过流能力计算 - 360文档中心

09 闸孔出流过流能力计算

专题9. 闸孔出流过流能力计算实际工程的水闸，闸底坎一般为宽顶堰和曲线型实用堰，闸门类型主要有平板闸门和弧形闸门。

闸孔出流的形式有自由出流和淹没出流两种。

如下图所示图9-1''c t h h > 闸孔自由出流 9-2 ''c t h h = 闸孔自由出流9-3''c t h h < 闸孔淹没出流判别标准分别为：当''c t h h ≥时，下游发生远离式水跃或临界式水跃，此时闸孔出流为自由出流；当''c t h h <时，下游发生淹没式水跃，此时的闸孔出流为淹没出流。

其中，''c h 为收缩断面水深c h 的共轭水深，t h 为下游水深。

1.自由出流对于自由出流，其计算公式如下02Q be gH μ= （9-1）式中：Q 为过堰流量，m 3/s ；μ为闸孔出流的流量系数；b 为闸孔净宽，m ；e 为闸门开度，m ； 0H 为闸前总水头，m 。

对于平板闸门，流量系数可用下式计算0.600.176eHμ=- （9-2）应用范围： 0.10.65eH<<。

对于弧形闸门，流量系数可用下式计算(0.970.81)(0.560.81)180180eHθθμ︒︒=--- （9-3） θ为闸门下缘切线与水平线的夹角，适用于： 002590θ<<， 0.10.65eH<<。

2.淹没出流由上面分析可以看出，闸孔淹没出流的条件为t ch h ''>。

当闸孔为淹没出流时，泄流能力比同样条件下的自由出流小，在实际计算时，是将平底闸孔自由出流的式（9—1）右端乘上一个淹没系数s σ，即：02s Q be gH σμ= （9—4）式中：s σ—淹没系数，可由eH及z H ∆可查图9.4得到，z ∆为闸上、下游水位差。

图9-4闸孔出流的淹没系数【工程任务】矩形渠道中修建一水闸，闸底板与渠底齐平，闸孔宽b 等于渠道宽度b 为3m ，闸门为平板门。

引水渠道过流能力计算公式

引水渠道过流能力计算公式引水渠道是一种用于引水、排水和输送水资源的重要设施，其过流能力是指引水渠道在一定时间内通过的最大水流量。

在设计和建设引水渠道时，需要对其过流能力进行合理的计算，以确保其能够满足实际需求。

本文将介绍引水渠道过流能力的计算公式及相关内容。

引水渠道过流能力的计算公式通常采用曼宁公式或切比雪夫公式。

曼宁公式是最常用的计算引水渠道过流能力的方法，其公式如下：Q = (1.49/n) A R^(2/3) S^(1/2)。

其中，Q表示引水渠道的过流能力，单位为m³/s；n表示曼宁系数，是一个经验参数，通常在0.01-0.05之间；A表示引水渠道的横截面积，单位为m²；R表示引水渠道的湿周，单位为m；S表示引水渠道的坡度，单位为m/m。

切比雪夫公式是另一种常用的计算引水渠道过流能力的方法，其公式如下：Q = C A (2gh)^(1/2)。

其中，Q表示引水渠道的过流能力，单位为m³/s；C表示切比雪夫系数，是一个经验参数，通常在0.5-1.0之间；A表示引水渠道的横截面积，单位为m²；g表示重力加速度，取值为9.81m/s²；h表示引水渠道的水头，单位为m。

