大环水闸计算书学习版Word文档下载推荐.docx
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闸顶高程按《水闸设计规》（SL265－2001）中有关规定进行计算，相关公式如下：
《水闸设计规》
式中：
Z—闸顶高程（m）；
h0—计算潮水位（m）；
A—安全超高（m），取A=0.3m；
水文提供基本数据：
计算风速（注意扩大系数）、风区长度、风区内平均水深（注意那种工况）。
1、由三数据（v0DHm（极可能要做相应修改））推出hm，根据hm和Hm及水闸规表E.0.1-2，推出hp
2、由hm、v0推出Tm
3、根据Tm、H经试算推出Lm
4、根据Lm，计算波浪破碎的临界水深及hz（水闸规E.0.2）
5、根据H、Hk、Lm/2之间关系推波浪压力P（浪压力用在闸室稳定计算、工况不同，压力不同）
6、根据浪压力断面型式求浪压力作用点，（形心）。
hm—平均波高（m）；
v0—计算风速（m/s）；
D—风区长度（m）；
本工程取500m。
Hm—风区的平均水深（m）；
Tm—平均波周期（s）；
Lm—平均波长（m）；
H—闸前水深（m）；
hp—相应于波列累积频率5%的波高（m）；
hz—波浪中心线超出计算水位的高度（m）。
根据上述，采用Excel表计算，结果如下表2.2-1所示。
表2.2-1水闸闸顶高程计算
1、计算平均波高及hm/Hm
hm
hm/Hm
ghm/v02
gD/v02
gHm/v02
v0
Hm
D
0.323
0.041
0.004
6.256
0.097
28.00
7.78
500.0
2、计算设计波浪波列累计频率波高
hP
水闸级别
波列累计频率P（%）
hp/hm
0.619
3
5.000
1.918
3、计算设计波浪平均周期Tm值
gTm/v0=
13.9（ghm/v02）0.5
Tm
2.520
28.000
4、计算平均波长Lm（试算）
Lm=
（gTm2/2π）*th（2*πH/Lm）
Lm
H（闸前水深）
π
Δ≤10-3
9.872
4.780
3.142
0.0008
5、计算波浪破碎的临界水深
Hk=
（Lm/4π）*ln[（Lm+2πhp）/（Lm-2πhp）]
Hk
hp
0.654
6、计算hz
a.
判别闸前水深H与临界水深Hk及与（Lm/2）关系
H
关系
Lm/2
≥
＜
4.936
b.
计算波浪中心线超出计算水位的高度
hz=（πhp2/Lm）*cth（2πH/Lm）
hz
0.122
6、闸顶高程计算
Z=
h0+hp+hz+A
Z
h0
A
3.821
2.780
0.300
2.3闸顶高程确定
根据《水闸设计规》SL265-2001第4.2.4条规定，挡水时，水闸闸顶高程不应低于正常蓄水位（或最高挡水位）加波浪计算高度与相应安全超高之和；
则本次设计的闸顶高程取水闸两侧堤防堤顶高程为4.20m。
本项目可用理正软件计算，
1、设计2、复核（0.1-0.3m高差）
3水力计算
3.1闸孔总净宽计算
3.1.1计算公式
根据《水闸设计规》（SL265-2001），各水闸采用过流计算公式如下：
（1）对于平底闸，当为堰流时，水闸的泄流能力计算根据《水闸设计规》（SL265-2001）附录A.0.1规定的水力计算公式：
；
—水闸泄流量（m3/s）；
—淹没系数；
—侧收缩系数，按水力学的弗朗西斯公式计算确定；
—流量系数，取0.385；
—水闸过流净宽（m）；
—堰顶算起的下游水深（m）；
—计入行近流速水头的堰上水深（m），近似采用堰上水头
。
（2）对于平底闸，当堰流处于高淹没度时（
），水闸的泄流能力计算根据《水闸设计规》（SL265-2001）附录A.0.2规定的水力计算公式：
—水闸的泄流流量（m3/s）；
—淹没堰流的综合流量系数；
