大型水閘設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、 1畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的與要求一、畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的與要求 1.鞏固所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)和專業(yè)知識(shí)，并能實(shí)際運(yùn)用于設(shè)計(jì)中，培養(yǎng)獨(dú)立分析和解決問(wèn)題的能力。 2.明確當(dāng)前工程設(shè)計(jì)的任務(wù)，執(zhí)行黨和政府的有關(guān)政策，培養(yǎng)正確的設(shè)計(jì)思想，掌握現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。 3.善于運(yùn)用圖表和文字表達(dá)設(shè)計(jì)意圖，能運(yùn)用有關(guān)參考書(shū)籍手冊(cè)和規(guī)范。 4.了解國(guó)內(nèi)最新的科學(xué)技術(shù)成就，并能適當(dāng)?shù)剡\(yùn)用到設(shè)計(jì)中。5.畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)有 5000 漢字的外文資料翻譯。二、原始資料和已知條件：二、原始資料和已知條件：（一）設(shè)計(jì)資料（一）設(shè)計(jì)資料本工程位于河南省某縣城郊處，它是某河流梯級(jí)開(kāi)發(fā)中最末一級(jí)工程。該河屬穩(wěn)定性河流，河面寬

2、約 200 m，深約 710 m。由于河床下切較深又無(wú)適當(dāng)控制工程，雨季地表徑流自由流走，而雨過(guò)天晴經(jīng)常干旱，加之打井提水灌溉，使地下水位愈來(lái)愈低，嚴(yán)重影響兩岸的農(nóng)業(yè)灌溉和人畜用水。為解決當(dāng)?shù)?40 萬(wàn)畝農(nóng)田的灌溉問(wèn)題，經(jīng)上級(jí)批準(zhǔn)的規(guī)劃確定，修建擋水樞紐工程。攔河閘所擔(dān)負(fù)的任務(wù)是：正常情況下攔河截水，抬高水位，以利灌溉，洪水時(shí)開(kāi)閘泄水，以保安全。 本工程建成后，可利用河道一次蓄水 800 萬(wàn) m3，調(diào)蓄水至兩岸溝塘，大量補(bǔ)給地下水，有利于進(jìn)灌和人畜用水，初步解決 40 萬(wàn)畝農(nóng)田的灌溉問(wèn)題并為工業(yè)生產(chǎn)提供足夠的水源，同時(shí)對(duì)漁業(yè)、航運(yùn)業(yè)的發(fā)展，以及改善環(huán)境，美化城鄉(xiāng)都是極為有利的。1地質(zhì)條件 根據(jù)

3、鉆孔了解閘址地層屬河流沖積相，河床部分地層屬第四紀(jì)蟓更新世 q3與第四紀(jì)全新世 q4的層交錯(cuò)出現(xiàn)，閘址兩岸高程均在 41m 左右。閘址處地層向下分布情況如下表 1 所示。表 1 閘址處地層分布情況土質(zhì)名稱重粉質(zhì)壤土細(xì)砂中砂重粉質(zhì)壤土中粉質(zhì)壤土分布范圍由上而下河床表面以下深約 3m高程 28.8m以下厚度約5m高程 22m 以下厚度 5-8m 22地形 閘址處系平原型河段、兩岸地勢(shì)平坦，地面高程約為 40.00 m 左右，河床坡降平緩，縱坡約為 1/10000，河床平均標(biāo)高約 30.00 m，主河槽寬度約 80-100 m，河灘寬平，呈復(fù)式河床橫斷面，河流比較順直。3土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo) 土的物

4、理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)主要包括物理性質(zhì)、允許承載力、滲透系數(shù)等，具體數(shù)字如表 2、3 所示。表 2 土的物理性質(zhì)指標(biāo)表濕重度飽和重度浮重度細(xì)砂比重細(xì)砂干重度19kn/m321 kn/m311 kn/m327 kn/m315 kn/m3表 3 土的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)表內(nèi)摩擦角土基允許承載力摩擦系數(shù)不均勻系數(shù)滲透系數(shù) cm/s自然含水量時(shí) 28粘土 0 . 25 . 1中細(xì)砂層 3105k飽和含水量時(shí) 25 200kn/m混凝土、砌石與土基的摩擦系數(shù)當(dāng)土基為密實(shí)細(xì)砂層時(shí)值為 36. 0f砂土 4 . 2以下土層 5105k 4工程材料 （1）石料本地區(qū)不產(chǎn)石料，需從外地運(yùn)進(jìn)，距公路很近，交通方便。（2）粘土經(jīng)調(diào)

5、查本地區(qū)附近有較豐富的粘土材料。 （3）閘址處有足夠的中細(xì)砂。5水文氣象 （1）氣溫本地區(qū)年最高氣溫 42.2 c，最低氣溫-20.7 c，平均氣溫 14.4 c。（2）風(fēng)速 3 最大風(fēng)速 20vm/s，吹程 0.6 km。（3）徑流量非汛期（16 月及 1012 月）9 個(gè)月份月平均最大流量 9.1 m3/s。汛期（79）三個(gè)月，月平均最大流量為 149 m3/s，年平均最大流量 2 .26qm3/s，最大年徑流總量為 8.25 億 m3。（4）冰凍閘址處河水無(wú)冰凍現(xiàn)象。6批準(zhǔn)的規(guī)劃成果 （1）根據(jù)水利電力部水利水電樞紐工程等級(jí)劃分及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) （sd112-78）的規(guī)定，本樞紐工程為等工程，

6、其中永久性主要建筑物為 3 級(jí)。（2）灌溉用水季節(jié)，攔河閘正常擋水位為 38.50 m。（3）洪水標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表 4 所示。表 4 洪水標(biāo)準(zhǔn)表項(xiàng)目 重現(xiàn)年 洪水流量（m3/s） 閘前水位（m） 下游水位（m） 設(shè)計(jì)洪水 20 937 39.15 39 校核洪水 50 1220 40 .3540.2 7施工條件 （1）工期為兩年（2）材料供應(yīng)情況水泥由某水泥廠運(yùn)輸 260 km 至某市，再運(yùn)輸 80 km 至工地倉(cāng)庫(kù)；其它他材料由市汽車運(yùn)至工地；電源由電網(wǎng)供電，工地距電源線 1.0 km；地下水位平均為 28.030.0 m。（二）注意事項(xiàng)（二）注意事項(xiàng)由于要使學(xué)生對(duì)本樞紐工程有比較完整的了解，故第二

7、部分所給的原始資料較為全面。從此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求來(lái)看，原始資料并不是都用得上的，學(xué)生必須從中選擇使用。 1工程名稱、工程地點(diǎn)及規(guī)模，本工程在發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用，政府的有關(guān)決定和指標(biāo)，包括施工期限和建筑物及設(shè)備的投產(chǎn)日期。2水文、地質(zhì)、氣象等資料（1）壩址附近河道水位流量關(guān)系；（2）水庫(kù)水位面積容積關(guān)系； 4（3）年平均流量過(guò)程線，洪水、中水枯水的設(shè)計(jì)頻率控制洪峰值數(shù)據(jù)表，不同頻率的洪峰流量過(guò)程線；（4）歷年氣溫、風(fēng)向、風(fēng)速的統(tǒng)計(jì)表；（5）河床及河岸的地質(zhì)條件，主要建筑物地基的地質(zhì)剖面圖。設(shè)計(jì)文件對(duì)基礎(chǔ)處理的要求；（6）地下水位、流向及滲透系數(shù)等。3水工設(shè)計(jì)資料：水利樞紐總布置圖，樞紐中主要建

