基于水利工程水闸设计问题综述

摘要：水利工程中，水闸的应用较为广泛，在设计过程中，水闸工程的排水问题与止

水问题往往成为决定建筑物使用寿命的关键。本文主要就涵洞式水闸设计中容易被忽视的问
题进行详细的探索与研究，本文是个人的一些见解和观点，希望同行业工作人员参考。

 

　　关键词：

 涵洞； 地基； 水闸泄流； 流速； 

一、涵洞式水闸的泄流计算问题分析

 

　　开敞式水闸一般是护坦紧接闸室。其次是海漫、防冲槽等

, 其闸孔尺寸大都按淹没宽顶堰

流公式计算确定。

 

　　

1、无压流涵洞式水闸泄流计算。无压流涵洞要保证在各种水位流量情况下, 洞顶应高出

洞内水面一定高度

, 一般为 40 cm, 洞顶净空面积应为涵洞断面面积的 15% ~ 20% 。涵洞分为

长洞和短洞

, 洞长不影响过流能力的涵洞称为短洞, 反之称为长洞, 其判别方法如下。当涵洞

底坡为缓坡且趋近平坡时

, 长短洞的界限为: 

　　

Lk= ( 64- 163m) H 

　　式中

 H -----上游水深( m ) ；m------进口的流量系数, 一般取 m= 0. 32~ 0. 36;当洞长 L> 

Lk 时, 为长洞; 反之为短洞。当底坡为陡坡, 泄流能力不受洞长影响时, 按短洞进行计算。 
　　

 一是短洞的计算。由于泄流能力不受洞长影响, 进口水流为宽顶堰流, 故可用下式进行

流量计算

 Q: 

　　

 ( 1) 

　　式中

 m-----流量系数；s-------淹没系统;b------矩形涵洞过水断面的宽度( m) ;当过水断面

为非矩形时

,b = w k / hk，式中 hk------为临界水深( m) ;Wk-----对应于 hk 的过断面面积( m2) 

;H0-------以洞出口断面底板高程起算的上游总水头( m) 。 
　　二是长洞的计算对于长洞的计算

, 一般需要由下游向上游推算水面线, 以求得进口断面

处的水深

 hc。基本计算公式为: 

　　

 

　　式中

△L------- 计算长度( m ) ;i--------渠底坡降;J-------计算段的平均水力坡降; 

　　

J= V2/ ( C2R)式中 具有下标 i 和 i+ 1 的量, 分别表示计算段的下游断面和上游断面的水

力要素。

 

　　

2、有压流涵洞式水闸泄流计算 

　　当涵洞为有压流时

, 应按有压流计算, 其公式为: 

　　

( 2) 

　　式中

 c------流量系数;X-------涵洞断面面积( m2) ; 

△Z0) 包括闸前行近流速水头在内的进

出口水头差

( m) 。 

　　在计算时

, 首先要确定涵管是有压流还是无压流,并判断属于长洞还是短洞, 然后根据情

况采用相应的公式进行计算。

 

　　二、地基条件的影响问题分析

 

　　地基条件是设计时主要考虑的因素之一

, 在涵洞式水闸中地基条件更显重要。首先, 堤防

是沿河两岸布置的

, 其他质条件往往很差。堤防设计时, 堤坝断面尺寸一般较大, 上下游坡度

较缓

, 尽管如此, 堤坝的地基还会产生很大沉陷, 经过若干年后沉降才趋于停止。由于筑堤均