水闸设计说明书Word下载.docx

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闸下游水位为1.78m。

冬春枯水季节，由前进闸自流引水送至下游的红星港冲淤保港，引水流量为100m3/s此时相应的水位为：

闸上游水位为1.44m；

闸下游水位为1.38。

2、闸身稳定计算水位组合

（1）设计情况：

上游水位4.3m，浪高0.8m；

下游水位1.0m。

（2）校核情况：

上游水位4.7m，浪高0.5m；

3、消能防冲设计水位组合

根据分析，消能防冲的不利水位组合是：

引水流量为300m3/s，相应的上游水位为4.70m，下游水位为1.78m。

4、下游水位流量关系

下游水位～流量关系见表

（1）

表

（1）下游水位流量关系

Q（m3/s）

0.0

50.0

100.0

150.0

200.0

250.0

300.0

H下（m）

1.0

1.20

1.38

1.54

1.66

1.74

1.78

二、地质资料

1、闸基分布情况

根据钻探报告，闸基土质分布情况见表

（2）

表

（2）闸基土层分布

层序

高程（m）

土质概况

标准贯入击数（击）

Ⅰ

5..75～-3.60

重粉质壤土

9～13

Ⅱ

-3.60～-5.30

松散粉质土

8

Ⅲ

-5.30～-21.30

坚硬粉质土

（局部含铁锰结核）

15～21

2、闸基土工试验资料

根据土工试验资料，闸基持力层坚硬粉质黏土的各项参数指标为：

凝聚力c=60.0Kpa;

内摩擦角=19°

；

天然孔隙比е=0.69；

天然容重γ=20.3kN/m3.

建闸所用回填土为砂壤土，其内摩擦角=26°

，凝聚力c=0,天然容重γ=18kN/m3。

三、闸的设计标准

根据《水闸设计规范》SD133—84（以下简称SD133—84），前进闸按Ⅲ能建筑物设计。

四、其它有关资料

（1）闸上有交通要求。

根据当地交通部门的建议，闸上交通桥为单车道公路桥，按汽-10设计，履带-50校核。

桥面净宽为4.5m，总宽为5.5m，采用板梁式结构，见图<

三>

每米桥长约重80kN。

（2）该专区“三材”供应充足。

闸门采用平面钢闸门，尺寸自定，由工厂设计、加工制造。

（3）该地区地震设计烈度为6度，故可不考虑地震的影响。

（4）该地区风速资料不全，在进行浪压力计算时，建议取消2Li/2hi=10计算。

交通断面图（单位：

cm）

第二节枢纽布置

前进闸为无坝引水进水闸，整个枢纽主要由引水渠、防沙设施和进水闸等到组成。

一、防沙设施

闸所在河流为少泥沙河道，故防沙要求不高，仅在引水口设拦沙坎一道即可。

拦沙坎高0.8m，底部高程-5.5m，顶高程式-4.7m,迎水面直立，背流坡为1：

1的斜坡，其断面图示<

四>

枢纽布置图

二、引水渠的布置

胜利河河岸比较坚稳，引水渠可以尽量短（大约65m），使前进闸靠近胜利河河岸。

为了保证有较好的引水效果，引水角取得35°

，并将引水口布置在胜利河弯道凹岸顶点偏下游水深较大的地方。

为了减轻引水口处和回流，使水流平顺地进入引水口，引水口的上下游边角修成圆弧形。

引水渠在平面上布置成不对称地向下游收缩的喇叭状，见图<

三、水闸

进水闸（前进闸）为带胸墙的开敞式水闸。

共3孔。

每孔净宽阔8.5m。

胸墙底部高程为2.1m。

闸顶高程为5.8m，闸门高程为2.3m.