8、筑物的平面圖、剖面圖、細(xì)部結(jié)構(gòu)圖及樞紐設(shè)計(jì)說(shuō)明等。4其它：（1）當(dāng)?shù)嘏c外來(lái)材料的種類，產(chǎn)地和運(yùn)輸距離，料場(chǎng)的布置，地形圖及地質(zhì)剖面圖；（2）工地附近主要交通運(yùn)輸方式，距離樞紐最近的鐵路，公路運(yùn)輸情況；（3）房屋條件與水電動(dòng)力供應(yīng)情況；（4）勞動(dòng)力與施工機(jī)具供應(yīng)情況；（5）主要材料的預(yù)算價(jià)格和消耗額等。三、設(shè)計(jì)內(nèi)容提要三、設(shè)計(jì)內(nèi)容提要 畢業(yè)設(shè)計(jì)是教學(xué)計(jì)劃中最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。學(xué)生應(yīng)在教師指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行工作。學(xué)生應(yīng)充分發(fā)揮獨(dú)立思考能力，解決設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題。指導(dǎo)教師可根據(jù)具體情況，對(duì)下列設(shè)計(jì)內(nèi)容提要作適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充和刪減。 必須指出，擬定和選擇施工方法，是畢業(yè)設(shè)計(jì)中很重要的部分，應(yīng)該通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來(lái)論

9、證。設(shè)計(jì)中使用和列出的數(shù)據(jù)都應(yīng)該是有根據(jù)(如根據(jù)參考文獻(xiàn)、手冊(cè)、計(jì)算和繪圖等)；文字說(shuō)明應(yīng)力求通順、確切、扼要和清楚；圖表要整潔，能表達(dá)設(shè)計(jì)意圖。 1蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告課題名稱大型水閘設(shè)計(jì)課題來(lái)源工程實(shí)際課題類型ax導(dǎo) 師李明順學(xué)生姓名楊俊學(xué) 號(hào)200803155專 業(yè)水利水電工程一、選題的依據(jù)一、選題的依據(jù)本工程位于河南省某縣城郊處，它是某河流梯級(jí)開(kāi)發(fā)中最末一級(jí)工程。該河屬穩(wěn)定性河流，河面寬約 200m，深約 710m。由于河床下切較深又無(wú)適當(dāng)控制工程，雨季地表徑流自由流走，而雨過(guò)天晴經(jīng)常干旱，加之打井提水灌溉，使地下水位愈來(lái)愈低，嚴(yán)重影響兩岸的農(nóng)業(yè)灌溉

10、和人畜用水。為解決當(dāng)?shù)?40 萬(wàn)畝農(nóng)田的灌溉問(wèn)題，經(jīng)上級(jí)批準(zhǔn)的規(guī)劃確定，修建擋水樞紐工程。擬定和選擇施工方法，是畢業(yè)設(shè)計(jì)中很重要的部分，應(yīng)該通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來(lái)論證。二、課題的意義二、課題的意義本工程主要任務(wù)是正常情況下攔河截水，以利灌溉，而當(dāng)洪水來(lái)臨時(shí)，開(kāi)閘泄水，以保防洪安全。本工程建成后，可利用河道一次蓄水 800 萬(wàn) m3，調(diào)蓄水至兩岸溝塘，大量補(bǔ)給地下水，有利于進(jìn)灌和人畜用水，初步解決 40 萬(wàn)畝農(nóng)田的灌溉問(wèn)題并為工業(yè)生產(chǎn)提供足夠的水源，同時(shí)對(duì)漁業(yè)、航運(yùn)業(yè)的發(fā)展，以及改善環(huán)境，美化城鄉(xiāng)都是極為有利的。三、設(shè)計(jì)的目的與要求 1、鞏固所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)和專業(yè)知識(shí)，并能實(shí)際運(yùn)用于設(shè)計(jì)中，培養(yǎng)獨(dú)

11、立分析和解決問(wèn)題的能力。 2、明確當(dāng)前工程設(shè)計(jì)的任務(wù)，執(zhí)行黨和政府的有關(guān)政策，培養(yǎng)正確的設(shè)計(jì)思想，掌握現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。 3、善于運(yùn)用圖表和文字表達(dá)設(shè)計(jì)意圖，能運(yùn)用有關(guān)參考書(shū)籍手冊(cè)和規(guī)范。 4、通過(guò)調(diào)查研究,查閱文獻(xiàn)資料,培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工作作風(fēng)。5、通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì),要求學(xué)生在教師的指導(dǎo)下,獨(dú)立完成設(shè)計(jì)課題所規(guī)定的全部?jī)?nèi)容。全面提升學(xué)生綜合能力，使之在我國(guó)以后的水利工程事業(yè)中發(fā)揮更大作用。 2必須指出，設(shè)計(jì)中使用和列出的數(shù)據(jù)都應(yīng)該是有根據(jù)(如根據(jù)參考文獻(xiàn)、手冊(cè)、計(jì)算和繪圖等)；文字說(shuō)明應(yīng)力求通順、確切、扼要和清楚；圖表要整潔，能表達(dá)設(shè)計(jì)意圖。四、施工組織畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度安排時(shí)

12、間內(nèi) 容第 1 周熟悉基本資料，收集資料、參考書(shū)。完成開(kāi)題。第 2 周水閘等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)第 3-4 周閘址選擇、總體布置、第 5-6 周水力設(shè)計(jì)第 7 周防滲排水設(shè)計(jì)第 8 周結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第 8 周10 周專題設(shè)計(jì)部分（包括上機(jī)計(jì)算）分下述三個(gè)專題： 1、閘上工作橋設(shè)計(jì) 2、岸墻、翼墻設(shè)計(jì) 3、閘墩、閘底板設(shè)計(jì)第 1112 周整理說(shuō)明書(shū)及繪圖第 13 周整理、修改設(shè)計(jì)成果，準(zhǔn)備并參加答辯五、主要參考文獻(xiàn)五、主要參考文獻(xiàn)1、天津大學(xué)林繼鏞主編 . 水工建筑物 . 北京：中國(guó)水利電力出版社 ，20062、武漢大學(xué)袁光裕主編.水利工程施工.北京：中國(guó)水利電力出版社，20053、李家星，趙振興主編.

13、水力學(xué)（上、下）. 南京：河海大學(xué)出版社. 2001.14、河海大學(xué)，大連理工大學(xué)，西安理工大學(xué)，清華大學(xué)合編.水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué). 北京：中國(guó)水利水電出版社，2007指導(dǎo)教師意見(jiàn)簽名: 年 月 日 1蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)生自查表蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)生自查表學(xué)生姓名楊俊專 業(yè)水利水電工程班級(jí)水利 081指導(dǎo)教師姓名李明順職 稱 教 授課題名稱大型水閘設(shè)計(jì)個(gè)人精力實(shí)際投入日平均工作時(shí)間4小時(shí)周平均工作時(shí)間20小時(shí)迄今缺席天數(shù)0 天出勤率100指導(dǎo)教師每周指導(dǎo)次數(shù)2 次每周指導(dǎo)時(shí)間（小時(shí)）6 小時(shí)備注已完成重要內(nèi)容待完成重要內(nèi)容畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作進(jìn)度（完成）內(nèi)容及比重1. 熟悉基本資料，收

