小水位差下平底平板门水闸闸孔出流的判别
第五章 水闸
失，以便充分利用内河淡水。
挡潮闸与排水闸类似，也承受双向水头 的作用。但操作更为频繁。
某挡潮闸（二）
某挡潮闸（一）
中顺大围小榄石龙水闸
水闸的类型—按闸室结构的型式分类
1．开敞式水闸 特点
闸室上部没有阻挡水流的胸墙或顶板， 过闸水流能够自由地通过闸室。
开敞式水闸的泄流能力大，一般用于 具有排冰、过木等要求的泄洪闸，如 拦河闸、排冰闸等。
开敞式水闸
2．胸墙式水闸 当上游水位变幅大，而下泄流量又有限制时，
为避免闸门过高，常设置胸墙。
·胸墙式水闸在低水位过流时，属于开敞式水闸自 由出流；
·在高水位过流时，属于孔口出流。
胸墙式水闸多用于进水闸、排水闸和挡潮闸等。 绝大多数大中型水闸为开敞式水闸。
工作桥用于安装卷扬式启闭机，便于工作人 员操作。 6．交通桥
交通桥连接两岸交通，供汽车、拖拉机、行 人通过。
（二）上游联接段
1.上游联接段的作用 ·主要作用是引导水流从河道平稳地进
入闸室，兼有防冲、防渗作用。 2.上游联接段的组成
一般包括上游翼墙、铺盖、护底、上 游防冲槽和上游两岸护坡等。
泄流能力大、上游水位壅高较小，有利于完成冲砂、 排污等其他任务。宽顶堰的流量系数为0.36～0.385。 驼峰堰和实用堰：流量系数较宽顶堰大，可以使枢纽 布置更紧凑。水闸上的实用堰多为低堰，其流量系数 参考有关文献。 实用堰：在淹没出流的情况下，流量系数急剧减少。 因此，经常或主要工况为淹没出流的泄水闸不宜于选 用实用堰。 上游水位变幅较大的水闸，可以考虑设置胸墙，以减 少闸门挡水高度和闸门受力。
（1）消能问题
水闸在开闸泄水时，下泄的高速水流具有较 大的能量，可能对河床和河岸产生不利冲刷。 因此必须采用合适的消能措施进行消能。
水闸设计步骤
水闸设计步骤一、拟定闸孔形式比较最高水位与地面高程，确定闸孔结构形式。
二、选用堰型及堰顶高程根据闸基土质及运行要求，确定堰型 三、利用堰流公式初步拟定闸孔宽度。
渠道断面面积： A 平均流速： AQ v =平底堰：Hh e＞时为堰流，否则为闸孔出流； 曲线形堰：Hh e＞时为堰流，否则为闸孔出流。
h e ――闸门开度计入行进流速的上游水深：=+=gv H H 220α式中：H ——上游水深；α——流速系数，取；0v ——上游行进流速。
A ．H h s＜时用下式计算过流能力： 2/302H g mB Q σε=0H h s ＞时，σ＝4.000)1(31.2H h H h s s -⨯ ； （《水闸设计规范》公式0H h s 时, σ=1侧收缩系数ε＝１.０，流量系数m=B=2/302H g m Qσε＝B ．H h s≥时用下式计算过流能力： )(2000s s h H g B h Q -=μ20065.0877.0⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+=H h s μ闸孔总净宽： B=)(200s s h H g h Q-μ==时所需的闸孔总净宽小于初拟定的闸宽综合以上引水情况和排水情况计算并考虑一定的安全储备确定B= 六、验算闸孔过水能力m b m d m b b z 65.85.05.266.3,0.1,40=-⨯====+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+--=40001171.01z zz d b b d b b ε=++⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++-=4002/2/1b z b z b b