本规范在给出了计算平底闸堰流淹没系数值的经验公式 出 求出蓄滞洪区的水位过程线 为安全计 挡水高度较大时采用这种形式 且宜以一定倾角偏向两侧 闸门高度相对较小 当进水与河道夹角很小或分洪闸为临湖分洪闸 一种是泄流时自由水面不受任何阻挡 对于多孔闸 实际分洪流量较设计值小10％左右 见公式(6)～公式(8) 分洪闸主体建筑物主要包括上游连接段(引水渠 若典型年洪水过程不符合防洪标准的要求 h 边排 而应采用自动控制方式 采用修建裹头临时爆破扒口的分洪控制工程 墩(墙)型 6.2.4 6.2.5 无坎高的平底顶堰 可能出现两种流态的互相转换 岩基上的分缝长度不宜超过20m 胸墙式闸室为孔口出流 泄量受汇入较大的河流 求出调蓄入口处的水位 分洪时 得到设计最大分洪流量 外河(湖)水位变化较大 根据设计洪水典型年或设计洪水标准 对水流的防冲淘效果较好 265的有关规定 在湖泊 应分析外河(湖)泥沙淤积对分洪口泄水能力的影响 通常采用开敞式和胸墙式 中国水利电力出版社 265的有关规定 5 一般以闸址中点的河道水位作为分洪闸的闸上水位 6.2.2 2)假定本时段的出流量Q 可采用非对称布置 Z——闸上游最高洪水位(m) 在闸顶一侧设公路桥 主要包括 可采用对称布置 对于多孔闸的堰流侧收缩系数 或查表5 3 否则会引起大堤两侧的不断垮塌和在底部形成深冲坑 多泥沙河流上分洪控制工程设计 但在选择启闭方式时应充分考虑其可靠性性 再取平均值作为闸上水位 对分洪流量会产生一定影响 当分洪闸以下河段的河口受其他河流 分洪口下游河段的控制安全泄量 推算分洪闸两端点的外江水位 堰高和作用水头等 当进水方向与河道中心线夹角较大时 6.2.1 设计分洪水位或最高挡水位条件下安全超高取值较之该规范中相应工况(正常蓄水位 另一种是泄流时水面受到闸门(局部开启)或胸墙的阻挡 供设计查用 并没有立即开闸分洪 这两种流态均有可能出现 本规范采用了简化的别列津斯基公式计算无坎高的平底闸堰流侧收缩系数值 并应符合分洪建筑物的特殊要求 砂浆强度不应低于M7.5 分洪时水流流态往往较为复杂 1 地质及分洪区地形等条件 在确定闸顶高程时还应考虑闸所在河道的防洪标准有可能提高或在一定的淤积水平年后洪水位抬高等不利因素 6.2 1995年2月第一版)的基础上 3 分洪口流速小于4m／s时 4)根据调蓄区的水位(中点水位或入口出口水位平均值)蓄量关系曲线及3)中计算的蓄量 该公式仅适用于一般常用的圆头型闸墩和圆弧形翼墙情况 2 闸顶高程及孔口尺寸 河网地区 进口扩散角应适当加大 对于临河分洪或河道水面较窄时 满足闸门及启闭设备检修即可 闸顶高程 反之 1 更有利于分蓄洪决策中的风险调度 当分洪口与河流流向近乎垂直时 闸底高程主要根据闸址处外滩高程 本条着重说明作为蓄滞洪区分洪闸设计的结构特点 由河口向上游推算水面线 当外河(湖)水位变化较大 D——闸顶安全超高(m) 对于闸室底板由桩基承载时 与闸室之间宜采用扭曲面相接 呈自由堰流状态 并且外河飘浮物也不能排入蓄洪区内 如果挡墙外侧地形(如防洪堤外坡)较高时 q——单宽流量[(m 计算时应按照流域防洪总体规划确定的防洪标准 挡墙与外河 要求等 但设备管理维修较为复杂 采用高喷灌浆裹护结构型式时 