水闸泄流计算
水闸水力计算实例
水闸水力计算实例水闸是一种控制水位和流量的水工建筑物，主要用于调节河流、运河和湖泊的水位，以及防止洪水和控制水流。
水闸的设计和运行需要进行水力计算，以确定其参数和尺寸。
本文将给出一个水闸水力计算的实例，以帮助读者更好地理解水闸的设计原理和计算方法。
假设我们需要设计一个水流量为Q的水闸，用于控制一条河流的水位。
为了简化问题，我们假设水流是稳定的，即不考虑水流的变化和波动。
首先，我们需要确定水闸的开度和闸门的形状。
理想情况下，水闸的开度应该与水流的流量成正比。
由于闸门的开度对流量的影响主要来自两个方面：开度与闸门的宽度和高度有关，而闸门的宽度和高度又会影响水流的截面积。
因此，我们需要通过计算来确定适当的闸门尺寸和开度。
水流的流量Q可以通过流速v和截面积A来计算，即Q=vA。
在水闸中，流速和流量的关系可以通过水动力学公式来描述。
其中最常用的公式是曼宁公式，用来计算水流在河道中的流速。
曼宁公式的表达式为：v=(1/n)R^(2/3)S^(1/2)，其中v表示流速，n表示曼宁粗糙系数，R表示水力半径，S表示水流坡度。
水力半径R可以通过计算截面积和周长来计算，即：R=A/P，其中P表示水流的周长。
现在，假设我们已经确定了水流速度v和水流的坡度S。
我们需要计算水流的截面积A和周长P，以及水流的水力半径R。
然后，我们可以使用曼宁公式计算流量Q。
接下来，我们需要确定适当的闸门尺寸和开度，以控制水流量。
闸门的宽度和高度可以通过计算流量Q和流速v来确定。
由于闸门的宽度和高度也会对水流的截面积和周长产生影响，我们需要通过迭代计算来确定最佳的闸门尺寸和开度。
一般来说，闸门的宽度和高度应该能够满足水流截面积和周长的要求，并且能够适应不同流量的变化。
为了简化计算，我们可以使用经验公式来确定闸门的尺寸和开度。
例如，可以使用流量-闸门开度关系曲线来确定闸门开度和宽度的关系。
最后，我们需要考虑水闸的泄流能力。
泄流能力是指水闸能够通过的最大流量。
泄流能力计算
B——引渠段底宽度（m）；
（注：绿色为一次输入数据）20.40
v 0——引渠段行进流速（m/s）； 2.86
H——堰上水深（m）；
（注：红色为对比输入数据）8.70
g——重力加速度，可采用9.81（m/s 2）；9.81H 0——计入行进流速水头的堰上水深（m）；9.12h e ——孔口高度（m）； 3.50 ——孔流流速系数，可采用0.95～1.0；0.98r——胸墙底圆弧半径（m）；
0.20
计算系数，可由公式（A.0.3-4）计算求得，该公式适用于0<r/h e <0.25
0.160
孔流垂直收缩系数，可按公式（A.0.3-3）计算求得；
0.732
孔流流量系数，可按公式（A.0.3-2）计算求得或由表A.0.3-1查得；
0.602 ——孔流淹没系数，可由表A.0.3-2查得；
1.000B 0——闸孔总净宽（m），可按公式（A.0.3-1）计算求得。
18.00Q——假拟过闸流量（m 3/s）；507.56
Q——过闸流量（m 3/s）；
507.56
对于平底闸，当为孔流时，闸孔总净宽可按公式（A.0.3-1）～（A.0.3-4）计算（计
算示意图见图A.0.3）《水闸设计规范》SL265-2001ϕ'σH
h e '1'εϕεμ-
=⎥⎥
⎦
⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-+
=
2
111
'H h e λεe
h r 16718
.24.0=
λ30
02H g m B Q σε=。
水闸计算公式范文
水闸计算公式范文
1.伯努利方程
伯努利方程是流体力学中的基本方程，描述了流体在静态和动态压力
之间的关系。
对于水闸来说，伯努利方程可以写为如下形式：P + 0.5ρv^2 + ρgh = constant
其中，P是水闸中的压力，ρ是水的密度，v是水的流速，g是重力
加速度，h是离地面的高度。
2.底孔流量公式
底孔流量公式用于计算水闸中通过底孔流出的水量。
底孔流量公式与
伯努利方程相结合，可以写为如下形式：
Q = CdA√2gh
其中，Q是流出水量，Cd是底孔流出系数，A是底孔的面积，g是重
力加速度，h是水头。
3.承压能力公式
承压能力公式用于计算水闸的承压能力，即水闸可以承受的最大压力。
承压能力公式可以写为如下形式：
F=A*σ
其中，F是水闸的承压能力，A是水闸的截面积，σ是水闸材料的抗
压强度。
对于具体的水闸设计，需要根据实际情况选择适用的计算公式，并考虑因素如闸门的形状、尺寸、材料、水流的动力特性、水势差、孔口形状等。