以上两种公式都是基于流体力学原理和实际工程经验得出的，可以用于计算不同类型引水渠道的过流能力。

在使用这些公式进行计算时，需要注意以下几点：1. 确定引水渠道的横截面积，引水渠道的横截面积是计算过流能力的重要参数，需要根据实际情况进行测量或估算。

2. 确定引水渠道的湿周和坡度，湿周和坡度是影响引水渠道过流能力的重要因素，需要根据实际情况进行测量或估算。

3. 确定曼宁系数或切比雪夫系数，曼宁系数和切比雪夫系数是经验参数，需要根据引水渠道的材质、形状和光滑度等因素进行选择。

4. 考虑引水渠道的实际运行情况，引水渠道的过流能力需要考虑其实际运行情况，包括水流速度、水质、水位变化等因素。

在实际工程中，引水渠道的过流能力计算是一个复杂的工程问题，需要综合考虑流体力学、土木工程、水利工程等多个学科的知识。

水闸过流能力及稳定计算

水闸过流能力及结构计算计算说明书审查校核计算***市水利电力勘测设计院2011 年 08 月 29日1、水闸过流能力复核计算水闸的过流能力计算对于平底闸，当为堰流时，根据《水闸设计规范》（SL265-2001）附录A.0.1规定的水力计算公式：2302H g b m Q s εσ=22'02ϕg bh Q h H c c ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=4001171.01ss b b b b ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=ε 式中：B 0—— 闸孔总净宽，（m ）；Q ——过闸流量，（m 3/s ）；H 0——计入行进流速水头的堰上水深，（m ）； h s ——由堰顶算起的下游水深，（m ）； g ——重力加速度，采用9.81，（m/s 2）； m ——堰流流量系数，采用0.385； ε——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深度，（m ）； b ——箱涵过水断面的宽度，m ； hc 进口断面处的水深，m ；sσ——淹没系数，按自由出流考虑，采用1.0；ϕ——流速系数，采用0.95；已知过闸流量Q=5.2（m 3/s ）先假设箱涵过流断面净宽确定箱涵过流断面高度，经试算得：综上，过流断面尺寸为2.5m ×2.0m （宽×高），设计下泄流量Q 为5.2m 3/s ，过流能力满足要求。

2、结构计算**堤防洪闸均为钢筋砼箱涵结构，对防洪闸进行抗滑稳定、抗倾覆稳定和墙基应力计算。

（1）抗滑稳定计1）计算工况及荷载组合工况一：施工完建期，荷载组合为自重+土压力工况二：外河设计洪水位，荷载组合为自重+土压力+扬压力+相应的闸前闸后静水压力+风浪压力2）荷载计算计算中砼强度等级为C20，钢筋采用Ⅰ、Ⅱ级，保护层厚度梁25mm、板20mm，符号规定：力向下为正，向上为负，力矩逆时针为正，顺时针为负。

闸门重 2.352×9.81=23.07 KN；闸底板重25×4.0×0.7×4.1=287 KN；闸墩重25×0.8×4×2*2=320 KN；平台板，梁25×（0.25×0.45×2+1.05×0.15）×2.5=23.91 KN；柱25×2.82×0.4×0.4×4=45.12 KN；启闭力-100 KN；启闭机重0.56×9.81=5.49 KN；启闭梁25×（0.3×0.5+0.25×0.4+1.35×0.12）×2×3.5=72.1 KN；工作桥25×（5.9×0.12+0.2×0.25×3）×2.0=42.9 KN；25×（6.28×0.13×2×0.13+1.2×0.15×5×0.15）×2=34.73 KN；启闭房砖墙22×0.864×4.1×4=311.73 KN；∑自重=23.07+287+320+23.91+45.12-100+5.49+72.1+38.815+340=1016.98KN；水重10×2.0×2.0×2.5=100 KN；由表可知浪压力为2.35 KN ；有表可知土压力为38.49 KN ；闸前静水压力（27.7+47.7）×2/2×2.5=188.5 KN ；离截面形心距离 e=()()377.477.277.477.222⨯++⨯⨯=0.91 扬压力 0.5×2×10×2×2.5=-50KN ；计算工况荷载汇总(对闸室基底面形心求矩)3）抗滑稳定计算公式 []cc K HGf K ≥⋅=∑∑式中：Kc ——为抗滑稳定安全系数；[]c K ——规范要求的抗滑稳定安全系数最小值；∑G ——作用在防洪闸上的全部垂直力总和；∑H ——作用在防洪闸上的全部水平力总和；f ——闸室基底面与地基之间的摩擦系数，取0.4 4）计算结果工况一：∑G =951.5 KN ；∑H =33.33 KN ； K c =33.335.9514.0⨯=11.41＞1.2 满足要求；工况二：∑G =1001.5 KN ；∑H =224.18 KNK c =18.2245.10014.0⨯=1.78＞1.2 满足要求。

过流能力计算(终)

0.656 3513.1 0.19
堰流淹没出流系数过流能力
σ Q
1.000 114.1
1.000 堰流淹没出流系数 134.1 过流能力
σ Q
0.739 3030.6 0.25
0.704 3150.2 0.22
0.685 3318.3 0.21
1% 300 45.7 1.2 5 230 1 230 48.9 54.54 5.64 54.35 5.450 3500 1.3 0.1 5.7 0.951 0.385 0.999 0.996 0.996
2
工程位置河道宽度（m）河道平均底高程（m） 1.2 中墩厚（m） dz bb b0 n B0
5% 300 45.7 1.2 5 230 1 230 48.9 53.61 H 4.71 53.36 4.460 3020 1.3 0.1 4.8 0.931 0.385 0.999 0.996 0.996 300 45.7
3% 300 45.7
2%
1.2 5 230 1 230 48.9 53.90 5.00 53.68 4.780 3150 1.3 0.1 5.1 0.940 0.385 0.999 0.996 0.996
1.2 5 230 1 230 48.9 54.17 5.27 53.96 5.060 3300 1.3 0.1 5.4 0.945 0.385 0.999 0.996 0.996
2
ห้องสมุดไป่ตู้
（二）溢流坝过流计算设计 15 39.5 dz bb b0 n B0 1.2 5 2.8 2 5.6 39.5 44.87 H 5.37 41.02 1.520 114 1.415 0.102 5.472 0.278 0.385 0.953 0.913 0.933 校核 15 39.5 5 2.8 闸孔净宽（m） 2 闸孔数 5.6 总净宽度（m） 39.5 堰顶高程 45.48 上游水位 5.98 上游水深 41.72 下游水位 2.220 下游水深 134 流量 1.494 库内水流速 0.114 流速水头 6.094 H0 0.364 0.385 堰流流量系数 0.953 中闸孔侧收缩系数 0.913 边闸孔侧收缩系数 0.933 堰流侧收缩系数 hs Q v0 v02/2g v0 /2g+H hs/H0 m ε z ε b ε

