水閘sluice設(shè)計簡介-課件

水閘Sluice水工概論1PPT課件５概述123水閘的類型、組成及構(gòu)造閘室安全和地基處理主要內(nèi)容4水閘的孔口尺寸７閘下防滲4水閘室消能防沖６8閘室結(jié)構(gòu)與兩岸連接建筑物其他閘壩建筑物概述水閘定義水閘樞紐等級劃分與洪水標(biāo)準(zhǔn)水閘特點海河防潮閘天津概述一、定義水閘——是調(diào)節(jié)水位、控制流量的低水頭水工建筑物，主要依靠閘門控制水流，具有擋水和泄（引）水的雙重功能，在防洪、治澇、灌溉、供水、航運、發(fā)電等方面應(yīng)用十分廣泛。

低水頭水工建筑物：一般指水頭不超過30m的水工建筑物，主要有水閘、低壩、橡膠壩、船閘等。概述

南通節(jié)制閘建成于1960年7月25日，共23孔，每孔凈寬4.00米，總寬115.60米，采用平面鋼閘門，臥式液壓卷揚式啟閉機。1999年加固時，將工作橋遷至公路橋下，并對公路橋拓寬改造。概述概述

南水北調(diào)中線工程引水渠首位于河南省淅川縣境內(nèi)，距壩址30公里，有引水渠閘兩座，進水閘（5孔）設(shè)計引水流量500立方米/秒，后期規(guī)模引水流量800立方米/秒。概述

高良澗閘：進水閘在洪澤縣高良澗鎮(zhèn)北，是蘇北灌溉總渠首，設(shè)計流量800m3/s，平面閘門。概述

本著“蓄泄兼籌，以泄為主”，“江湖兩利”的原則，1952年4月5日全面動工興建，至6月20日以75天時間建成荊江分洪第一期主體工程。荊江分洪工程進洪閘(當(dāng)?shù)厝朔Q北閘)，有54個進洪孔，長1054.375m；設(shè)計進洪流量為8000m3/s。概述

三河閘在洪澤湖東南蔣壩，是淮河洪澤湖出口進入江水道的咽喉控制工程，淮河流域中三河上節(jié)制閘，設(shè)計流量12000m3/s，設(shè)計水頭6m。弧形閘門。概述

南京秦淮河整治三汊河口閘(雙孔弧形護鏡門）集防洪排澇、改善城市河道水質(zhì)和水環(huán)境及人文景觀等功能于一身。閘室總寬97米，分兩孔，每孔凈寬40米，非汛期控制水位最高為7．00米。概述

射陽河閘，由蘇聯(lián)專家設(shè)計建造于1953年，1956年建成并投入使用，為建國初期的江蘇省第一座擋潮閘，共35孔，總長500米。概述二、平原區(qū)水閘樞紐等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)1、工程等別及建筑物級別平原區(qū)水閘樞紐工程是以水閘為主的水利樞紐工程，一般由水閘、泵站、船閘、水電站等水工建筑物組成，有的還包括涵洞、渡槽等其它泄（引）水建筑物。應(yīng)根據(jù)水閘最大過閘流量及其防護對象的重要性劃分等別。其中水工建筑物的級別應(yīng)根據(jù)其所屬樞紐工程的等別、作用和重要性劃分。概述

表1平原區(qū)水閘樞紐工程分等指標(biāo)工程等別IIIIIIIVV規(guī)模大（1）型大（2）型中型?。?）型?。?）型最大過閘流量（m3/s）≥50005000-10001000-100100-20<20防護對象的重要性特別重要重要中等一般

概述表2水閘樞紐建筑物級別劃分工程等別永久性建筑物級別臨時性建筑物級別主要建筑物次要建筑物Ⅰ134Ⅱ234Ⅲ345Ⅳ455Ⅴ55\概述2、洪水標(biāo)準(zhǔn)平原區(qū)水閘的洪水標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)所在河流流域的防洪規(guī)劃規(guī)定的防洪任務(wù)，以近期防洪目標(biāo)為主，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展要求，按下表所列標(biāo)準(zhǔn)綜合分析確定。水閘級別12345洪水重現(xiàn)期(年)設(shè)計100~5050~3030~2020~1010校核300~200200~100100~5050~3030~20概述水閘（整體式平底板）的傳力過程：水荷載→閘門（承受水壓力）