1、闸室段

河底板为倒π型钢筋混凝土平底板，缝设在底板中央。

底板顶面高程为-5.5m，厚0.2m。

其顺水流方向长16m。

闸墩为钢筋混凝土结构，顺水流方向长与底板相等，中墩厚取1.1m,边墩与岸墙结合布置，为重力式边墙，既挡水，又挡土，墙后填土高程为5.8m。

闸墩上设有工作门槽和检修门槽。

检修闸门槽距闸墩上游边缘1.7m,工作门槽距闸墩上游边缘5.49，胸墙与检修门槽之间的净距离为2.79m。

闸门采用平面滚轮钢闸门，尺寸为6.7m×

7.8m。

启闭设备选用QPQ-2×

25卷扬机启闭机。

工作桥支承为实体排架，由闸墩缩窄而成。

其顺水流方向长2.3m，厚0.5m，顶面高和5.8m,顶面高程10.5m,排架上设有活动门槽。

公路桥设在下游侧，为板梁式结构，其总宽为5.5m,公路桥支承在排架上，排架底部高程为2。

5m。

2、上游段

铺盖为钢筋混凝土结构，其顺水方向长20m,厚0.4m。

铺盖上游为块石护底，一直护至引水口。

上游翼墙为浆砌石重力式反翼墙，迎水面直立，墙背为1：

0.5的斜坡，收缩角为15°

，圆弧半径为6.6m。

墙顶高程为5.0m，其上设有0.8m高的混凝土挡浪板。

墙后填土高程为4.8m。

翼墙底板为0.6m厚的钢筋混凝土板，前趾长0.2m，翼墙上游与铺盖头部齐平。

翼墙壁上面为干砌块石护坡，每隔壁12m设一道浆砌石格埂。

块石底部设防15㎝的砂垫层。

护坡一直延伸到红旗渠的入口处。

3、下游段

闸室下游采用挖渠式消力池。

其长为21.5m,深为0.5m。

消力池的底板为钢筋混凝土结构，其厚为0.7m。

消力池与闸室连接处有1m宽的小平台，后以1：

4的斜坡连接。

消力池底板下按反滤的要求铺设厚0.3m的砂、碎石垫层、既起反滤、过渡作用，又起排水作用。

海漫长期24m水平设置。

前8m为浆砌块石，后16m为干砌块石，并每隔8m设一道浆砌石格埂，海漫末端设一构造防冲槽。

其深为1.0m，边坡为1：

槽内填以块石。

由于土质条件较好，防冲槽下游不再设护底。

下游翼墙亦为浆砌石重力式反翼墙。

其迎水面直立，墙背坡度为1：

0.5，其扩散角为10°

，圆弧半径为4.8m。

墙顶高程为2.5m，其上设高0.8m的挡浪板，墙后填土高程为2.0m。

下游翼墙底板亦为厚0.6m钢筋混凝土板，其前趾长1.2m，后趾长0.2m。

翼墙下游端与消力池末端齐平。

下游亦采用干砌石护坡，护坡至少3.8m高程处。

每隔8m设一道浆砌石略埂。

护坡延伸至与防冲槽下游端部齐平。

前进闸总体布置见大图。

第三节水力设计

水力设计主要包括两方面的内容,既闸孔设计和消能防冲设计.

一、闸孔设计

闸孔设计的主要任务是:

确定闸室结构形式,选择堰型,确定堰顶高程及孔口尺寸.

1、闸室结构形式

该闸建在人工渠道上，故宜采用开敞式闸室结构。

在运行中,该闸的挡水位达4.3~4.7m，而泄水时上游水位1.44~1.83m，挡水时上游最高水位比泄水时上游最高水位高出2.87m，故拟设置胸墙代替闸门挡水，以减少门高。