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。

水闸过流能力计算

水闸过流能力计算水闸是一种常见的水利工程设施，用于控制和调节河流、水渠等水体的水位和流量。

水闸的过流能力计算是设计和运行水闸的重要环节，它能帮助工程师了解水闸的性能和能否满足流量要求。

本文将介绍水闸过流能力计算的基本原理和方法。

一、水闸过流能力的定义水闸的过流能力是指水闸在特定的流量条件下能够承受的水流量。

水闸的过流能力通常由设计流量来确定，该设计流量是根据该水闸所在水体的流量特征以及相关工程需求来确定的。

二、水闸过流能力计算的基本原理水闸的过流能力计算一般采用流量方程来进行，该方程描述了水流通过水闸的流动情况。

根据连续性方程和水力学基本原理，可以得到如下方程：Q=CHH^b其中，Q表示流量，C表示局部阻力系数，H表示水头，b表示方程中的指数。

该方程根据实际情况和经验关系，可以选择不同的局部阻力系数和方程指数，从而适应不同的水闸类型和工程要求。

三、水闸过流能力计算的方法1.经验公式法经验公式法是一种常用的水闸过流能力计算方法，根据水闸的类型和结构特点，选择相应的经验公式进行计算。

这些经验公式的形式多种多样，如：勒库泽公式、鲁多尔夫公式等。

这些公式一般是基于实际水利工程的试验数据得出的，因此在一些情况下可以提供相对准确的结果。

2.物理模型试验法物理模型试验法是通过建立具有相似关系的模型，对水闸的过流能力进行试验来计算。

该方法需要进行大量的试验和测量工作，因此在实际工程中一般用于对特殊或关键水闸的过流能力进行验证和确认。

3.数值模拟法数值模拟法是通过使用计算机模拟水流在水闸中的运动过程，来计算水闸的过流能力。

该方法基于数学模型和流体力学原理，通过对水流进行网格离散和边界条件设定，采用数值方法求解流动方程，从而得到相应的流量计算结果。

数值模拟法在计算精度和计算效率方面较高，因此在现代水利工程计算中得到了广泛应用。

四、水闸过流能力计算的影响因素水闸的过流能力计算受到多种因素的影响，如：水闸的几何形状、槽型、过水坡降、阻力系数、运行状况等。

明渠涵洞过流能力计算

明渠涵洞过流能力计算明渠、涵洞过流能力计算是水利工程中非常重要的计算。

明渠是一种开放渠道，通常用于引导和排放水流；而涵洞是一种封闭通道，通常用于穿越地形或障碍物。

在设计水利工程中，正确计算明渠和涵洞的过流能力对于保证工程安全和正常运行至关重要。

本文将从明渠和涵洞的基本原理出发，介绍明渠、涵洞过流能力的计算方法，并通过实例进行说明。

一、明渠过流能力计算方法明渠过流能力计算是根据水流的基本原理进行的。

下面介绍两种常用的明渠过流能力计算方法：曼宁公式和水力学计算法。

1.曼宁公式曼宁公式是最常用、最简单的明渠过流能力计算方法。

它是根据河道的流量和流速之间的关系来确定的。

曼宁公式的数学表达式如下所示：Q=A*R^(2/3)*S^(1/2)其中，Q为明渠流量，A为明渠横截面积，R为该横截面湿周和横截面面积的比值（也称为水力半径），S为水面比降。

曼宁公式的具体计算步骤如下：(1)确定明渠横截面形状和尺寸；(2)根据明渠横截面形状计算横截面面积A和湿周P；(3)根据已知的明渠水面比降S和河道流速R，代入曼宁公式计算明渠过流能力Q。

