水闸孔口尺寸设计步骤
讲座-6-2 闸址的选择和闸孔尺寸学习文档
闸址的选择
• 闸址的选择的原则： • （1）尽可能选择壤土、中砂、粗砂和砂砾石
作为水闸的地基，避开淤泥、粉砂和细砂地基， 必要时应采取相应的处理措施。 • （2）拦河闸闸址应尽量选在河流的顺直段； 从河道中取水的进水闸的轴线方向与主河道的 夹角应在300以内。
闸孔尺寸设计
• 低实用堰：
• 低实用堰有梯形、曲线形和驼峰形，设计、施 工复杂。
• 自由泄流范围小，泄流受尾水位变化的影响 大。
• 自由泄流时，流量系数较大，反之，流量系 数小，过流不稳定。
• 可挡砂。
（3）底板高程
• 底板高程低，闸室宽度可减小，施工排水困难、 开挖量大，两岸连接建筑物高度增加，对小型 工程造价是不经济的。
（4）闸墩及边墩的形式
（5）闸室单孔宽度和闸室总宽
• 闸室的单孔宽度一般为b=5～12m。 • 闸室的孔数n：宜采用单数，有利于对称开启
闸门。 • 闸室总宽：L=nb+(n-1)d ，d为闸墩的厚度。
（1）设计上下游水位及流量
• 无坝取水的引水闸 • 设计上游水位：在灌溉临界期外河平均水位的
系列中选择相应与灌溉保证率的水位。 • 设计流量：在历年灌溉临界期最大取水流量系
列中选择相应与灌溉保证率的流量。
• 有坝取水的引水闸
• 设计上游水位：即为闸后渠道的设计水位加过 闸的水头。
• 节制闸（拦河闸）
• 闸孔尺寸的设计包括：闸室、堰型等形式的选 择，闸底板高程、孔口总净宽、单孔尺寸和孔 数等参数的确定。
• 闸孔尺寸确定的步骤： • 选择水闸的类型→ • 选择闸底板堰型及高程（m）→ • 确定设计上下游水位及流量→ • 计算水闸闸室的总净宽（ • 选择闸孔的孔数及单孔尺寸→ • 校核过水流量。
水闸设计
流量 Q（m3 / s) 下游水深H 上游水深 hs 1490 1650 1806 1.76 2.07 2.38 3.25 3.47 3.67
单宽流量 12.41 13.75 15.05
qs
上、下游 海漫长度L p 水位差 H ' 1.49 1.4 1.29 46.7 48.4 49.6
则为淹没出流，列表计算
表 2 流态判别
流量Q（m3/s） 下游水深hs(m)
H 0 (m)
Hs 0.8H 0
流态
设计流量2010
校核流量2265
2.76
3.21
4.11
4.43
否
否
非淹没出流
非淹没出流
（3）、闸孔总净宽计算 计算结果列入下表 表 3 闸孔总净宽计算
流量Q （m3/s） 下游水深 hs(m) 总净宽
1.05 消力池出口流速系数： ' 0.95 水跃淹没系数：
消力池长度：L 4m 0
P 1 0.25H 0 H 0
" Lj 6.9 hc hc
L L0 L j
其中：
m 0.385 ， H0 1.61m ，由于本水闸为无坎宽顶堰，P1 d 。
冲刷变形;具有一定的透水性，以便使渗水自由流出，降低扬压力；表面具有一 定的粗糙度，以利进一步消除余能。 所以选择在海漫的起始段为10米长的浆砌石水平段，因为浆砌石的抗冲性能 较好，其顶面高程与护坦齐平。后45米做成坡度为1：15的干砌石段，以使水流 均匀扩散，调整流速分布，保护河床不受冲刷。海漫厚度为0.5米，下面铺设 15cm的砂垫层。如下图所示
由于
L0 / S0 5时：Te 0.5L0
水闸的孔口设计
闸孔形式
