完整word版水闸设计.docx
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完整word版水闸设计
第一章设计资料和枢纽设计
1、设计资料
1.1工程概况
前进闸建在前进镇以北的团结渠上是一个节制闸。
本工程等别为川等，水闸
按3级建筑物设计。
该闸有如下的作用：
（1）防洪。
当胜利河水位较高时，关闸挡水，以防止胜利河的高水入侵团结渠
下游两岸的底田，保护下游的农田和村镇。
（2）灌溉。
灌溉期引胜利河水北调，以灌溉团结渠两岸的农田。
（3）引水冲淤。
在枯水季节。
引水北上至下游红星港，以冲淤保港。
1.2规划数据
（1）团结渠为人工渠，其断面尺寸如图1所示。
渠底高程为2194.5m,底宽50m,两岸边坡均为1:
2。
（比例1：
100）
▽2205.8
、、、1:
21:
2.
▽2194.5
L笼J
图1团结渠横断面图（单位：
m）
（2）灌溉期前进闸自流引胜利河水灌溉，引水流量为300m3/s。
此时相应水位
为：
闸上游水位2201.83m,闸下游水位2201.78m;冬春枯水季节，由前进闸自流引水至下游红星港，引水流量为100m3/s，此时相应水位为：
闸上游水位
2201.44m,闸下游水位2201.38m。
（3）闸室稳定计算水位组合：
设计情况，上游水位2204.3m，下游水位2201.0m；校核情况，上游水位2204.7m,下游水位2201.0m。
消能防冲不利情况是：
上游水位2204.7m,下游水位2201.78m,引水流量是300m3/s
（4）下游水位流量关系:
流量m/s
0.00
50.00
100.00
150.00
200.00
250.00
300.00
水位H（m）
2201.00
2201.2C
2201.38
2201.54
2201.66
>2201.74
2201.78
（5）地质资料：
1根据地质钻探报告，闸基土质分布情况见下表:
层序
咼程（m）
土质概况
标准贯入击数（击）
I
2205.75-219604
重粉质壤土
9-13
n
2196.4-2194.7
松散粉质壤土
8
出
2194.7-2178.7
坚硬粉质粘土（局部含铁锰结核）
15-21
2根据土工试验资料，闸基持力层坚硬粉质粘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e=0.69;天然容重20.3KN/m
18kN..；m3。
本地区地震烈度在6度。
（6）本工程等别为III等，水闸按3级建筑物设计。
（7）闸上有交通要求，闸上交通桥为单车道公路桥，桥面净宽4.5m,总宽5.5m，采用板梁结构。
每米桥长约种80KNo（详见设计书插图）
（8）该地区“三材”供应充足。
闸门采用平面钢闸门，尺寸自定，由工厂加工。
不考虑风浪的作用，胜利河为少泥沙河道（含少量推移质泥沙）
2.枢纽设计
2.1进水口防沙设施设计
胜利河为少泥沙河流，防沙要求不高，为防止泥沙进入引水渠，防沙设施设拦沙坎即可，《水电站进水口设计规范》DL/T5398-2007中规定其高度为2.5m~3m,取其高度为2.5m。
2.2引水渠的布置
1取水方式确定：
由于胜利河为少泥沙河道，防沙要求不高，且取水期间河道的水位和流量能够满足取水要求，故取水方式可设计成无坝取水。
2引水口位置选择：
胜利河在流经灌区时有一个明显的弯道，可利用弯道环流
原理，将引水渠的引水口设在胜利河凹岸顶点位置稍偏下游处，该位置距弯道水
流拐点的长度可由公式计算:
LKB4R/B1
式中：
L——进水闸至引水口弯道起点的距离
K――与渠道分沙比有关的系数一般取0.6〜1.0（K=0.8）
R——河道的弯道半径
B――河道河槽的宽度
由此可确定引水口位置
3引水渠的方位确定：
为使弯道水流平顺进入引水渠，根据规范，取引水渠中心线与河道水流方向夹角即引水角不超过30度。
（取25度）
第二章闸孔设计
1.闸室结构设计
1.1闸室结构型式的确定
由于闸室地基土质为坚硬粉质粘土，土质均匀,承载力较大，因此选用整体式平底板闸室，且闸前水位最大可达到10.2m，最低水位可达6.94m,水位变幅3.26m,为减少闸门高度，因此设计成胸墙式闸室。
1.2堰型选择
由于水闸有防洪冲淤的任务，故堰型采用宽顶堰，它有利于泄洪，冲沙，排污，且泄流能力稳定，结构简单，施工方便。
1.3确定闸顶高程
设计情况下，上游水位2204.3m，下游水位2201.0m;校核情况下，上游水位
2204.7m下游水位2201.0m。
不考虑风浪情况，则课本76页公式3-78
人△c忧2204.30.72205.0m
△Hmax
△校hc2204.70.52205.2m
所以取△H2206.0m
1.4确定闸底板高程
闸底板应尽可能置于天然坚实的土层上，在满足强度等条件下，高程应尽可
能高一些。
一般情况下，闸底板高程定为2194.5m，和河底齐平。
2.确定闸门孔口尺寸
2.1计算闸孔总净宽
①灌溉期：
上游水位2201.83m，下游水位2201.78m,流量300m3/s
上游水深H2201.832194.57.33m，下游水深hs2201.782194.57.28m
过水断面A（5027.33）7.33473.96m2
Q
300
0.633m/s
A
473.96
V：
2
1.00.6332c
7.33
7.35m
2g
