自由出流。
d.过流量计算根据闸孔自由出流流量计算公式Q 1=002gH be μ=11.981.92530503.0⨯⨯⨯⨯⨯=1008.71m³/s 。
式中，μ0为流量系数，平板闸门流量系数可按经验公式 μ0=0.60-0.176He=0.60-0.176×0.549=0.503； b 为闸孔宽度，为3×10=30m 。
1.1.2两侧八孔防潮闸段 a.判定堰流类型43.1511.348==Hδ＞10，过渡为明渠流。
水闸设计
流量 Q（m3 / s) 下游水深H 上游水深 hs 1490 1650 1806 1.76 2.07 2.38 3.25 3.47 3.67
单宽流量 12.41 13.75 15.05
qs
上、下游 海漫长度L p 水位差 H ' 1.49 1.4 1.29 46.7 48.4 49.6
则为淹没出流，列表计算
表 2 流态判别
流量Q（m3/s） 下游水深hs(m)
H 0 (m)
Hs 0.8H 0
流态
设计流量2010
校核流量2265
2.76
3.21
4.11
4.43
否
否
非淹没出流
非淹没出流
（3）、闸孔总净宽计算 计算结果列入下表 表 3 闸孔总净宽计算
流量Q （m3/s） 下游水深 hs(m) 总净宽
1.05 消力池出口流速系数： ' 0.95 水跃淹没系数：
消力池长度：L 4m 0
P 1 0.25H 0 H 0
" Lj 6.9 hc hc
L L0 L j
其中：
m 0.385 ， H0 1.61m ，由于本水闸为无坎宽顶堰，P1 d 。
冲刷变形;具有一定的透水性，以便使渗水自由流出，降低扬压力；表面具有一 定的粗糙度，以利进一步消除余能。 所以选择在海漫的起始段为10米长的浆砌石水平段，因为浆砌石的抗冲性能 较好，其顶面高程与护坦齐平。后45米做成坡度为1：15的干砌石段，以使水流 均匀扩散，调整流速分布，保护河床不受冲刷。海漫厚度为0.5米，下面铺设 15cm的砂垫层。如下图所示
由于
L0 / S0 5时：Te 0.5L0
水闸工程复核计算方法分析与
水闸工程复核计算方法的分析与探讨摘要：水闸工程是水利基础设施的重要组成部分。
建国以来,我国陆续兴建了大量的水闸。
根据统计资料,截至2008年底,我国已建成各类水闸上千座。
这些工程在防洪、防潮、排涝、供水等方面发挥了重要的作用,为兴利除害、保护人民生命财产安全做出了巨大的贡献。
本文简要介绍了水闸工程复核计算的基本内容和方法,包括水闸的过流能力、消能防冲能力、渗透稳定、闸室稳定和结构受力计算等,并对该计算方法进行分析与探讨，从而对水闸工程给出合理化的综合评价与建议。
关键字：水闸工程工程复核复核计算过流能力消能防冲能力闸室稳定水闸工程对于防洪、防潮、排水等方面有重要意义，因此，水闸工程的建设至关重要，其安全质量问题直接关系到水利工程的好坏，在水闸工程建设中，复核计算是一个重要的步骤，它不但检查了之前的设计方案是否符合实际要求，还深一步的从理论上给水闸工程建设做了科学指导，本文将针对水闸工程复核计算问题展开论述。
1水闸工程简介1.1水闸定义及其分类水闸是一种利用闸门挡水和泄水的低水头水工建筑物。
多用于河道，渠系水库、湖泊岸边。
关闭闸门，可以拦洪、挡潮、蓄水从而抬高上游水位，以满足上游取水或通航的需要，开启闸门，可以泄洪、排涝、冲沙、取水或根据下游用水的需要调节流量。
水闸在水利工程中的应用十分广泛，多建于河道、渠系、水库、湖泊以及滨海地区。
水闸分为节制闸、进水闸、分洪闸、排水闸、挡潮闸、冲沙闸，一般由闸室、上游连接段和下游连接段组成。
1.2水闸工程简介水闸的建筑需要考虑多方面的因素，并且要进行周密的计算以及复核，以期达到最好的拦洪，泄洪等效果。
水闸工程的基本内容主要包括闸址的选择，闸孔的设计(包括堰型的选择、闸底板高程的计算、闸孔总净宽的计算)，防渗设计，消能防冲设计，闸室布置等。
我国修建水闸的历史悠久。
当前我国水闸的建设，正向形式多样化、结构轻型化、施工装配化、操作自动化和远动化方向发展。
在当今的水闸建设中，对水闸工程的复核计算显得尤为重要。
水闸设计说明书
——墩孔的个数；
——边孔的个数。
（1）设计时的泄洪能力
根据式2-2、2-3、2-4计算可得：
对于中孔：
得
靠缝墩孔：
得
对于边孔：
得
所以
（2）校核时泄洪能力
根据式2-2、2-3、2-4计算可得：
对于中孔：
得
靠缝墩孔：
得
对于边孔：
得
所以
与假定的接近，根据选得的孔口尺寸与上下游水位，近一步换算流量如下表所示。
黏土
砂土
中细砂层
以下土层
水文气象
1、地震设计烈度：60。