14、集資料、參考書(shū)，完成開(kāi)題報(bào)告2. 水閘等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)3. 閘址選擇、總體布置4. 水力計(jì)算5. 防滲排水設(shè)計(jì)6.閘室布置及其穩(wěn)定計(jì)算751閘底板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算2整理說(shuō)明書(shū)及繪圖3整理、修改設(shè)計(jì)成果25存在問(wèn)題1. 對(duì)于專業(yè)理論知識(shí)掌握的不夠系統(tǒng)全面，對(duì)設(shè)計(jì)方法、步驟掌握不足2. 對(duì)本課題方面的資料搜集不足指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 1摘要摘要本畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是大型水閘設(shè)計(jì)，本工程位于河南省某縣城郊處，該河屬穩(wěn)定性河流，河面寬約 200 m，深約 710 m。攔河閘所擔(dān)負(fù)的任務(wù)是：正常情況下攔河截水，抬高水位，以利灌溉，洪水時(shí)開(kāi)閘泄水，以保安全。 本工程建成后，可利用河道一次蓄水 800 萬(wàn)

15、 m3，調(diào)蓄水至兩岸溝塘，大量補(bǔ)給地下水，有利于進(jìn)灌和人畜用水，初步解決 40 萬(wàn)畝農(nóng)田的灌溉問(wèn)題并為工業(yè)生產(chǎn)提供足夠的水源，同時(shí)對(duì)漁業(yè)、航運(yùn)業(yè)的發(fā)展，以及改善環(huán)境，美化城鄉(xiāng)都是極為有利的。本設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括水閘等級(jí)劃分、閘址選擇、總體布置、閘型確定、擬定閘孔尺寸及閘墩厚度、防滲排水設(shè)計(jì)、閘墩、閘底板設(shè)計(jì)、閘室的穩(wěn)定計(jì)算。其中通過(guò)設(shè)計(jì)流量與校核流量確定閘孔總凈寬，再根據(jù)選定單孔凈寬。根據(jù)閘基地閘門(mén)設(shè)計(jì)規(guī)范質(zhì)條件決定出閘底板形式以及閘墩厚度。由于本閘位于平原地區(qū)，河床的抗沖刷能力較低，所以采用底流式消能。閘門(mén)局部開(kāi)啟情況，作為消能防沖設(shè)計(jì)的控制情況。防滲設(shè)計(jì)中采用改進(jìn)阻力系數(shù)法進(jìn)行滲流計(jì)算。閘室的

16、穩(wěn)定計(jì)算中考慮到了完建無(wú)水期和正常擋水期兩種情況下的荷載組合進(jìn)行驗(yàn)算。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：閘門(mén) 、閘墩 、消力池 、 滲流 、地基承載力 、穩(wěn)定計(jì)算 2abstractthe school design on the topic of major flood gate design. this project is located in henan province a county and city outskirts. the river is stability river. river width of about 200m, about 7 to 10m. the river gate t

17、he tasks are: under normal circumstances the river damming water to raise water for irrigation, flood, open the gate sluicing to ensure safety. this project is completed, and you can use river a water 8 million m 3, to water and the two sides of tong, a large supply underground water, and conducive

18、to irrigation and irrigation water, has initially solved 400,000 mu of farmland irrigation and industrial production to provide sufficient water for fishing, shipping industry, and improve the environment and beautify urban and rural areas are extremely beneficial.the design of the sluice gates hier

19、archy, site selection, overall arrangements, gates, established in gate hole size and design gate tun thickness, impermeable drainage design, gates tun, gates plate design, lock the stable basis. the adoption of the design of the flow of traffic nuclear school gates hole the total net width, selecte

20、d in accordance with single hole net wide. in accordance with the base gate conditions on board the gates and gate tun thickness. the gate is located in the plains, river plate of resistance against soil erosion is comparatively low, so the bottom streaming consumer. gates partially open, as a consu

21、mer can prevent chong design of the situation under control. impermeable design of the adoption of improved resistance coefficient of seepage. lock the stable basis, taking into account the end up without water and normal and water for two of the load combination residue.keywords ：gates, gates tun，

22、stilling basin， transfusion， foundation capacity， stable basis 1目目 錄錄第一章第一章 總論總論1第一節(jié)第一節(jié) 閘位概述閘位概述1第二節(jié)第二節(jié) 基本資料基本資料1第三節(jié)第三節(jié) 工程綜合說(shuō)明工程綜合說(shuō)明4第二章第二章 水力計(jì)算水力計(jì)算6第一節(jié)第一節(jié) 閘址及形式選擇閘址及形式選擇6第二節(jié)第二節(jié) 閘孔尺寸確定閘孔尺寸確定7第三節(jié)第三節(jié) 消能防沖設(shè)計(jì)消能防沖設(shè)計(jì)12第三章第三章 防滲與排水設(shè)計(jì)防滲與排水設(shè)計(jì)25第一節(jié)第一節(jié) 閘底地下輪廓線的布置閘底地下輪廓線的布置25第二節(jié)第二節(jié) 滲流計(jì)算滲流計(jì)算29第四章第四章 閘室布置閘室布置37第一

23、節(jié)第一節(jié) 底板和閘墩底板和閘墩37第二節(jié)第二節(jié) 閘門(mén)與啟閉機(jī)閘門(mén)與啟閉機(jī)40第三節(jié)第三節(jié) 上部結(jié)構(gòu)上部結(jié)構(gòu)43第四節(jié)第四節(jié) 閘室的分縫與止水閘室的分縫與止水44第五章第五章 閘室穩(wěn)定計(jì)算及地基應(yīng)力計(jì)算閘室穩(wěn)定計(jì)算及地基應(yīng)力計(jì)算46第一節(jié)第一節(jié) 設(shè)計(jì)情況及相應(yīng)荷載組合設(shè)計(jì)情況及相應(yīng)荷載組合46第二節(jié)第二節(jié) 完建無(wú)水期荷載計(jì)算及地基應(yīng)力計(jì)算完建無(wú)水期荷載計(jì)算及地基應(yīng)力計(jì)算46第三節(jié)第三節(jié) 正常擋水期驗(yàn)算及地基應(yīng)力計(jì)算正常擋水期驗(yàn)算及地基應(yīng)力計(jì)算48第六章第六章 閘底板結(jié)構(gòu)計(jì)算閘底板結(jié)構(gòu)計(jì)算51第一節(jié)第一節(jié) 閘室計(jì)算方法和情況選擇閘室計(jì)算方法和情況選擇51第二節(jié)第二節(jié) 設(shè)計(jì)水位的計(jì)算設(shè)計(jì)水位的計(jì)算5

24、2 2第三節(jié)第三節(jié) 完建無(wú)水期的荷載計(jì)算完建無(wú)水期的荷載計(jì)算63第四節(jié)第四節(jié) 底板配筋計(jì)算底板配筋計(jì)算71第七章第七章 下游連接建筑物下游連接建筑物74第一節(jié)第一節(jié) 上、下游連接建筑物的作用上、下游連接建筑物的作用74第二節(jié)第二節(jié) 上游連接建筑物上游連接建筑物74第三節(jié)第三節(jié) 下游連接建筑物下游連接建筑物75第四節(jié)第四節(jié) 閘室與岸坡連接建筑物閘室與岸坡連接建筑物76總總 結(jié)結(jié)77致謝信致謝信78參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)79 1第一章第一章 總論總論第一節(jié)第一節(jié) 閘位概述閘位概述一、工程概況一、工程概況本工程位于河南省某縣城郊處，它是某河流梯級(jí)開(kāi)發(fā)中最末一級(jí)工程。該河屬穩(wěn)定性河流，河面寬約 200m，深

