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(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,Ho≈H=2.4m,B=8m,m=O.385(当槛高P=0时)
求得:Q=O.95×O.385×8×4.429×2.41.5= 48.18 m3/s
(二)求第1共轭水深hc和第2共轭水深hc”
E0=hc+q2/2gφ2hc2,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=2×4+1=9m,单宽流量q=48.18/9=5.353m2/s
φ=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+2×l7×tg8o=13.78 m,q=48.18/13.78=3.496 m2/s,hk=(q2/g)1/3 (科教作文网http://zw.ΝsΕAc.Com编辑整理)
计算求得hk=1.076m
由于下游水深为O.5m
H0=(q/(2g)1/em )2/3,e为侧收缩系数o.95,m=O.385,q=3.496
计算求得H0==1.67m
扣去行进流速水头v02/2g=3.4962/19.62×(2.432×1.05)2=0.096m,
则得实际堰顶水深Hl=H0-v02/2g=1.67-0.096=1.574m
淹没系数δ=(1.574+1.2)/2.432=1.141>1.05淹没。
根据以上计算,淹没系数略大于1.1,因此水跃已被淹没,十分安全。再检验当消力池出口水位为2.574m时,是否会影响闸下的出流,只需把这一水位换算成闸门出口处的水深即可。换算水深Hs=2.574—1.0=1.574 m,则Hs/H=1.574/2.4=0.656<0.8O,故不会影响闸门下的出流。
(四)与下游水位的连接问题
通过5m的调整段,与坡度为1:10的海漫陡坡连接,陡坡起端的临界水深hk为:
hk=(q2/g)1/3=(3.4962/9.81)1/3=1.076m
此处的流速V=48.18/1.076×13.78 =3.249 m/s。由于海漫为1:10的陡坡,则愈向下流速愈大,最后水深到达与陡坡相适应的正常水位H0,然后再向下推出Bl型降水曲线。当推出的水位到达下游水位时,可不再推求。根据以上计算原则,可以求出在海漫始端V=3.249 m/s;在距始端1.0 m处,v=3.914m/s,在距始端7.45 m处,Vmax均=5.469 m/s(与下游水位齐平),以后水深逐渐加大,流速亦逐步减小。通过计算可知,海漫上可发生最大流速Vmax均=5.469 m/s,已明显大于干砌块石的允许流速,故必须把海漫全段和调整段改为混凝土预制块砌筑(厚O.2一O.3 m),其允许流速V≥6m/s,属于安全。
(五)其它导致冲刷严重,消能不利的因素
1、操作规程不健全,闸门操作不当:多数工程闸门操作规程都只是套用通用的均匀、同步、对称开关,以及中间、两边的先后等内容,没有根据具体工程的上下游水位、流量和河道水流形态、地质条件定出具体的操作方案。 (科教范文网 fw.nseac.com编辑发布)
2、过量、无序采挖河砂:采砂未经规划或许可,未能实现有效的采砂管理,普遍存在偷采、超采河砂现象,特别是水闸下游河道过量挖砂,造成闸下水位降低,水闸泄水时发生流量与水位失衡,这已成为水闸下游冲刷破坏的主要原因。所以应特别加强对水闸下游一定范围内采砂活动的管理、监督。
四、结语
水闸消能防冲历来是十分重要的研究课题,特别是在粉砂地基上建闸,更需认真对待,使建成后的水闸都能安全运行,发挥出最大的效益。并且要根据不同的工程情况,多进行现场调查,以设计出最优最安全的工程。