为改善分洪闸上游进水条件 当设计洪水过程难以计算或未明确安全泄量时 闸顶高程的确定 两侧应设导墙或护坡 分洪口流速较小时 消能效果以及口门上下游的冲淤情况等 堰流侧收缩系数ε值 6.2.4 应分析上游有无分叉河道 伸缩缝 闸顶高程不应低于设计洪水位(或校核洪水位)与安全超高值之和 ——计入行近流速水头的堰上水深(m) 承载能力较小 分洪道 往往内外水位差不大 3 高喷灌浆在大堤两侧形成连续墙体 4 上部高程应位于分洪水位以上0.5m 6.2.6 选用开敞式 根据工程实践经验岩基上的分缝长度一般不宜超过20m 确定蓄滞洪区分洪口设计分洪流量 为节约投资可不设检修门 堰流流量系数m值 闸址附近的外江(湖)水位应按下列步骤计算确定 将设计分洪水位工况时的安全超高在一般水闸相应超高的基础上有所提高 以确保闸门开启严格按分洪调度方案进行 分洪控制工程设计 分叉河道泄量减少对分洪量的影响 抛石一般难以满足口门的抗冲稳定 应根据流量变化 且不应低于相邻挡水建筑物的挡水标准 Q——最大分洪流量(m 一般单块粒径不小于300mm 可以规划要求的该蓄滞洪区的蓄滞洪量除以蓄满历时 2)根据已确定的水位及相应的分洪流量用推水面线的方法 2 为安全起见 可取中闸孔和边闸孔侧收缩系数的平均值 即由堰流状态转变为孔流状态 并且对消能工尺寸进行优化 边分 并能保证闸门分洪运用过程中各种工况情况下的自身安全 ／s) 使闸室进出口水流发生横向收缩 并应综合各种可能影响分洪量的因素分析确定 应根据闸槛型式 3 闸址以下河段的水位 可采用抛石对口门两侧进行保护 且底板宜适当加厚 高喷体则应伸入底部冲刷线以下 对于分洪水流流态复杂 洼地相对于蓄滞洪区来说其容积要大得多 公式(9)是在南京水利科学研究所最新研究成果提供的经验公式(见毛昶熙等编著的《闸坝工程水力学与设计管理》一书 抛石单块重量 5)用调蓄区的泄流能力曲线[即入口水位 若分洪闸较长 由于上游翼墙和闸墩(包括边闸墩和中闸墩)对过闸水流的影响 过高通常会减少闸的过流量(特别是靠近挡墙的边孔) 增加了局部能量损失 1 另外 出 本规范未涉及的有关内容可参看国家现行标准《水闸设计规范》SL 要确定闸下水位应先确定尾渠终点(分洪道出口或蓄洪区)水位 防洪堤一般为土堤 H 分洪闸闸上水位计算 而采用卷扬机启闭机 可采用护坡型式 宽顶堰σ值 5 下游连接段(引水渠 过闸水流流态可分为两种 流速分布 按建筑物功能划分 可靠性相对较好 主泓是否顺直以及是否受其他河流 人行桥仅为检修便桥 根据目前已经建成的分洪闸的实际调度情况 由于分洪闸的使用频率很低 闸下水位可按推求水面线的方法分析确定 6 现将该公式表格化(见表4) 设计洪水过程和安全泄量一般难以计算确定 还给出了淹没系数值表 1 分洪进入蓄滞洪区的水量 0 根据洞庭湖区实践经验 出口水位与Q 堰流的淹没系数取值主要与淹没度的高低有关 连接挡墙等) 6 按本规范第6.2.1条的方法难以计算设计最大分洪流量 以护坡取代挡墙 3)水位校验Q 3 如闸址至河口间还有支流汇入或分流河道 例如当闸门位于某一开度时 2 可能影响分洪量的因素较多 可考虑将外侧地形局部开挖降低至某一合适的高程 下部高程应深入堤基计算冲刷深度1m以下 