水闸过流能力的复核方法与注意事项

（一）计算条件的确定

水闸过流能力的计算条件，一般是指其设计工况下的上下游水位。上游水位是指闸前的来水水位，当直接由水库、湖泊引水时，应考虑引渠的水头损失；当直接从河道的侧面引水时，应考虑因分流而引起取水口处河道的水面跌落。

水闸的下游水位，一般根据过闸流量，由闸后渠道的均流公式计算求得，若有下游水位—流量关系曲线，可查关系曲线的图表得到。

（二）堰流计算

水流受到堰墙或两侧墩墙约束，上游水位壅高，水流经堰顶下泄，其溢流水面上缘不受任何约束而为连续的自由降落水面，称为堰流。堰流的形式很多，如经过叠梁闸门顶的薄壁堰流、经过折线形或曲线形溢流坝的实用堰流及流经水闸和明流隧洞、涵管等进口的宽顶堰流等。

1.平底堰流计算

对于灌区的水闸工程，通常闸前铺盖与闸底板顶面同高，称为平底水闸，由于其闸墩或翼墙引起水流的收缩（即侧向收缩），使水流成为宽顶堰流，过闸流量Q（m3/s）可按下式计算（见图4-27）

图4-27　平底宽顶堰过流量计算

式中：σ为堰流淹没系数，可按式（4-67）计算求得或由表4-18查得；ε为堰流侧收缩系数，对于单孔闸可按式（4-68）计算或由表4-19 查得；对于多孔闸可按式（4-69）～式（4-71）计算；m 为堰流流量系数，可采用0.385；B0 为闸孔总净宽，m；g 为重力加速度，可采用9.81m/s2；H0 为计入行进流速水头的堰上水深，m。

式中：ht 为由堰顶算起的下游水深，m。

单孔闸

多孔闸，闸墩墩头为圆弧形时

式中：εz 为中闸孔侧收缩系数，可按公式（4-70）计算求得或由表4-19查得，但表中的bs 为b0+dz；N 为闸孔数；b0 为闸孔净宽，m；εb 为边闸孔侧收缩系数，可按公式（4-71）计算求得或由表4-19查得，但表中bs 为b0++bb；bb为边闸墩顺水流向边缘线至上游河道水边线之间的距离，m；dz 为中闸墩厚度，m。

表4-18　宽顶堰淹没系数σ

表4-19　堰流侧收缩系数ε

2.有坎宽顶堰流计算

当闸底板比闸前铺盖顶面高时，称为有坎宽顶堰。有坎宽顶堰流计算公式的形式与平底宽顶堰流相同，仅流量系数m 受坎的影响，并与坎的相对高度有关（见图4 -28），根据进口坎的形状，可分别采用以下经验公式计算流量系数。

对于矩形有直角前沿进口的宽顶堰，见图4-28（a）。(www.xing528.com)

对于矩形有圆角前沿进口的宽顶堰（见图4-28b）

由以上二式知，当P/H=3时，m 值最小，分别为0.32 和0.36；当P/H＞3时按P/H=3考虑；当P=0时，m 值最大，二者均为0.385。根据理论推导，宽顶堰的流量系数m 值最大不超过0.385。

图4-28　有坎宽顶堰过流量计算

3.高淹没度堰流计算

对于平底宽顶堰水闸，当处于高淹没度（ht/H0 ≥0.9，如图4-29）时，过流量可按下式计算：

式中：μ0 为淹没堰流的综合流量系数，可按式（4-75）计算，也可由表4-20 查得。

图4-29　平底堰高淹没度过流量计算

表4-20　淹没堰流的综合流量系数μ0

（三）闸孔出流

当过闸水流受到闸门（或胸墙）的约束，闸前水位壅高，水流由闸门底缘和闸底板之间的闸孔出流，过水断面受到闸孔开启尺寸的限制，其自由水面不连续，称为闸孔出流。平底宽顶堰闸孔出流的示意图为图4-30，流量计算公式为

式中：σ'为孔流淹没系数，可由表4-21查得，表中h"c 为跃后水深，m；μ为孔流流量系数，可按公式（4-77）计算，也可由表4-22查得；he 为孔口高度，m；φ为孔流流速系数，可采用0.95～1.00；ε'为孔流竖直收缩系数，可按公式（4-78）计算；λ为计算系数，可按式（4-79）计算，该式适用于0＜＜0.25范围；r 为胸墙底圆弧半径，m；其他符号意义同前。

表4-2　1孔流淹没系数σ'值

表4-2　2孔流流量系数μ 值

图4-30　平底堰闸孔出流过流量计算