n实用堰：0.67H＜堰顶厚度δ＜2.5H，常用于上 游水位允许较大雍高的山区，自由泄流时流量系 数较大，但流量受下游水位影响较大。
n胸墙式：用于上游水位变幅较大时；可减小闸门 及工作桥高度，增加闸室刚度；不利于排冰排污 和通航。
堰顶高程
二、堰顶高程
考虑河（渠）底高程、水流、泥沙、闸址地形、 地质、闸的施工及运行等条件，结合选用的堰型、门 型及闸孔总净宽等，经比较确定。
u 试确定孔数和单孔净宽。
设计条件
四、水闸闸孔设计条件
孔口设计时，首先要分析水闸在进流期间可能 出现的最不利情况，并以此作为设计条件，该设计 条件因水闸类型不同而异。
Ø 设计流量Q Ø 闸上设计水位， (△H=0.1~0.3m) Ø 闸下设计水位
水闸的孔口设计
§6-2 水闸的孔口设计
闸孔设计的任务： 根据已知的设计条件，确定闸孔的形式、孔
口尺寸、堰顶高程。
主要内容：
Ø 闸孔形式及其使用场合 Ø 堰顶高程的确定 Ø 闸孔总宽度及孔数的确定方法 Ø 闸孔设计条件的确定
闸孔形式
一、闸孔形式
u 宽顶堰孔口、低堰孔口、胸墙孔口
n宽顶堰：自由泄流范围大而且稳定；施工简单； 流量系数m较小；易产生波状水跃。
闸孔总宽度及孔数
开敞式水闸的过水能力（孔径）计算一般 有三种情况：
u已知设计流量，确定闸孔净宽及孔数； u已知闸孔净宽及孔数，计算过水流量； u已知设计流量及孔径，确定闸上游水深。
闸孔总宽度及孔数
作业一：（水闸孔口设计） √
u 已知： 平底开敞式节制闸，堰顶高程与河床底
同高，规划设计流量为128m3/s，相应的闸上 游水深3.5m，闸下游水深3.3m；上游河道底 宽30m，两岸边坡均为1:2.5。
水闸设计方案
目录第No table of contents entries found.水闸设计第一、水力设计一、闸孔设计1、闸室结构型式：开敞式水闸2、孔口尺寸的肯定 （1）拟定闸孔尺寸 1）设计洪水情形：上游水深：m H 93.330.2223.26=-= 下游水深：m h s 76.230.2206.25=-= 过水断面面积：21.106193.3270m H b =⨯=⋅=ω 上游行近流速：s m Qv /89.11.106120100===ω有效水头：m g v H H 11.48.9289.193.322200=⨯+=+=α（其中0.1取α） 8.067.011.476.20<==H h s ，属于自由出流。
宽顶堰自由出流公式：2302H g Bm Q ε=，对于无坎宽顶堰385.0=m ，假设95.0=ε 即m Hg m QB 00.14911.48.92385.095.0201022323001=⨯⨯⨯⨯==ε2）校核洪水情形上游水深：m H 23.430.2253.26=-= 下游水深：m h s 21.330.2251.25=-=过水断面面积：21.114223.4270m H b =⨯=⋅=ω 上游行近流速：s m Qv /98.11.114222650===ω有效水头：m g v H H 33.48.9298.123.422200=⨯+=+=α（其中0.1取α）8.074.033.421.30<==H h s ，属于自由出流。
宽顶堰自由出流公式：2302H g Bm Q ε=，对于无坎宽顶堰385.0=m ，假设95.0=ε 即m Hg m QB 24.15533.48.92385.095.0226422323002=⨯⨯⨯⨯==ε比较1），2）的结果，0201B B <，可见引水浇灌是肯定孔口尺寸的控制尺寸，故闸孔净宽0B 宜采用较大值。