→閘墩（承受上部結(jié)構(gòu)重量）

→底板（將荷載較均勻地傳給地基）

→地基三、水閘的工作特點1、地基：平原地區(qū)水閘大部分建在土基上。 抗剪強度低→穩(wěn)定性差； 壓縮性較大→容易產(chǎn)生不均勻沉降； 易產(chǎn)生滲透變形，抗沖刷能力低。概述概述2、水流(1)靜水（關(guān)閘）：水平水壓力、土基→滑動；水頭差產(chǎn)生滲透壓力→不利于穩(wěn)定；繞岸滲流→不利于翼墻穩(wěn)定。概述(2)開閘泄水：水頭差→流速大→對下游河床、岸坡沖刷；水位變幅較大→流態(tài)多（堰流、孔流），淹沒出流、自由出流；閘門全開時，水頭差小→易形成波狀水躍；閘門開啟順序不合理時→產(chǎn)生折沖水流。概述水閘相關(guān)規(guī)范《水閘設(shè)計規(guī)范》（SL265-2001）《水閘施工規(guī)范》（SL27-91)《水閘工程管理設(shè)計規(guī)范》（SL170-96)《水閘技術(shù)管理規(guī)程》（SL75-94)《水閘安全鑒定規(guī)定》（SL214-98)５概述123水閘的類型、組成及構(gòu)造閘室安全和地基處理主要內(nèi)容4水閘的孔口尺寸７閘下防滲4水閘室消能防沖６8閘室結(jié)構(gòu)與兩岸連接建筑物其他閘壩建筑物一、分類

1、按功能分水閘的類型、組成及構(gòu)造2、按閘室結(jié)構(gòu)分P123(1)開敞式：閘室露天

——有胸墻、無胸墻

(2)涵洞式：閘室后部有洞身段，洞頂有填土覆蓋。3、按操作閘門的動力分(1)機械操作閘門的水閘(2)水力操作閘門的水閘水閘的類型、組成及構(gòu)造4、水閘按照規(guī)模分

(1)大型水閘：Q>1000m3/s；

(2)中型水閘：Q=100m3/s-1000m3/s；（3）小型水閘。3、按施工方式(1)現(xiàn)澆(2)裝配水閘的類型、組成及構(gòu)造二、水閘的組成土基上水閘立體示意圖水閘的類型、組成及構(gòu)造1.閘室（調(diào)節(jié)水位和流量）：底板、閘墩、閘門、（胸墻）、工作橋、交通橋2.上游連接段（引導(dǎo)水流平順進入閘室）：翼墻、鋪蓋、護底、上游防沖槽、上游護坡3.下游連接段（消能、防沖）：翼墻、護坦、海漫、下游防沖槽、下游護坡、下游排水（反濾、排水孔）水閘的類型、組成及構(gòu)造５概述123水閘的類型、組成及構(gòu)造閘室安全和地基處理主要內(nèi)容4水閘的孔口尺寸７閘下防滲4水閘室消能防沖６8閘室結(jié)構(gòu)與兩岸連接建筑物其他閘壩建筑物單寬流量：應(yīng)避免復(fù)雜地基處理；考慮抗沖刷能力q。在水閘的可行性研究階段，過閘單寬流量q可按下列數(shù)據(jù)選用：粉砂、細(xì)砂、粉土和淤泥——5～10m2/s；砂壤土——10～15m2/s；壤土——15～20m2/s；粘土——15～25m2/s。水閘的孔口尺寸計算孔口尺寸B及溢流前沿總寬L

規(guī)范中介紹了平底閘閘孔自由堰流、淹沒式堰流、孔流的計算公式：平底板堰流：平底板堰流淹沒狀態(tài)：平底板孔流：水閘的孔口尺寸閘孔數(shù)n=B０/b，如果運用上無特殊要求，一般b=8～12m，n<8時n一般取奇數(shù)；

溢流前緣總寬：L=nb+（n-1）d，d為閘墩厚度。水閘的孔口尺寸５概述123水閘的類型、組成及構(gòu)造閘室安全和地基處理主要內(nèi)容4水閘的孔口尺寸７閘下防滲4水閘室消能防沖６8閘室結(jié)構(gòu)與兩岸連接建筑物其他閘壩建筑物1、土基上的閘室穩(wěn)定計算應(yīng)滿足以下要求

⑴在各種計算情況下，閘室的平均基底壓力不大于地基允許承載力，最大基底壓力不大于地基允許承載力的1.2倍；

⑵閘室基底應(yīng)力的最大值和最小值之比不大于規(guī)范規(guī)定的允許值,不均勻沉降問題；

⑶沿閘室基底面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)不小于規(guī)范規(guī)定的允許值。閘室安全和地基處理2、巖基上的閘室穩(wěn)定計算應(yīng)滿足以下要求