25、約 710m。由于河床下切較深又無(wú)適當(dāng)控制工程，雨季地表徑流自由流走，而雨過(guò)天晴經(jīng)常干旱，加之打井提水灌溉，使地下水位愈來(lái)愈低，嚴(yán)重影響兩岸的農(nóng)業(yè)灌溉和人畜用水。為解決當(dāng)?shù)?40 萬(wàn)畝農(nóng)田的灌溉問(wèn)題，經(jīng)上級(jí)批準(zhǔn)的規(guī)劃確定，修建擋水樞紐工程。二、攔河閘任務(wù)二、攔河閘任務(wù)攔河閘所擔(dān)負(fù)的任務(wù)是正常情況下攔河截水，抬高水位，以利灌溉。洪水時(shí)開(kāi)閘泄水，以保安全。本工程建成后，可利用河道一次蓄水 800 萬(wàn) m3，調(diào)蓄河水兩岸溝塘，大量補(bǔ)給地下水，有利于進(jìn)灌和人蓄用水，初步解決 40 萬(wàn)畝農(nóng)田的灌溉問(wèn)題，并為工業(yè)生產(chǎn)提供足夠的水源，同時(shí)漁業(yè)、航運(yùn)業(yè)的發(fā)展，以及改善環(huán)境，美化城鄉(xiāng)都是極為有利的。第二節(jié)第二節(jié)

26、 基本資料基本資料一、地形資料一、地形資料閘址處系平原型河段，兩岸地勢(shì)平坦，地面高程約為 40.00m 左右。河床坡降平緩，縱坡約為 1/10000，河床平均標(biāo)高約為 30.0m，主槽寬度約為 80100m，河灘寬平，至復(fù)式河床橫斷面，河流比較順直。二、地質(zhì)資料二、地質(zhì)資料（一）根據(jù)鉆孔了解閘址地層屬河流沖積相，河床部分地層屬第四級(jí)蟓更新世 q3與第四紀(jì)全新世 q4 的層交錯(cuò)現(xiàn)象，閘址兩岸地面高程均在 41m 左右。閘址處地層向下分布情況如下：1、重粉質(zhì)壤土：分布在河床表面以下，深約 3m。2、細(xì)砂：分布在重粉質(zhì)壤土以下（河床部分高程約在 28.8m 以下。 ）3、中砂：分布在細(xì)砂層以下，在河

27、床部分的厚度約為 5m 左右。4、重粉質(zhì)壤土：分布在中砂層以下（深約 22m 以下） 。 25、中粉質(zhì)壤土：分布在重粉質(zhì)壤土以下，厚度 58m。三、土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)三、土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)1.物理性質(zhì)濕容重 a=19kn/m3飽和容重 飽=21kn/m3浮容重 浮=11kn/m3細(xì)砂比重 g= 27kn/m3細(xì)砂干容重 干=15kn/m32內(nèi)摩擦角自然含水量時(shí) =280飽和含水量時(shí) =2503.土基許可承載力： 【】=200kn/m34.混凝土、砌石與土基摩擦系數(shù) 密實(shí)細(xì)砂層 f=0.365.地基應(yīng)力不均勻系數(shù)粘土（）=1.52.0砂土（）=2.56.滲透系數(shù)中細(xì)砂層 k=510-3 平均

28、厚度約 5m以下土層 k=510-5 作為相對(duì)不透水層四、工程材料四、工程材料1、石料：本地區(qū)不產(chǎn)石料，需從外地運(yùn)進(jìn)，距離公路很近，交通方便。 32、粘土：經(jīng)調(diào)查本地區(qū)附近有交豐富的粘土材料。3、閘址處有足夠的中細(xì)砂。五、地震烈度五、地震烈度本地區(qū)地震烈度在 6 度以下。六、水文氣象六、水文氣象1、氣溫：本地區(qū)年最高氣溫 42.20c，最低氣溫-20.7c，平均氣溫 14.40c。2、風(fēng)速：最大風(fēng)速 v=20m/s，吹程 0.6km。3、徑流量：非汛期（16 月及 1012 月）9 個(gè)月份渦河月平均最大流量 9.1m3/s汛期（79）三個(gè)月，渦河月平均最大流量為 149m3/s，年平均最大流量

29、 q=26.2m3/s，最大年徑流總量為 8.25 億 m3。4、冰凍：閘址處河水無(wú)冰凍現(xiàn)象。七、河槽整治斷面及水位流量關(guān)系曲線七、河槽整治斷面及水位流量關(guān)系曲線經(jīng)批準(zhǔn)的規(guī)劃決定：對(duì)原河槽將適當(dāng)調(diào)整，并在兩岸作矮堤，以擴(kuò)大泄洪能力，提高防洪安全的保證率。規(guī)劃確定的上下游河道整治后斷面如附圖。下游河道水位流量關(guān)系曲線見(jiàn)圖 11。圖 11 上下游河道橫斷面圖（單位：m）八、施工條件八、施工條件1、工期：兩年2、材料供應(yīng)：水泥由某水泥廠運(yùn)輸 260 km 至某市，再運(yùn)輸 80 km 至工地倉(cāng)庫(kù)；其它他材料由市汽車運(yùn)至工地。3、電源：有電網(wǎng)供電，工地距電源線 1.0 公里。4、地下水位： 平均 28.

30、030.0 m九、批準(zhǔn)的規(guī)劃成果九、批準(zhǔn)的規(guī)劃成果 41、根據(jù)水利電力部水利水電樞紐工程等級(jí)劃分及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) （sdj 1278）的規(guī)定，本樞紐工程為三等工程，其中永久性2、主要建筑物為 3 級(jí)。3、灌溉用水季節(jié)，攔河閘正常擋水位為 38.50m。 4、洪水標(biāo)準(zhǔn)。項(xiàng)目重現(xiàn)（年） 洪水流量m3/s閘前水位（m）下游水位（m）設(shè)計(jì)洪水2093739.1539校核洪水50122040.5040.2第三節(jié)第三節(jié) 工程綜合說(shuō)明工程綜合說(shuō)明本工程為攔河閘，建造在河道上?？菟谟靡詳r截河道，抬高水位，以利上游取水或航運(yùn)要求；洪水期則開(kāi)閘泄洪，控制下游流量。一、河閘的特點(diǎn)一、河閘的特點(diǎn)攔河閘既用以擋水，又用于泄

31、水，且多修建在軟土地基上，因而在穩(wěn)定、防滲、消能防沖及沉降方面都有其自身的特點(diǎn)。1穩(wěn)定方面關(guān)門(mén)攔水時(shí)，水閘上、下游較大的水頭差造成較大的水平推力，使水閘有可能沿基面產(chǎn)生向下游的滑動(dòng)，為此，水閘必須具有足夠的重力，以維持自身的穩(wěn)定。2防滲方面由于上下游水位差的作用，水將通過(guò)地基和兩岸的土壤會(huì)被掏空，危及水閘的安全。滲流對(duì)閘室和兩岸連接建筑物的穩(wěn)定不利。因此，應(yīng)妥善進(jìn)行防滲設(shè)計(jì)。3能防沖方面水閘開(kāi)閘泄水時(shí)，在上下游水位差作用下，過(guò)閘水流往往具有較大的動(dòng)能，流態(tài)也較復(fù)雜，而土質(zhì)河床的抗沖能力較低，可能引起沖刷。此外，水閘下游常出現(xiàn)波狀水夭和折沖水流，會(huì)進(jìn)一步加劇對(duì)河床和兩岸的淘刷。因此，設(shè)計(jì)水閘除應(yīng)

