涎河防洪闸闸孔过流量计算的认识

【提要】本文通过对涎河防洪闸过流量计算的分析，说明采用《水闸设计规范》中不同的计算公式对计算结果有很大影响，这对今后水闸设计中闸孔总净宽的确定具有较好的参考借鉴价值。

【关键词】防洪闸;流速;流量;淹没度

【 abstract 】 this paper FangHongZha saliary flow calculations of the river had analysis that using the locks in the "code for design of different calculation formula in the calculation result has a great influence, the gate to the future in the design of the determination of total banisters can meet the sluice hole of good reference reference value.

【 keywords 】 FangHongZha; Velocity; Flow; Submergence degree

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

1 引言

涎河位于汾泉河右岸，涎河防洪闸建在入汾泉河河口上游300m处，该闸具有防洪、排涝兼蓄水功能，该闸控制流域面积320.6km2，设计排涝流量198.6 m3/s，闸底板高程27.00 m（平河底），5孔，单宽3.8m；防洪堤堤顶宽度6.0 m，内、外边坡1:3，堤顶高程37.10 m；闸址附近地面高程33.20 m。上游引河底宽25.0m，下游引河底宽28.0m，上、下游引河边坡均为1：2.5。

2 涎河防洪闸规划数据表

主要规划数据详见表1。

表1主要规划数据详见表

3 孔径计算

很明显，孔径是由低水头时期即设计除涝时期控制的。

3.1 采用一般堰流计算公式

对于平底闸，当水闸处于堰流时，《水闸设计规范》（SL265—2001）推荐的公式为：

……….①

式中——过闸流量；

——闸孔总净宽（m）；

——包括行进流速在内的堰上水深（m）；

——重利加速度，可采用9.81（m/s2）；

——堰流淹没系数；

——堰流侧收缩系数；

——堰流淹没系数。

由于 本身与行进流速有关，而行进流速又与过闸流量 有关，故计算时可假定一系列值，利用电脑编程计算，当计算值与假定值的误差为零时，所假设的流量即为实际过闸流量，此时计算中所采用的行进流速与过流量是相对应的。程序略去，输入已知数据：

Q=262.412，B=25，S=28，b0=3.8，m=2.5，K=5，d=0.9，H=5.81，H1=5.66，

则运转结果如下：

(Q－Q1)=0， / H0=0.9631， =0.5941， =0.9569，A0=229.6402，H0=5.8766，v =1.1427，v 1=1.0999。

上列各式中，Q—假设的过水流量， Q1为按公式计算出的流量计算值。B—上引河底宽；S—下引河底宽；b0—闸孔单孔净宽；m—上引河边坡；K—闸孔数；d—闸墩宽；H—堰上水头（即上引河水深）；H1—堰顶下游水深（即下引河水深，即 ）； A0—上引河过水面积； v—上引河水流流速；v1—下引河水流流速；H0—包括行进流速在内的堰上水头。

由此可见，当按此公式计算，所过流量为262.412 m3/s，远远大于设计排涝流量198.6 m3/s。

3.2 采用高淹没度堰流计算公式

对于平底闸，当堰流处于高淹没度（ ）时，《水闸设计规范》又推荐了另一闸孔过流公式：

…………②

式中——淹没堰流的综合流量系数；

，

其余符号意义同前。

由于 本身与行进流速有关，而行进流速又与过闸流量 有关，故计算时仍需假定一系列值 进行试算。利用电脑编程计算，当计算值与假定值的误差为零时，所假设的流量即为实际过闸流量。程序略去，输入已知数据：

Q=202.9248，B=25，S=28，b0=3.8，m=2.5，K=5，H=5.81，H1=5.66，

则运转结果如下：

(Q－Q1)=0，A0=229.6402，v=0.8837，H0=5.8498， / H0=0.9676， =0.9778，v 1=0.8506。

由此可见，当按此公式计算，所过流量为202.9248 m3/s，比设计排涝流量198.6 m3/s仅大了2.2%。

4 结语

按堰流计算平底闸闸孔过流量，通常有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，即本文中的公式①和公式②。在一般情况下，平底闸闸孔过流量可采用以堰上水头为主要因素的公式（即公式①），但当堰流处于高淹没度时（ ），《水闸设计规范》提出“也可按”公式②计算，而不是“必须按”或“宜按”公式②，而且也没有提出此时就不能按公式①计算。但两个公式所得结果又相差很大，如本例，在相同的闸孔总宽度下，所过流量居然相差29.3%。公式②是以流速水头为主要因素的计算公式，仅能适用于高淹没度时的情况，因该公式中的淹没堰流的综合流量系数 具有计算简便的特点，笔者认为，在高淹没度情况时，按此公式计算比较切合实际，而且概念明确，因此推荐使用。

参考文献

[1]中华人民共和国水利部.水闸设计规范（SL265—2001）.北京：中国水利水电出版社，2001

[2]宋春发，费成效.水闸设计与施工.北京：中国水利水电出版社，2010

[3]丁秀英、张梦宇.水闸设计与施工. 北京：中国水利水电出版社，2011

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