【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 制定合理的閘門控制運(yùn)用方式，規(guī)定的啟閉順序和開度。提供給管理單位，作為閘門控制調(diào)度的參考和依據(jù)。：（1）閘孔泄水時(shí)，保證在任何情況下水躍均完整地發(fā)生在消力池內(nèi)。（2）閘門應(yīng)盡量同時(shí)均勻?qū)ΨQ啟閉。（3）閘門開啟時(shí)，應(yīng)分級(jí)開啟，嚴(yán)禁一次開閘到頂。（4）對(duì)分層布置的雙層閘孔或雙扉閘門，應(yīng)先開啟底層閘孔或下扉閘門再開上層閘孔或上扉閘門，關(guān)閉時(shí)與上述順序相反。（5）嚴(yán)格控制始流條件下的閘門開度，避免閘門停留在振動(dòng)較大的開度區(qū)泄水。（6）關(guān)閉或減小閘門開度時(shí)，應(yīng)避免水閘下游河道水位降落較快。水閘的消能方式大致有下列三種類型：底流式消能、挑流式消能、面流式消能。1) 底流消能 ：是在建筑物下游采取一定的工程措施，控制水躍發(fā)生的位置，通過水躍產(chǎn)生的表面漩滾和強(qiáng)烈的滾動(dòng)，以達(dá)到消能的目的。從而使收縮斷面的急流與下游的正常緩流銜接起來(lái)。這種銜接方式由于高速流的主流在底部，故稱為底流式消能。2) 面流式消能 ：當(dāng)下游水深較大而且比較穩(wěn)定時(shí)，可采取一定的工程措施，將下泄的高速水流導(dǎo)向下游水流的上層，主流與河床之間由巨大的底部漩滾隔開，可避免高速主流對(duì)河床的沖刷，余能主要通過水舌擴(kuò)散，流速分布調(diào)整及底部漩滾與主流的相互作用而消除，由于銜接段中，高速的主流位于表層，故稱為面流式消能。 3) 挑流式消能 ：利用下瀉水流所夾帶的巨大動(dòng)能，因勢(shì)利導(dǎo)將水流挑射至遠(yuǎn)離建筑物的下游，使下落水舌對(duì)河床的沖刷不會(huì)危及建筑物的安全。下瀉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。我國(guó)北方為平原地區(qū)。平原地區(qū)水閘，由于水頭較低且河床抗沖能力差，難以采用挑流消能。加上下游水位變幅往往較大，也無(wú)法采用面流消能。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，我國(guó)已建大、中型水閘工程基本均采用底流式水躍消能。底流消能可適應(yīng)在較大范圍內(nèi)變動(dòng)的過閘流量和下游水位，同時(shí)在平面上也易擴(kuò)散，故本設(shè)計(jì)采用底流式水躍消能。確定原則：適用于各類地基上中低水頭的各類泄水建筑物消能設(shè)施：消力池消力池作用：促成水躍，并保護(hù)地基免受沖刷基本類型：挖深式消力池，尾檻式消力池，綜合式消力池設(shè)計(jì)內(nèi)容：確定消力池的深度、長(zhǎng)度，消力池底板厚度消力池在運(yùn)行過程中，承受高速水流的沖擊以及脈動(dòng)壓力、揚(yáng)壓力等的作用，受力比較復(fù)雜，必須具有較好的強(qiáng)度、整體性和穩(wěn)定性。對(duì)于有高速水流沖擊的消力池，還應(yīng)具有較強(qiáng)的抗沖能力。其主要型式有三種：①挖深式消力池，即降低護(hù)坦高程所形成的消力池；②尾檻式消力池，即護(hù)坦高程不降低，在其末端修建消能檻形成的平底消力池；③綜合式消力池，是一種常用的、既有挖深又筑有尾檻的消力池型式。本設(shè)計(jì)采用綜合式消力池。由于閘門控制的泄水的泄量是經(jīng)常變化的，這樣就應(yīng)對(duì)各種泄量進(jìn)行下游消能計(jì)算。即對(duì)閘門不同的開啟孔數(shù)及開啟高度所對(duì)應(yīng)的下泄量及不同的上下游水位差均應(yīng)進(jìn)行下游消能計(jì)算。但其最大的泄量是有限度的，不會(huì)超過閘下水位接近閘上最高蓄水位時(shí)下游河道所通過的流量，因此時(shí)閘已全打開，下游水深大，過閘水流為緩流，則不是消能設(shè)計(jì)條件。由于水躍共軛水深與流量的關(guān)系只決定于水頭及堰型和尺寸，而下游水深和流量的關(guān)系決定于下游渠道的水力特性，兩者并無(wú)固定關(guān)系。但是池身d顯然是隨著值得增大而增加的。