《水利水电工程钢闸门设计规范》推荐闸门尺寸（宽×高）为12m×9m。如图4-2所示。
图4-2闸门
2）闸墩和工作桥
闸墩的平面形状，在上游端应使水流平顺，减小孔口水流的侧收缩，下游端应减小墩后水流的水冠和冲击波。本闸墩上下游端均采用半圆形设计，闸墩厚2m，工作门槽深0.5m，宽0.7m。
闸墩长度和高度，应满足布置闸门、工作桥、交通桥和启闭机械的要求。本设计闸门采用活动式启闭机，轨距为5m。由于本设计对交通要求不高，可将工作桥兼做交通桥。门机高度为13米，以便将闸门自由吊出门槽。
溢流堰两侧设边墩，边墩从堰顶延伸到堰底，边墩高度由溢流水深决定，并应考虑溢流面上有水流冲击波和掺气所引起的水深增加值，故边墩顶高出水面1.5m。
4.3.3泄槽
正槽溢洪道在溢流堰后多用泄水陡槽与出口消能段相连接，以便将过堰洪水安全地泄向下游河道。泄槽一般位于挖方地段，设计时要根据地形、地质、水流条件及经济等因素合理确定其形式和尺寸。 4.3.3.1泄槽的平面布置及纵、横剖面
泄槽在平面上宜尽可能采用直线、等宽布置，不设置收缩段、扩散段和弯曲段，这样使水流平顺、结构简单、施工方便。
泄槽纵剖面设计主要决定纵坡。泄槽纵坡必须保证泄流时，溢流堰下为自由流和槽中不发生水跃，使水流始终处于急流状态。因此泄槽纵坡必须大于临界坡
度。由地形地质平面图上得出实用堰底到下游水位70m高程处的水平距离为120m，高差为30m，故初定泄槽纵坡i?30/120?0.25。因泄槽纵坡i须大于临界坡度ik，须对泄槽初定纵坡进行验算。
对于矩形断面泄槽临界坡度计算公式
q2ik?22 （4.6）
hkCkRk临界水深hk和谢才系数Ck按式（4.7）、式（4.8）计算
3hk?Ck??q2g （4.7）
11/6Rk （4.8） n式中：q—泄槽的单宽流量，m3/(s?m)；
α—动能修正系数，可近似取为1； g—重力加速度，m/s2；
Rk—相应临界水深的水力半径，m； n—糙率，取0.014。 将已知数据代入公式计算
q2ik?22?hkCkRk41.6723(1?41.6722.712)?()?2.719.810.01421/6?0.003
因此应地势而建的纵坡为0.25的泄槽符合要求，故确定泄槽纵坡为0.25。 4.3.3.2泄槽水力计算
泄槽流段距离公式
??2v22???1v12??h2cos?????h1cos???2g2g??? （4.9） ??i?J?l1?2n2v2J? （4.10）
R?4/3堰下收缩断面处起始计算水深 h1?(4.11）
q
?2g(H0?h1cos?)
起始断面流速公式 v?（4.12）
水力半径 R?（4.13）
q hL0?h
L0?2h式中：φ—考虑从进口到计算起始断面间沿程和局部阻力损失的流速系数，
可取为0.95； q—断面单宽流量； θ—泄槽底板和水平面夹角； H0—计算断面渠底以上总水头。 试算法求h1的值
3Hd=6m，P2=4m,cos??0.97,H0?Hd?P2=12m，q=41.67m/(s?m)
取几组h1值代入公式右边得到的结果与h1比较，若不相等，则继续取
h1值代入公式进行计算，直到等式两边的值相等。
表4.3 试算法求h1的值
h1（m） q?2g(H0?h1cos?)3 3.2 3.26 3.22 3.25 3.26 由此可取h1=3.26m
今以h1=3.26m，h2=3.02m，求两断面之间的水平距离?l1?2。
v1?v?q41.67q41.67??12.78m/s；v2???13.80m/s h13.26h23.021(v1?v2)?13.29m/s 2R1?R?L0?h1L?h32?3.2632?3.02??2.71m；R2?02??2.54m
L0?2h132?2?3.26L0?2h232?2?3.021(R1?R2)?2.62m 2?1v12?2v221?13.9021?12.782??8.33m；??9.70m 2g2?9.812g2?9.81
J?n2v2R4/30.0142?13.292??0.0096
2.624/3?(h2cos14??l1?2??2v222g)?(h1cos14???1v122g)
i?J11.05?13.9021.05?12.782(3.02?0.97?)?(3.26?0.97?)2?9.82?9.8?=5.05m
0.25?0.0096其余各流段的计算完全相同，为清晰起见，采用列表法进行，如下表所示：
表4.4泄槽水面线表
h(m) v(m/s) 3.26 3.02 2.82 2.62 2.42 2.22 2.02 1.82 1.62 1.61 12.78 13.90 14.28 14.78 15.34 15.90 16.56 17.22 17.99 18.77 19.70 20.63 21.80 22.90 24.31 25.72 25.88 25.80 1.47 1.46 1.46 1.63 1.55 33.72 34.14 0.0783 2.52 122.26 1.79 1.71 26.72 0.0644 38.63 119.94 1.95 1.87 21.69 0.0453 24.87 81.32 2.10 2.02 17.96 0.0330 17.18 56.45 2.25 2.18 15.11 0.0248 12.42 39.27 2.40 2.32 12.89 0.0191 9.26 26.85 v(m/s) 13.29 R(m) 2.71 2.54 R(m) 2.62 2.47 ?v22g(m) J ?l(m) 5.05 5.48 7.06 ??l 5.05 10.53 17.59 8.33 9.70 0.0096 0.0120 11.13 0.0150
根据表中数据，绘制水面线见图4-3：
图4-3 水面线
4.3.3.3掺气减蚀
水流沿泄槽下泄，流速沿程增大，水深沿程减小，即水流的空化数沿程递减。于是水流经过一段流程后，将产生水流空化现象。空化水流到达高压区，因空泡溃灭而使泄槽边壁遭到空蚀破坏。为此，必须采取抗空蚀措施：掺气减蚀、优化体形。控制溢流表面的不平整度和采用抗空蚀材料等。本设计采用自掺气。
工程实践证明，临近固体边壁水流掺气，有利于减蚀和免蚀。沿陡槽泄流时的掺气水流可划分为：无掺气水流区、发展中掺气水流区和充分发展的掺气水流区三个区域。计算掺气起点的经验公式很多，但理论上有待深入，故本设计采用《水利学报》推荐的公式：
Lk?14.7q0.53 (4.14)
式中Lk为掺气起点至堰顶的沿程距离，m；q为单宽流量，m3/（s?m） 因此Lk?14.7?41.670.53?106m,对照水面线图可的掺气起点处v为24.8m/s,水深h为1.52m。
SL253—2000《溢洪道设计规范》规定：掺气水深可按下式计算
?vha?(1?)h （4.12）
100式中：
h——不计波动和掺气的水深，m；
v——不计波动和掺气的计算断面的平均流速，m/s； ?——修正系数，一般为1.0~1.4，本设计取1.2。
平山水库土石坝初步设计毕业设计
