H江水利樞紐工程畢業(yè)設(shè)計(jì).doc

h 江水利樞紐工程泄水閘設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 0 目 錄 1 綜合說(shuō)明綜合說(shuō)明3 1.1 工程概況.3 1.2 設(shè)計(jì)依據(jù).3 1.3 畢業(yè)設(shè)計(jì)成果（泄水閘）.4 2 水文水文8 2.1 流域概況.8 2.2 氣象.8 2.3 洪水.8 3 工程地形、地質(zhì)工程地形、地質(zhì)9 3.1 閘址地形.9 3.2 閘址地質(zhì).9 3.3 當(dāng)?shù)亟ㄖ牧?9 3.4 地震烈度.9 4 工程布置及建筑物工程布置及建筑物10 4.1 設(shè)計(jì)依據(jù).10 4.1.1 工程等級(jí)及建筑物級(jí)別10 4.1.2 設(shè)計(jì)基本資料10 4.2 工程總體布置.11 4.2.1 船閘的布置12 4.2.2 水電站的布置12 4.2.3 泄水閘的布置12 4.3 主要建筑物（泄水閘）.13 4.3.1 閘孔設(shè)計(jì).13 4.3.2 消能防沖設(shè)計(jì)15 4.3.3 防滲排水設(shè)計(jì)19 4.3.4 閘室的布置22 4.3.5 閘室穩(wěn)定計(jì)算25 4.3.6 閘室底板結(jié)構(gòu)計(jì)算28 4.3.7 兩岸連接建筑物設(shè)計(jì)32 附圖附圖： 圖圖 0101 樞紐平面布置圖樞紐平面布置圖 圖圖 0202 水閘平面圖及剖面圖水閘平面圖及剖面圖 圖圖 0303 水閘上游立視圖水閘上游立視圖 圖圖 0404 水閘底板配筋圖水閘底板配筋圖 圖圖 0505 上下游翼墻剖面圖上下游翼墻剖面圖 h 江水利樞紐工程泄水閘設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1 1 1 綜合說(shuō)明綜合說(shuō)明 1.11.1 工程概況工程概況 函江位于我國(guó)華東地區(qū)。流向自東向西北，全長(zhǎng) 375km，流域面積 176 萬(wàn) km2， 是鄱陽(yáng)湖水系的重要支流，也是長(zhǎng)江水系水路運(yùn)輸網(wǎng)的組成部分。 該流域氣候溫和，水量充沛，水面平緩，含砂量小，對(duì)充分開(kāi)發(fā)這一地區(qū)的航 運(yùn)具有天然的優(yōu)越條件。流域內(nèi)有耕地 700 多萬(wàn)畝，礦藏資源十分豐富，工礦企業(yè) 較發(fā)達(dá)，有國(guó)家最大的有色金屬冶煉工程銅基地及腹地內(nèi)的建材輕工。原材料及銷 售地大部分在長(zhǎng)江流域各省、市地區(qū)，利用水運(yùn)的條件十分優(yōu)越。 流域梯級(jí)開(kāi)發(fā)后，將建成一條長(zhǎng) 340km 通航千噸級(jí)駁船的航道和另一條長(zhǎng) 50km 通航 300 噸級(jí)駁船的航道，并與長(zhǎng)江、淮河水系相互貫通形成一個(gè)江河直達(dá)的上游 水路運(yùn)輸網(wǎng)。同時(shí)也為沿江各縣市擴(kuò)大直流灌溉創(chuàng)造有利條件。對(duì)促進(jìn)沿河地區(qū)的 工農(nóng)業(yè)發(fā)展具有重要的作用，社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。 本工程以航運(yùn)為主體，兼任泄洪、發(fā)電、灌溉、供水和適應(yīng)戰(zhàn)備需要的綜合開(kāi) 發(fā)工程。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要對(duì)樞紐總體布置方案進(jìn)行定性的論證和對(duì)樞紐中的泄水閘進(jìn) 行全面的結(jié)構(gòu)選型設(shè)計(jì)。 1.21.2 設(shè)計(jì)依據(jù)設(shè)計(jì)依據(jù) 1、函江樞紐畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)； 2、水閘設(shè)計(jì)規(guī)范(sl2652001)； 3、水力計(jì)算手冊(cè)（武漢水利電力學(xué)院水力學(xué)教研室編） 4、水工設(shè)計(jì)手冊(cè)第6冊(cè)過(guò)壩與泄水建筑物； 5、水工鋼筋混凝土設(shè)計(jì)手冊(cè)1999年； 6、水利水電鋼閘門(mén)設(shè)計(jì)規(guī)范dl/t 5039-95； 7、水利水電工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告編制規(guī)程（dl5021-93） h 江水利樞紐工程泄水閘設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2 1.31.3 畢業(yè)設(shè)計(jì)成果（泄水閘）畢業(yè)設(shè)計(jì)成果（泄水閘） 1.3.11.3.1 樞紐總體布置樞紐總體布置 根據(jù)水閘設(shè)計(jì)規(guī)范sl265-2001 第 4.1.6 條規(guī)定：水閘樞紐中的船閘、泵站 或水電站宜靠岸布置，但船閘不宜與泵站或水電站布置在同一岸側(cè)，船閘、泵站或 水電站與水閘的相對(duì)位置，應(yīng)能保證滿足水閘通暢泄水及各建筑物安全運(yùn)行的要求。 