三、水力计算1.建筑物的布置方案，连接方式，堰型。

2.节制闸部分：A.验算分水位时：干渠水位：计算常数项上游(n*Q/i^1/2)^0.6 12.16335Q 35n 0.025i 0.000185m 1.5b 152*(（1+m^2)^1/2) 3.605551m 1.5代入水深h 迭代次数计算水深0 0 2.3955132.395513 1 2.3181172.318117 2 2.3216282.321628 3 2.3214692.321469 4 2.3214762.321476 5 2.321476干渠水位：计算常数项下游(n*Q/i^1/2)^0.6 9.081258Q 25n 0.025i 0.00025m 1.5b 152*(（1+m^2)^1/2) 3.60551m 1.5代入水深h 迭代次数计算水深0 0 1.788511.78851 1 1.7504721.750472 2 1.7516381.751638 3 1.7516021.751602 4 1.7516041.751604 5 1.7516031.751603 6 1.751603 干渠水位下游：流量为35 m3 /s 时Q=35 迭代次数htn=0.025 0 0 2.188608i=0.00025 2.188608 1 2.126393b=15 2.126393 2 2.128901m=1.5 2.128901 3 2.12882.1288 4 2.128804支渠水位：计算常数项(n*Q/i^1/2)^0.6 5.240612Q 10n 0.025i 0.00025m 1.5b 62*(（1+m^2)^1/2) 3.605551m 1.5代入水深h 迭代次数计算水深0 0 1.788511.78851 1 1.65491.6549 2 1.6674681.667468 3 1.6662871.666287 4 1.666398 干渠上游水深2.32m，干渠下游水深1.75m，支渠水深1.67m干渠闸前水位高程：H 干=908.2+2.32=910.52m 支渠闸前水位高程：H 支=908.8+1.67=910.47 H 干- H 支=0.05＜5%的支渠水深保证支渠正常引水，以有必要设计节制闸。

平板闸。

B. 确定单宽流量， q 闸≤1.6 q 渠 q 渠 = 35/15= 2.3q 闸≤1.6*2.3=3.68 m 3 /s 则B ≥35/3.68=9.5m 拟定B=12m取 m = 0.385 （查表8-9 水力学 P 248），σs=1h s =1.75=下游干渠水深 查表得σs =182.08736.4235000===A Q v对于多孔宽顶堰流的侧收缩系数取边孔和中孔的加权平均值=⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅+='B b B b HP -112.0-143αε0.98 =⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅+=''B b B b HP -112.0-143αε0.99 ()=''+'=nεεε1-n 99.0α——为闸墩头部及堰顶头部的形状系数，当闸墩头部为弧形、堰顶头部为直角形或圆形时α=0.10 。

b —— 为堰顶溢流净宽 B ——为上游河渠宽度n ——为堰顶闸孔孔数，这里为3 ε'——为边孔的侧收缩系数ε''——为中孔的侧收缩系数则Q=m ε1σs B √(2g)H 03/2=81 m 3 /s ≥35 m 3 /sm ——流量系数 ε 1 ——侧收缩系数σs ——淹没系数 B ——闸净宽H 0——堰上全水头，H 0=H+α0v 02/2g=2.32+0.034=2.354故 取闸总净宽12m 。

所以单宽流量q=Q/B=2.92则设计为3孔，单孔净宽b 0=4m ，边墩厚d= 0.8 m ， 中墩厚d z = 1 m 闸孔总宽度为：m B 6.1528.021430=⨯+⨯+⨯=C. 分水时闸前水位3. 分水闸部分 （进水闸）A ． 确定闸孔尺寸——b闸前堰上水深：m H 72.16.0-32.2==，闸后水深：m h s 67.1=过水断面：2203.14m A = 上游行近流速：s m A Q v /704.0203.14100===行近水头：m g v H H 745.18.92704.00.172.122200=⨯⨯+=+=α8.0695,0745.167.10≥== H h s 不属淹没出流。

查表得σ=0.643 由《水闸设计规范》SL265—2001查得当时 P/H = 0.349，查表得363.0=m ，=⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅+=B b B b HP -112.0-143αε 1由公式m H g m Q B 99.3745.18.92363.099.0643.01022/32/300=⨯⨯⨯⨯⨯==σε取净宽为4m ，则设计为1孔，边墩厚d= 1m 则单宽流量s /5.241030m B Q q ===， m B62140=⨯+=由地质资料知闸地基处为隔壁砂砾石， 故满足要求渠道宽 m ，闸室总宽度应与渠道宽度相适应，两者的比值为34/50=0.68大于0.6~0.75，符合要求。