2、多年平均年最大风速： 。
3、冰冻。闸址处无河水冰冻现象。
4、孔口设计水位
表1-3
计算情况
闸上水位
闸下水位
过水流量
设计情况
2.5m
2.4m
460m3/s
校核情况
3.0m
2.4m
670m3/s
5、消能防冲设计
设计情况：闸上水位2.6m，闸下水位-1.0m，初始流量由闸门开度确定；
渗透压力 =1.2
地震动水压力 =1.0
5、地震惯性力分项系数 ： =1.0
⑥结构系数 ： =1.2
第二章闸孔设计
2.1闸址的选择
闸址、闸轴线的选择关系到工程的安全可靠、施工易难、操作运用、工程量及投资大小等方面的问题。在选择中首先应根据地形、地质、水流、施工管理应用及拆迁情况等放面进行分析研究，权衡利弊，经全面分析比较，合理确定。
2.3拟定闸孔尺寸及闸墩厚度
由于已知上、下游水位，可推算出上游水头及下游水深。如表2-1所示。
计算说明：
设计时上游过水面积
校核时上游过水面积
小型水闸—设计小型水闸闸孔
底板高程选择的一般原则
水闸类型
主要功能
底板高程
进水闸、分洪闸
引水或泄洪 ，防大量推移 质沙进入渠道或分洪区
∇底板 ∇闸前河床
拦河闸、冲沙闸
以利泄洪、排沙
∇底板 ∇闸前河床
排水闸、挡潮闸
低洼处排水 、排涝
∇底板 ∇闸前河床
03
小结
知识点小结：
1、水闸闸底板高程的确定需要综合考虑闸址条件、水闸的类型 与作用、过闸流量大小、水闸规模及工程投资等来确定。 2、对于不同规模的水闸，闸底板高程直接影响闸孔尺寸及工程 投资，因此闸底板高程的确定也需几种方案论证比较。
03
小结
知识点小结： 闸孔宽度设计步骤： 1.闸孔总净宽度； 2.单孔净宽和孔数； 3.考虑闸墩总厚度，拟定闸室总宽度； 4.过流能力校核，闸孔尺寸调整。
孔流式闸孔在上游水位较低时也会出现堰流状态。
孔流与堰流判断条件：
e 0.65为孔流 H
e 0.65为堰流 H
e为闸门开启高度，H为堰上水头
02
闸孔的特点
堰流式闸孔 堰流式闸孔依靠闸门挡水，闸门全开时，过闸水流具有自由水面。 适用条件：平原地区，开敞式水闸用的多 优 点：水闸的过水面积和泄流量都随着水位的抬高而增大，
宽顶堰 低实用堰 其他类型
梯形堰 驼峰堰 WES低堰
低实用堰
梯形堰
驼峰堰
WES低堰
宽顶堰型（采用较多）
优点：结构简单，施工方便， 泄流稳定，利于泄洪排沙，平原 区采用较多。 缺点：流量系数较小，易产生波 状水跃。出闸水跃无强烈旋滚， 水面呈波状 ，主流在底部。
草街航电枢纽减小闸门高度 •消除波状水跃
闸孔宽度设计
目 录
1 闸孔总净宽 2 闸室总宽度 3 小结
过流能力计算
1、进行流态判别 孔数n
每孔净宽b 孔高a
m
m
2
1.5
闸前设计水位
进口底板高程 闸前水头H0 行近流速V0 流量 过水断面面积 进口顶板高程
m
m
m
m/s
m3/s m2
m
1.65
142.300
140.650
1.669
0.611 7.828
12.808
142.35
故为无压流 2、流量计算
Q
流量系数
淹没系数
1.5
闸前水头H0
行近流速V0 流量
过水断面面积
m 1.05
m/s 1.669
m3/s
m2
0.611
7.828 12.808125
进口水深H m
H/a
n
C
1.65
1.429
0.014
k2m>H/a>1.2 故为半有压流
R
m 58.778
w
m2 0.311
X
m 1.596
2gl/C^2R k2m 5.140 0.146
b、进水后下游为渠道设计 水深时 此时下游水位高于涵洞出口 洞顶高程，为淹没出流，全 洞为有压流。
c、闸孔出流
1.873
此时下游水位高于涵洞出口
洞顶高程，为淹没出流，为
闸孔淹没出流。
2、流量计算
a、半有压流情况下Q Nhomakorabea流量系数
洞口水流收缩系数
m3/s
上游水位为142.30时
11.923
0.67
0.74
b、有压流情况下
Q
流量系数
m3/s
上游水位为142.30时
闸门水力计算说明
水闸水力计算说明一、过流能力计算1.1外海进水外海进水时，外海水面高程取5.11m,如意湖内水面高程取l.Omo中间三孔放空闸，底板高程为-4. Om,两侧八孔防潮闸底板高程为2.0m,每孔闸净宽度为10mo表2 内海排水时计算参数特性表1.1.1中间三孔放空闸段a.判定堰流类型H 9.11 -式中8为堰壁厚度，H为堰上水头。
2. 5V5.27V10,为宽顶堰流。
b.堰流及闸孔出流判定e 5=0. 549^0. 65,为闸孔岀流。
式中，e为闸门开启高度，H为堰、闸前水头。