因此，本設(shè)計(jì)在樞紐布置時(shí)，將泄水閘布置在河床中間，船閘布置在左岸，水電站 布置在右岸。其中： 泄水閘每孔凈寬 10m，共 35 孔，高 12m，直升式平板鋼閘門(mén)控制，閉閘時(shí)攔截 江流，穩(wěn)定上游水位，開(kāi)閘時(shí)泄水，排沙防淤。設(shè)計(jì)流量 9540m3/s，校核流量 12350m3/s。 船閘 1 座，閘室有效長(zhǎng)度為 135m，凈寬 12m，檻上水深 2.5m，閘室頂高程 24.0m，底高程 10.5m。閘上公路橋設(shè)在上閘首的上游端。 水電站廠房寬 15m(順流向)，長(zhǎng) 36.2m。廠房地面高程 24.5m，水輪機(jī)安裝高程 10.5m。水電站設(shè)計(jì)水頭 3.5m，最高水頭 7.0m，最大引用流量 225m3/s，總裝機(jī) 32200kw。站上公路橋設(shè)在廠房的上游端。 具體布置見(jiàn)附圖一：總平面布置圖。 1.3.21.3.2 水閘設(shè)計(jì)水閘設(shè)計(jì) 1、水閘水力設(shè)計(jì)、水閘水力設(shè)計(jì) 1)、堰型、堰頂高程 閘孔采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便的無(wú)坎平底寬頂堰（平底水閘屬無(wú)坎寬頂堰） 。 擬定閘底板頂高程為 13.0m。 2)、水閘總寬度 閘室總寬度：1035+361.6=407.6m。 2、水閘消能防沖設(shè)計(jì)、水閘消能防沖設(shè)計(jì) 1)、消力池 消力池采用鋼筋砼結(jié)構(gòu)，深 1.45m，消力池長(zhǎng) l=20.8m，厚度 0.8m。 2)、海漫 h 江水利樞紐工程泄水閘設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 3 海漫長(zhǎng)度 l=40m，海漫水平段長(zhǎng) 15m，采用 60cm 厚鋼筋混凝土澆筑，斜坡段長(zhǎng) 25m，1:10 放坡，采用 60cm 厚漿砌塊石砌筑。 3)、防沖槽 防沖槽采用梯形斷面，槽深 2.5m，槽底寬 10m，上游設(shè) c20 鋼筋砼齒槽，厚 50cm，下游坡比為 1：2.0，單寬體積為 37.5m2，沖刷坑采用拋石合金鋼網(wǎng)石兜拋石 處理。 3、閘室布置、閘室布置 1)、閘室結(jié)構(gòu) 閘室采用開(kāi)敞式布置，鋼筋砼 u 型結(jié)構(gòu)，閘門(mén)選擇直升式平板鋼閘門(mén)，液壓?jiǎn)?閉，閘上布置凈 7m 交通橋，兩側(cè)人行道 21.0m，總寬 9.0m、寬 4m 工作橋和啟閉 房，啟閉房寬 11.0m，底板長(zhǎng)度取 20m。 底板采用整體式，二孔一分縫，最中間一孔，底板長(zhǎng)度為 20m，頂高程為 13.0m，閘底板厚 1.5m 。 閘墩長(zhǎng)度采用與底板同長(zhǎng) 20m， 。檢修門(mén)槽深 25cm，寬 30m；工作門(mén)槽深 40cm，寬 60cm。閘墩上下游端部均采用半圓形墩頭。 閘墩頂高程為 25.0m。閘墩厚度受控于閘門(mén)槽處最小厚度為 50cm，中墩厚度取 1.6m，縫墩厚度為 20.8m，邊墩厚度為 1.6m。 公路橋布置在閘門(mén)上游側(cè)，公路橋載重按汽-20 設(shè)計(jì)，掛 100 校核，雙車道橋面 凈寬 7.0m，兩側(cè)人行道 11.0m，總寬 9.0m。公路橋采用 t 型結(jié)構(gòu)，梁底高程為 25.0m，梁高 1.0m，梁腹寬 0.2m，梁翼寬 1.6m，用 5 根組梁組成，兩側(cè)人行道為懸 壁式。 2)、上下游翼墻 上游連接采用扶壁式翼墻，圓弧連接，半徑為 20m，下游翼墻采用扶壁式八字 型翼墻加圓弧型翼墻連接，擴(kuò)散角為 8，圓弧半徑為 20m。上游翼墻頂標(biāo)高為 25.0m，下游翼墻頂標(biāo)高為 25.0m。 4、閘基防滲排水設(shè)計(jì)、閘基防滲排水設(shè)計(jì) 由于本工程閘址地基主要由砂礫卵石層組成，為強(qiáng)透水土質(zhì)，故在采用水平防 滲措施的同時(shí)還必須采取垂直防滲措施。 鋪蓋采用 c25 鋼筋砼結(jié)構(gòu)，長(zhǎng) 20m。鋪蓋與閘底板之間設(shè)水平止水。 h 江水利樞紐工程泄水閘設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 4 在消力池水平段前端與閘底板連接處設(shè)置水平止水；消力池末端依次鋪設(shè)碎石 墊層和無(wú)紡?fù)凉げ挤礊V，排水孔孔徑 15cm，間距 1.5m，呈梅花形布置，順?biāo)鞣较?長(zhǎng)度為 7.5m。 5、閘門(mén)及啟閉機(jī)設(shè)計(jì)、閘門(mén)及啟閉機(jī)設(shè)計(jì) 1)、閘門(mén) 根據(jù)門(mén)頂高程及閘底標(biāo)高，確定平面鋼閘門(mén)高為 7m，閘門(mén)凈寬 10m，毛寬 10.6m。 