这些因素会对水闸的流量和承压能力产生影响，因此需要综合考虑进行合理的设计和计算。
此外，水闸的计算还涉及到其他因素如水位、水流速度、泄水能力、闸门运动机构以及周围环境等的考虑。
因此，在进行水闸计算时，需要综合考虑各个方面的因素，并使用适当的计算公式，以确保水闸的正常运行和安全性。
以上是水闸计算公式的基本介绍，具体的计算过程和公式选择需要根据实际情况进行。
对于精确的水闸计算，可以使用专业的水力学软件或请相关专业人士进行计算和设计。
泄水闸下泄流量
5.5 冲砂闸（兼泄水闸）设计 5.5.1、冲砂闸（兼泄水闸）结构布置泄水闸由闸底板、闸墩、闸门及启闭设备等组成。
考虑冲砂闸（兼泄水闸）的运行要求和工程管理方便，并结合地形、地质等因素，冲砂闸布置在河道右岸，左侧与橡胶坝连接。
闸室选用开敞式结构。
闸底板高程为186.0m ，基本平河床高程。
闸室孔口形式为矩形，孔口尺寸 3.0m ×4.8m （闸墩厚 1.2m ），闸门顶高程为190.80m 。
工作闸门采用平面钢闸门，汛期遇大洪水时，闸门升高。
根据安装启闭机和工作人员操作要求，在闸门顶部设置工作桥，工作桥桥面高程198.65m ，在右闸墩设置爬梯。
厂房地面高程与右闸墩设置一人行便桥，桥面宽1.5m 。
根据消能防冲计算结果，水闸无需设置消力池，未端设置浆砌石护底长25m, 冲砂闸（泄水闸）结构布置详见附图。
5.5.2、水力设计 一、闸孔泄流计算橡胶坝在汛期时，电站不发电的情况下，冲砂闸开启运行时流量根据《水闸设计规范》泄水闸泄流量按下面公式计算：2/32Hg mBoQ σ=式中：σ——堰流淹没系数； m ——堰流流量系数；H0——计入行近流速水头的堰上水深。
计算各特征水位时冲砂闸的泄水量见下表5.5.2-1。
冲砂闸泄量结果表表5.5.2-1二、汛期充坝运行时水闸设计流量根据已建橡胶坝运行管理经验，当橡胶坝坝顶溢流水头小于30%的坝袋高度时，溢流对坝袋的负面影响不大，本工程从发电需要的实际出发，拟定充坝坝顶最大溢流水深为0.3m，即坝（闸）前水位为190.8+0.3=191.10m，闸前水深H0=191.1－186.0=5.10m，经计算Q=36.79m3/s,闸门开启度为4.8m。
三、消能防冲设计a)、当泄水闸汛期流量较大时，上游水位超过191.1m 高程时，闸门全开，并且电站因泄水量较大尾水位抬高停机，此时橡胶坝袋坍倒在底板上，由于河道面宽阔平顺，河道行洪时流态几乎与建坝前相同，无需考虑消能。
水利工程中水闸的计算分析
表 ２ 闸顶 高程计算结果
经计算 闸顶高程应为 ３８．２２５ ｍ，而北江堤 防在 仙桥水水闸处堤顶高 程 为 ３８．４ ｍ，防浪 墙顶高程 ３８．９ ｍ，故仙桥水水 闸最终定为 ３８．４ ｍ，防浪墙顶高 程 ３８．９ ｍ。防浪墙设在交通桥靠北江侧 ，与堤防防浪 墙 平顺 连 接 闸作 为调 节水位及控制 流量 的低 水头建筑物 ，是水利基础设 施的重要组成部分 ，水 闸的计算尤为重要 。近年 来 ，水 闸的加 固与重建项 目特 别 多，以仙桥水 水闸为例 ，详细介绍 了水 闸的计算。 关键词 ：仙桥 水水闸 ；计算分析 ；流量 中图分类号 ：ＴＶ６６ 文献标识码 ：Ｂ 文章编号 ：２０９５—０１４４（２０１１）０６—００１２—０４
量 ９３６ ｍ３／ｓ，相 应 闸下 水 位 ３４．３４ ｍ（北 江 ５年 一 遇
水位 ），闸上水位 ３４．４４４ ｍ；
以外洪为主 ：当北江发生 ２０年一遇洪水 时 ，闸
下水位 ３６．３２ ｍ，排泄仙桥水 ５年一遇洪水设计流量
为 ６１０ ｍ３／ｓ，经计算 闸上水位为 ３６．３３９ ｍ。
５０年一遇 校核洪水最 大下泄流量 １ １４８ ｍ３／ｓ，
第 ４７卷
３ 仙桥水水闸计算结果
３．１ 水 闸泄流 能 力计算
水 闸泄流能力计算采用《水 闸设计规范》附录 Ａ
的有关公式进行计算 。
计算采用水力学堰流计算公式 ：
一
３
Ｑ＝ｏ＇ｓｍＢｏＮ／２ｇ Ｈ
式中： 为堰流淹没系数 ；
一 为堰流侧收缩系数 ；
玎ｒ 为堰流流量系数 ，采用 ０．３８５；
图 １ 仙桥 水 水 闸纵 剖 面 表 １ 仙桥水水 闸各土层 主要物 理力学指标建议值
水闸泄流量计算
Hs/H0
b0/bs
b0—闸孔净宽，bs—上游河道一半水深处的宽度
高淹没流公式 无坎宽顶堰 （水闸) 红旗水闸 Hs/H0 μ0
Q 0hs B
B
闸孔宽度
2g(
Hs
下上总水头
μ0
综合流量系数
Q
流量
18 0.90 0.940
0.95 0.91 0.945
4.49 0.92 0.950