29.81
上游行近流速v0
行近水头HoH
初步设计认为m0.385，0.94
②枯水季节：
上游水位2201.44m,下游水位2201.38m,流量100m3/s
上游水深H2201.442194.56.94m，下游水深hs2201.382194.56.88m
过水断面A（5026.94）6.94443.33m
22
行近水头H0H上6.94100.2266.943m
2g29.81
hs
诙°.991°8属淹没出流
由公式L0
_Q
m_2gH；/2
100
0.360.940.38529.816.9433/2
9.472m
初步设计认为m0.385，0.94
由于应选用最大过闸单宽流量，故应选最大闸孔总净宽，因此综合两种情况，闸
11.50m3/（s*m），由地质
孔总净宽取值为26.10m。
此时单宽流量q洛
L。
26.1
资料知闸地基处为坚硬粉质粘土，可取20-25m3/（s*m），故满足要求
2.2孔数及单孔宽度的选定
为了保证闸门对称开启，使水流过闸均匀，孔数宜采用单数。
我国大中型水闸单孔宽度一般采用8-12m,故选n3孔，选单孔净宽l010m。
根据规范上游闸墩头部均采用半圆形，下游闸墩头部采用流线形，厚d2m，
边墩取1.5m
闸孔总宽度为：
L1nl0（n1）d3102234m
渠道宽50.0m，闸室总宽度应与渠道宽度相适应，两者的比值为34/50=0.68大于
0.6~0.75,符合要求。
闸孔尺寸示意图见图2-1（比例1：
100）
图2-1闸孔布置图（单位：
m
2.3水闸泄流能力验算（查阅《水闸设计规范》SL265-2001）
2.3.1灌溉期过流验算：
上游水位2201.83m,下游水位2201.78m,流量300m3/s
对于中孔：
l010m，d2m
ll
10.171（10）4—10.171（1
10d10d
对于边孔：
l010m，bb（5037）/27.33221.16m
水闸泄流能力
mg•2gH（3/20.360.9530.38530.29.817.353/2349.75m3/s
大于300m3/s满足要求
2.3.2枯水期过流验算：
上游水位2201.44m,下游水位2201.38m,流量100m3/s
水闸泄流能力
大于100m3/s满足要求。
第三章消能防冲设计
1•消力池设计
1.1确定消能型式
由于本闸所处渠道底部为粉质粘土，抗冲刷能力较低，故采用底流式消能
1.2确定消能计算工况
由第二章计算已知，灌溉期和枯水期水位时闸门全开引水，均为淹没出流，无须消能。
当引水流量为300m3/s，上游水位2204.7m,下游水位2201.78m时，为最不利的工况，取该工况为计算工况
1.3计算工况时上下游水面连接形态的判别
引水流量为300m3/s，上游水位2204.7m，下游水位2201.78m；
上游水位H2204.72194.510.2m，下游水位hs2201.782194.57.28m
该工况情况下，关闸挡水，部分闸门不完全开启，下游水位较低，闸孔射流速度大，最容易造成渠道的冲刷。
消力池设计采用挖深式消力池，消力池首端宽度采用闸孔总宽b134m，末端宽度采用河底宽度b250m。
1.3.1为保证水闸安全运行，可以规定闸门的操作规程，本设计按闸孔对称方式
开启运行，分别为开启3孔和中间1孔
当闸门不完全开启，闸孔射流速度较大，比闸门完全开启时更容易引起渠床的冲刷，取闸门相对开启从0.1-0.65（大于0.65属于堰流）
过水断面A（50210.2）10.2718.08m2
上游行近流速
Q
V0A
300
0.418m/s
718.08
行近水头H。
2
HV0
2g
10.2
1.00.4182
29.81
下游水深ht
2201.78
2194.5
7.28m
10.21m
宽顶堰闸孔出流流量公式Q1enl。
；.2gH0，1
由相对开启高度e/H查《水力学》354页表9-7可得，取0.9
hc0e,假设水跃在最小收缩断面开始发生，由《水闸设计规范》可得:
计算表格如下:
开启孔数n
开启高度e
相对开启高度e/H
垂直收缩系数&
闸孔流量系数口1
泄流量Q
单宽流
量q
收缩断面
水深hco
跃后水深hco2
下游水
深ht
流态
3
「0.51
0.05
0.61
0.54
117.63
3.92
0.31
2.74
7.28
淹没式
3
「1.02
0.1
0.62
0.54
232.24
7.74
0.63
3.73
7.28
淹没式
3
P1.53
0.15
0.62
0.53
343.67
11.46
0.94
4.42
7.28
淹没式
3
2.04
0.2
0.62
0.52
451.73
15.06
1.26
4.95
7.28
淹没式
3
「2.55
0.25
0.62
0.51
557.05
18.57
1.59
5.37
7.28
淹没式
3
3.06
0.3
0.93
0.71
919.58
30.65
2.83
6.29
7.28
淹没式
3
P3.57
0.35
0.63
0.50
756.86
25.23
2.24
5.97
7.28
淹没式
3
4.08
0.4
0.63
0.49
853.03
28.43
2.58
6.18
7.28
淹没式
3
「4.59
0.45
0.64
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