⑴各種計算情況下，閘室的最大基底壓力不大于地基允許承載力；

⑵在非地震情況下，閘室基底不出現(xiàn)拉應(yīng)力；在地震情況下，閘室基底拉應(yīng)力不大于100kPa；

⑶沿閘室基底面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)不小于規(guī)范規(guī)定的允許值。閘室安全和地基處理當(dāng)不能滿足要求，需進行地基處理，常用：

◎換土墊層◎強夯法

◎樁基礎(chǔ)◎預(yù)壓加固

◎沉井基礎(chǔ)

◎振沖碎石樁

◎高壓旋噴灌漿閘室安全和地基處理５概述123水閘的類型、組成及構(gòu)造閘室安全和地基處理主要內(nèi)容4水閘的孔口尺寸７閘下防滲4水閘消能防沖６8閘室結(jié)構(gòu)與兩岸連接建筑物其他閘壩建筑物一、閘下泄流的特點和閘下沖刷的原因1、閘下泄流的特點（泄量大、水頭低、弗氏數(shù)小、消能不充分）（1）分洪閘：開始泄流時下游無水或水位很低；始流條件差：Qmax→⊿Zmax；水位升高，F(xiàn)r較小，易產(chǎn)生波狀水躍；進口流態(tài)不對稱時會產(chǎn)生折沖水流。水閘消能防沖水閘消能防沖（2）節(jié)制閘閘門開啟不對稱時會產(chǎn)生折沖水流，下游水流不穩(wěn)定；上下游水頭差大，能量大。（3）排水閘上下游水頭差小，過閘水流常處于緩流；水閘消能防沖2、閘下沖刷的原因：

q大而土壤的抗沖刷能力低； 河道收縮，水流未充分?jǐn)U散； 運用不合理，產(chǎn)生折沖水流； 消能工設(shè)計不合理。水閘消能防沖二、消能工設(shè)計

消能防沖設(shè)施必須在各種可能出現(xiàn)的水力條件下，都能滿足消散動能與均勻擴散水流的要求，且應(yīng)與下游河道有良好的銜接。

1、消能方式：大多數(shù)采用底流消能，水閘承受的水頭不高，閘下躍前Fr較低，宜采用底流式水躍消能。水閘消能防沖2、計算消力池長度、深度及消力池底板的厚度①消力池深度：按水躍動量平衡方程試算求解，需經(jīng)過試算確定。②消力池的長度：用經(jīng)驗公式計算。③消力池護坦厚度：根據(jù)抗沖和抗浮要求確定。水閘消能防沖①消力池深度計算：水閘消能防沖設(shè)計水閘消能防沖

實際工程設(shè)計中，往往是計算出各種不同水位組合、閘門開度時要求的消力池深度，取其最大值作為設(shè)計值。消力池池深一般為1～3m。水閘消能防沖②消力池的長度：用經(jīng)驗公式計算Lj為水躍長度，規(guī)范（SL265-2001）中推薦采用歐勒佛托斯基公式計算：水閘消能防沖③消力池底板（護坦）厚度：要求滿足抗浮和抗沖要求，且不小于0.5m?？箾_：抗?。簁1為消力池底板計算系數(shù)，可采用0.15

0.20；k2為消力池底板安全系數(shù)，可采用1.11.3

水閘消能防沖

下挖式消力池與閘室底板之間直接用斜坡段連接即可，規(guī)范規(guī)定消力池斜坡段坡度不應(yīng)陡于1：4。傾斜段不宜設(shè)排水孔，護坦后部設(shè)鉛直排水孔以降低池底板滲透壓力，并在該部位底面鋪設(shè)反濾層。1:4~1:5⑶消力池布置水閘消能防沖3、輔助消能工