所以應(yīng)通過試算，取相當(dāng)于為最大值的流量為池深的設(shè)計(jì)流量，實(shí)踐證明，池深的設(shè)計(jì)流量并不一定是水閘所通過的最大流量。對(duì)三孔閘門，應(yīng)采取中孔單開，兩邊孔同時(shí)開啟及三孔同時(shí)開啟的組合方式。其目的為保持水流對(duì)稱，不致過大沖刷下游河床。閘門的初始開啟高度（），往往是消力池深度和長(zhǎng)度的控制因素。此時(shí)泄流量最小，下游水位最低，上下游水位差最大，水的沖刷能力最強(qiáng)。消力池一般布置在閘室后面，池底與閘底板之間常用1:3～1:4的斜坡相連，斜坡頂端可緊靠閘底板的下游端。池深設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(jù)水閘泄流的最不利情況確定相應(yīng)的池深，一是水流在池內(nèi)形成稍淹沒水躍。消力池池深由《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄B式（）至()計(jì)算： (36)(37) (38) 式中：——消力池深度，（m）； ——收縮水深，（m）； ——躍后水深，（m）； ——水流動(dòng)能校正系數(shù)，～。本設(shè)計(jì)； ——水躍淹沒系數(shù)，～。本設(shè)計(jì)；——流速系數(shù)，； ——出池河床水深； ——過閘單寬流量，（）； ——出池落差，（m）；——消力池首、末端寬度，（m）；（采用矩形消力池）。查《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》（）、()、()得全開時(shí)為堰流公式為 (39) (310) (311)式中:——閘孔總凈寬，（m）； ——過閘流量，（）； ——計(jì)入行進(jìn)流速的堰上水深，（m），本設(shè)計(jì)??； ——重力加速度，（）； ——閘孔數(shù)，本設(shè)計(jì)； ——堰流流量系數(shù)，本設(shè)計(jì)； ——堰流側(cè)收縮系數(shù)；——中閘孔側(cè)收縮系數(shù)，由表（）查得=； ——邊閘孔側(cè)收縮系數(shù)； ——單閘孔凈寬， ； ——邊閘墩順?biāo)蜻呥h(yuǎn)線至上有河道水邊線之間的距離，（m）； ； ——堰流淹沒系數(shù)， 查表（）得；由式 得: = =孔流公式由《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)》6表25210得： (312) 式中：——計(jì)入行進(jìn)流速的堰上水深，（m），本設(shè)計(jì)取——孔流自由出流的收縮系數(shù)，由查《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)》6式（25211）得；——孔流流量系數(shù)，由《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》表()查得；——閘門開度，； ——閘孔總凈寬，本設(shè)計(jì)取=15m；——重力加速度，（）；——收縮水深，（m）孔流時(shí)。在計(jì)算之前先確定下游水深和流量的關(guān)系，下游水深的計(jì)算公式用明渠均勻流公式，A=(b+mh)h，R=A/x，C=(1/n)R1/6根據(jù)以下數(shù)據(jù)繪制 ～Q關(guān)系曲 流量關(guān)系曲線 下游水深和流量的關(guān)系（m）（A=(b+mh)hR=A/xC=(1/n)R1/60 .58117276138503 中孔單開時(shí)計(jì)算表ee/HQq△Zd1,463全開1 其中： 由得出流量；再查曲線ht～ Q得出 中孔單開全開時(shí)hc試算表hc根據(jù)～Q查得）ΔZdT0= d+H 雙孔對(duì)稱開時(shí)計(jì)算表ee/HQq△Zd 三孔全開時(shí)計(jì)算表ee/HQq△Zd綜上所述：由上面三個(gè)表格在三種不同工況下的計(jì)算結(jié)果得知，當(dāng)開度e越大，所需要消力池深度越小。根據(jù)水躍與下游水面銜接規(guī)律，池深控制情況應(yīng)發(fā)生在躍后水深與下游水深差值最大時(shí)，而在實(shí)際應(yīng)用中最大可能發(fā)生在水閘某種運(yùn)用情況下的閘門開啟過程中開度最小，即中孔單開e=，此時(shí)池深d=。故消力池池深取d=。