完整word版水闸设计.docx

1、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、1:2 1:2 . 2194.5

2、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

3、m /s0.0050.00100.00150.00200.00250.00300.00水位H（m）2201.002201.2C2201.382201.542201.662201.742201.78（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）I2205.75-219604重粉质壤土9-13n2196.4-2194.7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）15-212 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 2

4、0.3KN/m18kN.；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80KN o （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2.5m3m, 取其高度为2.5m。2

5、.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:L KB 4R/B 1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 0.61.0 (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

6、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 2204.3

7、 0.7 2205.0m H max校 hc 2204.7 0.5 2205.2m所以取 H 2206.0m1.4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计算闸孔总净宽灌溉期：上游水位 2201.83m，下游水位2201.78m,流量300m3/s上游水深 H 2201.83 2194.5 7.33m，下游水深 hs 2201.78 2194.5 7.28m过水断面 A (50 2 7.33) 7.33 473.96m2Q3000.633m/sA473.96V

8、：21.0 0.6332 c7.337.35m2g2 9.81上游行近流速v0行近水头Ho H初步设计认为m 0.385， 0.94枯水季节：上游水位 2201.44m,下游水位2201.38m,流量100m3/s上游水深 H 2201.44 2194.5 6.94m，下游水深 hs 2201.38 2194.5 6.88m过水断面 A (50 2 6.94) 6.94 443.33m2 2行近水头 H0 H 上 6.94 10 0.226 6.943m2g 2 9.81hs诙.991 8属淹没出流由公式L0_Q m _2gH；/21000.36 0.94 0.385 2 9.81 6.943

9、3/29.472m初步设计认为m 0.385， 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n 3孔，选单孔净宽l0 10m。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 d 2m，边墩取1.5m闸孔总宽度为：L1 nl0 （n 1） d 3 10

10、 2 2 34 m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0.60.75,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：m2.3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：l0 10m，d 2ml l1 0.171(1 0 )4 1 0.171 (110 d 10 d对于边孔：l0 10m， bb (50 37)/2 7.33 2 21.16m水闸泄流能力mg 2gH(3/2 0.36 0.95

11、3 0.385 30 .2 9.81 7.353/2 349.75m3/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300 m3/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

12、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 H 2204.7 2194.5 10.2m，下游水位 hs 2201.78 2194.5 7.28m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b1 34m，末端宽度采用河底宽度b2 50m。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

13、.1-0.65 (大于0.65属于堰流)过水断面 A (50 2 10.2) 10.2 718.08m2上游行近流速QV0 A3000.418m/s718.08行近水头H。2H V02g10.21.0 0.41822 9.81下游水深ht2201.782194.57.28m10.21m宽顶堰闸孔出流流量公式 Q 1enl。；. 2gH0， 1由相对开启高度e/H查水力学354页表9-7可得， 取0.9hc0 e,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

14、水 深h co2下游水深ht流态30.510.050.610.54117.633.920.312.747.28淹没式31.020.10.620.54232.247.740.633.737.28淹没式3P 1.530.150.620.53343.6711.460.944.427.28淹没式32.040.20.620.52451.7315.061.264.957.28淹没式32.550.250.620.51557.0518.571.595.377.28淹没式33.060.30.930.71919.5830.652.836.297.28淹没式3P 3.570.350.630.50756.8625.232.245.977.28淹没式34.080.40.630.49853.0328.432.586.187.28淹没式34.590.450.640