拟将闸孔分为11孔，取每孔净宽为，则闸孔实际总净宽m B 21.15511.14110=⨯=，为了减小闸孔总净宽，节省工程量，闸底板谊采用整体式平底板。
水闸设计步骤
6 / 48
H ——上下游最大水位差。
（三）初步拟定闸室沿水流方向的长度
L (2.5 ~ 4.5)H
式中：
L ——闸室沿水流方向的长度； H ——上下游水位差。
则初拟闸底板长度 m；闸底板厚度取闸孔净宽的 1/6~1/8 可初拟底板厚度为 m，底板上 下游的齿墙宽度为 m，齿墙深度均为 m，上游齿墙的作用是降低闸底板上的渗透压力，下游 的齿墙是减小出逸坡降，有助于防止地基产生渗透变形。 （四）验算防渗长度 （五）地下轮廓线布置
五、计算消力池底板的厚度 消力池底板厚度 按《水闸设计规范》（B.1.3-1）计算
式中：
t k1 q H '
t ——消力池底板始端厚度；
H ' ——闸孔泄流时的上下水位差；
k1 ——消力池底板计算系数； q ——过闸单宽流量。
考虑到消力池底板的抗浮要求，现取消力池底板厚度为 m。 六、确定消力池的构造 七、计算海漫长度
按迭代法计算 hc''
设 hc0 1.0m
式中：
hcn1
q 2 / 2g 2 T0 hcn
a T0 hcn
T0 H 0 d V02 / 2g
Fr2 q 2 ghc3
跃后水深：
0.25
hc"
hc 2
1 8Fr2
1
b1 b2
或根据 Fr2 值查表得共轭水深比1 ，则 hc" ＝1hc ；若 hc// ＞hs 则需设消力池。
采用改进阻力系数法来进行渗流计算。 （一）地基有效深度的确定
当
L0 S0
≥5 时，可按《水闸设计规范》公式（C.2.1-1）计算，有效深度：Te
小型水闸—设计小型水闸闸孔
底板高程选择的一般原则
水闸类型
主要功能
底板高程
进水闸、分洪闸
引水或泄洪 ，防大量推移 质沙进入渠道或分洪区
∇底板 ∇闸前河床
拦河闸、冲沙闸
以利泄洪、排沙
∇底板 ∇闸前河床
排水闸、挡潮闸
低洼处排水 、排涝
∇底板 ∇闸前河床
03
小结
知识点小结：
1、水闸闸底板高程的确定需要综合考虑闸址条件、水闸的类型 与作用、过闸流量大小、水闸规模及工程投资等来确定。 2、对于不同规模的水闸，闸底板高程直接影响闸孔尺寸及工程 投资，因此闸底板高程的确定也需几种方案论证比较。
03
小结
知识点小结： 闸孔宽度设计步骤： 1.闸孔总净宽度； 2.单孔净宽和孔数； 3.考虑闸墩总厚度，拟定闸室总宽度； 4.过流能力校核，闸孔尺寸调整。
孔流式闸孔在上游水位较低时也会出现堰流状态。
孔流与堰流判断条件：
e 0.65为孔流 H
e 0.65为堰流 H
e为闸门开启高度，H为堰上水头
02
闸孔的特点
堰流式闸孔 堰流式闸孔依靠闸门挡水，闸门全开时，过闸水流具有自由水面。 适用条件：平原地区，开敞式水闸用的多 优 点：水闸的过水面积和泄流量都随着水位的抬高而增大，
宽顶堰 低实用堰 其他类型
梯形堰 驼峰堰 WES低堰
低实用堰
梯形堰
驼峰堰
WES低堰
宽顶堰型（采用较多）
优点：结构简单，施工方便， 泄流稳定，利于泄洪排沙，平原 区采用较多。 缺点：流量系数较小，易产生波 状水跃。出闸水跃无强烈旋滚， 水面呈波状 ，主流在底部。
草街航电枢纽减小闸门高度 •消除波状水跃