(1)作用：

①加大水流阻力；

②加強水流紊動和撞擊；

③穩(wěn)定水躍；

④利于擴散水流

(2)類型： 消力墩，池首坎，消力梁，散流墩等水閘消能防沖4、上下游防護

(1)閘下防護：

①護坦、反濾層

②海漫

③海漫末端設(shè)大塊石防沖槽：限制沖刷向上游擴展，保護海漫。深度一般為1.0～2.0m，上下游坡度可采用1：2～1：4；

④下游兩岸護坡長度應(yīng)大于護底長度。②海漫緊接護坦，進一步消除余能，調(diào)整流速分布，達到不沖流速；要求：抗沖、有一定柔性、表面粗糙、透水；材料：漿砌石、干砌石；長度：按經(jīng)驗公式計算水閘消能防沖土壤名稱粉土細(xì)砂粗砂細(xì)礫石粗礫石小卵石中等緊密粘土粘土緊密允許平均流速（m/s）0.19~0.260.26~0.400.7~0.80.8~0.951.2~1.41.4~1.81.11.5水閘消能防沖水閘消能防沖(2)上游防護：齒墻/防沖槽→護底→鋪蓋為了防止水流沖刷，必要時上游護底首端應(yīng)設(shè)防沖槽（或防沖墻），其深度一般采用1.0m即可。５概述123水閘的類型、組成及構(gòu)造閘室安全和地基處理主要內(nèi)容4水閘的孔口尺寸７閘下防滲4水閘消能防沖６8閘室結(jié)構(gòu)與兩岸連接建筑物其他閘壩建筑物1、閘基滲流的主要危害沿閘基的滲流對建筑物產(chǎn)生向上的壓力，減輕建筑物有效重量，降低閘身抗滑穩(wěn)定性，沿兩岸的滲流對翼墻產(chǎn)生水平推力；由于滲透力的作用，滲透力可能造成土的滲透變形；嚴(yán)重的滲漏將造成大量的水量損失；滲流可能使地基內(nèi)可溶解的物質(zhì)加速溶解。閘下防滲2、閘基防滲長度的確定與布置1）閘基的防滲長度L：地下輪廓線（閘基滲流第一根流線，即鋪蓋和垂直防滲體等防滲結(jié)構(gòu)以及閘室底板與地基的接觸線）的長度應(yīng)滿足：C值粉砂細(xì)砂中砂粗砂中礫細(xì)砂粗礫夾卵石輕粉質(zhì)砂壤土砂壤土壤土粘土有反濾時13~99~77~55~44~33~2.511~79~55~33~2無反濾時————————————————7~44~3閘下防滲2）防滲地下輪廓布置(1)布置原則：先阻后排，防滲與導(dǎo)滲相結(jié)合。(2)防滲排水設(shè)施水平防滲→

鋪蓋、水平鋪設(shè)土工膜垂直防滲→

鋼筋砼板樁、砼防滲墻、灌注式水泥砂漿帷幕、土工膜垂直防滲結(jié)構(gòu)、高壓噴射灌漿、定噴板墻導(dǎo)滲→排水反濾

閘下防滲規(guī)范中對水平防滲的要求：鋪蓋長度采用上、下游最大水頭差的3～5倍；砼或鋼筋砼鋪蓋的厚度，一般根據(jù)構(gòu)造要求確定，最小厚度不宜小于0.4m，一般作成等厚；為了減小地基不均勻沉降和溫度變化的影響，通常設(shè)順?biāo)飨虻挠谰每p，縫距可采用8～20m。閘下防滲鋼筋砼板樁最小厚度不宜小于0.2m，寬度不宜小于0.4m；水泥砂漿帷幕或高壓噴射灌漿帷幕的最小厚度不宜小于0.1m；砼防滲墻的最小厚度不宜小于0.2m；規(guī)范中對垂直防滲的要求：

閘室底板的上、下游端均宜設(shè)置齒墻，齒墻深度可采用0.5～1.5m。閘下防滲（3）不同情況下防滲布置①粘性土地基

→降低滲透壓力，增加閘身有效重量②砂性土地基：

→防止?jié)B透變形→通過延長滲徑來降低滲透流速和坡降，對降低滲透壓力的要求較低。閘下防滲改進阻力系數(shù)法

流網(wǎng)法

直線比例法數(shù)值分析法電擬試驗法閘下防滲——滲流分析方法要求水平段及出口段的滲透坡降必須小于規(guī)范規(guī)定的允許坡降；水平段的平均滲透坡降根據(jù)各水平段的長度和水頭損失計算；出口段的平均出逸坡降：TS′T′閘下防滲水平段的允許滲透坡降及出口段防止流土破壞的允許滲透坡降見規(guī)范；驗算砂礫石閘基出口段抗?jié)B穩(wěn)定性時，應(yīng)首先判別可能發(fā)生的滲流破壞型式，為管涌破壞時，其允許坡降為：閘下防滲５概述123水閘的類型、組成及構(gòu)造閘室安全和地基處理主要內(nèi)容4水閘的孔口尺寸７閘下防滲4水閘消能防沖６8閘室結(jié)構(gòu)與兩岸連接建筑物其他閘壩建筑物一、底板：1、型式(1)按底板與閘墩的連接方式分①整體式：閘墩和底板澆筑成整體，有分段縫時縫設(shè)在閘墩上?！装迨莻髁Y(jié)構(gòu)，將荷載較均勻地傳給地基。閘室整體性較好，適用于松軟地基。②分離式：底板與閘墩用沉陷縫分開?！l墩傳力，底板僅防滲抗沖，一般適用于巖基或壓縮性小的土基。閘室結(jié)構(gòu)與兩岸連接建筑物閘室結(jié)構(gòu)與兩岸連接建筑物2、布置(1)分離式底板