d b b bd b b ε淹没系数为：=-=4.000)1(31.2H hH h s s σ 侧收缩系数为：ε==+-NN b z εε）（1计算流量为：2/302H g mB Q σε=计 或)(2000s s h H g B h Q -=μ七、画出闸孔宽度布置图消能防冲设计一、用孔流公式计算闸门初始开度和出闸水流出使流量设闸孔开度e 为 根据闸门相对开度：=he判别出流形式 由《水利学》表8-7查得平板闸门的垂直收缩系数：=2ε 收缩断面水深：==e h c 2ε流量系数：=-=he 176.060.0μ收缩断面流速：====202022εμεμgH be gH be bh Qv c c收缩断面的共轭水深：=⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+=''18122c c cgh v h h C潜孔比：()()=--''''cc th H h h由《水力学》图8-34查得淹没系数σs = 比较t h 与 ''c h 的大小确定出流形式如闸孔为淹没出流，则流量根据《水力学》（8-24）计算单孔流量：gH be gH be Q s s s 220μσμσ==；总流量： =Q 以相同的方法设一组不同的闸孔开度e 值，求得相应的 h c ’’－h t 最大时，相应的下泄水流的能量最大最大流量计算表三、计算出闸水流的水跃 消力池宽度：=B 单宽流量： ==B Q q 上游河道断面面积： =A 平均流速： ==AQ V 跃前水深c h 按《水闸设计规范》公式（）计算：022203=+-ϕαg q h T h cc式中：α——水流动能校正系数，取； q ——过闸单宽流量；ϕ——水流动能校正系数，取；0T ——由消力池底板顶面算起的总势能移项得2302ϕg q h T c += 令==22ϕαg q则230cc h h T α+=， 即cc h T h -=0α故=--=00T T T h c ααα按迭代法计算''c h设m h c 0.10==-=-=+ncn c n ch T ah T g q h002212/φ 式中：=++=g V d H T 2/2000==322c gh q Fr α跃后水深：()=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⨯=25.0212"1812b b Fr hh c c或根据2Fr 值查表得共轭水深比=1η ，则"c h ＝c h 1η；若//c h ＞h s 则需设消力池。
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
shuicha
消能设计条件选择
上游水的最高挡水位 下游水位： 考虑水位上升滞后于泄量增大的情况， 计算时可选用相应于前一开度的下游水位 。 下游水位： 选择在可能出现的最低水位。
消力池
• 消力池型式： ① 深挖消力池 ② 消力槛式消力池 ③ 线控低槛的综合消力池
嘉兴洪水以及排水闸
• 嘉兴南排工程
挡潮闸
• 1建在河流入流的河 口地段，以防止海 水倒灌。 • 2抬高内河水位， 满足蓄淡灌溉。 • 3退潮排涝。 • 4有通航孔，还可 平潮时通潮。 • 5具有双向挡水作 用——排水闸、挡 潮闸
海宁盐官排涝挡潮闸模型
工作特点、设计要求
• 工作特点 – 地基条件差和水头 低且变幅大，流态 复杂，是小闸主要 工作特点
概
• 水闸闸孔型式
– 底板型式 – 门型 – 门顶胸墙
述
• 水闸闸孔尺寸
– 底板的顶面高程（堰顶 高程）
– 岸墙顶部和胸墙底面高 程 – 闸孔净宽以及闸孔孔数