曼宁公式的优点是简单易用，适用范围广。

但它对于不同表面粗糙度和水流状态的明渠都有一定的适用性误差。

2.水力学计算法水力学计算法更加准确，适用于复杂的明渠过流能力计算。

通过建立数学模型，考虑明渠纵坡、水面坡度、边缘影响等因素进行计算。

水力学计算法的具体步骤如下：(1)建立明渠水力模型，考虑明渠纵坡及其它复杂条件；(2)根据水力模型的数学方程和边界条件，求解流量和水面高程；(3)根据求解结果，计算明渠过流能力。

水力学计算法的优点是精确度高，可以考虑更多的影响因素，但计算过程较为复杂，需要借助计算机模拟方法进行。

二、涵洞过流能力计算方法涵洞过流能力计算方法与明渠类似，但在计算过程中需考虑涵洞内的水流速度和水压等因素。

下面介绍两种常用的涵洞过流能力计算方法：水动力学计算法和工程经验法。

1.水动力学计算法水动力学计算法是通过建立数学模型，考虑涵洞内水流动力学行为进行计算。

水闸过流能力及稳定计算

水闸过流能力及结构计算计算说明书审查校核计算***市水利电力勘测设计院2011 年 08 月 29日1、水闸过流能力复核计算水闸的过流能力计算对于平底闸，当为堰流时，根据《水闸设计规范》（SL265-2001）附录A.0.1规定的水力计算公式：2302H g b m Q s εσ=22'02ϕg bh Q h H c c ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=4001171.01ss b b b b ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=ε 式中：B 0—— 闸孔总净宽，（m ）；Q ——过闸流量，（m 3/s ）；H 0——计入行进流速水头的堰上水深，（m ）； h s ——由堰顶算起的下游水深，（m ）； g ——重力加速度，采用9.81，（m/s 2）； m ——堰流流量系数，采用0.385； ε——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深度，（m ）； b ——箱涵过水断面的宽度，m ； hc 进口断面处的水深，m ；s σ——淹没系数，按自由出流考虑，采用1.0；ϕ——流速系数，采用0.95；已知过闸流量Q=5.2（m 3/s ）先假设箱涵过流断面净宽确定箱涵过流断面高度，经试算得：综上，过流断面尺寸为2.5m ×2.0m （宽×高），设计下泄流量Q 为5.2m 3/s ，过流能力满足要求。

2、结构计算**堤防洪闸均为钢筋砼箱涵结构，对防洪闸进行抗滑稳定、抗倾覆稳定和墙基应力计算。

（1）抗滑稳定计1）计算工况及荷载组合工况一：施工完建期，荷载组合为自重+土压力工况二：外河设计洪水位，荷载组合为自重+土压力+扬压力+相应的闸前闸后静水压力+风浪压力2）荷载计算计算中砼强度等级为C20，钢筋采用Ⅰ、Ⅱ级，保护层厚度梁25mm、板20mm，符号规定：力向下为正，向上为负，力矩逆时针为正，顺时针为负。

闸门重 2.352×9.81=23.07 KN；闸底板重25×4.0×0.7×4.1=287 KN；闸墩重25×0.8×4×2*2=320 KN；平台板，梁25×（0.25×0.45×2+1.05×0.15）×2.5=23.91 KN；柱25×2.82×0.4×0.4×4=45.12 KN；启闭力-100 KN；启闭机重0.56×9.81=5.49 KN；启闭梁25×（0.3×0.5+0.25×0.4+1.35×0.12）×2×3.5=72.1 KN；工作桥25×（5.9×0.12+0.2×0.25×3）×2.0=42.9 KN；25×（6.28×0.13×2×0.13+1.2×0.15×5×0.15）×2=34.73 KN；启闭房砖墙22×0.864×4.1×4=311.73 KN；∑自重=23.07+287+320+23.91+45.12-100+5.49+72.1+38.815+340=1016.98KN；水重10×2.0×2.0×2.5=100 KN；由表可知浪压力为2.35 KN ；有表可知土压力为38.49 KN ；闸前静水压力（27.7+47.7）×2/2×2.5=188.5 KN ；离截面形心距离 e=()()377.477.277.477.222⨯++⨯⨯=0.91 扬压力 0.5×2×10×2×2.5=-50KN ；计算工况荷载汇总(对闸室基底面形心求矩)3）抗滑稳定计算公式 []cc K HGf K ≥⋅=∑∑式中：Kc ——为抗滑稳定安全系数；[]c K ——规范要求的抗滑稳定安全系数最小值；∑G ——作用在防洪闸上的全部垂直力总和；∑H ——作用在防洪闸上的全部水平力总和；f ——闸室基底面与地基之间的摩擦系数，取0.4 4）计算结果工况一：∑G =951.5 KN ；∑H =33.33 KN ； K c =33.335.9514.0⨯=11.41＞1.2 满足要求；工况二：∑G =1001.5 KN ；∑H =224.18 KNK c =18.2245.10014.0⨯=1.78＞1.2 满足要求。