潘庄引黄闸设计水位分析计算
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。
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。
水闸计算案例范文
水闸计算案例范文水闸是一种用于控制水流量的水利工程设施，常用于灌溉、排水、航运和防洪等场合。
水闸计算是确定水闸各参数的过程，包括计算水位、流量、闸门高度等参数，以确保水闸的正常运行和安全性。
下面以水闸计算案例为例，进行详细分析。
案例描述：水闸位于一条河流上，主要用于灌溉农田。
河流流量稳定，计划通过该水闸调节流量，以适应不同季节的农田灌溉需求。
设计要求为：在保证农田正常灌溉的前提下，使水闸闸门高度最小，以最大限度地提高水闸的流量能力。
解决方案：1.确定设计流量：首先，根据农田灌溉需求和河流水量情况，确定设计流量。
经过调查和分析得知，农田的灌溉需求为每秒80立方米，河流的流量为每秒150立方米。
因此，设计流量为每秒80立方米。
2.计算水位：根据设计流量和水闸的尺寸，计算水位。
水闸的宽度为10米，根据液压力等式P=ρgh，假设水的密度ρ=1000千克/立方米，重力加速度g=9.8米/秒^2，将流量Q=80立方米/秒代入计算可得：P = ρgh80=1000*9.8*hh=80/(1000*9.8)≈0.0081米因此，水位约为0.0081米。
3.计算闸门高度：根据设计流量和水位，计算闸门高度。
闸门高度决定了水闸的流量能力，一般情况下，闸门高度越高，流量能力越大。
由于要尽量减小闸门高度，可以采用多闸门的设计。
假设闸门的宽度为4米，根据流量公式Q=Hb*L*sqrt(2g)，将流量Q=80立方米/秒代入计算可得：80 = Hb * 4 * sqrt(2 * 9.8)Hb≈5.1米因此，闸门高度约为5.1米。
4.验证计算结果：为了验证计算结果，可以进行一些工程实测。
可以通过在不同闸门高度下控制流量，观察流量和水位的变化。
如果实际的流量和水位与计算结果相符，则说明计算结果正确。
如果有差异，可以进一步调整参数或重新计算。
综上所述，通过计算设计流量、水位和闸门高度等参数，可以确定水闸的基本参数，以保证水闸的正常运行和安全性。
水闸计算
本计算书计算公式及方法主要依据《水闸设计规范》SL265-2001中有关规定计算。以下简称“规范” 一、水力计算 （1）节制分水闸基本资料（依据渠道设计） 流量(m3/s) 名称 编号 设计 加大 1 闸前 0.80 0.80 0+000节制分水闸 闸后 0.80 0.80
水深(m)设计 加大 0.64 0.64 0.80 0.80
原上游水深 （m） 0.60
流速(m/s) 设计 加大 0.70 0.70 0.50 0.50
分水流量(m3/s) 左岸 右岸 0.20 0.10
（2）节制分水闸过水流量计算 计算公式：依据“规范”第51页（A.0.1-1）。 B0=Q/σ ε m（2g）0.5（H0）3/2 式中： --闸孔总净宽（m）； B0 Q--过闸流量（m3/s）； σ --堰流淹没系数，按表A.0.1-2查得； ε --堰流侧收缩系数，按表A.0.1-1查得； m--堰流流量系数，可用0.385； g--重力加速度，可采用9.81（m/s2）； H0--堰上水深（m）。 编号 1 名称 0+000节制闸 设计 加大 下游水深 计算上游 hs（m） 水深H（m） 0.85 0.980 流速 v（m/s） 0.81 行进水头 堰上水头 v2/2g（m） H0（m） 0.03 1.01 比值 hs/H0 0.8387 上游一半 闸宽 水深宽bs(m) B 0 （米） 2.23 1.50 ε 堰流侧收缩系数 0.95 σ 堰流淹没系数 0.93 计算流量 Q（m3/s） 2.3246 设计流量 Q（m3/s） 上游雍高 （m） 0.380
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。