门型1
• 弧形闸门 • 平板闸门 • 人字门
门型2
闸孔孔数
分孔原则：
在闸孔总净宽确定后，还必须进行分孔，闸孔孔径 的大小，主要应根据闸的地基条件、运用要求、选用的闸 门结构型式、启闭机容量等因素综合分析确定，并应符合 国家现行标准SL74—95所规定的闸门孔口尺寸系列标液。 –弧形钢闸门为 8～12m； –钢丝网水泥闸门为 6～8 m； –小型水闸每孔为2～4m。
配筋、材料
• 材料应选用C15或C20混凝土；ф10~ф12 @ 25~30 • 底板按强度计算并进行配筋，如果不需要配置受 力筋时，一般应在底板的顶底面配置分布钢筋 φ10@250或φ12@250双向配筋 。 • 小型水闸的底板材料也有采用M7.5水泥砂浆砌块 石的。
第六章 水闸教学内容
第三节 水闸的防渗与排水
一．水闸的防渗长度及地下轮廓布置
（一）防渗长度 L≥CH
注：L——水闸的防渗长度（水平竖起段之和）m H——上下游水位差 m C——渗经系数，由地基土的性质决定(见P294表6-1)
（二）布置： 上游——以水平铺盖为主，也可采用竖直防
渗墙 下游——以排为主，设排水孔
二．防渗及排水设施
角<30O； • 分洪闸尽量选在凹岸或顺直河道主流侧； • 冲冲闸尽量选在河谷深槽处；
二．闸孔设计
（一）堰型选择：
• 宽顶堰： 有利于泄洪、冲砂、排泥、排冰、通航、泄流能力
稳定结构简单、施工方便，自由泄流时流量系数小， 易产生波状水跃；
• 实用堰： 有梯形的、曲线形的和驼峰形的，流量系数大，水
流条件好，可消除波状水跃，泄流能力明显受尾水位 影响，施工较复杂； （二）闸底坡高程：
• 过闸水位差：0.1--0.3m
(四)确定闸室宽及单孔宽：
单孔宽由闸门形式、启闭设备条件、运用要求等确 定，一般: l0=8-12m(大中型水闸)。 • 孔数：n=L0/l0 取定时，应略大于计算值，总净宽 不宜大于计算值的3%-5%； • 宜采用单数孔，便于对称开启；
• 闸室总宽度：L0=n l0+(n-1) d (d：为闸墩厚度)
一般与河底平齐，进水闸应高于河底、防止进沙。
（三）孔闸总净宽：
(根据设计流量、上下游水位、初拟的底板高程和堰型
确定) 1． 水流为堰流时：
L 0 m
Q
2
g
H
0
3 2
2．水流为孔流时：
L0
Q
'a 2g H 0
• 单宽流量 q 的控制：
–粉砂、细砂地基：q=5-10m3/s.m –砂址土基宽：q=10-15 m3/s.m –址土地基：q=15-20 m3/s.m –坚硬粘土地基：q=20-25 m3/s.m
水闸水力计算实例
水闸水力计算实例一、资料和任务某平底水闸担负汛期某河部分排洪的任务。
汛期当邻闸泄洪流量达5000米3/秒时，本闸开始泄洪。
根据工程规划，进行水力计算的有关资料有： 1． 1． 水闸宽度设计标准。
（1）设计洪水流量为1680米3/秒，相应的上游水位为7.18米，下游水位为6.98米； （2）校核洪水流量为1828米3/秒，相应的上游水位为7.58米，下游水位为7.28米。
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5000米/3秒时，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5.50米，下游水位为2.50米，并规定闸门第一次开启高度e =1.2米。
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6.50米，下游水位为-1.20米； （2）校核情况：上游水位为7.00米，下游水位为-1.20米。