减少作用在闸门上的水压力，减少启门力，并降低工作桥的高度，从而节省工程费用。

综上所述，该闸采用带胸墙的开敞式闸室结构。

2、堰型选择及堰顶高程的确定

该闸建在少泥沙的人工渠道上，宜采用结构简单，施工方便，自由出流范围较大的

平底宽顶堰。

考虑到闸基持力层是坚硬粉质粘土（局部含铁锰结核），土质良好，承载

能力大，并参考该地区已建工程的经验，高程可以拟定为-5.5m。

3、孔口尺寸的确定

（1）初拟闸孔尺寸，该闸的孔口尺寸必须满足引水灌溉和引水冲淤保港的要求。

1）引水灌溉：

上游水深H=1.83＋5.5=7.33m

下游水深h=1.78＋5.5=7.28m

引水流量Q=300m3/s

上游行近流速V0=Q/A

A=（b+mH）H=（50＋2×

7.33）×

7.33=473.96m3/s

H0=H＋αv2/2g（取α=1.0）

=7.33＋0.6332/2×

9.8=7.35m

hs/H0=7.28/7.35=0.99>

0.8，故属淹没出流。

=0.356

由宽顶堰没出流公式

对无坎宽顶堰，取m=0.385，假设收缩系数ε=0.96，则

=

=25.83m

2）引水冲淤保港

上游水位H=1.44＋5.5=6.94m

下游水位hs=1.38＋5.5=6.88m

引水流量Q=100m3/s

A=（b＋mH）H=（50＋2×

6.94）×

6.94=443.3m2

v0=Q/A=100/443.3=0.23m/s<

0.5m/s，可以忽略不计，则H0H=6.94。

hs/H0=6.88/6.94=0.99>

0.8，亦属淹没出流。

=0.342

同样得m=0.385，并假定ε=0.96，则得

B02===9.769m.

比较1）、2）的计算结果，B02<

B01，可见引水灌溉情况是确定闸孔尺寸的控制情况，故闸孔宽净B0宜采用较大值25.83m。

拟将闸孔分为3孔，去每孔净宽为8.5m，则闸孔实际总净宽为B0=8.5×

3=25.5m，

由于闸基土质条件较好，不仅承载能力较大，而且坚硬.紧密。

为了减小闸孔总宽度，节省工程量，闸底板宜采用整体式平板，拟将分缝设在各孔底版的中间位置，形成倒π型底版。

中墩采用钢筋混泥土结构，厚1.1m。

墩头、墩尾均采用半圆形，半径为0.55m。

（2）复核过闸流量。

根据初拟的闸孔尺寸，对于中孔，b0=8.5m，bs=b0＋ε=8.5+1.1=9.6m，b0/bs=8.5/9.6=0.885,查SD133-842-2,。

对于边孔，b0=8.5m，bs=34.31m，b0/bs=0.19，查SD133—84附表2—2，得εb=0.909，则

根据SD133—84附表2—1，对于无坎平底宽顶堰，m=0.385，则

=300.19m3/s

实际过流能力满足引水灌溉的设计要求。

同样，可以验证初拟的闸孔尺寸亦符合引水冲淤保港的要求。

因此，该闸的孔口尺寸确定为：

共分3孔，每孔净宽8.5m，4个中墩各厚1.1m,闸空总净宽为25.5m,闸室总宽度为27.7m。

二、消能防冲设计

消能防冲设计包括消力池、海漫及防冲槽等三部分

1、消力池的设计

（1）上下游水面连接形态的判别，闸门从关闭状态到泄流量为300m3/s往往是分级开启的。

为了节省计算工作量，闸门的开度拟分三级。

化一级泄流量50m3/s；

待下游水位稳定后，增大开度到期150m3/s；

待下游水位稳定后，再增大开度至少300m3/s。

当泄流量为50m3/s时：

上游水深H=5.5+4.7=10.2m；

下游水深可采用前一级开度（即Q=0）时的下游水深t=5.5＋1.0=6.5m；

上游行进流速v0===0.069m/s（v0<

0.5m/s）,可以忽略不计。

假设闸门的开度e=0.45m。

为孔流。

查《水力学》（华东水利学院编）表3-17得垂直收缩系数ε`=0.0619

hc=ε`e=0.619×

0.45=0.279m

=1.41m

<

6.5m,故为淹没出流。

由查SD133-84附表2-6得孔流淹没系数，因此有：

式中---孔流流量系数。

因此

该值与要求的流量50m3/s十分的接近，才所假定的闸门开度e=0.45正确。

此时，跃后水深1.23<

t=6.5m，故发生淹没水跃。

以同样的步骤可求得泄水量为150m3/s、300m3/s时水面的连接情况，见表（3）。