水闸设计Word文档格式.docx

1、 5年一遇规划设计除涝流量，230，水闸建成后相应闸下游水位为39.9，要求泄洪时闸上、下游允许水面壅高0.1。20年一遇洪水校核流量495，闸下游相应水位41.8，要求建闸后泄洪时上、下游水面允许壅高0.2。正常灌溉蓄水位为41.0。该河经治理后的下游河道水位流量关系见表11。表1-1 河道水位流量关系流量（）6.2219.9239.664.594.6129.3水深（）0.51.01.52.02.53.01.3 闸址处地形情况该河原河道过水断面较小，不能满足排涝和排洪要求。根据规划要求，须奖原河道扩宽加深，经治理后闸址处河底高程定为36.0，河道底扩宽为43.0，边坡1：2.5。河两岸地面平

2、坦，河道在闸址上下游顺直。1.4 闸址处地质资料闸基为亚黏土，主要物理力学指标如下：土壤湿重度19 m浮重度10m；土壤内摩擦角16，粘滞力C10a；地基允许承载力120a；混凝土与地基的滑动摩擦系数0.25；土壤的压缩模量=10。1.5 天然建筑材料石料：本闸地处平原，缺乏石料，需到距闸下120K的县办采石厂运料。 砂料：闸址以北的沙河中有丰富的沙源，运距仅5K，多为中，细砂。砖：本地烧制有普通砖，但不能用于水下结构。1.6 施工条件 闸址处对外交通比较方便，距省级公路仅4 K。施工用水、电充足。在县城即可采购到工程所使用的钢筋、水泥、木材等。1.7 其它资料 气温：闸址处历年平均气温14.

3、5C，最高7月份平均气温30C，最低1月份均气温1.0C风速：计算风速为19，风向垂直闸轴线，吹程0.35。水闸是一种低水头水工建筑物，具有挡水、泄水的双重作用，在水利工程中应用十分广泛。其主要作用除了通过闸门的启闭控制闸门流量和调节水位外，还具有防止潮水倒灌以及汛期排泄洪水的功能。水闸常常与其他水工建筑物组成水利枢纽，共同发挥作用，如与泵毡组成抽水枢纽、与水电站组成发电枢纽，与其他挡水建筑物组成水库枢纽等。我设计的水闸类型为节制闸。主要是为了排涝、防洪、灌溉等。 水闸由上游连接段、闸室、下游连接段三部分组成。上游连接段的作用是将上游开水平顺地引进闸室，并具有防冲和防渗等作用；下游连接段的作用

4、是引导过闸水流均匀扩散，通过消能防冲设施，以保证闸后水流不发生有害冲刷。闸室段位于上下游连段之间，是水闸工程的主体，其作用是控制水位、调节流量 第二章 闸室基本形式和孔口尺寸的确定一 确定水闸的基本形式1.建闸的目的该闸是平原河道上的一节制闸，以抬高水位引水灌溉农田为主。闸上游控制流积3602，利用该水闸控制水位可以灌溉20万亩农田。 2确定水闸的基本形式 2.1 闸室结构形式分为：开敞式和封闭式两种。开敞式水闸又分为：有胸墙和无胸墙两种，前者用于上游水位变幅较大，水闸净宽有为底水位过闸流量所控制，在高水位时需用闸门控制流量的水闸。后者用于上游水位变幅不大或有通航、排水、排污等特别要求的水闸。

5、由于本设计上游水位变幅不大，故采用开敞式无胸墙形式的水闸。 2.2 水闸按过水流量大小将水闸分为大、中、小水闸。过闸流量在350m3为大型水闸，在1001000 m3的为中型水闸，小于100m3的为小型水闸。本设计流量在1001000m3之间，所以确定本闸为中型水闸。二 确定闸孔型式与尺寸的方法和步骤1、闸孔形式 常用的闸孔形式有宽顶堰、低实用堰和孔口泄流三种。宽顶堰是水闸中常用的一种形式。它有利于泄洪、排沙、排污、排冰、通航，且泄流能力比较稳定，结构简单，施工方便，但泄流时流量系数较小，容易产生波状水跃。本设计考虑要用泄流能力比较稳定，结构简单，施工方便的，固选用宽顶堰为闸孔形式。2、闸底板

6、形式闸底板形式采用平地板。因本工程为中型水闸，闸室工程量较大，所以适当降低底板高程是有利的。故闸底板高程与河底齐平，高程为36.00m。 3、闸室分孔及孔宽确定 3、1判别流态 由设计资料可知，经治理后闸址处河底高程为36m，河道的底宽扩宽为43.0m。边坡1：2.5，河两岸地势平坦。闸下游水深为39.9米，允许上游水面壅高h0.1米。所以上游设计水深为h0=39.9+0.1=40.0m。上游总水头H00+v02/2g， 式中V0 ：上游行进流速，对于节制闸，上游水头H0下+壅高水位H0、为上下游相对于闸底板高程的总水头及下有水深。 H0=39.9+0.1-36=4.0m根据宽顶堰的淹没条件0