4.水闸底板采用倒拱形式，底板前段闸坎用浆砌块石填平。
为了与河底高程相适应，闸坎高程定为-1.00米，倒拱底板高程为-1.50米。
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d 。
=1米。
翼墙为圆弧形，圆弧半径r =12米。
6.闸址处河道断面近似为矩形，河宽0B =160米。
7.闸基土壤为中等密实粘土。
8.水闸纵剖面图及各部分尺寸见图1。
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。
图1二、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=1680米3/秒，相应的上游水位为7.18米。
闸坎高程为-1.00米，则宽顶堰堰上水头H = 7.18 –( -1.00) =8.18米 又知河宽0B = 160米，则0v =H B Q 0=18.8160680.1 =1.28米/秒g 2=8.92⨯=0.084米0H =H +g av 220=8.18+0.084=8.264米下游水位为6.89米，则下游水面超过堰顶的高度 s h =6.98-(-1.00)=7.98米0H h s =264.898.7=0.965>0.86由《水力计算手册》宽顶堰淹没系数表查得，该出流为宽顶堰淹没出流。
堰流闸孔出流和桥涵过流的水力计算资料
计算公式为
'
Qmb
3
2gH0 2
式中，b= nb' =4×14=56m；
m ' 应为包括侧收缩影响的各孔流量系数的加权平均值。
1
2Ka
(n
1)KP
H0 nb'
式中：
n为堰孔数；
H0为堰顶全水头； Ka为边墩形状系数； KP为闸墩形态系数。
四、曲线型实用堰的淹没系数
试验研究表明:
(1)当下游水位高 过堰顶至某一范围 时堰下游形成淹没 水跃，过堰水流受 到下游水位的顶 托，降低了过水能 力即为淹没出流； (2)当下游护坦高程较高，过堰水流受下游护坦的影响， 也会产生类似淹没的效果而使流量系数降低。
Q C0 H 5/ 2
（8-7）
式中，C0为直角三角形薄壁堰的流量系数，可按下式计算
C0
1.354
0.004 H
0.14
0.2 P1
H B
2
0.09
其中， Q为流量，以米3/秒（m3/s）计； H为堰顶水头；
P1为上游堰高； B为堰上游引渠宽均以米（m）计。
在下述范围内，上式的误差＜（±1.4%）
cos 450
2.1m
2．流量系数m
当P1＝7m，HP1
7 2
3.5
时，
对堰顶入口为圆弧形的宽顶堰，流量系数m=0.36。
3．淹没系数 s
由 hs h1 P2 2.5 0.7 1.8m
0.8H0 0.8 2.1 1.68m
因为 hs 0.8H 0 ，故为淹没出流。
根据
hs H0
1.8 0.857 2.1
n
" 1
式中： n为孔数；
项目七 闸孔出流水力分析与计算
出流水力计算公式为：
Q s 0nbe 2gH 0 Nhomakorabea（7-7）
式（7-7）中：σs
为淹没系数，反映了下游的水位对过水能力的影响，σs
与
ht H
hc'' hc''
比
值有关，可查图 7-6 确定淹没系数。 2.2 底坎为曲线型实用堰的闸孔出流
图 7-7 为曲线型实用堰上的闸孔出流。当水流由闸前趋近闸孔时，水流的收缩比平底
从上面的分析可以看出，判断闸孔自由出流或淹没出流，须先求出收缩断面水深 hc 和它相应的共轭水深 hc”，然后将 hc”和下游水深 ht 比较，即可判别闸孔出流情况。
上述判别条件对不同闸门类型的无底坎或有底坎宽顶堰型闸孔出流都适用。 （1）底坎为宽顶堰型闸孔自由出流的水力计算