32、保證閘室具有足夠的過(guò)水能力外，還必須采用有效的消能防沖措施，以防止河道產(chǎn)生有害的沖 5刷。4沉降方面土基上的建閘，由于土基的壓縮性大，抗剪強(qiáng)度低，在閘室的重力合外部荷載作用下，可能產(chǎn)生較大的沉降影響正常使用，尤其是不均勻沉降會(huì)導(dǎo)致水閘傾斜，甚至斷裂。在水閘設(shè)計(jì)時(shí)，必須合理選擇閘型、構(gòu)造，安排好施工程序，采取必要的地基處理等措施，以減少過(guò)大的地基沉降和不均勻沉降。二、攔河閘的組成二、攔河閘的組成攔河閘通常由上游連接段，閘室段和下游連接段三部分組成。（一）上游連接段上游連接段的主要作用是引導(dǎo)水流平穩(wěn)地進(jìn)入閘室，同時(shí)起防沖、防滲、擋土等作用。一般包括上游翼墻、鋪蓋、護(hù)底、兩岸護(hù)坡及上游防沖槽等。上游

33、翼墻的作用是引導(dǎo)水流平順地進(jìn)入閘孔并起側(cè)向防滲作用。鋪蓋主要起防滲作用，其表面應(yīng)滿足抗沖要求。護(hù)坡、護(hù)底和上游防沖槽（齒墻）是保護(hù)兩岸土質(zhì)、河床及鋪蓋頭部不受沖刷。（二）閘室段閘室是水閘的主體部分，通常包括底板、閘墩、閘門(mén)、胸墻、工作橋及交通橋等。底板是閘室的基礎(chǔ)，承受閘室的全部荷載，并比較均勻地傳給地基，此外，還有防沖、防滲等作用。閘墩的作用是分割閘孔，并支承閘門(mén)、工作橋等上部結(jié)構(gòu)。閘門(mén)的作用是攔水和控制下瀉流量。工作橋供安置起閉機(jī)和工作人員操作之用。交通橋的作用是連接兩岸交通。（三）下游連接段下游連接段具有消能和擴(kuò)散水流的作用。一般包括護(hù)坦、海漫、下游防沖槽、下游翼墻及護(hù)坡等。下游翼墻引導(dǎo)

34、水流均勻擴(kuò)散兼有防沖及側(cè)向防滲作用。護(hù)坦具有削能防沖作用。海漫的作用是進(jìn)一步消除護(hù)坦出流的剩余動(dòng)能、擴(kuò)散水流、調(diào)整流速分布、防止河床沖刷。下游防沖槽是海漫末端的防護(hù)設(shè)施，避免沖刷向上游擴(kuò)展。 6第二章第二章 水力計(jì)算水力計(jì)算第一節(jié)第一節(jié) 閘址及形式選擇閘址及形式選擇一、閘址選擇一、閘址選擇閘址選擇關(guān)系到工程建設(shè)的成功和經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)揮，是水閘設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。應(yīng)根據(jù)水閘的功能、特點(diǎn)和運(yùn)用要求，以及區(qū)域經(jīng)濟(jì)條件，綜合考地形、地質(zhì)、建筑材料、交通運(yùn)輸、水流、潮汐、冰情、泥砂、施工、管理、周圍環(huán)境等因素，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。閘址應(yīng)選擇在地形開(kāi)闊、岸坡穩(wěn)定、巖土堅(jiān)實(shí)和地下水位較低的地點(diǎn)。閘址應(yīng)選用地

35、質(zhì)條件良好的天然地基。壤土、中砂、粗砂、砂礫石適與作為水閘的地基。盡量避免淤泥質(zhì)土和粉砂、細(xì)砂地基，必要時(shí)，應(yīng)采取妥善的處理措施。攔河閘應(yīng)選擇在河道順直、河勢(shì)相對(duì)穩(wěn)定和河床斷面單一的河段，或選擇在彎曲的河段采彎取直的新開(kāi)河道上。應(yīng)考慮材料來(lái)源、對(duì)外交通、施工導(dǎo)流、場(chǎng)地布置、基坑排水、施工水電供應(yīng)等條件，同時(shí)還應(yīng)考慮水閘建成后工程管理維修和防洪搶險(xiǎn)等條件。水閘中心線的布置應(yīng)考閘室與兩岸建筑物均勻，對(duì)稱的要求。攔河閘的中心線一般應(yīng)與河道中泓線相吻合。該攔河閘選在鹿邑縣城北約 1km 處，閘軸線如地形圖所示。二、閘室型式選擇二、閘室型式選擇閘室按結(jié)構(gòu)形式可分為：開(kāi)敞式水閘和涵洞式水閘。（一）開(kāi)敞式水

36、閘閘室上面不填土封閉的水閘。一般有泄洪、排水、過(guò)木等要求時(shí)，多采用不帶胸墻的開(kāi)敞式水閘，多用于攔河閘、排冰閘等。當(dāng)上游水位變幅大，而下泄流量又有限制時(shí)，為避免閘門(mén)過(guò)高，常采用帶胸墻的開(kāi)敞式水閘，如進(jìn)水閘、排水閘、擋潮閘多用這種形式。（二）涵洞式水閘閘身上面填土封閉的水閘，又稱封閉式水閘。常用于穿堤水或排水的水閘。洞內(nèi)水流可以是有壓的或無(wú)壓的。綜合考慮該工程特點(diǎn)，上、下游水位差較小，不須控制流量，泄洪時(shí)可能有漂浮 7物等因素，可采用無(wú)胸墻的開(kāi)敞式水閘。（三）閘孔形式的選擇閘孔形式一般有寬頂堰型、實(shí)用堰低型和胸墻孔口型三種。1寬頂堰型。這是水閘最常用的底板結(jié)構(gòu)形式。主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便、泄

37、流能力比較穩(wěn)定，有利于泄洪、沖沙、排淤、通航等；其缺點(diǎn)是自由泄流時(shí)流量系數(shù)小，容易產(chǎn)生波狀水。2實(shí)用堰低型。有梯形、曲線型和駝峰型。實(shí)用堰型自由泄流時(shí)，流量系數(shù)較大，水流條件較好，選用適宜的堰面形式可以消除波狀水。但泄流能力受尾水位變化的影響較為明顯，不穩(wěn)定。3胸墻孔口型。這種堰可以減小閘門(mén)高度和啟門(mén)力，也可降低工作橋高和工程造價(jià)。根據(jù)各種形式的適用條件，綜合考慮該工程特點(diǎn)，河槽蓄水，閘前基本沒(méi)有淤積，閘底高程應(yīng)盡可能底。因此，采用無(wú)底砍平底版寬頂堰，堰頂高程與河床同高，即閘底板高程為 30.00m。第二節(jié)第二節(jié) 閘孔尺寸確定閘孔尺寸確定一、底板高程確定一、底板高程確定底板高程與水閘承擔(dān)的任務(wù)