水闸设计计算程序
水闸设计计算程序```pythonimport math#用户输入参数position = float(input("请输入水闸位置（单位：米）：")) head = float(input("请输入水位差（单位：米）："))flow_rate = float(input("请输入流量（单位：立方米/秒）：")) #计算闸门高度gate_height = head + 0.5 # 增加0.5米的余量#计算闸门宽度gate_width = math.sqrt(flow_rate / (2 * gate_height))#计算闸门数量gate_count = math.ceil(position / gate_width)#计算闸门间距gate_spacing = position / gate_count#计算闸门尺寸比例gate_ratio = gate_height / gate_width#输出设计结果print("闸门高度：{:.2f} 米".format(gate_height))print("闸门宽度：{:.2f} 米".format(gate_width))print("闸门数量：{}".format(gate_count))print("闸门间距：{:.2f} 米".format(gate_spacing))print("闸门尺寸比例：{:.2f}".format(gate_ratio))```上述程序中，用户需要依次输入水闸位置、水位差和流量三个参数。
程序会根据这些参数计算闸门的高度、宽度、数量、间距和尺寸比例，并将结果输出给用户。
这个程序简单地假设水闸位置、水位差和流量都是固定的，而且闸门宽度和闸门尺寸比例都是根据一个经验公式计算得出的。
关于潘家口水库汛限水位动态控制的分析
的水库 。
２ 必 要性 分析
目前 ， 国北 方地 区水 资源短 缺不 断加 剧 ， 我 如
４ ０ 立 方米 ， ．５亿 滦河 水资 源浪 费较 大 。
３ 可行 性分 析
何利用现有水利工程增加蓄水量 已显 日 趋重要。 滦河 水量 年 际及 年 内变 化差 异 大 ， 据 潘 家 根
用大 型水 利工 程 ， 汛期 实 行 汛 限 水 位 动 态 控制 主 可 以减 少汛 期弃 水 ， 加 主汛 期 蓄 水 量 和水 库 调 增 节水量 ， 于枯 水期 或枯水 年供 水 ， 用 实现 洪水 资源 化利用 ， 而在 一定 程 度 上 改 善 下 游 的用 水 紧张 从 状况 。 因此 ， 必要 挖 掘 现 有 引 滦 枢 纽 工程 的潜 有
域 面积 ７ ％ ， 长 １ ３ ５ 坝 ９米 ， 大坝 高 １７米 。设 ０ 最 ０ 计 标准 为千 年 一 遇 ， 校核 标 准 为 五 千 年一 遇 。死
水位 １００ ８ ．０米 ， 汛限水 位 ２６０ １．０米 ， 高 蓄水 位 最 ２４ ７ ２ ．０米 ， 主要 作 用 是 拦 蓄 滦 河 径 流 ， 现 跨 其 实
口水 文站 １２ ９９年 以来 的水 文 资料 年 际最 大 来 水 量７ １亿立 方米 ， 小 来 水 量仅 为 ３ ６亿 立 方 米 ， 最 ． 相差 近 ２ Ｏ倍 ， 而年 内潘家 口水 库 ７ ％ 以上 的来 ０
收 稿 日期 ：０００ —７ ２ １ －７１
为加 强洪 水管 理 ， 分 利用洪 水 资源 ， 充 规范 水 库汛 限水 位动 态 控 制试 点 工 作 ， 国家 防总 特 印发 了《 库汛 限水 位动 态控 制 试 点 工作 意 见 》 作 为 水 ，
第２ ９卷第 ４期
水闸水力计算书