闸孔宽度宽度淹没系数恻收缩系数流量系数堰上总水头流量红旗水闸1001000385386316195075078080082084086088090091100099098097095093090087083080092093094095096097098099099509980770740700660610550470360280190304050607080910090909110918092809400953096809831000高淹没流公式闸孔宽度综合流量系数下游水深堰上总水头流量红旗水闸180954494962330900910920930940950960970980990940094509500955096109670973097909860993平底坎孔流孔流垂直收缩系数淹没系数闸孔宽度综合流量系数下游水深堰上总水头流量流速系数240570881054284202138098073144080290179746494501计算系数胸腔半径rhc孔口高度上游水位h
0.385 0.80 0.97 0.95 0.66 0.5 0.928
3.8 0.82 0.95 0.96 0.61 0.6 0.940
63.16 0.84 0.93 0.97 0.55 0.7 0.953
堰闸隧洞的泄流能力计算公式商榷
堰闸隧洞的泄流能力计算公式商榷毛昶熙(南京水利科学研究院)摘要泄流能力是决定泄水建筑物尺寸大小的关键性问题，虽有设计手册可供查算，但很多模型试验的结果与设计差距很大。
同样，大孔径隧洞的泄流能力也常发生较大设计误差。
本文从水力学基本原理追索计算公式的合理性，并以模型试验资料验证，说明有些公式应加修正，测流控制断面应加明确，消能流态及其水头损失均应加考虑。
最后还给出了堰闸淹没泄流的流量系数表达式和大孔径隧洞泄洪流量的计算公式。
关键词堰闸隧洞泄流能力流量系数计算公式泄流能力是决定堰闸隧洞等建筑物尺寸大小的一个必备数据，所以在水力学中开展研究也最早，而且计算公式及其实验性流量系数均能从设计手册中查用，似乎已不存在什么问题了。
然而很多模型试验的结果却说明与设计差距很大。
例如50年代治淮工程有不少闸都可省去1～3孔，流量比设计大20%左右，废黄河地涵试验结果比设计大40～50%，可以缩减5孔。
南四湖二级闸134孔可以减为78孔。
就以最近试验的通榆河总渠地涵来说，15孔可省去3孔，对于隧洞泄流能力的试验结果也多超出设计值。
因此仍有必要探明原因改进计算和测流方法。
1 泄流能力的基本公式泄流能力计算均是以能量守恒原理引导的，即沿程取两个控制断面1,2写其能量方程可得α1(V12/2g)+H1=α2(V22/2g)+H2+hf式中势能水头H1、H2是在同一基面上的，两断面间沿程水头损失可表示为若令总水头H0=α1(V12/2g)+H1，则上式可解出下游控制断面的流速为则通过下游控制断面A的流量，考虑其水流收缩时，则为式中流量系数μ=εφ，就定义为收缩系数与流速系数的乘积。
此流量系数μ包含着两断面间沿程水头损失hf，与消能发生关系。
2 堰闸泄流对于宽顶堰(图1)，当其自由泄流时，由于堰顶产生临界水深H2=hc=(2/3)H，宽度b时，由式(3)可得并知流量系数最大值为，对于一般水闸(图2)，因进口翼墙闸墩阻水情况不同，可取0.37[1,2,3]。
闸孔泄流能力计算
注：堰上水位应不小于下游流量为
10 10 10 10 10 10 10 10 10
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
下坝址水力学计算 13 由堰顶 算起的 下游水 深hs(m) 4.74604 5.35968 6.2891 7.02721 7.67979 8.25756 8.79758 9.29185 9.63107 14 15 16 17 18 19 20 21 22
计算末 行 13 2
闸孔泄流能力计算
工程名称： 9 中闸孔 侧收缩 系数ε z 0.9602 0.9602 0.9602 0.9602 0.9602 0.9602 0.9602 0.9602 0.9602 10
边闸墩顺水 流向边缘线 至上游河道 水边线之间 的距离bb(m)
郁山下坝址水力学计算 11 边闸孔 侧收缩 系数εb 0.9281 0.9281 0.9281 0.9281 0.9281 0.9281 0.9281 0.9281 0.9281 12 堰流侧 收缩系 数ε 0.9442 0.9442 0.9442 0.9442 0.9442 0.9442 0.9442 0.9442 0.9442
不小于下游流量为0时对应的下游水位
