衢江兰溪航电枢纽01船闸总体布置及上闸首结构设计
表4-2 输水阀门的?值
不同流量系数（阀门全开时）的?值 阀门型式 锐缘平面阀门 反向弧形阀门 ?=0.5 ?=0.6 ?=0.7 ?=0.8 ?=0.9 0.63 0.58 0.59 0.51 0.56 0.46 0.53 0.43 0.50 0.41 所以??2?3800?5?13.21 m2 0.7?600?2?9.8??1??1?0.56??0.7??由于对称布置两个输水输水主廊道，则每边阀门处的廊道面积为：
?'??2?13.21?6.605 m2 2拟定输水阀门处断面尺寸为 2×3.5 m2。 4.3.3输水阀门开启时间的计算
tv?Kr?DW2gH （4-3）
PL(?c??)式中: K?—— 系数，对锐缘平面阀门取 0.725，对反向弧形阀门取0.623；
本设计为平面阀门，所以取K?＝0.725
?—— 输水阀门处廊道断面面积（mH—— 设计水头（m），H=5 m；
2），?=13.21 m2
；?c =（下游最低设计水位-闸室底?c—— 初始水位的闸室横断面面积（m2）
高程）×Bx=（18-14.48）×16=56.32 m2；
?—— 船舶、船队浸水横断面面积（m2）；? =21.384m2（见3.4.2.5节）；
D—— 波浪力系数；当船舶、船队的长度接近闸室长度时取D＝1.0；
W—— 船舶、船队排水量（t）；取为500t；
?——船舶方形系数，机动船取0.58～0.60；驳船取为0.75～0.80；对于分节驳
船可取0.9左右。
；查表4-3，本设计为500吨位船舶，PL——允许系缆力的纵向水平分力（KN）
所以经查表取PL＝25（KN）；
第31页 共143页
衢江兰溪航电枢纽01船闸总体布置及上闸首结构设计
表4-3 船舶允许系缆力
船舶吨位（t） 允许系缆力 纵向水平分力 横向水平分力 3000 46 23 2000 40 20 1000 32 16 500 25 13 300 18 9 100 8 4 50 5 3 故 tV?0.725?13.21?1?500?2?9.8?5?54.3s。 25?(56.32?21.384)取tv=200 s。 4.3.4灌泄水时间的校核
根据确定的阀门开启时间按下式核算
T?2CH?(1??)tv （4-4）
??2g式中: T——闸室输水时间（s）；
C——计算闸室水域面积，对单级船闸取闸室水域面积；对多级船闸中间级，取
闸室水域面积的一半，C= ?=3800 m
H——设计水头（m），H=5 m；
2；
?——阀门全开时输水系统的流量系数，可取0.6～0.8；本设计取0.70；
；? =13.21 m2； ?——输水阀门处廊道断面面积（m2）
?——系数，可按表3-2选用，?=0.56；
，tV=54.3 s tV——阀门开启时间（s）
g——重力加速度（m/s2），g?9.8m/s2；
所以T?2?3800?5?(1?0.56)?200?503.12 s
0.7?13.21?2?9.8前面拟定灌泄水时间为 T=600s ，
校核：T=503.12 s＜600 s，满足年通过能力要求。 4.3.5输水廊道的阻力系数和流量系数
输水系统总阻力系数包括进口、拦污栅、转弯、扩大、收缩、出口等局部阻力系数以及沿程摩阻损失的阻力系数。现在将局部阻力系数计算如下：
4.3.5.1 进口：进口边缘微带圆弧形，?en?0.2； 4.3.5.2 拦污栅：
第32页 共143页
衢江兰溪航电枢纽01船闸总体布置及上闸首结构设计
?b???? （4-5）
?b?式中：
?s?43?——栅条形状系; 栅条形状系; 前端做成圆形的长方形栅条?=1.67； S——栅条厚度（cm）； 取S =2； b——栅条净间距（cm）。 取b =16；
?b?1.67???2???0.104 16??434.3.5.3 廊道圆滑转弯：输水廊道有二个转弯处，则： ?k??k'式中：
?90 （4-6）
?k——廊道转弯阻力系数；
?——转角（度），进出口底部高程不相同，无竖向转弯，存在两个斜向转弯，且
均为90°
?k'——系数，与廊道形状及转弯曲率半径有关，其数值如下：