3
如图 7-2a 所示，收缩断面 c-c 上的流线近似为平行直线，c-c 断面可以认为是渐变流 矩形断面。以闸底板为基准面，取闸门上游距闸门（3~4）H 符合渐变流条件的 0-0 断面 与下游 c-c 收缩断面列能量方程
e H
(0.15 0.2
e ) cos H
（7-5）
当 cosθ=0.3~0.7 时：
0
0.545 0.136
e H
0.334(1
e H
) cos
（7-6）
需要说明的是上面垂向收缩系数 ε’及流量系数 μ0 确定方法严格来说仅使用于无坎宽
顶堰型闸孔出流，但某些实验证明，对于有坎宽顶堰型的闸孔出流（图 7-4），只要收缩
H
v02 2g
hc
c vc2 2g
hw
式中 ：hw —水流从 0-0 断面到 c-c 断面的水头损失，由于 0-0 到 c-c 断面的距离很
水闸1-4(new)
抗浮：
17
3.布置
(1)下挖式消力池、突槛式消力池和综合式消力池是底流式消 能的三种主要形式 。 (2)下挖式消力池与闸室底板之间直接用斜坡段连接即可，规 范规定消力池斜坡段坡度不应陡于1：4。 (3)倾斜段不宜设排水孔，护坦后部设铅直排水孔以降低池底 板渗透压力，并在该部位底面铺设反滤层。
18
三.辅助消能工 1.作用： (1)加大水流阻力； (2)加强水流紊动和撞击； (3)稳定水跃； (4)利于扩散水流 2.类型： 消力墩，池首坎，消力梁，散流墩等
19
四.上下游防护
1.闸下防冲设施： （a）海漫： 紧接护坦，进一步消除余能，调整流速分布， 达到不冲流速； 要求：抗冲、有一定柔性、表面粗糙、透水； 材料：浆砌石、干砌石； 长度：按经验公式计算。
河床土质 Ks 粉砂,细砂 14～13 中砂,粗砂, 粉质壤土 12～11 粉质粘土 10～9 坚硬粘土 8～7
堰流式闸孔 孔流式闸孔
10
三、 底板高程 除考虑运用条件外，还要考虑地质条件和经济要求。 ⒈运用条件： 底板高程低→q↑，底板上水深↑→闸室总宽度↓ 节制闸与河底齐平或略高；进水、分洪闸比河底略高 （防泥沙），排涝闸低。 ⒉经济要求： 底板高程低→q↑，底板上水深↑→闸室总宽度↓， 但增大闸身和两岸结构高度，消能防冲费用↑，泥 沙淤积。 ⒊地质条件：避免复杂地基处理；抗冲刷能力q
*规范： 《水闸设计规范》（SL265-2001） 《水闸施工规范》（SL27-91) 《水闸工程管理设计规范》（SL170-96) 《水闸技术管理规程》（SL75-94) 《水闸安全鉴定规定》（SL214-98）
9
第二节 水闸的孔口设计
一、 水闸孔口设计的主要内容 1.确定闸孔型式 2.拟定闸底板高程（即堰顶高程） 3.计算孔口尺寸及溢流前沿总宽 4.泄流能力验算 二 、水闸的闸孔型式（开敞式） 根据水流流态分 : 堰流式,孔流式
水闸设计
湖北水利水电职业技术学院水闸课程设计报告书系别：水利水电工程系专业：水利水电建筑工程班级：12水工4班姓名：王靖指导老师：何小梅陈道英成绩：水利工程系2014年3月目录第一章工程设计基本资料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。
闸上游控制流量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＝2303，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。
20年一遇洪水校核流量Ｑ校＝4953，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。