C.自山出流及淹没出流判定闸孔出流收缩断面水深he二e le=5. 0X0. 650=3. 25m。
式中，e为闸门开启高度，为5.0m；£1为垂向收缩系数，查《水利计算手册》（2006年第二版）中表3-4-1得0. 650o收缩断面处水流速为0.95x72x9.81x(9.11-3.25)=10.19m/So式中，“为闸孔流速系数，查《水利计算手册》（2006年第二版）中表3-4-3,取0.95；H0为闸前总水头,为9. 11m；he为收缩断面水深。
收缩断面水深he的共觇水深he” 二=6. 83m；下游水深ht=5. Om<hc" =6. 83m,故为自由出流。
d ・过流量计算根据闸孔自山出流流量计算公式 Q1 二“0 加0.503x30x5x72x9.81x9.11=1008. 71m3/so式中，口0为流量系数，平板闸门流量系数可按经验公式口0二0・ 60-0. 176e71二0. 60-0. 176X0. 549=0. 503；b 为闸孔宽度,为3X10二30m 。
1.1.2两侧八孔防潮闸段a. 判定堰流类型b. 过流量计算因泄洪闸下游与陡坡相连，水利计算可按堰流计算方法进行。
1H>10,过渡为明渠流。
H 3.11= 15.43式中5为堰壁厚度, H 为堰上水头。
-13J1=-0. 32<0. 8,为自由泄流;式中，ht为堰顶下游水深，H为堰顶上游水深。
过流能力计算1
1 基本资料
1闸室单孔净宽5m，共3孔，中墩厚1m，边墩厚0.8m。
闸墩上下游均为半圆形结构。
2控泄条件：上游50年一遇设计洪水位38.757m ，下游南沙河对应20年一遇洪水位38.49m，控泄流量77m 3/s。
2 计算方法
采用宽顶堰流公式进行计算。
参见《水力计算手册》式3-1-1
式中：Q --- 流量 (m 3/s)；
b --- 每孔净宽 (m)；
n --- 闸孔孔数 (个)；H 0 --- 包括行近流速水头的堰前水头，即:v 0 --- 行近流速 (m/s)；
m --- 流量系数，参见表3-2-3～表3-2-6；
σs --- 淹没系数，参见表3-2-8；
σc --- 侧收缩系数，因流量系数由表3-2-3～表3-2-6直接查出，不再计算；
3
4 计算成果根据计算，过闸流量大于控泄流量77m 3/s，满足过流要求。
桩号7+426排水闸过流能力计算
0.910.920.9149
0.780.740.01530.7553。
水闸设计
水闸设计设计题目：水闸设计指导教师：何小梅、陈道英（老师）班级：12 级水工 4 班姓名：明智昊学号：1 2 0 2 0 1 0 4 2 1成绩：前言该闸为建筑在某平原河道上的一节制闸，主要是用来灌溉、防洪、排涝等。
排放水量通过该闸排到下游，所以该闸设计必须满足以上几方面的要求。
首先设计闸孔、闸门、闸底板等基础设施的尺寸，闸门宽为8.0m，高为6.7m，闸室总净宽45.0m。
在对以上建筑进行稳定验算使其满足有关规定的要求。
如不满足在进行修改，校核直到满足为止。
该工程主要设施有闸门、闸底板、消能设施、闸墩、工作桥、交通桥和挡土墙等。
在对闸底板进行配筋计算，选用单孔一联为研究对象，采用弹性地基梁法进行设计计算，求出所需配筋面积，最后进行挡土墙设计。
关键词水闸：闸底板：地下轮廓线：闸室稳定：钢筋混凝土：浆砌石目录前言 (2)第一章节制闸工程设计资料 (4)第二章确定闸门、闸孔设计 (7)第三章消能防冲设计 (11)第四章防渗排水设计 (15)第五章闸室布置 (22)第六章连接建筑物 (24)相关文献 (25)课程总结报告 (26)第一章节制闸工程设计资料1.1 工程概况某平原河道上拟建一节制闸，以抬高水位引水灌溉农田。
闸上游控制流积360K㎡，利用该闸控制水位可灌溉20万亩农田。
同时结合河道治理，要求满足除涝标准为5年一遇的排涝任务和20年一遇的排洪任务。
排放水量通过本闸排入下一级排水河道内。
1.2 规划资料5年一遇规划设计除涝流量，Ｑ设＝230m3/s，水闸建成后相应闸下游水位为39.9ｍ，要求泄洪时闸上、下游允许水面壅高 ｈ≤0.1ｍ。
1.2.120年一遇洪水校核流量Ｑ校＝495m3/s，闸下游相应水位41.8ｍ，要求建闸后泄洪时上、下游水面允许壅高Δｈ校≤0.2ｍ。
1.2.2正常灌溉蓄水位为41.0ｍ。
1.2.3该河经治理后的下游河道水位流量关系见表1－1。
表1-1 河道水位流量关系流量Ｑ（m3/s） 6.22 19.92 39.6 64.5 94.6 129.3 水深（ｍ）0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.01.3 闸址处地形情况该河原河道过水断面较小，不能满足排涝和排洪要求。