2)、啟閉機(jī) 啟閉機(jī)型號(hào)：qpq2300 6、閘室穩(wěn)定計(jì)算、閘室穩(wěn)定計(jì)算 1)、閘室整體穩(wěn)定 水閘整體穩(wěn)定分別對(duì)完建期、正常運(yùn)用期及非常運(yùn)用期三種工況進(jìn)行閘室的偏 心距、基底應(yīng)力、基底應(yīng)力的不均勻系數(shù)及沿閘室底面的抗滑穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算，均滿 足規(guī)范要求。 2)、閘室沉降計(jì)算 經(jīng)分析，本次不必計(jì)算閘室的沉降量。 7、閘底板配筋、閘底板配筋 經(jīng)計(jì)算，面、底層鋼筋均按 25200 配置。 8、兩岸連接建筑物設(shè)計(jì)、兩岸連接建筑物設(shè)計(jì) 采用扶壁式擋土墻，上游翼墻頂高程 25.00m，底高程 12.00m。下游翼墻頂高程 25.00m，底高程 10.5512.00m。上游擋墻高 13.0m，擋墻壁厚 1.0m，墻身垂直，墻 身高 12m，墻底板厚 1.0m。下游擋墻高 1314.45m，擋墻壁厚 1.0m，墻身高度 1213.45m，底板厚度 1.0 m。翼墻兩側(cè)設(shè)置 1.01.0m 腋角，兩側(cè)懸挑 4m，底板 總寬 11m。上游翼墻長(zhǎng) 30m，下游翼墻長(zhǎng) 36.8m。翼墻采用 c25 鋼筋砼澆筑。 上游護(hù)坡，頂高程為 25.0m，底高程 13.0m，采用坡比為 1:3，40cm 厚漿砌塊石 護(hù)坡。 下游護(hù)坡，頂高程為 25.0m，底高程 13.0m，采用坡比為 1:3，40cm 厚漿砌塊石 護(hù)坡。 9、水閘特性表、水閘特性表 h 江水利樞紐工程泄水閘設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 5 綜上所述，水閘特性表如下： 水閘特性表水閘特性表 工程級(jí)別等工程 主要建筑物 3 級(jí) 次要建筑物 4 級(jí)建筑物級(jí)別 臨時(shí)建筑物 5 級(jí) 設(shè)計(jì)洪水 p=2% 設(shè)計(jì)依據(jù) 校核洪水 p=0.33% 正常水位 19.00 灌溉水位 19.50 設(shè)計(jì)流量 9540m3/s 設(shè)計(jì)洪水位 23.40m 校核流量 12350m3/s 基 礎(chǔ) 資 料 水文條件 校核水位 23.80m 凈寬 1035m 總寬 407.6m 閘底板長(zhǎng) 20m,厚 1.5m 閘室底高程 13.0 閘室頂高程 25.0 中墩厚 1.6m 縫墩厚 20.8m 邊墩厚 1.6m 閘墩 頂高程為 25.0 工作橋 4.5m 交通橋 7m+12m 水閘閘室 閘門(mén)板鋼,凈寬 10m,高 7m 上游護(hù)底厚 60cm,l=10m 鋪蓋厚 60cm,l=20m 消力池 d=1.45m,l=15m 海漫厚 60cm,l=40m 主 要 建 筑 物 上下游 連接段 防沖槽深 2.5m,底寬 10m h 江水利樞紐工程泄水閘設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 6 上游翼墻圓弧連接,頂高 25.0m 下游翼墻八字型,頂高 25.0m 上游護(hù)坡底高 13.0m,頂高 25.0m 下游護(hù)坡底高 13.0m,頂高 25.0m h 江水利樞紐工程泄水閘設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 7 2 2 水文水文 2.12.1 流域概況流域概況 函江位于我國(guó)華東地區(qū)。流向自東向西北，全長(zhǎng) 375km，流域面積 176 萬(wàn) km2， 是鄱陽(yáng)湖水系的重要支流，也是長(zhǎng)江水系水路運(yùn)輸網(wǎng)的組成部分。該流域氣候溫和， 水量充沛，水面平緩，含砂量小。 2.22.2 氣象氣象 本流域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候區(qū)，溫暖濕潤(rùn)，四季分明，雨水充沛。洪水期多年平 均最大風(fēng)速為 20.7m/s。 2.32.3 洪水洪水 經(jīng)計(jì)算，各設(shè)計(jì)頻率洪水流量及相應(yīng)壩下水位見(jiàn)表 2-1。 洪峰流量及相應(yīng)壩下水位表洪峰流量及相應(yīng)壩下水位表 表 2-1 設(shè)計(jì)頻率（%） 0.33220 洪峰流量 q（m3/s） 1235095405730 壩下水位 h下（m） 23.8023.4022.25 水位流量關(guān)系曲線見(jiàn)表 2-2。 