发布时间 : 星期三 文章东风节制闸设计毕业设计说明书毕业设计说明书(含图纸)更新完毕开始阅读c8bfe55b011ca300a6c390c4
毕业（论文）
水闸的上下游水位、过闸流量及泄流方式（孔、堰流）取决于水闸的运用要求，往往是复杂多变的，闸门的开启程序，开启孔数和开启高度可有多种组合，均影响闸下的消能设施。因此必须在各种可能出现的各种水力条件下，都能满足消能的要求，合理的确定消能设计条件是非常必要的，也是保证消能工程既安全可靠又经济合理的前提。
但若节制闸宣泄设计和校核洪水时，闸门全部提出水面，上下游落差则很小，过闸水流呈缓流，则就不必设消能设施。
节制闸消能设计条件是：在保持闸上游最高蓄水位不变的情况下，若宣泄上游多余的来水量，则由闸门控制。此时上下游水位差最大，水的能量亦最大，因此必须设置消能设施。相应的下游水位可根据ht～Q曲线确定。求出闸门控制的下泄流量Q有曲线查得h下。上游多余来水越小，闸门控制泄量越小，对下游冲刷越严重，因此此时上下游水位差最大。
蓄水时期上游的多余来水量是随时间变化的。因此，闸门控制的泄水的泄量也是经常变化的，这样就应对各种泄量进行下游消能计算。既对闸门不同的开启孔数及开启高度所对应的下泄量及不同的上下游水位差均应进行下游消能计算。但其最大的泄量是有限度的，不会超过闸下水位接近闸上最高蓄水位时下游河道所通过的流量，因此时闸已全打开，下游水深大，过闸水流为缓流，则不是消能设计条件。
对三孔闸门，应采取中孔单开，两边孔同时开启及三孔同时开启的组合方式。其目的为保持水流对称，不致过大冲刷下游河床。而开启高度一般采用0.5m之倍数。
闸门的初始开启高度（0.5m），往往是消力池深度和长度的控制因素。此时泄流量最小，下游水位最低，上下游水位差最大，水的冲刷能力最强。
消能设计的目的是：当闸门按规定程序和方式开启时，必须保证闸下水流产生淹没式水跃。（条件ht﹥hc\）。
确定消能设计条件，关键是在不同的泄量Q下，所对应的下游水深ht。显然，
hc\?ht 最大时最不利。
2.2.3 水闸的消能方式
水闸的消能方式大致有下列三种类型：底流式消能、挑流式消能、面流式消能。
⑴底流消能 ：是在建筑物下游采取一定的工程措施，控制水跃发生的位置，通过水跃产生的表面漩滚和强烈的滚动，以达到消能的目的。从而使收缩断面的急流与下游的正常缓流衔接起来。这种衔接方式由于高速流的主流在底部，故称为底流式消能。
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⑵面流式消能 ：当下游水深较大而且比较稳定时，可采取一定的工程措施，将下泄的高速水流导向下游水流的上层，主流与河床之间由巨大的底部漩滚隔开，可避免高速主流对河床的冲刷，余能主要通过水舌扩散，流速分布调整及底部漩滚与主流的相互作用而消除，由于衔接段中，高速的主流位于表层，故称为面流式消能。
挑流式消能 ：利用下泻水流所夹带的巨大动能，因势利导将水流挑射至远离建筑物的下游，使下落水舌对河床的冲刷不会危及建筑物的安全。下泻水流的余能一部分在空中消散，大部分在水舌落入下游河道后被消除。
我国北方为平原地区，平原地区水闸，由于水头较低且河床抗冲能力差，难以采用挑流消能。加上下游水位变幅往往较大，也无法采用面流消能。据刀叉资料统计，我国已建大、中型水闸工程基本均采用底流式水跃消能。底流消能可适应在较大范围内变动的过闸流量和下游水位，同时在平面上也易扩散， 故本设计采用底流式水跃消能。 2.2.4消力池设计
消力池的作用：是闸后水流产生稍淹没水跃，并保护水跃范围内的河床免受冲刷。
消力池一般布置在闸室后面，池底与闸底板之间常用1:3～1:4的斜坡相连，斜坡顶端可紧靠闸底板的下游端。消力池的作用：使闸后水流产生淹没水跃，并保护水跃范围内的河床免受冲刷。
⑴消力池深度的确定：池深设计的任务是根据水闸泄流的最不利情况确定相应的池深，一是水流在池内形成稍淹没水跃。消力池池深由《水闸设计规范》附录B
式（B.1.1-1）至(B.1.1-4)计算：
d??0hc???hs???Z 式(2.4)
2hb10.258?qchc???(1??1)() 式(2.5)
2ghc3b2?Z??q22g?hs?22??q22ghc??2 式(2.6)