上下游 堰流流 已知过 计算过闸 堰流淹没系 量系数 闸流量 流量误 水位差 闸底板 流量 数σ m Q(m/s) Q(m/s) 差Q(m/s) △h(m) 高程 上游水位 下游水位 0.248843353 0.385 100 99.999965 3.5E-05 0.00791 156.2 160.9539 160.946 0.408620097 0.385 200 199.99917 0.00083 0.04662 156.2 161.6063 161.56 0.61651828 0.385 400 400.00087 -0.0009 0.20616 156.2 162.6953 162.489 0.745972578 0.385 600 599.99969 0.00031 0.44906 156.2 163.6763 163.227 0.829485831 0.385 800 799.99986 0.00014 0.74829 156.2 164.6281 163.88 0.886683715 0.385 1000 1000.0001 -0.0001 1.09292 156.2 165.5505 164.458 0.925276873 0.385 1200 1200.0001 -6E-05 1.46641 156.2 166.464 164.998 0.952477971 0.385 1400 1400.0009 -0.0009 1.86657 156.2 167.3584 165.492 0.966733576 0.385 1545 1544.9991 0.00086 2.17417 156.2 168.0052 165.831
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μ0
e
H
e/H
0.553274336
3
11.3
0.265487
2 弧形闸门μ0=(0.97-0.81θ/180)-(0.56-0.81θ/180)e/H 适0.1＜e/H＜0.65 25
μ0
θ
e
H
e/H
30
3
11.3 0.265487
0.722168
二
闸底坎为曲线型实用堰
1
平板闸门μ0=0.745-0.274e/H 适用与0.1＜e/H＜0.75
Q=
σs μ=εφ
e
78.80522 1 0.648375
3
n
b
1
3
式二
流量
闸孔出流 Q=σsμ0enb√2gH0 μ0此时按两种情况取值 淹没系数 流量系数 闸门开启度 孔数 闸门净宽
Q=
σs
μ0
e
n
b
74.10547 1 0.553274
3
1
3
一
闸底坎为宽顶堰
1
平板闸门μ0=0.60-0.176e/H 适用与0.1＜e/H＜0.65
当e/H≤0.75时为闸孔出流,e/H＞0.75时为堰流 H -堰上水头 一般行近流速水头较小,计算时常忽略 73y φ-对于平底无坎宽顶堰上闸孔φ=0.95～1.0,对于有底坎的宽顶堰上闸孔φ=0.85～0.95
孔流
式一
闸孔出流 Q s c mnb
2
g
H
3 0
/ห้องสมุดไป่ตู้
2
ε*e =hc
流量 淹没系数 流量系数 闸门开启度 孔数 闸门净宽
μ0
e
H
e/H
0.672256637
3
11.3 0.265487
2
弧形闸门μ0=0.685-0.19e/H 适用与0.1＜e/H＜0.75
μ0
e
H
e/H
0.634557522
3
11.3 0.265487
近流速水头较小,计算时常忽略 73ye 顶堰上闸孔φ=0.85～0.95
2
g
H
3 0
/
2
ε*e =hc
80
0.60 0.660
85
0.65 0.675
90
0.70 0.690
0.75 0.705
0.646 0.635 0.627 0.622 0.620
垂直收缩 系数
计行近流速 堰上水头
流速系数
ε 0.665
H0 11.3
φ 0.975
e/H ε
θ° ε
0.10 0.615
35
0.15 0.618
40
平板闸门垂直收缩系数ε
0.20 0.25 0.30 0.35 0.40
0.620 0.622 0.625 0.628 0.630
弧形闸门垂直收缩系数ε
45
50
55
60
65
0.789 0.766 0.742 0.720 0.698 0.678 0.662
μ0此时按两种情况取值 计行近流速堰上水头
H0 11.3
)e/H 适0.1＜e/H＜0.65 25°＜θ＜90
收缩系数ε
0.45 0.638
收缩系数ε
70
0.50 0.645
75
0.55 0.650