还应考虑闸前水位并不等于大河平均水位的情况 分洪闸是水闸的一种形式 土基上的分缝宜适当减小 3 5 分洪区地形并考虑单宽流量 消能效果的试验主要是验证消力池的深度和长度是否合适 费用较高 一般在进口(特别是分洪闸边孔)出现局绕流现象或横向水面坡降 闸门的结构型式和控制设备的选择 出 4 6.2.9 闸门的结构型式和控制设备的选择应有利于分洪调度 或者河流主泓不很顺直的宽阔河道 根据设计洪水 本规范中 伸缩缝 闸门高度等因素选定 为全流域防洪总体需要 并且采用护坡形式 还应分析所在河流河道演变所引起的水位变化因素 为满足闸顶交通要求 闸的布置以及上下游水位衔接要求 过闸流量可参照表3所列的方法计算 采用液压启闭机可节省闸墩上部排架 则呈淹没堰流状态 2 以最不利的原则确定典型年洪水 6.2.8 或由孔流状态转变为堰流状态 再以河段控制安全泄量切平头的方法求得 在另一侧设人行桥 根据已建分洪闸的运行管理经验 6.2.5 口门下游扩散角宜小于上游扩散角 分洪扒口口门形状宜呈喇叭形 ／s)／m] 闸室结构适宜在底板上沿水流方向设置沉降 对大堤两侧边坡进行封闭 3 一般先确定口门底部的冲刷深度 6.2.10 W——闸底高程(m) 其进口局部能量损失几乎接近于零 分洪闸安全超高下限值应符合表6.2.9的规定 高喷墙体应贯穿整个大堤横断面 3 式中 为保证口门的分洪量 蓄滞洪区分洪口门的设计分洪流量应按所在江河防洪总体要求 采用抛石裹护结构型式时 用推水面线的办法倒推调蓄区出口处的水位 该表是公式(9)的表格化(见表5)可供设计查用 分洪闸上游进水部分宜布置成喇叭口形与闸室同宽相接 闸顶公路桥桥面宽及荷载设计标准应与与之相连的堤防堤顶公路标准相适应 4 开敞式闸室过水断面面积相对较大 通过水力计算和技术经济比较确定 对其拟合系数稍作修改而成的 泄流状态等因素计算确定 P——闸顶高程(m) 部分分洪闸在出现设计分洪水位时 但不利于充分发挥分洪闸的泄流能力 闸孔宽度 湖泊水位涨落影响等情况 2 即公式(5) 采用高喷灌浆裹护结构形式 因此 平面上高喷墙体成喇叭口形 并且造价适宜 闸室底板当地基条件较好 闸室底板宜采用整体式 下游有引洪道的分洪闸 6.2.3 口门流速大于4m／s时 当过闸水流的流量不受下游水位的影响时 有无引水 可不设检修门 流速较大时 浆砌石厚度应大于500mm 表3中过闸流量计算公式的几个系数值说明 检修门采用平板门或叠梁式闸门 与2]假定是否吻合 如裁弯 如在蓄滞洪区下游流入本河道而引起下游河道水位抬高的影响 但必须指出 按2) 在湖泊 s 闸室结构可根据分洪和运行要求 3 口门两侧裹护范围应根据水流对两侧大堤的冲刷影响分析确定 这主要和口门布置轴线与河床主流流向夹角的大小有关系 有必要对分洪扒口采取相应的裹护措施 堰流淹没系数σ值按式(9)计算 6 6.2.10 且枯水位位于闸底板以下时 堰型 表3 水流流速加大 应考虑分洪后水位降低的影响 入 必须对两侧及底部进行保护 河网地区 从而影响泄水能力 对于有在规定时间内满足蓄洪量要求的蓄滞洪区 承载能力较大时(如岩石基础) 平面布置可采用圆弧＋直线形式 两者在技术上都不存在问题 6.2.6 因此 1 通航等综合利用要求 应进行水工模型试验 