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1、1水闸冲刷计算分析研究摘要:水闸泄水时部分势能转为动能，流速增大，因此水闸的冲刷现象是常见的，而抑制这种冲刷的计算则成为一个普遍且严重的问题，闸下有害冲刷原因是多方面的，有的是设计不当，有的是运用管理不善，本文以实例就对消能设计条件、跃前水深、跃后水深、下游水深，以及他们之间相互关系从设计角度以及运用管理以及对下游河床的监管等进行论述。 关键词:消力池；设计条件；公式；海漫；临界水深 水流过闸后，在消力池内产生水跃，使闸下急流转变为缓流，通过水跃消耗的能量 Ej 与跃前断面的能量 Ei 之比，称为水跃消能率。跃前断面的弗汝德数愈大，则消能率愈高。当 Fr1 在 1O 一 40 间，则 EjEi
2、 为 28%一 59%，低水头的水闸，由于 Fr1 较小，故水闸的消能率一般较低。针对消能工设计条件及下游水深 hs，对消力池及海漫的影响作些探讨。 一、水闸消能工控制条件及消能不利原因 依据一些水闸的实际运行工况及消能工破坏实例分析，水闸消能工设计的控制条件，往往不一定是以泄放设计洪水时为最不利工况，而且，不同类型的水闸的消能设计条件也不相同，故在消能工的设计中，除需要考虑上下游水位、过闸流量、闸门启闭的组合程序等因素外，还必须做大量的分析工作，以确定消能工设计的最不利组合，设计中切不可简单地加以假定。笔者通过对一些消力池水力状况恶劣的水闸的观察分析，总结出消力池计算深度过深或形成不了淹没水
3、跃，消能率较低的主要原因为： 2（一）由于受上游洪水流量和下游潮位不断变化的影响，过闸水流的水位、流量及流速均在不断变化，设计者计算时未能加以一一分析，而是简单地定了一个上下游水位； （二）下游水位很低时，未能结合对下游水面曲线的分析，考虑对闸门的开度、启闭顺序进行控制或设置多级消力池； （三）未能结合设置一些消力墩等辅助消能工，促使水跃的发生。 二、 在不同下游水位情况下的消能防冲设计 （一）下游水深 hs （一）求过闸流量 Q 按宽顶堰自由出流公式计算：参数选取 e(侧收缩系数)=O.95，HoH=2.4m，B=8m，m=O385(当槛高 P=0 时) 求得：Q=O.95O.38584.4
4、292.41.5= 48.18 m3/s （二）求第 1 共轭水深 hc 和第 2 共轭水深 hc” E0=hc+q2/2g2hc2，假定消力池池深 l.2m，则池底高程-O.2m，故E0=3.40+O.2=3.60m 出口处 B=24+1=9m，单宽流量 q=48.18/9=5.353m2/s =O.95，g=9.81(常数)，把以上数字代入公式，通过试算可求出 hc=O.754 m，再把 代入求 hc”的公式中，得 hc”= 2.432 m （三）求消力池出口的水深 先求 hk B=9+2l7tg8o=13.78 m，q=48.18/13.78=3.496 m2/s,hk=(q2/g)1/
5、3 计算求得 hk=1.076m 由于下游水深为 O.5m （一）求过闸流量 Q 按宽顶堰自由出流公式计算：参数选取 e(侧收缩系数)=O.95，HoH=2.4m，B=8m，m=O385(当槛高 P=0 时) 3求得：Q=O.95O.38584.4292.41.5= 48.18 m3/s （二）求第 1 共轭水深 hc 和第 2 共轭水深 hc” E0=hc+q2/2g2hc2，假定消力池池深 l.2m，则池底高程-O.2m，故E0=3.40+O.2=3.60m 出口处 B=24+1=9m，单宽流量 q=48.18/9=5.353m2/s =O.95，g=9.81(常数)，把以上数字代入公式，通过试算可求出 hc=O.754 m，再把 代入求 hc”的公式中，得 hc”= 2.432 m （三）求消力池出口的水深 先求 hk B=9+2l7tg8o=13.78 m，q=48.18/13.78=3.496 m2/s,hk=(q2/g)1/3 计算求得 hk=1.076m 由于下游水深为 O.5m
