H江水利枢纽工程毕业设计（重点泄水闸设计） 设计说明书
结构经济合理，经综合分析，决定选择方案一，即单孔净宽b=12m，孔数n=27，总净宽为324m。
4.4 闸室总宽度的确定
4.4.1 闸墩厚度的确定
闸墩厚度应满足强度和稳定性的要求，一般取用闸孔净跨度1/6~1/10，本设计拟定21.0m，边墩厚度孔为一个整体底板，最中间孔为一孔。中墩厚度取1.4m，缝墩厚度为2×为1.2m。
4.4.2 闸室总宽度的确定
根据《水闸设计规范》闸室结构垂直水流向分段长度应根据闸室地基条件和结构构造特点结合考虑采用的施工方法和措施确定。本次设计分段长度：
1.0+12×2+1.4=27.4m， 中块：2×
12+1.4=27.6m。 边块：1.0+1.2+2×
11+27.6×2＋12+2=370.4m。 闸室总宽度：27.4×
5 水闸消能防冲设计
5.1 消力池设计
根据本闸设计要求，闸下消能按上游水位H上=19.50m，下游水位H下=14.50m，堰顶高程13.0m。由e/H是否大于或小于0.65为判断孔流与堰流的分界线。本次设计中，对闸门开启度为e=0.5m，e=1.0m，以及全开时的泄量进行计算。当e=0.5m和e=1.0m时，因为H=19.5-13=6.5m，所以e/H均小于0.65，属孔流；当闸门全开时，因e/H大于0.65，所以属堰流。
孔流计算公式引用《水力学》公式8.25：
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Q???nbe2gH0
其中： Q为下泄流量；?为淹没系数；?为闸孔流量系数；n为孔数；
b为闸门净宽；e为闸门开启度；H0— 计入行进流速水头的堰上水头。
对于平底上平板闸门闸孔流量系数为：
e
??0.60?0.176H堰流计算公式引用《水力学》公式8.2：
Q??s?mnb2gH023
其中： Q— 下泄量； ?— 淹没系数； ?— 侧收缩系数；
sm— 堰流流量系数； n— 孔数； b—闸门净宽； H0— 计入行进流速水头的堰上水头。
从《水闸设计规范》中可知，消力池收缩水深公式：
aq2h?Th??022g?3c20c ，
其中：h为收缩水深；T为总势能；q为单宽流量；a为水流动能校正系数；?为流
c0量系数，对于平底无坎宽顶堰上闸孔，??0.95~1.0。
跃后水深公式：
h???chc22??aq?1?8?1?3??ghc?? 其中a为水流动能校正系数可取1.0~1. 05
出池落差为：
?Z?aq2?22g?2hs?aq2， (式中：h?为出池河床水深)。
s??22ghc消力池深度公式：d??h???h???Z， （式中：?为水跃淹没系数）。 0cs0消力池长度为：L?L??L sjsj其中：???hc)；Ls为消力池斜坡段投影长度；Lsj为消力池长度；Lj为水跃长度Lj?6.9(hc?为水跃长度校正系数，可采用0.7~0.8。
拟定闸门控制运用方式：一般规定闸门分几个开启度，初始开启度0.5～1.0m（取
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0.5m）。先开启中间孔，再依次开启对称闸门，当全部闸门均开启到该开启度，待水位上升后，再将中间孔向上提起到下一个开启度，接着再依次开启对称闸门。依次类推，直到闸门全部开启，关闭闸门时顺序相反。
可见下游水位越低则对消能越不利，所以每个开启度时，开中间孔时是最不利的情况。1、
开启度e1=0.5时， eH?0.5/6.5=0.077＜0.65 属孔流。
下游水位为H下=14.5m，查H下~Q曲线得Q=140 m3/s 闸孔垂直侧收缩系数由《水力学》表8.8查得：??0.614
1e0.5=0.56
????1???0.614?0.951?0.614H6.5式中：?—流速系数 ，宽顶堰上闸孔的流速系数见《水力学》第52页表8.9， 取0.95 单宽流量q=Q/B=μ1eB(2gH0)1/2/B=μ1e(2gH0)1/2 =0.569*0.5*(2*9.8*6.5)1/2
=3.21m3/s/m
0.5=0.307m，h的共轭水深为 收缩断面水深h??e=0.614×c1ch???chc2c==2.46 m 22??0.307??aq1.?3.21?1?8?1?8?1??1?33???2?ghc9.8?0.307????t由于h??＞h=1.5(查H下~Q图得H下=14.7 m)，所以闸孔为自由出流 出池落差为：
?Z?aq2??22ghc??22g?2hsaq2=
= 0.172m 1?3.2121?3.212?2?9.8?0.952?1.522?9.8?2.462消力池深度公式：d??h???h???Z=1.10?2.46?1.5?0.172=1.034 m
0cs水跃长度：L?6.9(h???h)=6.9?(2.46?0.307)=14.9 m
jcc14.9=11.9 m 消力池水平长度：?L=0.8×
j2、 开启度为e2=1.0时，
eH?1.0/6.5=0.154＜0.65 属孔流。
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闸孔垂直侧收缩系数由《水力学》表8.8查得：??0.618
1e1.0????1???0.618?0.951?0.618H6.5=0.558
先假定为3个下游水位，可计算出3个对应的Q，画曲线与H下~Q图交于一点，此点H下=16.9m，Q=1138.2 m3/s，
单宽流量为：
q??e2gH0=0.558×1×9.8×6.5）0.5 =6.3m3/s/m （2×
1.0=0.618m，h的共轭水深为 收缩断面水深h??e=0.618×c1ch???chc2c==3.32 m 22??0.618??aq1.0?6.30?1?8?1?8?1??1?33???2?ghc9.8?0.618????t由于h??＜h=3.9 发生淹没式水跃。
当跃后水深小于下游水深时，肯定产生淹没式水跃，可不需设消力池。但通常还是将护坦高程降低0.5~1.0m形成消力池，这样对稳定水跃位置，充分消能和调整消力池中的流速分布都是有利的。 3、
全开，
eH?1＞0.65属堰流。
3Q??s?mnb2gH02
先假定为3个下游水位，可计算出3个对应的Q，画曲线与H下~Q图交于一点，此点
H下=18.6m，Q=2095.2 m3/s，根据hs/H0=5.6/6.5=0.8615>0.8 淹没出流查《水力学》中表8.7得σ=0.947 ；m因无坎宽顶堰，取流量系数为0.385；ε侧收缩系数ε为1。 单宽流量为：
q??s?m2gH033=26.77 m/s/m 2用试算法计算收缩水深hc:
T0=hc+q2/2gψ 2hc2=hc+26.772/（19.6*0.952*hc2）=6.5
经试算得 hc=4.2m
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