水闸水力计算书项目名称_____________日期_____________设计者_____________校对者_____________一、示意图：二、基本资料：1．国家规范：《水闸设计规范》(SL 265-2001)，以下简称规范《溢洪道设计规范》(DL/T 5166-2002)2．参考书目：中国水利水电出版社《水力计算手册》(武汉水利电力学院编)中国水利水电出版社《水闸》(陈宝华、张世儒编)中国水利水电出版社《水工设计手册》(华东水利学院主编) 3．输入参数：闸坎型式: 无底坎的宽顶堰闸门型式: 平板闸门计算目标: 计算闸孔净宽闸孔数n = 1上游水位：530.730m下游水位：530.730m堰顶高程：529.000m设计流量Q = 6.500 m3/s闸门开启高度he = 531.000m闸前行近流速V = 1.500 m/s计算确定流量系数m计算确定收缩系数ε，胸墙底圆弧半径r = 0.200m上游河道一半水深处宽度bs=40.000m计算确定淹没系数σ三、计算过程：采用试算，拟定闸孔净宽bo = 3.000m计算水闸过流能力。
1．判断水流状态：Ho ＝H + V2/2/g ＝1.73+1.502/2/9.81 = 1.845 m因为:he/H=306.936>0.65，所以属于堰流2．判断是否高淹没度出流：因为:hs/Ho=0.938≥0.90，所以堰流为高淹没度出流淹没堰流综合流量系数计算公式为:μo=0.877+(hs/Ho-0.65)2μo=0.877+(1.730/1.845-0.65)2=0.960平底宽顶堰淹没堰流计入行近流速的流量计算公式为：3．流量计算：Q = μo×hs×n×bo×[2.0×g×(Ho-hs)]1/2Q ＝0.960×1.73×1×3.00×[2×9.81×(1.84-1.73)]1/2＝7.472 m3/s 四、计算结果当闸孔净宽bo = 3.000m时，计算流量与设计流量大约相等，闸孔净宽bo = 3.000m即为所求。
- 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)。
潘庄引黄闸设计水位分析计算
张娟;刘德东;纪玉翔
【摘要】本文通过分析计算,依次确定了潘庄引黄闸的设计引水位、设计和校核防洪水位、最高运用水位、施工期设计水位,为潘庄引黄闸的后续设计工作奠定基础.【期刊名称】《山东水利》
【年(卷),期】2017(000)002
【总页数】2页(P3-4)
【关键词】潘庄引黄闸;设计引水位;最高运行水位;施工期设计水位
【作者】张娟;刘德东;纪玉翔
【作者单位】山东黄河勘测设计研究院,山东济南250013;山东省水利勘测设计院,山东济南250014;山东黄河勘测设计研究院,山东济南250013
【正文语种】中文
【中图分类】TV66
潘庄引黄闸位于山东省德州市齐河县马集乡潘庄险工13#～17#坝之间，相应临黄大堤左岸桩号63+120处。
1971年10月兴建，1979年10月进行了加固改建。
2003年5月由武汉大学工程检测中心对该闸进行了安全鉴定，潘庄引黄闸为Ⅳ类闸。
2011年7月黄委会黄河水利科学研究院对潘庄引黄闸安全鉴定成果进行了全面核查，核查结论是同意潘庄闸为Ⅳ类闸的安全鉴定结论。
根据安全鉴定结论，除险加固的主要任务为拆除重建潘庄引黄闸。
新建潘庄闸位于潘庄险工17#～21#坝之间，闸轴线位于19号坝，大堤桩号63+263处，钢筋混
凝土涵洞式水闸，分上游连接段、闸首及洞身段、下游连接段。
虽然潘庄闸处无水文站，但其上游有艾山水文站、下游有泺口水文站，都是黄委Ⅰ类水文站，测站资料准确可靠，可以满足潘庄设计计算精度。
因此，利用艾山站、泺口站2011—2013年实测水位流量成果点绘水位流量关系曲线。
艾山站、泺口站水位流量关系见图1、图2。
根据《黄河下游引黄涵闸、虹吸工程设计标准的几项规定》（黄工字［1980］第5号水利部黄河水利委员会），设计引水时相应黄河流量艾山水文站（31+050）为350.0m3/s，泺口站（135+700）为200.0m3/s，线性内插出潘庄引黄闸（63+263）处设计引水时黄河流量为304.0m3/s。
因此，潘庄引黄闸设计引水相应大河流量为304.0m3/s。
3.1 设计引水位
设计引水位相应河道流量的水位即为设计引水水位。
设计引水位采用工程修建前的3年平均值。
设计引水位推算采用以下三种方法：