闸顶高程不得低于原有堤防的堤顶高程 下游泥沙冲淤对分洪量的影响 在水闸的整个运用过程中 需精确计算时 这时连接段两侧进水条件基本一致 不会因一时的分蓄洪而对其水位流量乃至湖泊水量有大的影响 或容易产生不均匀沉降时(如土基) 下游段出口扩散角宜取水流有效扩散角7°～12° 4 1 单块抛石重量应经过计算分析确定 进口扩散角可取7°～30° 闸址地形 1)根据分洪流量过程线及蓄滞洪区的水位—蓄量关系曲线进行调蓄演算 可采用非对称布置 分洪闸过闸流量是与蓄滞洪历时有关的一个流量过程线 一般采用两孔一缝或三孔一缝 闸门调度不宜采用人工控制 若分洪闸干流上游有分叉河道 呈孔流状态 对于闸前有滩地 2 应根据设计分洪流量 以及对下游区域的冲刷情况 根据类似的工程经验 推求闸下的水位过程线 式中 4 而实际上由于水流进口流态的不均衡 即 3 M——综合流量系数 一般闸底槛高程较高 1)确定分洪道出口处的水位过程线 设计中为简化处理 封闭的蓄滞洪区 分洪闸闸底 2 闸室结构适宜在闸墩中间沿水流方向设置沉降 在通过技术经济比较之前 流速相对较小时 1 ——由堰顶算起的下游水深(m) 当进水与河道夹角较大时 人行桥宽度一般在1.5m左右 而开闸分洪时要求在短时间内达到较大的单宽流量 当地基条件较差 水流对两侧堤身和底部有强烈的冲淘作用 其抗冲流速非常有限 可采用对称布置 上游扩散程度与分洪水面宽度有关系 必要时 进水口两侧地势较高时 应符合下列规定 应根据分蓄洪历时按照峰量控制同倍比缩放求得防洪设计洪水过程 边蓄 闸上 闸底高程 式中 宜采用浆砌石或高喷灌浆裹护 用推水面线的方法倒推闸下水位 实际工作中应分以下几种情况分别计算 高喷下部应伸入堤基以下一定深度 并应分析确定分洪闸孔口尺寸 对于临湖或河流水面宽度较大 连接挡墙等) 因此 近期可能实施的河道整治工程 6 宜采用开敞式 6.2 这种影响综合反映为堰流侧收缩系数值的大小 应进行过闸流量过程演算以及蓄满历时验算 且工程投资较省 分洪控制工程设计 闸室底板宜采用分离式 曾出现过需要开启闸门时液压启闭设备不能马上正常运行的情况 闸底 进水部分两侧挡墙或边坡宜设置成喇叭口形 高喷体宜贯穿整个大堤横断面 可取30°～60° 6.2.7 ／s以上) 6.2.9 分洪闸设计应符合国家现行标准《水闸设计规范》SL 宜采用抛石裹护 表6.2.9 胸墙式或双层式等结构型式 6.2.2 可采用规划蓄滞洪量除以蓄满历时 粒径应根据流速计算分析确定 B——闸孔净宽(m) 沿垂直水流方向应做分缝处理 闸室结构型式有多种 验证进出口水流流态 抛石粒径 1 一般闸底槛高程较低 不利于发现液压启闭设备存在的问题 而影响堰流侧收缩系数值的因素很多 根据有关试验研究资料 分洪口口门两侧裹护范围应大于水流冲刷影响的范围 应满足分洪调度的要求 管理维修 基础约束仍较大 呈堰流状态 疏浚等对分洪量的影响 根据分洪闸址下游河道的安全泄量和所拟定的水位作为边界条件 两侧进水条件基本一致时 2 有交通要求的分洪闸 扒(炸)口分洪口门形状上 分洪闸闸顶安全超高参照国家现行标准《水闸设计规范》SL 在选择典型年洪水时应对几个大水年洪水进行分析比较 如闸孔孔径 有些蓄滞洪区的分洪控制工程采用修建裹头临时爆破扒口的形式 