38、、泄流或引水流量、上下游水位及河床地質(zhì)條件等因素有關(guān)。閘底板應(yīng)置于較為堅(jiān)實(shí)的土層上，并應(yīng)盡量利用天然地基。在地基強(qiáng)度能夠滿足要求的條件下，底板高程定得高些，閘室寬度大，兩岸連接建筑物相對(duì)較低。對(duì)于小型水閘，由于兩岸建筑物在整個(gè)工程中所占比重較大，因而適當(dāng)降低底板高程，常常是有利的。當(dāng)然，底板高程也不能定的太低，否則，由于單寬流量加大，將會(huì)增加下游消能防沖的工程量，閘門(mén)增高，啟閉設(shè)備的容量也隨之增大。另外，基坑開(kāi)挖也較困難。選擇底板高程前，首先要確定合適的最大過(guò)閘單寬流量。它取決于閘下游河渠的允許最大單寬流量。允許最大過(guò)閘單寬流量可按下游河床允許最大單寬流量的 1.21.5倍確定。根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)

39、驗(yàn)，一般在細(xì)粉質(zhì)及淤泥河床上，單寬流量取 510m3/（sm） ；在砂壤土地基上取 1015m3/（sm） ；在壤土地基上取 1520m3/（sm） ；在黏土地基上取2025m3/（sm） 。下游水深較深，上下游水位差較小和閘后出流擴(kuò)散條件較好時(shí)，宜選用較大值。 8一般情況下，攔河閘的底板頂面與河床齊平，即閘底板高程 30.0m。二、擬定閘孔尺寸及閘墩厚度二、擬定閘孔尺寸及閘墩厚度1由已知上、下游水位及閘底板高程，由公式（21） 、式（22）可求得上游水頭及下游水深 。 v0=q/a （21）h0=h+v02/2g （22）其中 v0行進(jìn)流速，m/s； q過(guò)流流量，m3/s；a過(guò)水?dāng)嗝婷娣e，m

40、2；h0含有行進(jìn)流速水頭在內(nèi)的閘前水頭，m。推算的上游水頭及下游水深見(jiàn)表 21。表 21 上游水頭計(jì)算流量q（m3/s）下游水深hs（m）上游水深h（m）過(guò)水?dāng)嗝娣e（m2）行進(jìn)流速v0（m/s）v02/2g上游水頭h0（m）設(shè)計(jì)流量9379.009.15995.7680.9410.0459.195校核流量122010.2010.351166.7681.0460.05610.4062判別出流流態(tài)閘門(mén)全開(kāi)泄洪時(shí)，一般屬于淹沒(méi)條件下的水流，所以采用平底板寬頂堰堰流公式，根據(jù)設(shè)計(jì)，校核情況下的上、下游水位及流量進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于寬頂堰，其淹沒(méi)條件為：: hs0.8h0 （23）式中 hs下游水深，m；h0

41、含有行進(jìn)流速水頭在內(nèi)的閘前水頭，m。 9根據(jù)公式（23）判別是否為淹沒(méi)出流，其判別計(jì)算見(jiàn)表 22。 表 22 淹沒(méi)出流判別計(jì)算計(jì)算情況下游水深hs（m）上游水頭h0（m）hs0.8h0流態(tài)設(shè)計(jì)水位9.009.1959.007.357淹沒(méi)出流校核水位10.2010.40610.208.325淹沒(méi)出流 3確定閘門(mén)總凈寬對(duì)于平底板寬頂堰， 閘門(mén)設(shè)計(jì)規(guī)范 中推薦的堰流公式為： b= （24）2302 hgmqs其中 b閘孔凈寬， m； q流量， m3/s； 側(cè)收縮系數(shù)，初擬可按0.950.96 估計(jì)； m流量系數(shù)，初擬可按0.385 計(jì)算； s淹沒(méi)系數(shù)，可通過(guò)查表求得。按閘門(mén)總凈寬計(jì)算公式（24） ，

42、根據(jù)設(shè)計(jì)洪水和校核洪水兩種情況分別計(jì)算，見(jiàn)表 23。其中堰流側(cè)收縮系數(shù) 取 0.96；流量系數(shù) m 取 0.385；淹沒(méi)系數(shù) s 根據(jù) hs/h0查水力學(xué) 教材。并取兩者的較大值。表 23 閘孔總凈寬計(jì)算流量 q（m3/s）下游水深 hs（m）上游水頭 h0（m）hs/h0淹沒(méi)系數(shù)sb0（m）設(shè)計(jì)流量9379.009.1950.9790.04550.07校核流量122010.2010.4060.9800.05655.50 104.閘孔尺寸的選擇閘室單孔寬度應(yīng)根據(jù)閘的地基條件、運(yùn)用要求、閘門(mén)結(jié)構(gòu)形式、啟閉機(jī)容量以及閘門(mén)等因素，進(jìn)行綜合比較確定。根據(jù)閘門(mén)設(shè)計(jì)規(guī)范中閘孔尺寸和水頭系列標(biāo)準(zhǔn)，選定單孔凈

43、寬 b=8m，同時(shí)為了保證閘門(mén)對(duì)稱開(kāi)啟，防止不良水流形態(tài)，選用 7 孔。5閘墩的厚度及墩頭形狀選用整體式底板，縫設(shè)在閘墩上，中墩厚 1.2m，縫墩厚 1.6m，邊墩厚 1m。墩頭采用圓弧形。閘孔布置如圖 21 所示：圖 21 閘孔尺寸布置圖 （單位：m）閘孔總寬度為： l=（78）+（21.6+41.2）=64（m）三三 、校核閘孔的泄洪能力、校核閘孔的泄洪能力水閘設(shè)計(jì)規(guī)范 中堰流的計(jì)算公式為：q= （25）2302 hgmbs式中 b=nb0（n 為閘孔數(shù)， b0為單孔凈寬），分別按設(shè)計(jì)、校核兩種情況確定計(jì)算參數(shù)，求出相應(yīng)的實(shí)際過(guò)閘流量q1，校核過(guò)流能力。一般其相對(duì)差值 11不應(yīng)超過(guò) 5%。

44、5% （26）設(shè)設(shè)設(shè)qqq5% （27）校校校qqq根據(jù)孔口與閘墩的尺寸可計(jì)算側(cè)收縮系數(shù)，查水閘設(shè)計(jì)規(guī)范 （2-2） ，結(jié)果如下：對(duì)于中孔： b0/bs=8/（8+1.2）=0.870 得 1=0.967；靠縫墩孔： b0/bs=8/（8+1.6）=0.833 得 2=0.973；對(duì)于邊孔： b0/bs=b0/（b0+bb）=8/（8+11.98*3+2+（80-64）/2）=0.148 得 3=0.909所以 e=（n1*中 1+ n2*中 2+ n3*中 3）/（n1+n2+n3）=（1*0.976+4*0.973+2*0.909）/（1+4+2） =0.955與假定接近，根據(jù)選定的孔口尺

45、寸與上下游水位，進(jìn)一步換算流量如下表所示：表 24 過(guò)流能力校核計(jì)算計(jì)算情況（m3/s）堰上水頭h0（m）hs/h0sq校核過(guò)流能力 12設(shè)計(jì)流量9379.1950.9790.410.961048.0411.8%校核流量122010.4060.9800.400.961230.990.8% 設(shè)計(jì)情況超過(guò)了規(guī)定 5%的要求，說(shuō)明孔口尺寸有些偏大，但根據(jù)校核情況滿足要求，所以不再進(jìn)行孔口尺寸的調(diào)整。閘孔選 7 孔，單孔凈寬為 8m。 第三節(jié)第三節(jié) 消能防沖設(shè)計(jì)消能防沖設(shè)計(jì)水閘泄水時(shí)，部分勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，流速增大，具有較強(qiáng)的沖刷能力，而土質(zhì)河床的抗沖能力又較低，因此，必須采取適當(dāng)?shù)南芊罌_措施。那么首