正常灌溉蓄水位为41.0ｍ。
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1.3 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。
根据规划要求，须奖原河道扩宽加深，经治理后闸址处河底高程定为36.0ｍ，河道底扩宽为43.0ｍ，边坡1：2.5。
河两岸地面平坦，河道在闸址上下游顺直。
1.4 闸址处地质资料闸基为亚黏土，主要物理力学指标如下：土壤湿重度19 ＫＮ／m3浮重度10ＫＮ／m3；土壤内摩擦角φ＝16°，粘滞力C＝10ｋＰa；地基允许承载力[σ]＝120ｋＰa；；混凝土与地基的滑动摩擦系数ｆ＝0.25；土壤的压缩模量Ｅ0=10。
1.5 天然建筑材料石料：本闸地处平原，缺乏石料，需到距闸下120Kｍ的县办采石厂运料。
砂料：闸址以北的沙河中有丰富的沙源，运距仅5Kｍ，多为中，细砂。
砖：本地烧制有普通砖，但不能用于水下结构。
1.6 施工条件闸址处对外交通比较方便，距省级公路仅4 Kｍ。
施工用水、电充足。
在县城即可采购到工程所使用的钢筋、水泥、木材等。
1.7 其它资料气温：闸址处历年平均气温14.5°C，最高7月份平均气温30°C，最低1月份均气温－1.0°C风速：计算风速为19，风向垂直闸轴线，吹程0.35。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
游水 位 ６ ． ４ ４ ｍ， 闸门开 高 ２ ． Ｏ Ｏ ｍ， 闸底板 高程 为 ３ ． ５ ｍ， 开宽
寻 ＞ ０ ． ６ ５ ； 昔＞ ０ 【 ￡ （ ０ ＿ ７ Ｆ ＋ ０ ． ７ ） ， （ １ ≤ Ｆ ＜ １ ． ７ ） ＞ ｌ ０ ． ６ ５ ； ｈ Ｌ － Ａ Ｚ ￣ ｅ ， （ Ｆ ＜ １ ． ０ ）
如 按 寻＞ ｏ ． ６ ５ 为 堰 流 来 判 别 流 态 ， 则 有 些
流态形式 上属于堰流 ，而实 际应 该属 于闸
孔 出流 ，若按堰流判别将使 得过 闸流量计 算错误 ，对水 闸运行管理 和水 文资料整 编
工作产生 不利影响 。对 于小水 位差下平底
（ ４）
图１ （ １ ） （ ２） 闸孔 出流 ， 【 ８） （ ４） 堰 流
水位差下仅 以 ｅ ／ ｈ值判别堰流或孔 流是不够的 ， 通过查 阅文献、 规 范， 采 用新 的流量判别式 ， 正确地判别 了流 态， 为工程调 度
运 行 和 资料 整 编 工作 提 供 准 确 资料 。
【 关键词 】 水闸 小水位差
堰流
孔流 板水 闸 ， 正确判别过 闸水流流态 。
ｅ
合宝应湖退水 闸、北运西闸 向大运河排泄宝应湖 、白马湖
２ ９ ５ ｋ ｍ 的涝水 。必要 时经江苏省厅批准 可进 行反 向引水 ， 弥补洪泽湖水量的不足 。南运西 闸闸身为混凝土和浆砌块
石组合结构 ， 闸总长 ｌ Ｏ Ｏ ｍ， 总宽 ４ ３ ｍ， 由两块轻 型反拱混凝
土底板组成 （ 底 板于 ２ ０ ０ ２年用钢筋混凝土填平 ） ， 每块底板
１ 引言
在水 利工程 中 ，闸门是用于控 制水 流最 为常见 的形 式 。受 闸门控 制的水闸 ， 过闸流态常有堰流 和闸孔 出流两 种不 同的水 流现象 。堰 流时 由于闸 门对 水流不 起控制作 用， 水 面线为一条光 滑 的降落 曲线 ； 闸孔 出流 时 由于水 流 受到 闸门 的控 制作用 ，闸孔上 、下游 的水面是 不连续 的
与 闸底坎 、 闸门型式以及上下游水位及其差值 、 出孑 Ｌ 水流是否
受 下 游水 深 的影 响 有关 。可利 用 袁新 明 根据 大 量实 验 总结 的
