浅谈水利工程中水闸的计算分析

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1、第47卷第6期甘肃水利水电技术Vo1．47．No．62011年6月GansuWaterConservancyandHydropowerTechnologyJun．，2011·设计与研究·水利工程中水闸的计算分析许敏(广东省水利电力勘测设计研究院，广东广州510635)摘要：水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

2、标识码：B文章编号：2095—0144(2011)06—0012—041工程概述红镇茶场北江防洪堤工程级别，仙桥水水闸的工程仙桥水水闸位于广东省清远英德市英红镇茶等别为Ⅲ等，工程规模为中型，永久水工建筑物级别场北江防洪堤上，主要承担排泄仙桥水2O年一遇中主要建筑物为3级，次要建筑物为4级。仙桥水山洪及防御北江5O年一遇洪水的任务。其设计过水闸纵剖面如图1所示。闸流量为936m3Is，介于1000～100m3／s之间，依据2地层特征及岩土物理力学指标SL252—2000《水利水电工程等级划分及洪水

3、标准》根据工程地质勘察，英红防洪堤仙桥水水闸处及SL265-2001《水闸设计规范》的规定，并结合英各土层主要物理力学指标建议值如表1所列。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收稿日期：2011-05—25作者简介：许敏(1983一)，女，河北石家庄人，工程师，硕士研究生，主要从事水工结构设计。第6期许敏：水利工程中水闸的计算分析第47卷3仙桥水水闸计算结果度，水闸总净宽36in，共3孔，单孔净宽12m，闸总3．1水闸泄流能力计算宽51m。此时算得各组合下闸上水位为：水

4、闸泄流能力计算采用《水闸设计规范》附录A以内洪为主：当2O年一遇设计洪水最大下泄流的有关公式进行计算。量936m3／s，相应闸下水位34．34m(北江5年一遇计算采用水力学堰流计算公式：水位)，闸上水位34．383m；一3以外洪为主：当北江发生2O年一遇洪水时，闸Q=o'smBoN／2gH式中：为堰流淹没系数；下水位36．32m，排泄仙桥水5年一遇洪水设计流量一为堰流侧收缩系数；为610m3／s，经计算闸上水位为36．325m。玎r为堰流流量系数，采用0．385；50年一遇校核洪水最大下泄流量1

5、148m3／s，为闸孔总净宽(m)；相应闸下水位34．34m(北江5年一遇水位)，闸上水协一为计入行近流速的堰上水头m)；位34．422m。为过闸流量(m3／s)。3．2闸顶高程计算根据本水闸所采用的闸门型式，当水闸闸孔为本工程为Ⅲ等中型工程，水闸建筑物级别为33孔，单孔净宽为10m，水闸总净宽为30m，排泄仙级，根据SL265—2001《水闸设计规范》规定，水闸闸桥水洪水时分两种洪水遭遇组合进行水闸泄流能力顶高程应根据挡水和泄水两种运用情况确定。计算：(1)挡水时，闸顶高程不应低于水闸正常蓄水

6、以内洪为主：当2O年一遇设计洪水最大下泄流位(或最高挡水位)加波浪计算高度与相应安全超高量936m3／s，相应闸下水位34．34m(北江5年一遇值之和。安全超高下限值，正常蓄水位时为0．4m，最水位)，闸上水位34．444m；高挡水位时为0．3m。以外洪为主：当北江发生20年一遇洪水时，闸(2)泄水时，闸顶高程不应低于设计洪水位(或下水位36．32m，排泄仙桥水5年一遇洪水设计流量校核洪水位)与相应安全超高值之和。安全超高下为610m3／s，经计算闸上水位为36．339m。限值，设计洪水位时为0

7、．7m，校核洪水位时为0．5m。50年一遇校核洪水最大下泄流量1148m3／s，且闸顶交通桥梁底高程应高出最高洪水位0．5m。相应闸下水位34．34m(：lt江5年一遇水位)，闸上水(3)位于防洪(挡潮)堤上的水闸，其闸顶高程位34．523m。不得低于防洪(挡潮)堤堤顶高程。根据本工程防洪按水闸泄洪能力计算，水闸设计净宽30．0m即堤设计确定的仙桥水水闸处(桩号北江0+604．52)可满足水闸泄流。考虑到本水闸过闸流量较大，易堤顶高程为38．4m，防浪墙顶高程38．9m。对下游造成严重冲刷。本次

8、新建水闸方案根据现状本工程无挡内水工况，闸顶高程为挡北江洪水河道宽度，结合消能防冲计算结果，决定加大闸孔宽时的运用工况确定，闸顶高程计算结果见表2。表2闸顶高程计算结果经计算闸顶高程应为38．225m，而北江堤防在行。仙桥水水闸处堤顶高程为38．4m，防浪墙顶高程工况1：当排泄仙桥水2O年一遇洪水设计流量38．9m，故仙桥水水闸最终定为38．4m，防浪墙顶高936m3／s，相应闸下水位34．34m(北江5年一遇水程38．9m。防浪墙设在交通桥靠北江侧，与堤防防浪位)，闸上水位34．383m。墙平