根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》（）和（）計(jì)算 （313） （314） 式中 ：L消力池的總長(zhǎng)度； ——自由水躍長(zhǎng)度(m)。閘底板與挖深后的消力池之間常用1:3～1:4的斜坡連接，本設(shè)計(jì)取1：4， 確定消力池長(zhǎng)度的條件：最大時(shí)。由上表知發(fā)生在中孔單開e=1m時(shí)， 所以：== 偏安全的選消力池長(zhǎng)度為10米。水閘泄水時(shí)池內(nèi)水流強(qiáng)烈紊動(dòng)，護(hù)坦承受水流沖擊力，脈動(dòng)壓力和底部揚(yáng)壓力等作用，因此要求護(hù)坦應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，整體性和穩(wěn)定性。護(hù)坦厚度應(yīng)按照抗沖和抗浮穩(wěn)定要求確定，并取最大值。按抗沖要求 （315） 式中：——消力池底板計(jì)算系數(shù)，~，；——閘孔泄水時(shí)的上、下游水位差，m；——消力池進(jìn)口處的單寬流量。按抗浮要求 （316） 護(hù)坦上設(shè)有閘基滲水排出孔，可只按抗沖要求確定護(hù)坦厚度。 三孔全開時(shí)計(jì)算表Qq△H=30507090 110由以上表格可得=,偏安全取t=。 （317） （318） 式中：——檻上壅高的水頭；m——尾檻溢流時(shí)的流量系數(shù)，對(duì)于梯形斷面的尾檻，上游面直立的m=，下游面傾斜的m=；——淹沒系數(shù)，查表。在查表時(shí)，檻高未定之前，Hn無(wú)法確定，值也就不能確定，所以必須用試算法推求，一般先按非淹沒堰流算起，此時(shí)，然后求得檻高c，接著便可校核檻頂堰流是否淹沒。在檻高確定后，還應(yīng)驗(yàn)算檻后水流的銜接情況。檻高應(yīng)盡可能滿足以下要求：①檻頂下游水深與上游壅高水深的比值 ～，使檻后形成較為平順的水流銜接；②，以免影響水閘的泄水能力。= mC== m所以檻高C= m由于護(hù)坦表面受有高速水流的作用，因此護(hù)坦材料必須具有抗沖耐磨的性能，今采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)?；炷翗?biāo)號(hào)為C20,根據(jù)已建水閘實(shí)例，在護(hù)坦內(nèi)配置構(gòu)造鋼筋。為降低護(hù)坦下面的滲透壓力，在護(hù)坦上設(shè)置垂直的排水孔，并在護(hù)坦下面鋪筑反濾層，～10cm,～,布置成梅花狀，孔內(nèi)填碎石以利排水防淤。本設(shè)計(jì)排水孔的孔徑取為10cm。但斜坡上或水流收縮斷面處不宜設(shè)排水孔，以免排水孔下土料被急流形成的局部真空吸出。消力池末端底部一般設(shè)齒墻， ～,寬b ～,180。(h180。b)。反濾層的構(gòu)造：分三層1）細(xì)層粒徑d=～1mm。取15cm2）中層d=1～5mm。取15cm3）粗層d=5～20mm 取20cm消力池與閘底板、海漫、兩岸翼墻應(yīng)設(shè)置沉降縫，位于防滲范圍內(nèi)的縫應(yīng)設(shè)水平止水。 消力池尺寸（單位：m）流出消力池的水流，水流能量一般可被消除40%～70%，剩余能量還較大，紊動(dòng)的現(xiàn)象仍很劇烈，同時(shí)出池水流的單寬流量和底部流速還較大，由于流速沿水深的分布規(guī)律，同下游河道不沖不淤正常狀態(tài)的分布規(guī)律相比，還相差較大，因此出池水流還需要進(jìn)一步擴(kuò)散，消能和行進(jìn)流速的調(diào)整。為此，一般是緊接消力池設(shè)置海漫，海漫末端設(shè)防沖槽。海漫的作用是消除水流余能，調(diào)整流速分布，使水流均勻擴(kuò)散，增大水深，減小流速，并保護(hù)河床免受沖刷，而防沖槽是海漫末端的加固措施。 由《水閘》當(dāng)=1~9，且消能擴(kuò)散良好時(shí)海漫的長(zhǎng)度可按 （319） 式中：——消力池末端的單寬流量；——海漫長(zhǎng)度計(jì)算系數(shù)，（《水閘》表312查得=11—12，偏安全選取=12）；海漫長(zhǎng)度的最不利情況是乘積最大時(shí)，計(jì)算時(shí)應(yīng)在水閘泄流量范圍內(nèi)，計(jì)算多個(gè)水位差與單寬流量的組合情況來(lái)確定最大值，列表如下： 中孔單開時(shí)計(jì)算表 = 雙孔邊開時(shí)計(jì)算表=