水位流量關(guān)系水位流量關(guān)系 表 2-2 水位（m）流量（m3/s）水位（m）流量（m3/s） 145020320016650225340 171200237700 1818002413800 192480 h 江水利樞紐工程泄水閘設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 8 3 3 工程地形、地質(zhì)工程地形、地質(zhì) 3.13.1 閘址地形閘址地形 閘址左岸與一座山頭相接，山體順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng) 700 米，垂直水流方向長(zhǎng) 2000 米， 山頂主峰標(biāo)高 110 米，靠岸邊山頂標(biāo)高 65 米；山體周圍是河漫灘沖擊平原，灘面標(biāo) 高 18.520.0 米；沿河兩岸筑有防洪大堤，堤頂寬 4 米，堤頂標(biāo)高 24.5 米；閘址 處河寬 700 米，主河槽寬 500 米，深泓區(qū)偏右，河床底標(biāo)高 13.013.0 米，右岸灘 地標(biāo)高 18.5 米。 3.23.2 閘址地質(zhì)閘址地質(zhì) 閘址河床土質(zhì)，主要由砂礫卵石層組成，表層為中細(xì)砂層，層厚 25 米，左厚 右薄并逐漸消失；河床中層主要是砂礫卵石層，卵石含量 30%50%，粒徑 213 厘 米，層厚 1020 米，屬于強(qiáng)透水層，滲透系數(shù) k=1.8410-1510-2（cm/s） ，允 許坡降 j=0.150.25；河床底層為基巖，埋深標(biāo)高從左標(biāo)高 10 米向右標(biāo)高 15 米以 下，其巖性為上古生界二迭長(zhǎng)興階灰?guī)r及硅質(zhì)巖。 河床土質(zhì)資料如下： 中砂：dr0.6，e0=310kg/cm2，n63.5=20； 砂礫石：dr0.66，e0=360kg/cm2； 3.33.3 當(dāng)?shù)亟ㄖ牧袭?dāng)?shù)亟ㄖ牧?塊石料：在閘址左岸的山頭上有符合質(zhì)量要求的塊石料場(chǎng)，其儲(chǔ)量 50 萬(wàn)立方米， 平均運(yùn)距 1.0 公里。 砂礫料：閘址上、下游均有寬闊的沖積臺(tái)地，有大量的砂、礫料，可滿足混凝 土的粗、細(xì)骨料之用，運(yùn)距 35 公里，且水運(yùn)極為便利。 土料：閘址上游約 2 公里有劉家、八圩土料場(chǎng)，儲(chǔ)量豐富，符合均質(zhì)土壩質(zhì)量 要求，還有可作為土壩防滲體的粘性土，其質(zhì)地良好。 3.43.4 地震烈度地震烈度 根據(jù)中國(guó)地震烈度區(qū)劃圖，本地區(qū)地震基本烈度為度，不考慮地震設(shè)防。 h 江水利樞紐工程泄水閘設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 9 4 4 工程布置及建筑物工程布置及建筑物 4.14.1 設(shè)計(jì)依據(jù)設(shè)計(jì)依據(jù) 4.1.14.1.1 工程等級(jí)及建筑物級(jí)別工程等級(jí)及建筑物級(jí)別 函江樞紐的主要建筑物有船閘、泄水閘和水電站三部分組成。船閘的通航能力， 按照五級(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。水電站總裝機(jī)為 6600kw，設(shè)計(jì)水頭為 3.5m，水閘的泄 洪能力為 13000m3/s。 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，本工程為三等工程，主要建筑物按3級(jí)建筑物設(shè)計(jì)， 次要建筑物按4級(jí)建筑物設(shè)計(jì)。 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) ，泄水閘的設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為 50 年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn) 為 300 年一遇，最大通航洪水標(biāo)準(zhǔn)為 5 年一遇。 4.1.24.1.2 設(shè)計(jì)基本資料設(shè)計(jì)基本資料 一、水位一、水位 正常蓄水位：19.0m 灌溉水位：19.5m 設(shè)計(jì)洪水 q2%=9540m3/s，相應(yīng)閘下水位 h下=23.4m 校核洪水 q0.33%=9540m3/s，相應(yīng)閘下水位 h下=23.8m 二、計(jì)算水位組合二、計(jì)算水位組合 1、閘孔凈寬計(jì)算水位 設(shè)計(jì)洪水 q2%=9540m3/s，相應(yīng)閘下水位 h下=23.4m； 設(shè)計(jì)水位差h0.25m（h上23.65m） ； 校核洪水 q0.33%=9540m3/s，相應(yīng)閘下水位 h下=23.8m； 計(jì)算閘上雍高水位 h上（供墩頂高程用） ； 2、消能計(jì)算水位 閘上水位 h上19.5m； 閘下水位 h下14.5m； 下泄流量：以閘門(mén)開(kāi)啟度 e0.5m、e1.0m 以及全開(kāi)時(shí)的泄量。 3、閘室穩(wěn)定計(jì)算水位（關(guān)門(mén)） h 江水利樞紐工程泄水閘設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 10 閘上設(shè)計(jì)水位 h上19.5m，h下14.5m； 閘上校核水位 h上20.0m，h下14.5m； 三、地震設(shè)防烈度三、地震設(shè)防烈度 本地區(qū)地震基本烈度為度，不考慮地震設(shè)防。 