闸孔宽度设计
目 录
1 闸孔总净宽 2 闸室总宽度 3 小结
水闸孔口尺寸设计步骤
例：5.1 确定建筑物级别及洪水标准基本资料：本工程位于河南省某县城郊处，它是某河流梯级开发中最末一级工程。
该河属稳定性河流，河面宽约200m ，深约7~10m 。
由于河床下切较深又无适当控制工程，雨季地表径流自由流走，而雨过天晴经常干旱，加之打井提水灌溉，使地下水位愈来愈低，严重影响两岸的农业灌溉和人畜用水。
为解决当地40万亩农田的灌溉问题，坝址已经上级批准的规划确定，修建挡水枢纽工程。
拦河闸所担负的任务是：正常情况下拦河截水，抬高水位，以利灌溉，洪水时开闸泄水，以保安全。
闸址处系平原型河段、两岸地势平坦，闸址两岸高程均在41m 左右，河床坡降平缓，纵坡约为1/10000，河床平均标高约30.00m ，主河槽宽度约80-100m ，河滩宽平，呈复式河床横断面，河流比较顺直。
最大风速V=20m/s ，吹程0.6Km 。
非汛期（1～6月及10～12月）9个月份月平均最大流量9.1m3/s 。
汛期（7～9）三个月，月平均最大流量为149m3/s ，年平均最大流量 m3/s ，最大年径流总量为8.25亿m3。
灌溉用水季节，拦河闸正常挡水位为38.50m 。
例5-2拟定孔口尺寸项目重现年洪水流量（m 3/s ）上游水深H （m ） 下游水深hs （m ）设计洪水 20 1133 7.58 7.43校核洪水 50 1642.35 9.08 8.90堰流流量系数，m 取0.385例5-2 计算步骤1、计算堰上水头H0由于已知上、下游水位，可推算上游水头及下游水深，如表1所示：表1 上游水头计算流量Q（m3/s）下游水深hs（m）上游水深H（m）过水断面积（m2）行近流速（m3/s）gv22上游水头H0（m）设计流量11337.43 7.58校核流量1642.358.90 9.08注：考虑壅高15~20cm。
2、计算闸孔总净宽表2 闸孔总净宽计算表流量Q（m3/s）下游水深hs（m）上游水头H0（m）Hhs淹没系数σ0B（m）设计流量11337.43 7.70校核流量1642.358.90 9.243、孔口尺寸拟定根据《闸门设计规范》中闸孔尺寸和水头系列标准，选定单孔净宽b= m，同时为了保证闸门对称开启，防止不良水流形态，选用孔，闸孔总宽度为：L＝nb0+(n－1)d=由于闸基为软基河床，选用整体式底板，缝设在闸墩上，中墩厚m，边墩厚m。
水闸设计
△H′ 1.92 1.75 1.63 1.50 1.40 1.29 1.17 1.10 1.02 1.01 0.93
Lp 36.65 38.55 40.37 41.86 43.29 44.38 45.69 46.32 46.86 48.00 47.63
二、消能防冲设计
主要内容：1.消力池、2.海幔、3.防冲槽 3.防冲槽 设在海漫末端，采用宽浅式梯形断面防冲，槽深为2，底宽为5m， 上游坡率为3，下游坡率为3。
三、防渗排水设计
2.排水设计 ①水平排水：反滤层由碎石，中砂，细砂组成，其中上部为25cm厚的碎 石，中部为10cm厚的中砂，下部为10cm厚的细砂。
②铅直排水：本工程在护坦的中后部设排水孔，孔距为2m，孔径为10cm ，呈梅花形布置，孔下设反滤层。 ③侧向排水设计：在消力池两岸翼墙设2~3层排水孔，呈梅花形布置，孔 后设反滤层，排出墙后的侧向绕渗水流。