表4-4 矩形廊道?k'值
b/2R 0.1 0.12 0.2 0.14 0.3 0.18 0.4 0.25 0.5 0.40 0.6 0.64 0.7 1.02 0.8 1.55 0.9 2.27 1.0 3.23 ?k' 式中：b——矩形廊道宽度；R——廊道轴线曲率半径
进口转弯：矩形廊道，R = b=3.4m，
b=0.59，?k'=0.63，廊道90°转弯，2R?k??k'?90=0.63 .。
b=0.45，?k'=0.32，廊道90°转弯，2R出口转弯：矩形廊道，R =1.3b=4.42m，
?k??k'?90=0.32 。
4.3.5.4 出口突然扩大：
第33页 共143页
衢江兰溪航电枢纽01船闸总体布置及上闸首结构设计
?B'??1????1?? ?2??B''??式中：
??2? ?1? （4-7）
??1??''——以扩大后的断面为计算断面的阻力系数； ； ?2——扩大后的面积（m2）； ?1——扩大前的面积（m2）
廊道出口断面面积扩大1.4倍，则出口的断面面积为18.49m2，拟订出口断面尺寸
2为5×4 m 。
18.49?1)?0.16 故 ??(13.214.3.5.5 出口：对于单孔出水 ?ex?0.8 ； 4.3.5.6 沿程摩擦阻力系数：
2gL （4-8） C2R?c?式中：L——廊道长度（m）；
R——廊道水力半径（m）； C——谢才系数。 廊道长度：L?水力半径：R???3.4??4.422?2?4?16.28 m，
?013.21??1.223 m， ?2?(2?3.4)1111?1.2236?73.87（n——糙率系数，对混凝土和钢筋混谢才系数：C?R6?n0.014凝土可取0.013～0.014，本设计取n=0.014）
?c?2?9.8?16.28?0.0478
73.872?1.2234.3.5.7输水系统的总阻力系数
把以上的局部阻力系数均化到输水阀门处的局部阻力系数，乘以一个(?2) 系数则?i第34页 共143页
衢江兰溪航电枢纽01船闸总体布置及上闸首结构设计
总的局部阻力系数为：
1??0.2?0.104?0.63?(0.32?0.16?0.8)?()?0.0478?1.635 ?1.424.3.5.8流量系数?t的计算
输水系统的流量系数?t是随输水阀门的阻力系数亦即阀门开启度而变化的，在阀门全开后可认为保持一常数。当阀门均匀而连续开启时，在阀门开启过程中，流量系数?t是时间的函数。由水力学可知，输水系统的流量系数等于：
?t?1?vn????c' （4-9）
式中：?t——时刻t的输水系统流量系数；
?vn——时刻t阀门开度n时的阀门局部阻力系数，可按表4-5选用； ?'——阀门井或门槽的损失系数；平面阀门取0.10；反弧形阀门取零；
?c——阀门全开后输水系统总阻力系数，包括进口、出口、拦污栅，转弯、扩大、
收缩等局部阻力系数，以及沿程摩阻损失的阻力系数。以上各阻力系数均应换算为阀门处廊道断面的阻力系数。
表4-5 闸门开启度n与?vn、?n值的关系表
闸门开度 平面阀门 n 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0.09 1.0 0 ?vn 186．2 43．78 17．48 8.38 4．28 2．16 1．01 0.39 0.675 0.713 ?n 0．683 0．656 0.643 0.642 0.652 0.771 0.855 1.00 则取?'=0.1，?c=1.635，将以上的值代入到式（4-9）中计算，得流量系数的结果
表4-6 流量系数计算结果表
N 0.1 186.2 0.073 0.2 43.78 0.148 0.3 17.48 0.228 0.4 8.38 0.314 0.5 4.28 0.408 0.6 2.16 0.508 0.7 1.01 0.602 0.8 0.39 0.685 0.9 0.09 0.741 1.0 0 0.758 ?vn Ut 4.3.6短廊道输水系统灌泄水特征曲线的计算与绘制 4.3.6.1流量系数与时间关系曲线（?t?t曲线）
第35页 共143页