仲兆林 邵春樓 夏玉林

（1.江蘇省水文水資源勘測局常州分局，江蘇 常州 213001；2.常州市長江堤防工程管理處，江蘇 常州 213001）

長江常州段長約18 km，其中，大型口門4 個，小型口門2 個。小河新閘為沿江大型口門之一，位于新孟河上游，距入江口約8.5 km，于1959年建成，同年設立小河新閘水文站。本閘屬于感潮閘壩，為平底閘，有5 孔，其中，中孔為航孔（9 m×8.4 m），兩側各有邊孔2 個（9 m×8.4 m），閘門開啟受潮水因素的影響。對于平底板水閘，一般認為：當閘孔開度與堰上水頭的比值e/H1≤0.65 時為閘孔出流（e為閘門開啟高度、H1為上游水深）；當e/H1>0.65 時為堰流。在多年的實際運行中，為確保船只通航安全和最大引水量，e/H1基本都大于0.65，屬于堰流。堰流又分自由堰流和淹沒堰流，筆者就小河新閘堰流流量在一潮推流法的基礎上運用堰閘公式計算方法的可行性進行探討。

1 感潮閘孔淹沒出流界限

在常州沿江感潮河道上都建有閘門控制，魏村樞紐等還建有翻水站。在閘門控制的河道，孔流與堰流也可以相互轉化，水流狀態(tài)主要隨閘門開啟和上下游水位變化而變化。閘孔淹沒出流的判別條件為：下游水深H2大于水躍躍后水深hc，且閘孔被淹沒；對于收縮斷面水深hc大于臨界水深hk的閘孔淹沒流，其下游水深與逆向落差之差H2-ΔZ 應大于閘孔開度e。閘孔淹沒出流示意圖見圖1。

自由堰流e/H1>0.65，H/h≤0.8

淹沒堰流e/H1>0.65，H/h>0.8

2 淹沒堰流計算方法分析

由于堰閘類型多樣，所以流量計算的公式也很多，最常見的是采用“一潮推流法”計算，計算公式為：Q=a×h22.5×ΔZ0.5）b，其除了要考慮下游開閘水位及水位差外，還需率定出a、b兩個參數(shù)。

筆者主要討論平底閘淹沒流態(tài)時的流量計算，計算公式為：

式中:

C—淹沒堰流系數(shù)；

B—堰閘寬度；

h2—下游開閘水位；

ΔZ—下游最高水位與開閘水位之差。

在式（1）中，主要是淹沒堰流系數(shù)C 難求，在國內常采用一些經驗公式和查表法求得，但是像公式C=受到適用范圍0.05≤e/H1≤0.6 的限制，查表法受到e/H1≤0.65的限制，在e/H1>0.65 時均不能適用。

筆者考慮在感潮閘壩站一潮推流法的基礎上，運用已有流量成果反推堰閘流量計算公式的淹沒流量系數(shù)，從而建立淹沒流量系數(shù)與下游開閘水位的關系。

3 淹沒堰流系數(shù)計算成果分析

對2011～2012年小河新閘水文站共40 次實測潮量成果進行分析計算，根據(jù)實測平均流量計算實測淹沒流量系數(shù)，然后點繪下游開閘水位與實測淹沒流量系數(shù)關系圖，見圖2。通過分析試算，確定下游開閘水位與淹沒流量系數(shù)的關系為：

對定線公式進行成果計算見表1，其中，誤差在±8%內的36 次，占總測次的90%，基本滿足規(guī)范≥90%的要求。

圖1 閘孔淹沒出流示意圖

表1 小河新閘淹沒流量系數(shù)計算成果表

圖2 下游開閘水位與淹沒流量系數(shù)關系圖

根據(jù)一潮推流法分別推求小河新閘2011年和2012年的引水量分別為2.48 億m3和4.20 億m3。采用堰閘公式推求小河新閘這兩年的引水量分別為2.46 億m3和4.16 億m3，兩者推求引水量值較為接近，堰閘公式計算水量相對略小（約為99%），說明新率定的堰閘淹沒流量系數(shù)較為合理。

4 結語

通過對小河新閘實測水文資料的計算分析可見，淹沒流態(tài)時，堰閘公式對小河新閘的流量計算是實用可行的，而且堰閘公式需要率定的參數(shù)要比一潮推流法少，減少了部分工作量，率定成功后，在區(qū)域工況不變的條件下，較為穩(wěn)定。江蘇沿江小口門較多，而且大部分口門都不設站控制，在這種情況下，運用堰閘公式，只要研究率定出閘門的流量系數(shù)，就可以推求過閘的流量和水量。