菏泽市黄淮水利设计咨询有限公司 规划所 山东菏泽 274000
摘要：随着我国经济高速发展，大批的水闸工程正在或即将修建，以前修建的水闸问题也凸显出来，这些水闸在设计过程中，忽略流量与消力池长度、消力池深度的关系，导致计算结果不准确，大部分水流经过消力池之后还有较大的能量，渠道冲刷严重。本文以利津县草桥沟东干流治理项目刁口河闸工程为例，深入研究了流量与消力池长度的关系和流量与消力池深度的关系，提出了消力池深度与消力池长度的计算依据，为相似的水闸工程的设计提供参考。
关键词：消力池；水闸；设计
1 引言
水闸是应用广泛的水工建筑物，对调节和控制水流有着十分重要的意义，目前，各种水闸工程正在大批建设中，水闸设计中消力池设计是一项很重要的设计内容，一些经验欠缺的设计人员在设计时考虑不全面，通常依据最大流量工况对消力池进行设计，消力池深度不够，达不到其他工况下的消能效果，消力池设计成果存在一定的安全隐患。以下是利津县草桥沟东干流治理项目刁口河闸工程设计实例，以此来阐述消力池设计过程。
2 刁口河闸工程概况
草桥沟东干流南起集贤村北，向北经驾屋村、薄家窑村、许家至新合村北部，与草桥沟西干流汇合后入草桥沟，全长26千米，是草桥沟最大的一条支流，是利津县东北部重要的防洪、排涝河道。该流域辖陈庄、汀罗两镇，耕地20万亩，其中有13万亩属中低产田（5万亩无灌溉水源，8万亩虽有灌溉条件但无水源保证）。
按设计防洪、排涝标准，结合当地现状，新建草桥沟东干流支流刁口河节制闸。工程建成后，上游形成带状蓄水水库，拦截、调蓄上游地表径流，用于农田灌溉，为沿线农业发展提供水源保障，以改善项目区内的农业用水条件和生态环境，促进区域社会经济发展。同时，工程建成后又能挡御草桥沟东干流涝水，保证沿岸农田及附近人民财物安全。
刁口河节制闸设计流量为70立方米/秒。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)的规定，刁口河闸属小（1）型工程，工程等别为IV等。
3 基本数据
刁口河节制闸设计流量70.0立方米/秒，为5孔开敞式水闸，单孔净宽为3.0米；消力池首端宽度为20米，末端宽度为23米，消力池斜坡段水平投影长度为3米；闸底板高程3.2米；渠道高程3.2米；上游设计水位6.7米，下游设计水位4.0米。
4消力池设计
消力池深度、消力池长度的计算采用《水闸设计规范》附录B中的相关公式，计算公式和计算示意图见图1。
以上是对各个流量工况下的消力池深度和长度的曲线图，从图2可以看出，随着过闸流量的增加，消力池计算深度先逐渐增加，且增加较快，达到最大后逐渐减小，也就是说消力池计算深度最深时，相应的过闸流量不是最大，但冲刷严重程度最大。从图3可以看出，随着过闸流量的增加，消力池深度逐渐增加，刚开始增加较快，最后增加相对平缓，也就是说过闸流量最大时，相应的消力池设计长度最长。
5 结语
在水闸的实际工程运行中，闸门一般都是逐渐提升的，随着闸门的提升，过流能力也逐渐加大，这期间收缩水深逐渐变化，对于的跃后水深也随着改变，对下游的冲刷严重程度是先增加后减少的，但影响长度是逐渐加大的，通过以上刁口河闸各个工况的计算分析，可以总结得出以下结论。
1、挖深式消力池计算深度与过闸流量的关系是：消力池计算深度随过闸流量增加先逐渐增加，然后逐渐减小，设计中不能在一种工况下确定消力池的计算深度。
2、挖深式消力池长度计算与过闸流量的关系是：过闸流量最大时，消力池计算长度最长。
3、对于挖深式消力池设计中，消力池深度计算时要先进行各种流量情况的计算，然后根据计算结果画出消力池深度与流量关系曲线，找出消力池深度最大的作为消力池设计长度，或者根据电算方法多次试算精确找出消力池深度最大值，不能简单地依据最大流量工况对消力池深度进行设计。消力池长度计算中可直接采用最大流量工况进行计算。
参考文献：
[1] SL265-2016，水闸设计规范. 北京:中国水利水电出版社，2001。
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[3] SL252-2000, 水利水电工程等级划分及洪水标准. 北京:中国水利水电出版社，2000。
[4] 孙东坡，丁新求主编.水力学. 郑州：黄河水利出版社，2009。
[5] SL252-2017，水利水电工程等级划分及洪水标准. 北京:中国水利水电出版社，2000。
作者简介：
杨红涛（1988～），男，2012年毕业于华北水利水电大学，水利水电工程专业，助理工程师，菏泽市黄淮水利设计咨询有限公司，规划所。
论文作者:杨红涛
论文发表刊物:《基层建设》2017年第33期
论文发表时间:2018/3/5
标签：水闸论文; 流量论文; 深度论文; 工况论文; 长度论文; 干流论文; 工程论文; 《基层建设》2017年第33期论文;