B ．闸前所需要的水头——HC. 校核闸下游的冲刷流速，考虑消能措施。

4. 配合计算部分A 节制闸工作时的开启高度，出流情况（各种闸门开启方法，公式的选择，系数选定）。

（1）校核下游的冲刷流速及消能措施的布置B ． 节制闸下游的消能防冲计算，定消能设施尺寸。

3.2消能防冲设计水闸泄水时水流具有较大的动能，而土质河床的抗冲能力低，必将对下游河床产生不同程度的冲刷。

为了保证水闸的正常运行，防止河床冲刷，一方面尽可能消除水流的动能，消除波状水跃，并促使水流横向扩散，防止产生折冲水流；另一方面要保护河床及河岸，防止剩余动能引起的冲刷。

水闸消能有方式有底流式、面流式和挑流式等三种，底流式是应用比较广泛的基本消能方式。

根据节制闸实际情况，可采用底流式消能。

这种消能形式由消力池、海漫和防冲槽等三部分组成。

3.2.1 消力池（1）判断下游水跃衔接形式 当过闸流量为35时。

由《水力计算手册》P 101中表3-4-1查得平板闸门垂直收缩系数ε（e/H=0.773/2.42=0.319）为 0.627由《水力计算手册》P 102中表3-4-3查得流速系数ϕ为0.971235=q =2.916m 3/s 当q =2.916m 3/s 时，可求得：954.08.9916.23232===g q h k m485.0773.0627.0hc=⋅=⋅=e ε51.0==kch h ξ 由《水力计算手册》P 124图4-2-3中跃后水深求解曲线查得=''ξ 2.5555.2c h =''=''kh ξ 则43.2954.055.2=⨯=⨯''=''k ch h ξm 。

Q=35 迭代次数htn=0.025 00 2.188608 i=0.00025 2.188608 1 2.126393 b=15 2.126393 2 2.128901 m=1.5 2.128901 3 2.12882.128842.128804故：下游水深t h =2.13m"c h -t h =2.43-2.13=0.3当过闸流量为25时1225=q =2.08m 3/s 当q =2.08m 3/s 时，可求得：761.08.908.23232===g q h k m 由《水力计算手册》P 101中表3-4-1查得平板闸门垂直收缩系数ε（e/H=0.535/2.42=0.221）为 0.621 。

由《水力计算手册》P 102中表3-4-3查得流速系数ϕ为0.97332.0535.0621.0hc=⋅=⋅=e ε436.0==kch h ξ 由《水力计算手册》P 124图4-2-3中跃后水深求解曲线查得=''ξ 3.22.3"==''kc h h ξ， 则435.2761.02.3=⨯=⨯''=''k ch h ξm 。

"c h -t h =2.435-1.75=0.685在所讨论的流量范围内，ch ''大部分都大于t h ，即下游会产生远驱式水跃衔接，为使下游产生淹没水跃衔接，需要修建消力池。

（2）消力池的结构形式底流式消能布置一般有挖深式消力池、槛式消力池和综合式消力池，若下游水深不足，用降低护坦高程形成消力池，是水闸设计中常用的型式，当下游水深略小于或等于跃后水深时，可采用槛式消力池。

如果降低护坦高程挖方过大，施工困难较多，增加工程造价时，可采用浅挖方低槛式综合式消力池。

结合本工程特点，新华进水闸采用挖深式消力池。

（3）消力池的深度计算m H E 454.200==22.3761.0454.200===k h E ξ 可求出)(t ch h -''最大时q =2.08m 3/s 。

故消力池的设计流量为q =2.08m 3/s,相应于q =2.08m 3/s 时，761.0=k h m ，22.30=ξ，2.3=''ξ，435.2=''ch m ，75.1=t h m 。

查由《水力计算手册》P 126图4-2-5中消能池深图解得池深（4）消力池的长度计算池长的设计流量取单宽加大流量，即16.35.930max ===q q d m 3/（s ·m ） 此时，006.181.916.33232===g q h k 31.2100633.200=='=k h E ξ 查图得：=1c ξ0.57，=''1c ξ 1.58则90.0006.157.011=⨯=⨯=k c c h h ξm ，59.1006.158.111=⨯=''=''k c c h h ξm 池长按公式j s sj L L L β+=和)(9.6c cj h h L -''=计算 式中 L sj ——消力池长度(m)；L s ——消力池斜坡段水平投影长度(m)；Β——水跃长度校正系数，可采用0.7~0.8； L j ——水跃长度（m ）；mp L s =式中 m 为消力池斜坡比，取m =5，p 为堰顶与消力池池底的高差，即0.21m 。

则 76.4)90.059.1(9.6)(9.611=-⨯=-''=c cj h h L m 05.121.05=⨯==mp L s m8.476.475.005.1=⨯+=+=j s sj L L L βm ，即消力池长度为5m 。