使闸礅上部结构变得简单 这是考虑到分洪闸运行实际情况而进行的修正 流速分布不均匀 闸门不经常启用 应对扒口两侧大堤进行裹护 其堰流流量系数最大值为0.385 可适当升高或降低闸顶高程 靠上游侧挡墙或护坡扩散角宜加大 6.2.8 口门两侧的冲刷情况不一样 水流流态复杂的大型分洪闸 公路桥等级应与连接分洪闸的公路等级相同 下游需形成扩散 2 洪水演算方法可参见有关水利计算手册或专业书籍 工作闸门的检修可考虑在枯水位时进行 规模较大的分洪口门(最大分洪流量在1000m 导墙高度应低于闸室高度 分洪口门设计分洪流量往往采用宽顶堰公式求得 1 7 分洪闸闸下水位可通过水量调蓄计算分析确定 宜采用浆砌石或高喷灌浆裹护 选择符合防洪标准的典型年洪水过程进行洪水演算至分洪口控制断面 挡水时闸顶高程不应低于设计分洪水位加波浪计算高度与安全超高值之和 考虑到湖泊 最高挡水位)有所加大 一般有利于增加进水过流断面 分洪闸通常为多孔水闸 地质条件较差或为软弱地基时 5 闸顶高程应根据挡水和分洪比较确定 连接段两侧进水条件有不平衡性 应满足确定的设计分洪流量和蓄满历时的要求 3 考虑基础约束和不均匀沉降的影响 分洪控制工程的规模及孔口尺寸 两侧挡墙顶高程应尽可能降低 拟定分洪时段河口水位或水位过程线 闸下游水位经常受尾渠及尾渠终点水位(如分洪道出口水位或蓄洪区水位等)的控制 2)根据各时段蓄滞洪区的水位及相应的分洪流量用推水面线的方法 闸下水位的变动对过水能力的影响 上游连接段挡墙或护坡可采用对称布置和非对称布置 3)计算本时段调蓄区蓄量的变化 分洪流量 土基上的分缝不宜超过35m ) 闸顶高程主要根据闸上游最高洪水位加安全超高确定 其设计的一般要求应符合国家现行标准《水闸设计规范》SL 下游消能工 分洪闸安全超高下限值 式中 控制设备的选择应经技术经济比较确定 同时应符合下列规定 并不应影响闸的过流能力 当地基条件较好时 即公式(9)的同时 对于分洪闸而言 挡水高度较小时采用这种形式 而一旦分洪则必须确保控制设备能正常运行 分洪后因水位降低 265的有关规定取值 计算各河段水面线时应考虑流量的变化 6.2.3 设计最大分洪流量是确定分洪闸(分洪口门)规模的重要依据 但挡水工况时 甚至在口门一侧上游附近出现一定程度的淤积现象 且枯水位位于闸底板高程以下时 临时爆破的分洪扒口设于防洪堤的某一堤段 265 管理维修相对简单 流态判别及过闸流量计算公式 湖泊水位涨落影响时 的关系曲线) 推求闸下的水位过程线 采用浆砌石裹头结构型式时 实际分洪量往往少于设计分洪流量 河段控制水位或安全泄量计算确定 1)确定排水河道出口处的水位过程线 控制设备通常有卷扬机启闭机和液压启闭机两种方式 闸室 6.2.1 表5 扒口形成时 因此 所以分洪闸闸室结构型式宜采用开敞式 单块重量不小于30kg 闸顶高程及孔口尺寸可先采用下列计算公式初步拟定 土基上的分缝不宜超过35m 口门形成时 有利于发挥分洪闸的泄流能力 闸墩上部结构较为复杂 闸上下游水位 6.2.7 6)根据已校验吻合的调蓄区入口水位及该时段的分洪流量(Q 水工模型试验表明 分洪闸下游一般均有尾渠(分洪道或蓄洪区) 应进行水工模型试验验证 分洪闸上游如有分叉河道 湖泊或潮汐顶托的影响