浅谈平原地区水闸闸孔总净宽计算注意的几个问题

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1、浅谈平原地区水闸闸孔总净宽计算注意的几个问题摘要：笔者在通过对一些工程的设计实践中发现，《水闸设计规范》SL265-2001中所给出按宽顶堰淹没出流计算平底闸闸孔总净宽两个计算公式中，其计算结果相差较大，究竟选用哪一个公式计算更经济合理本文进行了分析，并对闸孔总净宽计算有较大影响的上下游水位落差及行近流速水头进行了讨论。关键词：水闸闸孔总净宽淹没系数过闸落差行近流速水头“大肚子”闸　　随着国家对水利投入的加大，我市先后对浍河、唐河、奎濉河进行了治理，建成大量的涵闸工程；笔者在通过对一些工程的设计实践中发现，《水闸设计规范》SL265-2001中所给出按宽顶堰淹没出流计算平底闸闸孔

2、总净宽两个计算公式中，其计算结果相差较大，究竟选用哪一个公式计算更经济合理本文进行了分析，并对闸孔总净宽计算有较大影响的上下游水位落差及行近流速水头进行了讨论。一公式选择很重要水闸闸孔总净宽计算，是工程设计中所首要解决的问题之一。《水闸设计规范》SL265-2001（后称新规范）已于2001年4月1日起实施了，代替了原试行的《水闸设计规范》SD133-84（后称老规范）。按宽顶堰淹没出流计算平底闸闸孔总净宽，新规范分别给出了以堰上水头为主要因素和以流速水头为主要因素的两个计算公式，即：新规范称：规范公式2，当堰流处于高淹没度（hs/H0≥0.9）时也可采用。我市属淮北平原地区，地

3、势平坦，把上下游水位落差定得很小，水深为3.0m～8.0m，过闸水流符合淹没宽顶堰流的条件。笔者统计，我市已建、在建及待建中型水闸的淹没度hs/H0都在0.93以上，均大于0.9，这就意味着新规范两个计算公式都可采用。设计实践中发现，同样边界条件下，两个公式计算闸孔总净宽是不相同的，而且相差较大。利用规范公式1计算闸孔总净宽，淹没系数σ的取值是个关键。规范公式1与老规范公式的表达式是相同的仅对淹没系数σ取值进行了调整。老规范淹没系数σ是根据别列津斯基的试验成果及原安徽省水科所对某闸高淹没堰流水工模型试验成果。但别列斯基的试验模型条件基本上是二元的，边界条件也与一般平底闸不同。新规

4、范在给出淹没系数值的经验公式的同时还给出了淹没系数表。经验公式是南京水科院最新研究成果提供的经验公式基础上，对其拟合系数稍作修改而成的[参1]。南京水科院给出的淹没系数表中数据及拟合公式，是根据平底水闸典型实例的试验结果制定的，并经原型观测资料验证，有较大的实用性及可靠性[参3]。笔者通过对奎濉河治理工程中部分新建水闸闸孔总净宽分别用规范公式1、规范公式2，老规范公式及南京水科院公式进行核算分析比较，结果见下表：涵闸名称设计流量(m3/s)上游水深(m)下游水深(m)落差(m)行近流速水头(m)Hs/Ho规范公式1(m)规范公式2(m)老规范公式(m)南京水科院公式(m)马元闸2

5、995.04.90.10.1010.960626.3231.5727.4124.33浍沟闸7875.15.00.10.2010.943357.5667.2858.2252.37枯河闸8965.04.90.10.1910.943967.8779.3968.7162.27结果表明：规范公式1结果比较接近稍大于南京水科院公式，小于老规范公式，规范公式2结果最大。笔者认为采用规范公式1，对平原地区水闸较适用，经济安全可靠。二落差取值要斟酌规范公式1计算闸孔总净宽，影响最大的是上下游的过闸水位落差（简称落差）。落差决定了淹没系数σ的值。特别是高淹没度时，闸孔总净宽的影响主要是淹没系数σ，其

6、它收缩影响可忽略不计。因此在水闸设计中，落差的采用，对水闸的工程造价关系极大，在条件允许的情况下，采用较大的落差，可缩减闸孔总净宽，降低工程规模投资。下图是对奎濉河治理工程中部分新建水闸按设计条件绘制的落差～闸孔总净宽关系曲线，由图分析可知，落差对闸孔总净宽的影响是很大的，落差愈小影响愈大。如小李庄闸：落差0.05m，总净宽21.86m；落差0.1m，总净宽18.20m；落差0.2m，总净宽仅14.88m。当然，在水闸设计中，对落差的采用还应结合水闸的功能特点、运用要求及其它具体情况综合考虑。平原地区，地势平坦，把水流过闸落差定得很小，规范规定：一般情况下，平原地区水闸的落差可采

7、用0.1m～0.3m。在平原地区采取较小的落差，对于排涝闸，是为了争取时间抢排，尽量减免涝情；对于进水闸与分水闸，是为了在低水位情况下，能够获取较多的流量；对于拦河节制闸，是为了减轻上游堤防的负担。但是把落差定得太小也是不对的，造成的浪费也是惊人的。长期以来，个别规划人员不论具体情况，不进行经济分析，河道规划设计时，水闸一律按设计落差为0.1m采用，计算时按0.1m落差计算，出图时往往又留富裕度，0.1m带出10m（如某闸计算闸孔总净宽81.1m取9孔10m）。实际核算落差远小于