式中：d——消力池深度，（m）； hc——收缩水深，（m）；
hc??——跃后水深，（m）；
?——水流动能校正系数，可采用1.0～1.05。本设计?=1.0； ?0——水跃淹没系数，可采用1.05～1.10。本设计?0=1.05；
2 q——过闸单宽流量，（m）；
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?Z——池池落差，（m）；
b1、b2——消力池首、末端宽度，（m）；
h中空全开时ht?2.30m ， t?2.30?0.48?0.8 为自由出流。
H04.8查《水闸设计规范》（A.0.1-1）、(A.0.1-3)、(A.0.1-5)得全开时为堰流公式为 :
B0?Q??m2gH0N3 式（2.7）
2???Z(N?1)??b 式（2.8）
????b0b0?b?1?0.171?1??4dZd?b0??bb?b0?Z?bb?2?2 式(2.9) 式中:B0——闸孔总净宽，（m）
3（m） Q——过闸流量，
sH0——计入行进流速的堰上水深，（m），本设计取H0=4.8m。
（m2） g——重力加速度，
s
N——闸孔数，本设计N?3
m——堰流流量系数，本设计m?0.385
?——堰流侧收缩系数，
?Z——中闸孔侧收缩系数，由表（A.0.1-1）查得?Z?0.982 ?b——边闸孔侧收缩系数，
b0——闸孔净宽， b0?8m
bb——边闸墩顺水向边远线至上有河道水边线之间的距离，（m）
b0?0.8m
?——堰流淹没系数， 查表（A.0.1-2）得??1.0
????88?b?1?0.171?1??0.977 ?41.01.0?8??0.8?8??0.8?2?20.982?2?0.977???0.98
3Q?B0??m2gH02
3=8×1.0×0.98×0.385×2?9.8?4.82=140.6m3s。
q?Q/b=17.58m3s
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计算表中各参数说明如下：
孔流公式由《水闸设计手册》6表25-2-10得：
Q??Be2g(H0?hc) 式(2.10) 式中：H0——计入行进流速的堰上水深，（m），本设计取H0=4.8m；
?——孔流自由出流的收缩系数，由e查《水工设计手册》6
H式（25-2-11）得；
?——孔流流量系数，由《水闸设计规范》表(A.0.3-1)查得；
?——孔流流速系数，可采用0.95～1.0。本设计取?=0.95
e——闸门开度，为0.5m的倍数；
B——闸孔总净宽，本设计取B=25.5m； （mg——重力加速度，
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）
?——堰流淹没系数， 查表（A.0.1-2）得??1.05
hc——收缩水深，（m）孔流时hc??e
表2.3 中孔单开时计算表 e e 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 全开 e/H 0.104 151 0.208 197 0.313 261 0.417 351 0.521 477 0.625 668 1.67>0.65
2 0.60 2.80.62 2.0263 0.67 1.6215 0.6.35 140.6 0.64 1.2174 0.613 1110.62 0.9146 0.617 98.? 0.61 hc ? 0.6Q 22.q 2.87 9 5.55 9 8.02 9 10.27 3 12.27 2 13.92 6 17.58 2 h \chc\hthc\△Z 00.355 066 0.442 022 0.465 897 0.429 731 0.229 675 -hc 1 1.15 1.70 -ht 11.60 21.43 21.17 20.80 20.59 30.32 d 0.1.1.0.0.0.0.3113 0.6131 2.1.88 2.8.27 3.2.36 3.5.26 3.6.00 3.5.56 3.5.7 94 0.640 0.615 82.64.44..615 .229 986 22.10 2.45 2.75 1.93 0.33 0.267 335 0.25