理论关系或图 ２来判别堰流与闸孔 出流界限。
闸孔 自由 出流 ：
寻 ６ ５ ； 昔≤ 芋 （ 佩
闸孔 淹 没 出流 ：
一 １ ） ， （ Ｆ ＞ Ｉ １ ． ７ ） 一 １ ） ， （ 扎７ ）
Ｉ 【 科技论坛 】 ｌ
３ ． ５ ｍ， 胸墙底 高程为 ７ ． ７ ｍ， 公路 桥面高程 为 １ ２ ． Ｏ ｍ， 工作 桥 面高程 为 １ ５ ． ８ ｍ。闸门为钢质腹 式平板 门 ， 单 门重 １ ０ ｔ ， 每孔 由两台立式 油压启 闭机垂直启 闭，两侧翼岸墙为浆砌块石 空箱连体结 构。正向设计水位组合 ： 上游水位 ７ ． ０ ｍ， 下游水 位６ ． ０ ｍ， 流量 ４ ０ ９ ｍ ３ ／ ｓ ； 正 向校核水位组合 ： 上游水位 ７ ． ８ ｍ， 下游水 位 ７ ． Ｏ ｍ， 流量 ４ ８ ９ ｍ３ ／ ｓ ； 反 向设 计水 位组 合 ： 上 游水 位５ ． ５ ｍ， 下游水 位 ７ ． ９ ｍ， 流量 ２ ２ ５ ｍ ３ ／ ｓ ； 反 向校核水位组合 ： 上游水位 ５ ． ８ ｍ， 下游水位 ７ ． ９ ｍ， 流量 ３ ０ ０ ｍ ３ ／ ｓ 。 换 的， 这种水流形式的转变除了与闸门的相对开度有关外 ， 还
Ｉ 【 科技论坛 ｊ ｉ
水利部淮委 、 水 一 利 一 科 学 研 … 究 … 院 … 协 … 办
小水位差下平底平板门水闸闸孔出流的判别
黄
璐
王
鼎
朱文彪
（ 江苏省灌溉总渠管理处
【 摘
淮安
２ ２ ３ ２ ０ ０ ）
要】 孔流与堰流的界 限不仅与 ｅ ／ ｈ 有关， 还受 １ ￣ ７ ． － Ｅ Ｔ游水位影响 。本文通过分析 南运西 闸流量测验 实例 ， 阐述 了 在小
江苏省淮河入江水 道工程的一部分 ， 工程 的主要任务是 ： 配
闸孔 的相对开度 有关 ， 还与闸底坎及 闸门的型式有关 ， 根据 实验 ， 平底 闸堰流和闸孔出流的判别条件如下 ： 为了计算简便 ， 当闸前水深较大而行进流速较小 时 ， 近 似地取闸前水头为闸前水深 。
≤０ ． ６ ５ ， 为 闸孔 出流 ；
为６ ． ４ ７ ｍ。 南运西 闸始建于 １ ９ ７ ０年 １ １月 ， １ ９ ７ ３年 ４月 竣 工 ， 系
堰流和闸孔 出流边界条件的差异 ，使得水流特征及过
水能力也不相同。 对于具有闸门控制 的同一过流建筑 物 ， 堰
流 和 闸 孔 出 流 可 以相 互 转 化 ，这 种水 流 的转 化 条 件 不 仅 与
当 闸门 提出 水面， 视为堰流； 未提出 水面时， 根据吾的
１ １
６ 【 ５ ； 导＞ 芋 （ 佩
值 判 别 流 态 。 在水 文测 验 中 ， 某个测 次上游水位 ６ ． ４ ６ ｍ， 下
Ｉ Ｈ ＞ ０ ． ６ ５ ； ｈ Ｌ ＞ 芋（ 佩
－ １ ） ， （ Ｆ ７ ）
（ 如图 １ 所示 ） 。
３ 工程 实例
江苏省南运西 闸位于江苏省宝应县范水镇南 ５ ｋ ｍ处 的
大运 河西堤上 ， 由节 制 闸 和 船 闸 组 成 ， 上游 为宝应 湖， 下 游
为京杭大运 河 。该 闸共 ６孔 ， 每 孔净 宽 ６ ． Ｏ ｅ， ｒ 闸上游 多年 （ １ ９ ７ ４—２ ０ １ ３年 ） 平均 水位为 ６ ． Ｏ ｌ ｍ， 闸下游多 年平均水 位
分 ３孔 ， 共 ６孔 ， 每 孔净 宽 ６ ｍ， 净高 ４ ． ２ ｍ， 闸底板 高程 为
＞０ ． ６ ５ ， 为堰 流 。 闸 门 开度 ；
Ｈ 一 闸前水头 ； ｈ 一 收缩断面水深 ；
ｈ ｆ 一临界 水 深 ；
ｈ ＿ 下游水 深。
（ 己）
２ 问题提 出
平 原地 区 的水 闸上 下游水 位差 较小 ，