46、先應(yīng)了解過(guò)閘水流的特點(diǎn)。一、過(guò)閘水流的特點(diǎn)一、過(guò)閘水流的特點(diǎn)1水流形式復(fù)雜初始泄流時(shí)，閘下水深較淺，隨著閘門(mén)開(kāi)度的增大而會(huì)逐漸加深，閘下出流由孔口到堰流，自由出流到淹沒(méi)出流都會(huì)發(fā)生，水流形態(tài)比較復(fù)雜。因此，消能設(shè)施應(yīng)在任意工作情況下，均能滿足消能的要求并與下游很好的銜接。2閘下易形成波狀水躍由于水閘上下游水位差較小，出閘水流的拂汝得數(shù)較低（fs=11.7） ，容易放生波狀水躍，特別是在平底板的情況下更是如此。此時(shí)，無(wú)強(qiáng)烈的水躍旋滾，水面波動(dòng)，消能效果差，具有較大的沖刷能力。另外，水流處于急流狀態(tài)，不易向兩側(cè)擴(kuò)散，致使兩側(cè)產(chǎn)生回流，縮小河槽有效過(guò)水寬度，局部單寬流量增大，嚴(yán)重地沖刷下游河道。3閘

47、下容易出現(xiàn)折沖水流一般水閘的寬度較上下游河道窄，水流過(guò)閘時(shí)先收縮而后擴(kuò)散。如工程布置或操作運(yùn)行不當(dāng)，出閘水流不能均勻擴(kuò)散，將使主流集中，蜿蜒蛇行，左沖右撞，形成折沖水流，沖毀消能防沖設(shè)施和下游河道。二二 、消能防沖方式選擇、消能防沖方式選擇 泄水建筑物下游水流的消能防沖方式有以下幾種形式。1底流式銜接消能 13能使下泄的高速水流在較短的距離內(nèi)有效地通過(guò)水躍轉(zhuǎn)變?yōu)榫徚鳎嗄?，與下游河道的正常流動(dòng)銜接起來(lái)。平原地區(qū)的水閘，由于水頭低，下游水位變幅大，適用底流式消能。2挑能式消能在建筑物出流部位利用挑流鼻坎將水流拋射在較遠(yuǎn)的下游，不致影響建筑物安全。適用山區(qū)灌溉渠道上的泄水閘和退水閘，下游為堅(jiān)硬

48、的巖體，又具有較大的水頭的情況。3面流式消能對(duì)下游水深較大且穩(wěn)的情況，可采用低與下游水位的跌坎，將下泄的高速水流送入下游河道水流表層，在坎后形成底部旋滾，減輕對(duì)河床的沖刷，并消除余能。由于本閘位于平原地區(qū)，河床的抗沖刷能力較低，采用底流式消能。三三 、消能防沖設(shè)施的設(shè)計(jì)、消能防沖設(shè)施的設(shè)計(jì)（一）消能控制條件分析設(shè)計(jì)水位或校核水位時(shí)閘門(mén)全開(kāi)，宣泄洪水，為淹沒(méi)出流，無(wú)須消能，閘前為常高水位 38.50m，部分閘門(mén)局部開(kāi)啟，只宣泄較小流量時(shí)，下游水位不高，閘下射流速度較大，才會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的沖刷河床現(xiàn)象，須設(shè)置相應(yīng)的消能設(shè)施。為了保證無(wú)論何種開(kāi)啟高度的情況下均能發(fā)生淹沒(méi)式水躍消能，采用閘前水深 h=8.

49、5m，閘門(mén)局部開(kāi)啟情況，作為消能防沖設(shè)計(jì)的控制情況。為了降低工程造價(jià)，確保水閘安全運(yùn)行，可以規(guī)定閘門(mén)的操作規(guī)程，本設(shè)計(jì)按1、3、5、7 孔對(duì)稱方式開(kāi)啟，分別對(duì)不同開(kāi)啟孔數(shù)和開(kāi)啟度進(jìn)行組合計(jì)算，找出消力池池深和池長(zhǎng)的控制條件。水閘設(shè)計(jì)規(guī)范中指出，消力池計(jì)算簡(jiǎn)圖及主要計(jì)算公式如下： 14 圖 23 消力池計(jì)算簡(jiǎn)圖孔口出流流量公式：q= （29）chhgebn02 消力池池深：d=hcz （210）0sh 挖池前收縮水深：hc= （211）e 挖池后收縮水深： =0 （212）222 02gqhthcc 躍后水深：hc= （213）181232ccghqh出池落差：z= （214）2222222cs

50、ghqhgq式中 q下泄流量， m3/s；寬頂堰上孔流流量系數(shù)，=e閘門(mén)開(kāi)啟高度， m；收縮系數(shù)； 15流速系數(shù)， =0.91.0，取 =0.985b閘孔單寬， m；h0堰上水頭， m；n開(kāi)啟孔數(shù)；d消力池深度， m；0水躍淹沒(méi)系數(shù)，可采用1.051.10，取 1.05；hc躍后水深， m；hc收縮水深， m；t0總勢(shì)能， m；z出池落差， m；hs出池河床水深， m。對(duì)于消力池池深的計(jì)算，應(yīng)先計(jì)算出挖池前收縮水深，按水力學(xué)公式估算出池深，然后求出總勢(shì)能，再試算出挖池后的收縮水深。其計(jì)算式如下：消力池長(zhǎng)度： lsj=ls+lj （215）水躍長(zhǎng)度： lj=6.9（h c-hc） （216） 式

51、中 lsj消力池長(zhǎng)度， m；ls消力池斜坡段水平投影長(zhǎng)度，m；水躍長(zhǎng)度校正系數(shù)，可采用0.70.8；lj水躍長(zhǎng)度， m。 16通過(guò)躍后水深與下游水深的比較進(jìn)行流態(tài)判別，經(jīng)過(guò)計(jì)算，找出最大的池深，池長(zhǎng)作為相應(yīng)的控制條件。同時(shí)考慮到經(jīng)濟(jì)及其他原因，對(duì)池深較大的開(kāi)啟度采用限開(kāi)措施。關(guān)于流態(tài)判別如下：h chs 為自由出流的遠(yuǎn)驅(qū)式水躍。按式（ 29） 、式（ 210） 、式（ 211） 、式（ 212） 、式（ 213） 、式（ 214） 、式（ 215） 、式（ 216）估算消力池深及池長(zhǎng)，其結(jié)果如表26 所示 。表 26 消力池池深、池長(zhǎng)估算消力池尺寸備注開(kāi)啟孔數(shù)n開(kāi)啟高度 e收縮系數(shù)泄流量q 單

52、寬流量q 收縮水深hc躍后水深 hc下游水深hs流態(tài)判別池深 d池長(zhǎng)ls水躍長(zhǎng)lsj0.80.554445.440.493.272.401.0321.519.2 1.00.616607.550.624.032.651.624.523.5 1.20.617739.080.744.412.951.725.725.3 1.50.6199111.40.934.903.251.927.227.4池深控制12.00.62112215.31.245.533.62自由出流2.231.729.6限開(kāi)0.80.5541315.440.443.273.75 1.00.6161817.550.624.034.25 1

