5.4 水力设计

5.4.1 闸孔净宽度计算

新涌水闸以挡水和排涝为主要功能，考虑水闸的运行方式，水闸自排流量按宽顶堰淹没出流考虑，水闸排水流量的计算，根据淹没度不同，分别采用不同计算公式。

淹没度小于0.9时，采用式（5.4-1）为：

式中 B₀——闸孔总净宽；

Q——过闸流量，m³/s；

σ——堰流淹没系数，计算公式见《水闸设计规范》（SL 265—2001）附录A；

ε——堰流侧收缩系数，计算公式见《水闸设计规范》（SL 265—2001）附录A，粗略可按0.90～0.95计；

m——堰流流量系数，0.385（仅限于无坎高的平底宽顶堰）；

H ₀——计入行进流速水头的堰上水深，m。

当淹没度不小于0.90时，采用式（5.4-2）为：

式中 Q——过闸流量，m³/s；

B ₀——闸孔总净宽，m；

μ ₀——淹没堰流的综合流量系数；

H ₀——堰上水深，m；

h_s——下游水深，m。

新涌水闸水文调蓄计算成果见表5.4-1。

新涌水闸闸孔宽度5.0m，闸孔净宽满足排涝要求。新涌水闸最大排涝流量19.20m³/s，单宽流量3.84m²/s，小于5m²/s，这在番禺区淤泥质基础的条件下是有利的。

5.4.2 消能设计

该水闸属低水头泄水建筑物，河道土质抗冲能力能力较小，宜采用底流式消能方式。当采用底流消能工时，消力池结构形式及尺寸很大程度上取决于下游水位情况，合理的消能设计应在确保工程正常运行安全的前提下，使其效率最高、工程投资最省。

泵站水闸的消能工设计考虑了闸门开启过程控制，泵站出水池水流的旋滚和回流，并考虑泵闸结合布置，最后选用消力池计算较大值。水闸内外河消力池，海漫尺寸及泵站出水池尺寸详见报告附图。

消能防冲采用《水闸设计规范》（SL 265—2001）附录B中方法进行计算，消力池深度按下列公式计算：

式中 d——消力池深度，m；

σ ₀——水跃淹没系数，可采用1.05～1.10；

——跃后水深，m；

h_c——收缩水深，m；

α——水流动能校正系数，可采用1.0～1.05；

q——过闸单宽流量，m²/s；

b ₁——消力池首端宽度，m；

b ₂——消力池末端宽度，m；

T ₀——由消力池底板顶面算起的总势能，m；

ΔZ——出池落差，m；

——出池河床水深，m。

消力池长度按下列公式计算：

式中 L_sj——消力池长度，m；

L_s——消力池斜坡段水平投影长度，m；

β——水跃长度校正系数，可采用0.7～0.8；

L_j——水跃长度，m。

消力池底板厚度根据抗冲及抗浮要求确定，海漫根据消力池末端单宽流量及河床土质确定，抛石防冲槽根据河床冲刷深度计算确定。

计算工况1：排涝时，幸福涌水位1.04m，屏山河水位0.81m，相应的流量为19.20m³/s。

计算工况2：引水时控制最大水头差不超过0.1m。屏山河水位0.30m，幸福涌水位0.20m；相应引水流量为13.23m³/s。

新涌水闸消能防冲计算成果汇总见表5.4-2。

根据消能计算成果，两种计算工况下的闸下跃后水深均小于闸下游水深，内、外河侧均不需设消力池。考虑水闸排涝时，闸门开启过程中可能存在不利情况，设计时结合闸门型式、闸室布置要求，交通桥段底板除起防渗铺盖作用外，兼顾消力池功能作用。

消力池（交通桥段）底板与侧向边墙采用框架结构，其厚度应满足抗冲要求和结构受力要求，经计算最终确定底板厚1.0m。根据消力池末端单宽流量及河床土质情况和计算结果，内河侧海漫长度9.0m，外河侧海漫长度10m。海漫末端设抛石防冲槽，槽深1.2m。