四、安全系數(shù)四、安全系數(shù) 1、安全超高 水閘為3級(jí)混凝土建筑物，根據(jù)水閘設(shè)計(jì)規(guī)范（sl 2652001）安全超高下 限值： 泄洪時(shí) 0.7m(設(shè)計(jì)洪水位)，0.5m(校核洪水位)； 關(guān)門(mén)時(shí) 0.4m(設(shè)計(jì)洪水位)，0.3m(校核洪水位)。 2、抗滑穩(wěn)定安全系數(shù) 土基上的3級(jí)混凝土建筑物，基本組合（設(shè)計(jì)）為1.25；特殊組合（核校）為 1.1。 五、其它資料五、其它資料 1、單孔凈寬：812m； 2、門(mén)型結(jié)構(gòu)：平面鋼閘門(mén)； 3、閘門(mén)類型：直升門(mén)； 4、底板與中砂的摩擦系數(shù) f0.4； 5、閘孔的允許單寬流量 q30m3/s/m； 六、公路橋六、公路橋 公路橋載重按汽-20 設(shè)計(jì)，掛-100 校核，雙車道橋面凈寬 7.0m，兩側(cè)人行道 21.0m，總寬 9.0m，采用 t 型結(jié)構(gòu)。梁高 1.0m，梁腹寬 0.2m，梁翼寬 1.60m，用 5 根組梁組成，兩側(cè)人行道為懸臂式，每米延長(zhǎng)重量按 8t/m 計(jì)。 4.24.2 工程總體布置工程總體布置 函江樞紐的主要建筑物有船閘、泄水閘和水電站三部分組成。船閘的通航能力， 按照五級(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。水電站總裝機(jī)為 6600kw，設(shè)計(jì)水頭為 3.5m，水閘的泄 洪能力為 13000m3/s。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)提供的地形地質(zhì)資料，以及功能要求，樞紐總 體布置如下： h 江水利樞紐工程泄水閘設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 11 4.2.14.2.1 船閘的布置船閘的布置 船閘的通航能力，按照五級(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 船閘布置在函江的左岸，船閘本身由三部分組成：上游引航道、閘室和下游引 航道。 上游引航道：長(zhǎng)度不小于 5 倍設(shè)計(jì)船隊(duì)的長(zhǎng)度，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)五級(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì) 船隊(duì)的長(zhǎng)度為 91m，故上游引航道的長(zhǎng)度為 455m，設(shè)計(jì)時(shí)取為 500m；上游引航道的 底寬度為 35m，兩岸采用漿砌石護(hù)坡，邊坡采用 1：2.5；上游引航道的底高程為 15.0m。 下游引航道：長(zhǎng)度不小于 5 倍設(shè)計(jì)船隊(duì)的長(zhǎng)度，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)五級(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì) 船隊(duì)的長(zhǎng)度為 91m，故下游引航道的長(zhǎng)度為 455m，設(shè)計(jì)時(shí)取為 600m；下游引航道的 底寬度為 35m，兩岸采用漿砌石護(hù)坡，邊坡采用 1：2.5；下游引航道的底高程為 11.0m。 閘室：閘室的長(zhǎng)度為 135m，寬度為 12.0m；閘室的頂高程為 24.0m，底高程為 10.50m。上下閘首控制船只的進(jìn)出。 4.2.24.2.2 水電站的布置水電站的布置 考慮河床的主槽比較靠近右岸，上下游不容易發(fā)生淤積，為最大的可能提高水 電站的出力，發(fā)揮水電站的效益，將水電站布置在函江的右岸。 水電站的廠房的平面尺寸：主廠房的長(zhǎng)度為 48.0 米，上下游方向的寬度為 36.20 米，主廠房總高度為 32.0 米。 水輪機(jī)的型號(hào)為：ge(f02)-wp-380 發(fā)電機(jī)的型號(hào)為：sfg200-70/3960 總裝機(jī)：32200kw 設(shè)計(jì)水頭：3.5m 最高水頭：7.0m 最小水頭：2.0m 最大引用流量 225m3/s。 h 江水利樞紐工程泄水閘設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 12 4.2.34.2.3 泄水閘的布置泄水閘的布置 泄水閘布置在水電站和船閘之間。 泄水閘主要有三部分組成：上游連接段、閘室段和下游連接段。 4.34.3 主要建筑物（泄水閘）主要建筑物（泄水閘） 4.3.14.3.1 閘孔設(shè)計(jì)閘孔設(shè)計(jì) 水閘閘孔設(shè)計(jì)主要是確定閘孔型式、尺寸河設(shè)置高程，以保證水閘在設(shè)計(jì)水位 組合情況下有足夠的過(guò)流能力。 