7、是否大于0.8，可判断是否为淹没出流。由于0=3.9/4.0=0.9750.8，故为淹没出流。 3.2计算闸孔宽度 根据水流成堰流时的闸孔总净宽的计算公式（教材水工建筑物中国水利水电出版社P135式5-1）：式中：Q设计流量，m3； B0闸孔总净宽，m；H0计入行进流速水头在内的堰顶水头，m；，m淹没系数、侧收缩系数和流量系数，g重力加速度，2。由于0=0.975，可以查下表（教材水力学P193表8-4）得0.900.910.920.930.940.950.960.970.980.840.820.780.740.700.650.590.500.40 =0.50（0.500.40）/2=0.45

8、0 .侧收缩系数与孔口尺寸等因素有关，计算时先假定值。 初步假定 .流量系数m宽顶堰的流量系数m决定于堰顶进口形式， 直角进口平底板时，由于本设计宽顶堰的堰高为零，所以它的流量系数m值最大可取0.385。式中P，H分别为坝高及上游水头。 B0 m（2g）1/2H03/2 =230/0.3850.970.450（29.8）1/24.03/2 =38.642m.单孔宽度b 根据水闸使用要求，闸门型式及启闭机容量等因素，并参照闸门尺寸选定，单孔宽度b大中型常为812m；.孔数n： 孔数在闸孔数目较少时（为68孔以下），宜取奇数孔，以利对称开启，改善闸下游水流条件。为了便于闸门对称开启，使过闸水流均匀

9、，避免因偏流造成闸下的局部冲刷和使闸室结构受力对称，孔数宜采用单数。本设计闸孔数n取5孔。 b =38.642/5=7.728m, 取b为8m.3.3闸室宽度（1）2t d：闸墩厚度 t：边墩厚度 根据闸孔尺寸及上部结构布置，拟定闸边墩形状与尺寸，闸墩上游头部宜为曲线形，以改善水流条件；闸墩厚度一般不小于1.0m，并应保证门槽处闸墩最小厚度不小于50。设定两个中墩为1.2m，两个缝墩为1.5m，两个边墩为1.0m。则58.0+1.2+1.2+1.5+1.5+21.0=47.4m4.过流校核设计洪水位：40-36=4.0m时的泄量Q泄 m（2g）1/2H03/2 =58.00.38519.61/

10、24.03/2 =238.08m3（Q泄Q设）设=（238.08230）/230 =3.5%5%校核洪水位： 41.8-36=5.8mH0=41.8+0.2-36=6.0m 0=5.8/6.0=0.967则=0.525 0.385, =0.97Q校 m（2g）1/2H03/20.5259.8）6.0 3/2 =510.278 m3（Q泄Q校） / Q校=（510.278495）/495=3.1%5%经比较，本设计满足泄流要求。三 闸底板形式选择及尺寸拟定1.闸底板形式因为地基是亚黏土地基易产生不均匀沉陷,故采用钢筋砼平板结构,它可以把闸室荷载比较均匀的传布于地基。采用等厚度的平板。2.闸底板尺

11、寸的确定板厚为单孔净跨的1/61/8，且在12米内。本设计单孔净跨为8米，故板厚取1.0米，且两端设有0.5米厚齿墙。顺水流方向长度：1.52.5=2.2，H为上、下游最大水头差5.8米，故2.25.8=12.76米，取13.0米。垂直水流方向边墩厚1.0米，缝墩厚1.5米，中墩厚1.2米。四 闸墩及闸门尺寸的确定由于本节制闸可灌溉20万亩农田，根据我国水利水电枢纽工程等级划分及标准规定，故本节制闸工程等别为三等，工程规模为中型，主要建筑物为3级，次要建筑物为4级。1.闸墩的厚度选定 在考虑到闸门槽深度需设置3050的情况下，设定两个中墩为1.2m，两个缝墩为1.5m，两个边墩为1.0m。2.

12、闸墩的长度拟定为方便计算，本设计选取同底板同长为13.0米。3.闸门高度拟定 闸门高度=闸前正常壅高水位+超高其中： 超高 h0+2h1+ h0波浪中心线超过静水位的高度（m）2h1波浪高度（m）安全加高（m）则 2h1=0.00761/12（g2）1/3.（V2） =0.007619-1/12（9.8350/192）1/3（192/9.8）=0.46m20.3311/2.15（g2）1/3.75.（V2）=0.33119-1/2.15350/192）1/3.75（192/9.8）=5.65mh0=42/ 23.140.462/5.65=0.117mg2=9.50120250，所以累计频率的波

13、高即为波浪高度0.46mD为吹程350m。 根据水工建筑物教材P152表5-11查得因为设计洪水位3级为0.4m 校核洪水位3级为0.3m所以设计： h0+2=0.113+0.46 +0.4=0.973m 校核： h0+2=0.113+0.46+0.3=0.873m 由于闸顶静水位以上的安全超高大于3级0.7m；校核洪水位0.5m。则安全超高 d选取为0.973米。闸门高度=6+0.973=6.973m，取7.0m。由于校核水位7.0m大于5.0m，故闸门高度选取7.0m，其高程为44.0m。4.闸墩的高度拟定 闸墩高度=闸门高度+安全超高 =7.0+0.7 =7.7m 选取闸墩高度为8.0m，高程为45.0m。5.闸门及启闭设备 5.1 闸门的形式 本节制闸采用平面闸门 5.2 闸门的尺寸拟定 闸门高7.0m 厚0.6m 宽8.6m 5.3启闭机布置采用一机一门的固定卷扬启闭机6.工作桥 6.1工作桥供安置启闭机和管理人员操纵之用 工作桥的梁底至闸室底板的净空高度h按下式计算：