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校核设计
P(%)50年一遇20年一遇历史最大洪水30年一遇
流量（m3/s）14600124001500013900
水位（m）341.1339.3341.9340.9
流速 5.437312627 5.114773032 5.117663616
t特征水位
正常蓄水位340.5g取9.81设计洪水位340.5
校核洪水位341.9
死水位340.35
坝址河床高程
下游水位上游水位
339.3
闸型
计算情况流量原河道底高程下游水位上游水位
20年一遇12400324339.3340.5 50年一遇（校核一14600324341.1341.1历史最大洪水（校150********.9341.9 30年一遇139********.9340.9
表二淹没出流判别计算计算情况下游水深h上游水头H h>0.8H流态
20年一遇15.317.8315.5>14.27淹没出流
50年一遇（校核一17.118.6117.1>14.89淹没出流
历史最大洪水（校17.919.2317.9>15.39淹没出流
30年一遇16.918.2916.9>14.63淹没出流
表三闸门总静宽计算计算情况流量下游水深上游水头hs/H0
20年一遇1240015.317.830.857941711 50年一遇（校核一1460017.118.610.919016455历史最大洪水（校1500017.919.230.930600741 30年一遇1390016.918.290.923859917拟选孔数孔宽总静宽中礅厚
方案一1112132 1.4方案二1510150 1.4方案一：过流能力校核计算
情况b0bs b0/bs侧收缩系数计算中孔1213.40.8955223880.982靠缝礅孔12140.8571428570.975边孔12720.1666666670.909总侧收缩系数0.963636364
计算情况堰上水头hs/H0淹没系数σ侧收缩系数ε
20年一遇17.830.860.9079384210.963636364 50年一遇（校核一18.610.920.7767727480.963636364历史最大洪水（校19.230.930.7394644620.963636364 30年一遇18.290.920.7618394230.963636364方案二：过流能力校核计算
情况b0bs b0/bs侧收缩系数计算中孔1011.40.8771929820.98靠缝礅孔10120.8333333330.973边孔10820.121951220.909总侧收缩系数0.962
计算情况堰上水头hs/H0淹没系数σ侧收缩系数ε
20年一遇17.830.860.9079384210.962 50年一遇（校核一18.610.920.7767727480.962历史最大洪水（校19.230.930.7394644620.962 30年一遇18.290.920.7618394230.962
行进水头v2/2
上游水头H0（m）下游水深hs（m）上游水深H（过水断面积行进流速v（m
15.316.52424.35 5.114773 1.33337917.83
17.117.12685.15 5.437313 1.50684918.61
17.917.92931.025 5.117664 1.33488719.23
16.916.92659 5.227529 1.39281718.29
淹没系数侧收缩系数堰流系数总静宽上游一半水深宽度bs(m)
0.9079384210.960.385110.7729168.4
0.7767727480.960.385143.0435171.2
0.7394644620.960.385146.8784172.9
0.7618394230.960.385142.4456170.9
缝礅厚边礅厚布置型式闸孔总宽
2 1.23，2，2150.8
2 1.23,3,3174.4
堰流系数m Q校核过流能力
0.38514832.150.196141
0.38513523.86-0.07371
0.38513531.6-0.09789
0.38512929.5-0.06982
堰流系数m Q校核过流能力
0.38516826.10.356943
0.38515341.920.050817
0.38515350.70.02338
0.38514667.660.055227。