一、堰型和堰頂高程確定一、堰型和堰頂高程確定 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)提供的資料顯示，函江流域水面平緩，含砂量少，本水閘的主 要功能為擋水灌溉和泄水，故本次設(shè)計(jì)采用堰流式閘室，堰型采用無(wú)檻寬頂堰。這 種型式閘室對(duì)于泄洪較為有利，它能使閘前漂浮物隨著水流下泄，而不會(huì)阻塞閘孔 而影響泄洪。 根據(jù)資料提供的地形圖，考慮水閘的運(yùn)行、河道沖刷淤積以及閘孔允許單寬流 量和工程造價(jià)等因素，本次設(shè)計(jì)取堰頂高程與河床底高程齊平為 13.0m。 二、閘孔凈寬計(jì)算、泄流能力校核二、閘孔凈寬計(jì)算、泄流能力校核 1 1、水位、水位 q2%9540m3/s，h上23.65m，h下23.40m； q0.33%12350m3/s，h上待算，h下23.80m； 2 2、閘孔凈寬計(jì)算、閘孔凈寬計(jì)算 閘孔總凈寬的確定，主要涉及兩個(gè)問(wèn)題：一個(gè)是過(guò)閘單寬流量的大?。涣硪粋€(gè) 是閘室總寬度與河道總寬度的關(guān)系。如果采用的閘孔總凈寬過(guò)小，使過(guò)閘單寬流量 過(guò)大，將增加閘下游消能布置的困難，甚至影響水閘工程的安全；反之，如果采用 的閘孔總凈寬過(guò)大，使過(guò)閘單寬流量過(guò)小，工程量加大，造成浪費(fèi)。 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求，閘孔允許單寬流量不大于 30m3/s，初步擬定閘孔總凈寬為 0.7 倍主河槽寬為 350m，閘孔分成 35 孔，每孔寬 10m，中墩厚 1.6m，縫墩厚 0.8m。 水閘底板為無(wú)檻寬頂堰，閘孔泄流能力計(jì)算公式如下： (水閘設(shè)計(jì)規(guī)范以下簡(jiǎn)稱規(guī)范附 a） 2 3 00 2 hgmbq h 江水利樞紐工程泄水閘設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 13 式中： q過(guò)閘流量（m3/s） ； 淹沒(méi)系數(shù)，根據(jù)上下游的堰上水深查得； 側(cè)收縮系數(shù)； m流量系數(shù)； b0閘孔總凈寬（m） ； h0堰頂以上上游總水頭（m） 。 堰上總水頭 h0 h1（上游水頭）=23.6513.00=10.65m hs（下游水頭）=23.4013.00=10.40m 行近流速 v0=q/a=9540/700(23.6513.00)1.28m/s h0=h1+v2/2g=10.65+1.282/(29.81)=10.73m 淹沒(méi)系數(shù) hs/h0=10.4/10.73=0.969 查規(guī)范附表 a.0.1-2， 得 0.556； 流量系數(shù) m 按 p/h0=0 查表得 m0.385； 側(cè)收縮系數(shù) 水閘中墩厚度取為 1.6m，縫墩取 0.8m，根據(jù)規(guī)范附錄 a.0.1-3 公式 計(jì)算得 =0.860 根據(jù)以上公式可以試算出閘孔總凈寬 =9540/(0.5560.8600.3854.42910.733/2)=333m 2 3 0 0 2 hgm q b 一般來(lái)說(shuō)，采用的閘孔總凈寬要略大于計(jì)算值，本次設(shè)計(jì)閘孔總凈寬取 350m， 相應(yīng)單寬流量為 27.26m3/s/m，小于閘孔允許單寬流量 30 m3/s/m，滿足要求。 但校核工況下，水閘單寬流量為 35.28m3/s/m，大于閘孔允許單寬流量q =30m3/s/m，若本次設(shè)計(jì)水閘總凈寬以校核工況下通過(guò)閘室的單寬流量為控制，水閘 規(guī)模將偏大，工程量加大，與消能工造價(jià)比較而言，會(huì)造成浪費(fèi)。校核工況稍大于 h 江水利樞紐工程泄水閘設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 14 允許單寬流量，可能會(huì)出現(xiàn)局部破壞，但只要工程消能防沖設(shè)施得當(dāng)，個(gè)人認(rèn)為是 能滿足工程安全運(yùn)行要求。 因此，經(jīng)綜合考慮本次設(shè)計(jì)水閘總凈寬取 350m，閘孔總數(shù)為 35 孔，單孔凈寬為 10m。根據(jù)規(guī)范的要求，中墩厚取 1.6m，縫墩厚取 0.8m。因此水閘總寬度為： b=350+361.6=407.6m 3 3、校核工況上游水位、校核工況上游水位 根據(jù)水閘泄流能力計(jì)算公式，可以試算出校核情況下的上游水位。 設(shè)h0.3m，則 h上23.80+0.324.1m； hs=23.8013.00=10.80m； 行近流速 v0=q/a=12350/700(24.1013.00)1.59m/s； h0=h+v2/2g=(24.113.0)+1.592/(29.81)=11.23m； hs/h0=10.80/11.23=0.9617，查規(guī)范附表 a.0.1-2 得 0.600； 按 p/h0=0 查表 2.1 得 m0.385； 0.860； q試bm(2g)0.5h3/2 =3500.6000.8600.385(29.81)0.511.233/2 =11589m3/sht，說(shuō)明都發(fā)生遠(yuǎn)離式水躍銜接，故需修建消力池。 