53、.20.6172179.080.744.414.58 1.50.61927311.40.934.90 32.00.62136615.31.245.53 淹沒(méi)出流 17注：計(jì)算式中系數(shù)如下： =1.05，=0.97，=0.75，消力池坡段邊坡系數(shù)0m=4。通過(guò)計(jì)算，為了節(jié)省工程造價(jià)，防止消力池過(guò)深，對(duì)開(kāi)啟 1 孔開(kāi)啟高度為 2.0m 限開(kāi)，開(kāi)啟高度為 1.5m 的消力池池深為控制條件。（二） 消力池尺寸及構(gòu)造1消力池深度的計(jì)算根據(jù)所選擇的控制條件，估算池深為2.0m，用公式（ 212） 、 （213） 、式（ 214）計(jì)算挖池后的收縮水深hc1和相應(yīng)的出池落差z 及躍后水深 hc。計(jì)算如下： t

54、0=h0+d=8.5+2=10.5（m） 即 10.5= 22202cchgqht2 2297. 06 .1940.11cchh用迭帶法求得=0.855chhc=5.16（m）181232ccghqh1855. 08 . 940.11812855. 032z=2222222cshgqhgq2222216. 5855. 06 .1940.1125. 397. 06 .1940.11 =0.33（m）驗(yàn)算水躍淹沒(méi)系數(shù)，由 水力學(xué) 教材公式求： 0 =（d+hs+z）/hc （217）得 0=（2.0+3.25+0.33）/5.16=1.08符合在 1.051.10 之間的要求。2消力池池長(zhǎng)根據(jù)池深

55、 2.0m，用式（ 215） 、式（ 216）求得相應(yīng)的消力池長(zhǎng)度為 1832m。3消力池護(hù)坦厚度消力池底板（即護(hù)坦）承受水流的沖擊力、水流脈動(dòng)壓力和底部揚(yáng)壓力等作用，應(yīng)具有足夠的重量、強(qiáng)度和抗沖耐磨的能力。護(hù)坦一般是等厚的，也可采用不同的厚度，始端厚度大，向下游逐漸減小。護(hù)坦厚度可根據(jù)抗沖和抗浮要求，分別計(jì)算，并取其最大值。按抗沖要求計(jì)算消力池護(hù)坦厚度公式為：t=k1 （218）hq按抗浮要求計(jì)算消力池護(hù)坦厚度公式為：t=k2 （219）bmpwu式中 t消力池底板始端厚度，m；k1消力池底板計(jì)算系數(shù)，可采用0.1750.20；k2消力池底板安全系數(shù)，可采用1.11.3；u揚(yáng)壓力， kpa；

56、h泄水時(shí)上、下游水位差，m；pm消力池底板上的脈沖壓力，kn，其值可取躍前收縮斷面流速水頭值的 5%；w消力池底板頂面的水重，kn；水的重度， kn/m3；b消力池底板的飽和重度，kn/m3。該工程可根據(jù)抗沖要求，按式（218）計(jì)算消力池底板厚度。其中k1取為 0.18，q 為確定池深時(shí)的過(guò)閘單寬流量，此處q=11.40m3/（sm） ， 19h為相應(yīng)于單寬流量的上、下游水位差（上游水深8.50m，下游水深3.25m） ，則其底板厚度為：t=0.18=0.9（m）25. 350. 840.11可取消力池底板厚度為t=1.0m。4消力池的構(gòu)造底流式消力池設(shè)施有三種形式：挖深式、消力檻式和綜合式。

57、當(dāng)閘下游尾水深度小于躍后水深時(shí)，可采用挖深式消力池消能；閘下游尾水深度略小于躍后水深時(shí)，可采用消力檻式消力池消能；閘下游尾水深度遠(yuǎn)小于躍后水深，且計(jì)算深度應(yīng)較深時(shí)，可采用挖深式與消力檻式相結(jié)合的綜合式消力池消能。護(hù)坦與閘室、岸墻及翼墻之間，以及其本身沿水流方向均應(yīng)用縫分開(kāi)，以適應(yīng)不均勻沉陷和溫度變形。護(hù)坦自身縫距可取 1020m，靠近翼墻的取小些，縫寬2.02.5cm。護(hù)坦在垂直水流方向通常不設(shè)縫，以保證其穩(wěn)定性?？p若在閘基防滲范圍內(nèi)，縫中應(yīng)設(shè)止水設(shè)置，其他一般鋪設(shè)瀝青油毛氈。為增強(qiáng)護(hù)坦的抗滑穩(wěn)定性，常在消力池末端設(shè)置齒墻，深一般為 0.81.5m，寬為 0.60.8m。結(jié)合本工程的特點(diǎn)，選用

58、挖深式消力池。為了便于施工，消力池的底板作成等厚，為了降低底板下部的滲透壓力，在水平底板的后半部設(shè)置排水孔，孔下鋪設(shè)反濾層，排水孔孔徑為 10cm，間距為 2m，呈梅花形布置。消力池構(gòu)造尺寸如下圖 24。 20圖 24 消力池構(gòu)造尺寸圖 （單位：高程 m、尺寸 cm）四、防沖加固措施四、防沖加固措施（一）海漫設(shè)計(jì)1海漫的作用水流經(jīng)過(guò)消力池，雖已消除了大部分多余能量，但仍留有一定的剩余動(dòng)能，特別是流速分布不均，脈動(dòng)仍較劇烈，具有一定的沖刷能力。因此，護(hù)坦后仍需設(shè)置海漫等防沖加固設(shè)施，以使水流均勻擴(kuò)散，并將流速分布逐步調(diào)整到接近天然河道的水流形態(tài)。2漫的布置和構(gòu)造一般海漫起始端做成 510m 水平

59、段，頂面高程可與護(hù)坦齊平或在消力池尾坎頂以下 0.5m 左右，水平段后作成不陡于 1：10 的斜坡以使水流均勻擴(kuò)散，調(diào)整流速分布，保護(hù)河床不受沖刷。對(duì)海漫的要求有：表面有一定的粗糙度，以利進(jìn)一步消除余能；具有一定的透水性，以便使?jié)B水自由排除，降低揚(yáng)壓力；具有一定的柔性，以適應(yīng)下游河床可能的沖刷變形。常用的有以下幾種形式。 （如圖 25）（1）干砌石海漫。一般由顆粒粒徑大于 30cm 的塊石砌成，厚度為 0.40.6m，下面鋪設(shè)碎石、粗砂墊層，層厚 1015cm，如下圖（a） 。干砌石海漫的抗沖流速為2.54.0m/s。為了加大其抗沖能力，可每隔 810m 設(shè)一漿砌石埂。干砌石常用在海漫后段。（

60、2）漿砌石海漫。砌石粒徑大于 30cm，厚度為 0.40.6m，砌石內(nèi)設(shè)排水孔，下面鋪設(shè)反濾層或墊層， （如下圖（b） ） 。漿砌石海漫的抗沖流速可達(dá) 36m/s，但柔性和透水性較差，一般用于海漫的前部約 10cm 范圍內(nèi)。（3）混凝土板海漫。整個(gè)海漫由板塊拼鋪而成，每塊板長(zhǎng) 25m，厚度為0.10.3m，板中有排水孔，下面層， （如圖（c） 、 （d） ） ?；炷涟搴Ｂ目箾_流速可達(dá)610m/s，但造價(jià)高。有時(shí)為增加表面糙率，可采用斜面式或城垛式混凝土塊體（如圖（e） （f） ） 。鋪設(shè)時(shí)應(yīng)注意順?biāo)髁飨虿灰擞型p。（4）鋼筋混凝土板海漫。當(dāng)出池水流的剩余能量較大時(shí)，可在尾欖下游 510m