材料：混凝土或漿砌石厚度：滿足自身穩(wěn)定要求(2)整體式平底板

材料：（鋼筋）混凝土高程：考慮運用、經(jīng)濟和地質(zhì)條件確定厚度：根據(jù)地基條件、作用荷載和閘孔凈寬等因素，滿足強度和剛度要求。通常是等厚度的，也有變厚度的。對于大、中型水閘，平底板厚度可取閘孔凈寬的1/6～1/8，約為1～2m，一般不小于1m。閘室結(jié)構(gòu)與兩岸連接建筑物

二、閘墩1、材料：混凝土（小型工程常用漿砌塊石）2、閘頂高程：閘頂高程通常指閘室胸墻或閘門擋水線上游閘墩和閘墻的頂部高程。應(yīng)根據(jù)擋水和泄水兩種運用情況確定。

擋水時閘頂高程不低于水閘正常蓄水位（或最高擋水位）加波浪計算高度與相應(yīng)安全超高值之和；

泄水時閘頂高程不應(yīng)低于設(shè)計洪水位（或校核洪水位）與相應(yīng)安全超高值之和。閘室結(jié)構(gòu)與兩岸連接建筑物水閘安全超高下限值（m）水閘級別1234、5擋水時正常蓄水位0.70.50.40.3最高擋水位0.50.40.30.2泄水時設(shè)計洪水位1.51.00.70.5校核洪水位1.00.70.50.4

位于防洪（擋潮）堤上的水閘，其閘頂高程不得低于防洪（擋潮）堤堤頂高程。閘室結(jié)構(gòu)與兩岸連接建筑物3、長度：

與底板長度相同或比底板長度稍短，取決于上部結(jié)構(gòu)布置和閘門型式。4、厚度：

根據(jù)閘孔孔徑、受力條件、結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求和施工方法等確定，平面閘門閘墩門槽處不宜小于0.4m。閘室結(jié)構(gòu)與兩岸連接建筑物5、外形：應(yīng)使水流平順、側(cè)向收縮小，過流能力大。閘室結(jié)構(gòu)與兩岸連接建筑物三、閘門1、寬度：與孔口一致2、高度：露頂式閘門頂部在可能出現(xiàn)的最高擋水位以上應(yīng)有0.3～0.5m的超高。3、型式：最常用的有平面閘門和弧形閘門。4、布置：要考慮對閘室穩(wěn)定、閘墩和地基的應(yīng)力以及對上部結(jié)構(gòu)布置的影響閘室結(jié)構(gòu)與兩岸連接建筑物四、分縫和止水沉陷縫、伸縮縫：防止閘室因地基不均勻沉陷或溫度變化而產(chǎn)生裂縫。土基上的分段長度不宜超過35m。止水：防滲，有水平止水和垂直止水。閘室結(jié)構(gòu)與兩岸連接建筑物五、提高閘室抗滑穩(wěn)定性的工程措施

1)增加閘室底板的齒墻深度；

2)將閘門的位置向低水頭一側(cè)移動，或?qū)⑺l底板向高水位一側(cè)加長；

3)適當(dāng)增加閘室結(jié)構(gòu)的尺寸；

4)增加防滲體的長度（鋪蓋、板樁），或在不影響防滲安全的前提下，將排水設(shè)施向閘室底板靠近，以減小滲透壓力。閘室結(jié)構(gòu)與兩岸連接建筑物1、兩岸連接結(jié)構(gòu)的種類上游翼墻下游翼墻岸墻刺墻六、連接結(jié)構(gòu)的作用及種類閘室結(jié)構(gòu)與兩岸連接建筑物閘室結(jié)構(gòu)與兩岸連接建筑物2、兩岸連接結(jié)構(gòu)的作用

擋土，保證岸坡穩(wěn)定，保護岸坡免受沖刷；改善水閘進、出水流條件——上游翼墻引導(dǎo)水流平順進入閘室；下游翼墻使水流均勻擴散，提高消能防沖效果；滿足側(cè)向繞滲要求，防止兩岸土體的滲透變形；岸墻可減輕閘室底板邊荷載的影響。閘室結(jié)