弧形閘門閘孔出流流量計(jì)算舉例

水力分析與計(jì)算

主講人：王俊黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院2014.09弧形閘門閘孔出流水力分析與計(jì)算例題【例題】試求：閘室的泄流量Q。閘底板高程為▽1

=104.00m；共3孔，每孔寬b=5m；閘前水位▽2

=109.00m；弧形閘門半徑R=7m；轉(zhuǎn)軸高程▽3

=107.00m；當(dāng)閘門開度e=1m；不計(jì)閘前行近流速；若下游水位為▽4

=108.03m。已知:如圖，水閘底坎與渠底齊平（平頂堰），弧形閘門控制水流。c解答本題需要掌握以下主要方法和基本概念解題分析：1.閘室出流形式的判定：判定參數(shù)為e/H（即閘門的相對(duì)開啟度）

判定還與閘底坎形式有關(guān)。2.閘孔出流情況判斷：閘室下游水位高低影響過閘流量的大小

圖a：hc”>ht，水躍發(fā)生在收縮斷面下游，為遠(yuǎn)驅(qū)式水躍；圖b：hc”=ht，水躍發(fā)生在收縮斷面處，為臨界式水躍；圖c：hc”<ht，水躍發(fā)生在收縮斷面上游，為淹沒式水躍。

遠(yuǎn)驅(qū)式水躍和臨界式水躍對(duì)應(yīng)的下游水位都不影響閘孔的過流能力，稱為閘孔自由出流；淹沒式水躍對(duì)應(yīng)的下游水位使閘孔的過流能力減小，稱為閘孔淹沒出流。平頂堰上閘孔出流是否為淹沒出流？可按以下方法計(jì)算判別：

若hc”≥ht，為自由出流；

hc”＜ht，淹沒出流。

3.閘孔出流的流量公式Q與閘前作用水頭H0的平方根成正比，H0是影響過閘流量的主要因素。

σs

反映下游的水位對(duì)

Q的影響。自由出流σs=1.0，淹沒出流σs＜1.0。

μ0影響因素有垂向收縮系數(shù)ε’、流速系數(shù)φ

及閘門相對(duì)開啟高度e/H。當(dāng)cosθ=0.3~0.7時(shí)，當(dāng)cosθ=0~0.3時(shí)，

當(dāng)閘門開啟孔數(shù)、高度及閘孔尺寸一定時(shí)，影響過閘流量

Q的因素是閘前作用水頭H0、流量系數(shù)μ0、淹沒系數(shù)σs。

對(duì)于弧形閘門：1.判別閘室的出流情況解：由已知條件知，閘前行近流速水頭

v02/2g忽略不計(jì)。結(jié)合題意，按照平頂堰上、弧形閘門控制的閘孔出流的情況，進(jìn)行本題泄流量Q

的計(jì)算。故為閘孔出流

故

H0

≈

H

=

▽2

－▽1

=109.00－104.00

=

5

m2.求解收縮斷面水深hc，判斷閘室下游出流情況

從課本或水力計(jì)算手冊(cè)查得下表

由θ值并采用內(nèi)插法查上表，得垂向收縮系數(shù)

，c

=

▽3

－▽1

=107.00－104.00

=3m取

φ=0.97則又因

從課本或水力計(jì)算手冊(cè)查得右圖查得：淹沒系數(shù)

σs

=0.580.580.53得hc”＜

ht

，故閘孔為淹沒出流3.計(jì)算泄流量總結(jié)：本題為平頂堰上、弧形閘門控制的閘孔淹沒出流。因：cosθ

=0.286，0＜

cosθ＜

0.3主持單位:廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院參建單位:楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院