闸墩坝顶高程取▽1、▽2中较大者，取28.00m。
闸墩上设两道门槽（检修门槽、工作门门槽）。检修门槽在上游，槽深0.3m，宽0.2m。工作门门槽深0.3m，宽0.6m。 下游不设检修门。闸墩上、下游头部均为半圆形，R=0.5m。
四、闸室设计──闸室布置
四、闸室设计──闸室布置
4.检修便桥：检修桥的作用为放置检修闸门，
上游水深 2.55 2.79 3.03 3.25 3.47 3.67 3.93 4.07 4.23 4.26 4.45
下游水深 0.63 1.04 1.40 1.75 2.07 2.38 2.76 2.97 3.21 3.25 3.52
q 6.73 7.80 8.87 9.93 11.00 12.04 13.40 14.20 15.10 15.27 16.33
07 闸孔尺寸确定
根据试算的思路和计算过程，按照水力计算的公式，逐次编写闸孔尺 寸确定的计算程序，用试算的方法求得结果。
水力分析与计算子项目
二 excel求解过程
注：褐色部分为基本参数，人工输入；绿色部分为程序自动运算，切勿人工修改！
水力分析与计算子项目
二 excel求解过程
A7=F4-E4 B7=C4*D40(忽略不计D)7=B4+C7^2/(2*9.8)
e
e 0.65闸孔出0流.6；0hc0q.自1762eee 2gH
H
H e 0.65堰流
H
H
水力分析与计算子项目
二 excel求解过程
H10=G10/2*(IS1Q0R=TI(F查1(+H相81*0关E>1=J图0$1^A02$=/7((,$9"F.自$84*由-G$1出E0$^流43-)"H),1-"01淹))/没($出B$流4-"H)10)
水力分析与计算子项目
闸孔尺寸EXCEL计算
水力分析与计算子项目
三 Excel表格使用
情形一：
试算结果：
将流量改为4m3/m，
e=0.55m
其他条件不变。
情形二：
计算结果：
将流量改为6m3/m， 其他条件不变。
e=0.8m
水力计算Excel展示厅
之七 闸孔尺寸确定
水利水电建筑工程
一 工程任务
某一单孔平板闸门，已知设计流量Q0=5m3/s，闸宽b=3m，闸下游河 道正常水深h0=1.5m，闸底坎为平顶堰式，堰高为0.5m，闸前水头 H=1.32m。试确定通过设计流量时的闸门开度（忽略上游行进流速v0）。
e
水力分析与计算子项目
水闸设计指导书
课程设计指导书水闸课程设计指导书一、资料分析了解本工程在国民经济中的作用,熟悉各种水位特征及相应的流量等规划成果。
研究地形、地质、水文气象，分析这些条件对水闸设计和施工的影响。
二、闸室型式的选定及上下游渠道的布置在给定的轴线上，通过计算设计渠道的纵横断面。
根据运用要求选定闸室的型式。
三、水力计算1.闸孔口尺寸设计(1)闸底板高程的确定：根据水闸下游的地质条件及水闸工程量的经济比较，确定闸底板高程。
本次设计建议采用平底板。
(2)闸孔总宽度的计算：根据水闸的上下游水位及闸底高程判断过闸水流的性质。
按相应的水力学公式计算闸孔总宽度。
(3)孔数及孔宽的选定：根据计算和遵照‘水利水电工程钢闸门的设计规范”[SL74—95]的规定选定合理的单孔宽及相应的孔数。
(4)水闸泄流能力验算：根据初步确定的孔数，孔宽及相应的水位验算孔口泄流能力。
2.消能防冲设计根据平原地区水闸及地质条件，建议采用消力池消能。
本设计需要确定消能防冲各设计尺寸及构造。