方法一：利用艾山站、泺口站2011—2013年实测水位流量关系，分别查出黄河流量304.0m3/s时，相应的水位平均值H艾山为37.64m（大沽高程，下同，该闸处的大沽与黄海高程差为1.23m），H泺口为26.55m，利用线性插值计算潘庄闸引水口处的大河水位为34.23m。
方法二：利用艾山站2011—2013年水位流量关系，查处黄河流量304m3/s时，相应的水位平均值H艾山=37.64m，根据2011—2013年实测大断面资料，计算艾山至潘庄河段的大河水面比降J=0.096‰，推算至潘庄闸引水口处的黄河水位为34.56m。
方法三：根据2009—2013年潘庄大断面资料和艾山站当日流量资料，分析计算当艾山站304m3/s时，对应的潘庄断面的平均水位为34.49m。
潘庄闸引水口处
的黄河水位为34.49m。
综合考虑以上三种方法计算成果，从引水安全出发，选取潘庄闸引水口处黄河流量304m3/s时相应水位34.23m作为潘庄引黄闸的设计引水位，换算成黄海高程为33.0m，本次设计引水位取33.0m。
3.2 设计和校核防洪水位
设计水平年：根据《黄河下游标准化堤防工程规划设计与管理标准》，工程建成后第30年作为设计水平年。
潘庄引黄闸除险加固工程于2013年建成，设计水平年即为2043年。
根据黄规计[2011]148号文《关于印发黄河下游病险水闸除险加固工程设计水位推算结果的通知》，据黄河下游河道冲淤预测，采用《黄河古贤水利枢纽项目建议书》成果，即小浪底水库运用后下游河道2020年左右冲刷到最大，2028年左右淤积恢复到2000年状态。
此后，黄河下游年平均淤积量为3.45亿t，各河段的年平均淤积抬升速率为：铁谢～花园口河段为0.047m/a；花园口～高村河段为0.062m/a；高村～艾山河段为0.073m/a；艾山～利津河段为0.075m/a。
潘庄引黄闸位于黄河大堤左岸桩号63+263处，采用艾山（31+050）和韩刘（77+787）两处黄河防总颁发的相应黄河流量11000m3/s的2000年设计防洪水位，内插出潘庄引黄闸（63+263）处2000年设计防洪水位。
根据鲁黄防办发[2000]13号文，艾山和韩刘两处设计防洪水位分别为45.72m和41.14m（大沽高程），内插出潘庄引黄闸2000年设计防洪水位为42.56m（大沽高程）。
考虑到水位年升高率，经计算潘庄引黄闸设计防洪水位为43.69m（大沽高程），换算黄海高程为42.46m，取值为42.5m。
校核防洪水位：为设计防洪水位加1m，即为43.5m。
3.3 最高运用水位
采用艾山（31+050）和韩刘（77+787）两处黄河防总颁发的相应黄河流量
5000m3/s的2000年水位，内插出潘庄引黄闸（63+263）处2000年水位。
根
据鲁黄防办发[2000]13号文，艾山和韩刘两处水位分别为42.98m和38.61m （大沽高程），内插出潘庄引黄闸处水位为39.97m（大沽高程）。
黄河下游各河段恢复到2000年状态水位作为起算水位，工程建成后（2013年）
第30年（2043年）作为设计水平年，水位年平均升高约为0.075m。
则潘庄引
黄闸最高运用水位为41.10m（大沽高程）。
换算成黄海高程为39.87m，取值为39.9m。
3.4 施工期设计洪水及相应水位
根据规范要求，工程导流建筑物级别为4级，施工期设计洪水标准选定为10年一遇。
根据工程施工组织设计及进度要求，潘庄引黄闸主体工程施工期安排在非汛期，3月～6月调水调沙前。
利用艾山、泺口站2011—2013年实测水位流量关系查出10年一遇的施工流量为2305m3/s，计算潘庄闸处相应的施工期设计水位为36.56m，换算为黄海高程为35.33m。
潘庄闸引水口处黄河流量304.0m3/s时相应设计引水位33.0m；黄河流量11000.0m3/s时对应的设计防洪水位为42.5m，校核防洪水位为43.5m；黄河流量5000.0m3/s时对应的最高运用水位为39.9m；潘庄引黄闸施工期设计洪水为2305.0m3/s，对应的施工期设计水位为35.33m。