水閘沖刷計(jì)算分析研究的論文

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1、水閘沖刷計(jì)算分析研究的論文　　摘要:水閘泄水時(shí)部分勢(shì)能轉(zhuǎn)為動(dòng)能，流速增大，因此水閘的沖刷現(xiàn)象是常見的，而抑制這種沖刷的計(jì)算則成為一個(gè)普遍且嚴(yán)重的問題，閘下有害沖刷原因是多方面的，有的是設(shè)計(jì)不當(dāng)，有的是運(yùn)用管理不善，本文以實(shí)例就對(duì)消能設(shè)計(jì)條件、躍前水深、躍后水深、下游水深，以及他們之間相互關(guān)系從設(shè)計(jì)角度以及運(yùn)用管理以及對(duì)下游河床的監(jiān)管等進(jìn)行論述?！　￡P(guān)鍵詞:消力池；設(shè)計(jì)條件；公式；海漫；臨界水深　　　　水流過閘后，在消力池內(nèi)產(chǎn)生水躍，使閘下急流轉(zhuǎn)變?yōu)榫徚鳎ㄟ^水躍消耗的能量ej與躍前斷面的能量ei之比，稱為水躍消

2、能率。躍前斷面的弗汝德數(shù)愈大，則消能率愈高。當(dāng)fr1在1o一40間，則ej／ei為28%一59%，低水頭的水閘，由于fr1較小，故水閘的消能率一般較低。針對(duì)消能工設(shè)計(jì)條件及下游水深hs，對(duì)消力池及海漫的影響作些探討?！　　　∫?、水閘消能工控制條件及消能不利原因　　　　依據(jù)一些水閘的實(shí)際運(yùn)行工況及消能工破壞實(shí)例分析，水閘消能工設(shè)計(jì)的控制條件，往往不一定是以泄放設(shè)計(jì)洪水時(shí)為最不利工況，而且，不同類型的水閘的消能設(shè)計(jì)條件也不相同，故在消能工的設(shè)計(jì)中，除需要考慮上下游水位、過閘流量、閘門啟閉的組合程序等因素外，還必須做

3、大量的分析工作，以確定消能工設(shè)計(jì)的最不利組合，設(shè)計(jì)中切不可簡(jiǎn)單地加以假定。筆者通過對(duì)一些消力池水力狀況惡劣的水閘的觀察分析，總結(jié)出消力池計(jì)算深度過深或形成不了淹沒水躍，消能率較低的主要原因?yàn)椋骸　。ㄒ唬┯捎谑苌嫌魏樗髁亢拖掠纬蔽徊粩嘧兓挠绊?，過閘水流的水位、流量及流速均在不斷變化，設(shè)計(jì)者計(jì)算時(shí)未能加以一一分析，而是簡(jiǎn)單地定了一個(gè)上下游水位；　?。ǘ┫掠嗡缓艿蜁r(shí)，未能結(jié)合對(duì)下游水面曲線的分析，考慮對(duì)閘門的開度、啟閉順序進(jìn)行控制或設(shè)置多級(jí)消力池；　?。ㄈ┪茨芙Y(jié)合設(shè)置一些消力墩等輔助消能工，促使水躍的發(fā)生。

4、.　　　　二、在不同下游水位情況下的消能防沖設(shè)計(jì)　　　　（一）下游水深hs　　消力池出口處水深應(yīng)按寬頂堰自由出流公式計(jì)算。根據(jù)一定的閘下排出流量，即可按此式計(jì)算出h0，并扣去行進(jìn)流速水頭(在未求得正確的池末端水深前，此值可用δhc”代替)，這樣，即可求出消力池末端水深，此值與hc”對(duì)比，即為淹沒系數(shù)δ，要求δ值在1.05-1。1之間。如果不合，可以調(diào)整消力池開挖深度，使之基本吻合?！　∫陨系挠?jì)算僅表示池內(nèi)水深已經(jīng)淹沒。急流動(dòng)能亦有所消減，但是水流出池后，仍又能對(duì)下游海漫造成很大沖刷，嚴(yán)重影響閘室安全。所以還需計(jì)

5、算水面下降曲線，使水流出池后能與下游水面平穩(wěn)連接，進(jìn)一步消除急流動(dòng)能。由于海漫一般都設(shè)計(jì)成1:1o或1:20的陡坡，并在其前設(shè)置>5m的水平調(diào)整段，理論上一般認(rèn)為在平坡與陡坡交界處的水深為hk。因而，可根據(jù)已知的qmax及hk值，向下推算海漫水面曲線。這是一條標(biāo)準(zhǔn)的m2型降水曲線，愈向下水深愈小，最后接近正常水深h0，流速變緩?！　。ǘ┫掠嗡頷k　　下游水深對(duì)出流沒有影響，故池內(nèi)淹沒情況仍可按寬頂堰自由出流公式計(jì)算。對(duì)于水平調(diào)整后的水深可按hs計(jì)算，由于愈向下流速愈小，對(duì)海漫的沖刷亦愈小。但對(duì)于海漫末

6、端的防沖槽，由于關(guān)系到河道的沖刷安全，必需精心設(shè)計(jì)和施工。　?。ㄈ┫掠嗡頷s>0.8ho　　消力池出口為淹沒流。由于下游水位抬高，消力池出口處的水深亦相應(yīng)增加，因而在保證相同淹沒系數(shù)情況下。消力池可以開挖得稍淺一些?！　　　∪?、實(shí)例介紹　　　　為進(jìn)一步分析消能防沖設(shè)施，以實(shí)例進(jìn)行細(xì)致探討，設(shè)定某閘為2×4m，上游水位3.40m，下游水位1.5m，該閘底板高程1.0m，初步擬定的消能防沖結(jié)構(gòu)見圖?！　　　。ㄒ唬┣筮^閘流量q　　按寬頂堰自由出流公式計(jì)算：參數(shù)選取e(側(cè)收縮系數(shù))=o.95，ho≈h=2.4

7、m，b=8m，m=o．385(當(dāng)檻高p=0時(shí))　　求得：q=o.95×o.385×8×4.429×2.41.5=48.18m3/s　　（二）求第1共軛水深hc和第2共軛水深hc”　　e0=hc+q2/2gφ2hc2，假定消力池池深l.2m，則池底高程-o.2m，故e0=3.40+o.2=3.60m　　出口處b=2×4+1=9m，單寬流量q=48.18/9=5.353m2/s　　φ=o.95，g=9.81(常數(shù))，把以上數(shù)字代入公式，通過試算可求出hc=o.754m，再把代入求hc”的公式中，得hc”=2.432

8、m　　（三）求消力池出口的水深　　先求hk　　b=9+2×l7×tg8o=13.78m，q=48.18/13.78=3.496m2/s,hk=(q2/g)1/3　　計(jì)算求得hk=1.076m　　由于下游水深為o.5m　　h0=(q/(2g)1/em)2/3，e為側(cè)收縮系數(shù)o.95，m=o.385，q=3.496　　計(jì)算求得h0==1.67m　　扣去行進(jìn)流速水頭v02/2g=3.4962