當(dāng) q=6.47m3/s/m 時(shí)，(h”-ht)值最大。因此，應(yīng)按該流量設(shè)計(jì)消力池。 2 2、消力池深度計(jì)算、消力池深度計(jì)算 e1.0m，q6.47m3/s/m，hc=0.60m，hc”=3.48m，ht=2.07m； 按近似公式估算池深 d，即 d=hc”-ht=1.053.48-2.07=1.58m 設(shè) d1.58m，則上游總水頭為 t0=6.5+1.58=8.08m； 由公式=8.08 試算 22 2 0 2 c c hg q ht 求得 hc=0.53m； hc”=(1+8q2/(qhc3)1/21) hc/2 水躍方程 =(1+86.472/(9.810.533)1/21)1.62/2 h 江水利樞紐工程泄水閘設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 17 =3.75m； 消力池的流速系數(shù) =0.95，則池中水流得水面降落 z 為 z=q21/(ht)21/(ht”)2/2g 水力學(xué)教材11-11 =6.472/1/(0.952.07)21/(1.053.48)2/2/9.81 =0.414m 將該值代入公式 d=hc”-（ht+z） 水力學(xué)教材11-9 =1.053.69-(2.07+0.414)=1.455m 與假設(shè)數(shù)據(jù)不符，故需重新試算。 經(jīng)試算，假設(shè) d=1.44m 時(shí),d試=1.434m，兩者數(shù)據(jù)接近， 故取消力池深度 d=1.45m。 3 3、消力池長(zhǎng)度計(jì)算、消力池長(zhǎng)度計(jì)算 水躍長(zhǎng)度按公式：lj=6.9（hc” hc）計(jì)算 規(guī)范b.1.2-2 lj=6.9（3.480.6）=19.87m； 消力池長(zhǎng)度按公式：lsjlslj計(jì)算 規(guī)范b.1.2-1 水平長(zhǎng)度 lj0.7519.87=14.9m，取 lj=15m 斜坡段 ls按 1：4 放坡，取 5.8m。 4 4、消力池底板厚度計(jì)算、消力池底板厚度計(jì)算 t=k1(qh0.5)0.5 0.2(6.47(19.5-15.07)0.5)0.50.74m； 取消力池底板厚度為 0.8m。 二、海漫長(zhǎng)度計(jì)算二、海漫長(zhǎng)度計(jì)算 lp= ks (qsh0.5)0.5 規(guī)范b.2.1 =11.5(5.74(19.5-15.07)0.5)0.5=39.97m； 取 lp=40m； 式中 ks=1112；qs6.4750/56.4=5.74m3/s/m；h下=15.07m 海漫水平段長(zhǎng) 15m，采用 60cm 厚鋼筋混凝土澆筑，斜坡段長(zhǎng) 25m，1:10 放坡， 采用 60cm 厚漿砌塊石砌筑。底部墊層分別鋪設(shè) 350g/m2土工布一層和 20cm 厚碎石層。 海漫每 1.5m 設(shè) 50 排水孔。 三、防沖槽設(shè)計(jì)三、防沖槽設(shè)計(jì) h 江水利樞紐工程泄水閘設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 18 1 1、沖刷坑深度計(jì)算、沖刷坑深度計(jì)算 hp=0.164(kq/(d0.5(ht/d)1/6) 水工設(shè)計(jì)手冊(cè)25-3-17 =0.164(1.35.74/(0.00050.5(2.07/0.0005)1/6) =13.66m 則沖刷坑底高程15.4513.66=1.79m w=ahd 水閘設(shè)計(jì)公式 6-32 =4（13.02.01.79） 36.8m2 故取防沖槽頂高程 10.5m，深 2.5m，底寬 10m，上下游邊坡取 1:2，單寬體積為 37.5m2w36.8m2。沖刷坑采用拋合金鋼網(wǎng)石兜拋石處理。 4.3.34.3.3 防滲排水設(shè)計(jì)防滲排水設(shè)計(jì) 一、地下輪廓線設(shè)計(jì)一、地下輪廓線設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)提供資料表明，本工程閘址地基主要由砂礫石層組成，為強(qiáng)透水 土質(zhì)，故必須采取水平與垂直相結(jié)合的防滲措施。水平向采用鋪蓋防滲，垂直向采 用防滲板樁防滲。 鋪蓋采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，長(zhǎng) 20m，鋪蓋與閘底板之間設(shè)水平止水。 采用鋼筋砼板樁，布置在閘底板上游一側(cè)。由于閘址位置不透水層距底板約有 16m，為便于施工和降低造價(jià)，采用“懸掛式板樁” 。板樁入土深度為 6m，厚 20cm。 （根據(jù)江蘇省大型水閘實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，鋼筋砼板樁長(zhǎng)度多數(shù)采用 57m。