—重力加速度，采用9.81m/s2；
—由堰顶算起的下游水深（m）；
（3）当过闸泄流过程为孔口出流时，采用如下公式进行计算：
—孔口高度（m）；
—孔流流速系数，采用0.95m；
—孔流流量系数，按《水闸设计规》表A.0.3-1查得；
—孔流垂直收缩系数；
—计算系数；
—胸墙底圆弧半径（m）；
—孔流淹没系数，按《水闸设计规》表A.0.3-2查得。
3.1.2计算工况
本次水闸规模复核，以排涝流量完全自排设计，各水闸水位按围地面控制高程来确定，闸底高程根据外侧河道底高程综合确定，过闸水头差取0.15m，推求各水闸相应的总净宽。
3.1.3计算成果
根据上述，本次水闸规模复核使用理正岩土5.6—水力学计算软件计算，其计算成果如下：
**********************************************************************
计算项目：
大环闸孔总净宽计算
----------------------------------------------------------------------
[水闸型式简图]
[计算条件]
[基本参数]
闸坎型式
未设底坎的宽顶堰
闸门型式
平板闸门
计算目标
计算闸门总净宽
判断水流状态的标准he/H
0.650
上游水位（m）
0.700
下游水位（m）
0.550
堰顶高程（m）
-2.000
行进流速水头（m）
0.150
闸门开启高度he（m）
3.500
设计闸孔数
1
设计流量Q（m3/s）
25.000
判断高淹没度的标准hs/H0
0.900
流量系数
计算
┕流量系数值
0.385
收缩系数
┕上游河道宽度bs（m）
9.000
淹没系数
[计算过程]
1、判断水流状态。
水流状态：
因为he/H=1.296>
0.650。
所以属于堰流。
根据《水闸设计规》SL265-2001附录A计算。
2、判断是否高淹没度出流。
因为实际淹没度：
0.895<
0.900，所以，堰流为非高淹没度出流。
3、淹没系数。
无底坎宽顶堰淹没系数：
σ=0.840。
4、流量系数。
根据《水闸设计规》取流量系数为：
0.385。
5、求解闸孔宽度：
闸孔宽度侧收缩系数计算流量流量差
（m）（m3/s）（m3/s）
19.9631.25421172.453147.45325
11.7961.0568585.86960.86904
7.7130.9764751.87526.87512
5.6710.9436536.86111.86139
4.6510.9299329.7874.78695
4.1400.9239526.3471.34714
3.8850.9212224.6500.35006
4.0120.9225725.4970.49670
3.9490.9218925.0730.07286
3.9170.9215624.8610.13871
3.9330.9217224.9670.03295
3.9410.9218125.0200.01995
经过试算，满足设计流量的闸孔总净宽为：
3.941（m）。
3.1.4确定闸孔总净宽
根据上述计算结果，大环水闸闸门总净宽为3.941m，实取水闸总净宽为4m、单孔。
3.2水闸消能防冲
3.2.1计算工况
1、工况选取，合理制定内外水位
2、水力学，武大版，P210
由于本水闸为原地区感潮河道的河口挡潮闸，当外江水位较高时，水处于关闭挡潮阶段，不进行过流，当需要引水时，外水位一般较低，过闸流量较小，而排涝时水位较高，流量较大，故本次消能防冲计算选择排涝工程进行复核，相应水位为河最高控制水位0.80m，过闸外水位差取0.30m，则外江水位为0.50m。
3.2.2消能判别
（1）判断是否需要建消力池
单宽流量：
行近流速水头：
