中水珠江规划勘测设计有限公司海南分公司 海南海口 570000
摘要：涵管作为水库最主要的输水建筑物，合理正确的操作涵管闸门，对实现水资源可持续利用有着重要意义，加强涵管进口闸门控制输水量的分析计算，合理利用水库水，可有效减少多开、少开、乱开闸门放水情况的发生，本次通过对小型水库中涵管进口常见的斜拉闸门控制放水流量进行综合分析，了解在不同开度下涵管输水量的变化情况，闸孔出流及涵管管身过流能力之间的相互关系，为水库灌溉用水调度提供数据参考。
关键词：涵管、高程、孔口、小孔口、大孔口、无压流、半有压流、有压流、自由出流、淹没出流、试算、开启高度、流量
1.1 前言
我国是世界上水库数量最多的国家，现有各种类型的水库9.8万余座，其中中型水库0.39万座，小型水库9.33万座；随着我国经济的持续健康发展，对水资源的需求越来越大，对水源质量要求也越来越高，水库作为农田灌溉最主要的水源，其安全有效运行极为重要；近年来，我国对病险水库进行全面加固除险，水库的安全得到有效保证，水库蓄水能力明显恢复，农田灌溉用水得到更有力的保证；为加强建后管理，合理利用水库水源，控制灌溉用水，避免多供、少供、不合理供水，涵管作为最主要的输水建筑物，其合理科学运行尤为重要。
此次通过分析乐东县某水库涵管过流能力，说明在正常运行情况下涵管不同开度过流能力，为合理开度合理供水提供参考。
1.2 基本参数
水库正常蓄水位104.365m，正常蓄水库容14.4万m3，设计洪水位106.66m，相应库容43万m3，校核洪水位107.465m，相应库容47.7万m3，死库容0.0万m3，死水位100.2m。设计灌溉面积300亩。
涵管采用高压PGZ铸铁闸门斜拉启闭，闸门尺寸0.6m×0.6m，闸底高程101.60m管身进口高程100.2m，出口高程100.0m，管长27m。涵管进口见图1。
图1 涵管进口详图
1.3 涵管过流能力分析
水库运行时，涵管开闸放水，一般有防空库容和开闸放水灌溉两种情况，根据运行需要，此次计算采用工况：
工况一：不同水位下，全开时过流能力；
工况二：同一水位下，不同开度过流能力。
（1）计算方法
涵管包含进口斜拉闸门和涵管管身两部分，本次涵管过流能力计算进口闸门采用孔流计算，涵管管身采用半有压流、有压流计算。
经过对涵管进口斜拉闸过流及涵管管身过流能力进行试算，当涵管进口闸门过流量与涵管管身过流量一致时，则为此水位下涵管过流量。
（2）涵管管身过流能力计算
a、涵管临界坡度ik计算：
表1 涵管管身在不同水位下流量计算成果表
（4）涵管最大过流能力
当涵进口闸门全开时，试算不同淹没深度下闸孔口流量，直到淹没深度下孔口流量=淹没深度+涵进口闸底高程101.6m对应涵管管身进口水位高程时过流流量，则全开时过流流量=对应孔口流量；如果全开时对应孔口流量小于涵进口闸底高程101.6m水位对应管身过流流量时，无淹没，则该开启高度过流流量=对应孔口流量，根据表1、表2计算成果，涵管在不同水位下最大过流能力见表3。
表3 涵管不同水位下最大过流能力计算成果表
（5）正常运行情况下不同开度过流能力
当进口闸门开启高度小时，闸过流小，管身在无压流过流，此时在该开度下过流量为管身无压流计算流量；当进口闸门开度较大时，闸门过流大于管身最大无压流过流流量，则涵管过流为无压流最大过流量。
当H≤1.2D时，为无压流，涵管无压流流量计算采用《水力计算手册》公式计算：
式中：Q—涵管流量，m3/s；
H0—包括行进流速水头在内的进口水深；m；
B—洞宽，m；
σ—淹没系数，取1.0；
m—流量系数，取0.35；
计算结果见表4。
表4 涵管无压流计算成果
涵管管身进口以上不同水位有压流及半有压流计算成果见表5。
表5 涵管管身进口以上不同水位流量计算成果表
涵管进口闸门不同开度下过流能力计算，采用进口闸门孔流计算公式。当涵进口闸门在一定开启高度时，试算不同淹没深度下孔口流量，直到淹没深度下孔口流量=淹没深度+涵进口闸底高程101.6m对应涵管管身进口水位高程时过流流量，则该开启高度过流流量=对应孔口流量；如果开启高度对应孔口流量小于涵进口闸底高程101.6m水位对应管身过流流量时，无
淹没，则该开启高度过流流量=对应孔口流量，计算结果见表6，开度~流量曲线见图2。
表6 在正常蓄水位104.365m，涵进口闸门不同开度下流量计算成果
图2 在正常蓄水位104.365m，涵进口闸门开度~流量曲线
1.4 结语
本次通过对小型水库中涵管进口常见的斜拉闸门控制放水流量进行综合分析，通过闸门开度~流量曲线读取指定闸门开度下涵管放水流量；为水库下游灌溉用水提供有力数据支持，减少因过度开放水造成的水资源损失，避免因放水量过少影响下游灌溉用水；对水库水资源优化利用具有积极影响。
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论文作者:胡磊
论文发表刊物:《基层建设》2018年第24期
论文发表时间:2018/10/1
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