-水閘 設(shè)計(jì)規(guī)范sl265-2001 第 162 頁(yè)） 。 在消力池水平段排水孔，排水孔孔徑150，間距1.5m，呈梅花形布置，底部鋪 設(shè)土工布反濾。 閘基防滲長(zhǎng)度：所需的最小地下輪廓線l=ch=75.5=38.5m（根據(jù)地質(zhì)資料 取c=7） 實(shí)際布置滲徑長(zhǎng)度：l=(20+62+20+6.8) =58.8m（上游鋪蓋長(zhǎng)20m，閘底板長(zhǎng) 20m，垂直防滲墻深6m，下游消力池不設(shè)排水孔段長(zhǎng)6.8m），ll，滿足規(guī)范要求。 二、滲流計(jì)算二、滲流計(jì)算 1、計(jì)算水位組合： h 江水利樞紐工程泄水閘設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 19 設(shè)計(jì)工況：上游擋水位19.5m，下游相應(yīng)水位14.5m，h=5.0m。 校核工況：上游擋水位20.0m，下游相應(yīng)水位14.5m，h=5.5m。 在上閘地下輪廓線所在的巖土為高滲水的砂礫石，查相關(guān)規(guī)范規(guī)定，允許坡降 值為： 水平段允許坡降值為 0.150.25 出口段允許坡降值為 0.400.50 （1）有效深度計(jì)算 l0=46.8m，s0=7.5m； l0/s0=46.8/7.5=6.245.0 ；計(jì)算有效深度=0.546.5=23.25m16m 0 5 . 0 lte 地基實(shí)際透水深度； a t =16m 水工建筑物第225頁(yè) aec ttt,min （2）簡(jiǎn)化地下輪廓 將地下輪廓?jiǎng)澐殖?個(gè)段，計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)下圖。 19. 50上 上 上 上 上 上 上 上 上 上 14. 5上 上 上 上 上 上 上 上 上 -16上 上 上 上 上 上 上 上 上 上 上 上 上 （3）阻力系數(shù)計(jì)算 進(jìn)口段：011.5(s/t)3/2+0.4411.182， t=16m，s=10m； 內(nèi)部垂直段：022/(ctg(/4)(1-s/t)0.191， t=16m，s=7.5m； 水平段1：03l0.7(s1+s2)/t=0.506, h 江水利樞紐工程泄水閘設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 20 t=16m，l=20m，s1=7.5m ，s2=1.9m； 內(nèi)部垂直段2：042/(ctg(/4)(1-s/t)0.027， t=16m，s=1.9m； 水平段2：05l0.7(s1+s2)/t0.754, t=16m，l=20m，s1=1.9m ，s2=1.9m； 內(nèi)部垂直段3：062/(ctg(/4)(1-s/t)0.037, t=16m，s=1.3m； 水平段3：07l0.7(s1+s2)/t=0.220, t=15.8m，l=6.8m，s1=1.3m ，s2=0m； 出口段：081.5(s/t)3/2+0.4410.451, t=15.8m，s=0.8m； 式中: s-齒墻或板樁的入土深度； t-地基有效深度或?qū)嶋H深度； （4）各分段水頭損失計(jì)算 i3.37, h20.514.5=5.5m； 各分段水頭損失：hi=(i/i)h h1=1.1825.5/3.37=1.929m; h2=0.1915.5/3.37=0.312m; h3=0.5065.5/3.37=0.826m; h4=0.0275.5/3.37=0.044m; h5=0.7545.5/3.37=1.231m; h6=0.0375.5/3.37=0.060m; h7=0.2205.5/3.37=0.359m; h8=0.4515.5/3.37=0.736m; 計(jì)算列表如下： 改進(jìn)阻力系數(shù)法滲流計(jì)算表 分段名 稱 s(m)s1(m) s2(m)t(m)l(m)ihi(m) 1 進(jìn)口段 1016.01.1821.929 2 內(nèi)部垂直段 7.516.00.1910.312 3 水平段 7.51.916.0200.5060.826 h 江水利樞紐工程泄水閘設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 21 4 內(nèi)部垂直段 1.916.00.0270.044 5 水平段 1.91.916.0200.7541.231 6 內(nèi)部垂直段 1.316.00.0370.060 7 水平段 1.3015.86.80.2200.359 8 出口段 0.815.80.4510.736 =3.368h=5.5m （5）進(jìn)出口段水頭損失修正 a. 進(jìn)口段修正系數(shù) 11.211/(12(t/t)2+2)(s/t+0.059) 1.211/(12(15/16)2+2)(10/16+0.059) 1.090，取11.0,無(wú)需修正。 式中: s-底板（包括齒墻）的埋深與板樁入土深度之和； t-板樁另一側(cè)的地基深度； b. 出口段修正系數(shù) 21.211/(12(t/t)2+2)(s/t+0.059) 1.211