河总水头：
临界水深：
由
，
查“矩形断面明渠收缩断面水深及水跃共轭水深求解图”得
，则
由共轭水深公式：
，其中
已知下游水深
，即
，水闸泄流发生淹没式水跃，无需建消力池。
（2）结论
根据上述计算可知，本水闸泄流时，跃后水深小于下游水位，为淹没式水跃，无需建消力池，只需加设辅助消能设施即可。
故本工程在水闸进出口底板设分流式消力墩辅助消能，消力墩尺寸500×
600×
6000mm（高×
宽×
长），每个消力墩之间间距1m。
水闸进出口设5m长，0.50m厚干砌石护面，防止水流冲刷掏空闸底。
4渗流稳定计算
4.1渗流稳定计算公式
防渗设计按外江设计防洪（潮）水位与堤最低水位（按降低堤田面高程确定）情况组合为最不利工况进行计算，按规推荐的改进阻力系数法进行计算，计算公式如下：
①地基有效深度：
当
时，
—地基的有效深度，m；
—地下轮廓的水平投影长度，m；
—地下轮廓的垂直投影长度，m；
②进、出口段：
—进出口段的阻力系数；
—齿墙的入土深度，m；
—地基的透水层深度，m；
③部垂直段：
—部垂直段的阻力系数；
④水平段：
—水平段的阻力系数；
—水平段长度，m；
、
—进出口段板桩或齿墙的入土深度，m；
⑤各分段水头损失值：
—各分段水头损失值，m；
—各分段的阻力系数；
修正部分需格外注意
—总分段数。
⑥进、出口段修正后的水头损失值公式
—进、出口段修正后的水头损失，m；
—进出口段水头损失值，m；
—阻力修正系数，当计算的
时，采用
—底板埋深与板桩入土深度之和，m；
—板桩另一侧地基透水层深度，m；
—修正后水头损失的减小值，m。
⑦进、出口齿墙不规则部位水头损失修正公式
，且
4.2闸基渗流稳定计算
本工程水闸闸基防渗轮廓主要由闸底板及其齿墙、沉箱组成，防渗轮廓总长34.85m，计算简图如下：
4.2.1计算工况拟定
本工程水闸闸基渗流稳定计算按水闸外水位差最大情况进行计算，即按外江设计防洪（潮）水位与堤最低水位（按降低堤田面高程确定）情况组合为最不利工况进行计算。
水位组合：
外江设计防洪潮水位2.59m，河最低水位-0.70m。
4.2.2计算过程
本次水闸闸基渗流稳定计算采用EXCEL表格计算，其计算过程如下表4.2-1所示。
表4.2-1渗透稳定计算表（水位组合：
外江设计防洪潮水位2.59m，河最低水位-0.70m）
改进阻力系数法
一、确定地基计算深度
Tc=
11.925
地基计算深度
Te=
地基有效深度
To=
26.15
透水地基实际深度
Lo=
23.85
地下轮廓线的水平投影长度
So=
3.5
地下轮廓线的铅直投影长度
二、分段计算阻力系数
设计外水位
2.59
设计水位
-0.7
水头差h
3.29
总段数
11
计算公式
进/出口段
部垂直段
水平段
i
段数
渗流段名称
阻力系数ξi
水头损失hi
修正后渗透水头hi
L
S
S1
S2
T
坡降
进口段
0.4667
0.6939
0.4293
1.5
22.55
0.286
2
0.0238
0.0353
0.0706
0.5
21.05
0.141
0.0454
0.0675
0.1350
22.05
0.135
4
0.1224
0.1820
0.3438
5.5
0.063
5
0.1371
0.2038
0.068
6
0.6220
0.9248
11.85
19.05
0.078
7
8
9
10
-1
出口段
∑
2.2129
计算正确
三、进出口水头损失值及渗透压力局部修正
h0'
=
β'
h0=
Δh=
h0-h0'
0.2646
S'
T=
T'
0.6187
h'
x=
y=
cd=
四、出口段渗透坡降（出逸坡降）
J=h0'
/S'
J=h0/s=
五、渗透压力
节点
上下节点水头差
节点水头
经过修正
间距
长度
升级会员 