(1)确定消能控制情况及消力池尺寸：根据情况分析，在闸门局部开启时多为最不利的消能情况，应根据列表试算法来确定消力池的各项尺寸。
(2)护坦的厚度根据公式并参考相似的已建工程确定之。
(3)海漫及防冲槽尺寸及构造的确定：可按教材中所介绍公式及参考已建工程确定之。
四、防渗设计1.闸底轮廓布置：渗径长度应满足防渗要求，渗径系数应大于5～7。
2.建议采用粘土铺盖，长度在(3～5)倍水头范围内选取。
参考教材及已建工程实例拟定铺盖的各项尺寸及构造3.排水及反滤层的布置参教科书4.侧向防渗布置：两岸防渗布置必须与闸室防渗相配合，两岸各个可能的渗径都不得小于闸室渗径。
5.闸底板渗透应力计算：建议采用改进的阻力系数法计算：五、闸室布置1.闸室建议采用整体式平底板，底板顺水流方向不宜过长，主要根据上部结构布置要求及满足闸室稳定的需要。
2.闸门及闸墩型式的选择和尺寸的拟定：建议采用钢筋混凝土平板闸门，可参考教材根据水闸的运用要求确定闸墩高度。
水闸的孔口设计
第二节水闸的孔口设计一、水闸孔口设计的主要内容1.确定闸孔型式2.拟定闸底板高程（即堰顶高程）3.计算孔口尺寸及溢流前沿总宽4.泄流能力验算二、水闸的闸孔型式（开敞式）根据水流流态分 : 堰流式,孔流式图9-5 堰流式闸孔图9-6 孔流式闸孔2、根据结构型式分（1）宽顶堰：2.5H<堰顶厚度δ<4H或无坎，常用于平原地区，自由泄流范围大且稳定；施工简单；流量系数m较小，易产生波状水跃。
（2）实用堰：0.67H<堰顶厚度δ<2.5H，常用于上游水位允许有较大雍高的山区，自由泄流时流量系数m较大，流量Q受下游水位影响较大。
（3）胸墙式：用于上游水位变幅较大时；可减小闸门及工作桥高度，增加闸室刚度；不利于排冰排污和通航。
三、底板高程除考虑运用条件外，还要考虑地质条件和经济要求。
⒈运用条件：底板高程低→q↑，底板上水深↑→闸室总宽度↓节制闸与河底齐平或略高；进水、分洪闸比河底略高（防泥沙），排涝闸低。
⒉经济要求：底板高程低→q↑，底板上水深↑→闸室总宽度↓，但增大闸身和两岸结构高度，消能防冲费用↑，泥沙淤积。
⒊地质条件：避免复杂地基处理；抗冲刷能力q四、孔口设计的具体步骤⒈确定设计流量Q和上、下游设计水位⒉确定孔口型式⒊确定底板高程⒋计算闸孔净宽B及闸室总宽L（开敞式）规范中介绍了平底闸闸孔自由堰流、淹没式堰流、孔流的计算公式。
闸孔数n=B/b，如果运用上无特殊要求，一般b=8～12m，n<8时n一般取奇数。
溢流前缘总宽L=nb+（n-1）d，d为闸墩厚度。
⒌验算泄流能力。
*基本资料：(1)过闸Q设、Q校(2)上下游河道水力要素及水位-流量曲线(3)引水角度及分流比率(4)河床及两岸地质条件和土壤抗冲刷能力(5)特殊运用要求（过船、过木、过鱼、排冰、排砂、防淤等）。
水闸的孔口尺寸确定全解
（2）最高水位 泄水闸的上游最高水位由水闸的泄水能力特 性决定。 泄水闸泄放校核洪水时，其上游水位为最高 水位。此时，闸门全开下泄洪水流量，上游水 位等于校核洪水流量下天然河道水位加上上游 水位壅高。
在平原地区建水闸，往往对上游水位壅高值的限制 较严。一般在洪水期泄洪时，上游水位壅高值只允 许控制在 0.1～0.3m ，否则将造成较大的上游淹没。 修建在山区和丘陵地区的水闸，其上游水位壅高往 往没有严格限制。可以根据水闸的任务、上游淹没 损失、工程造价、两岸堤防、地下水位等因素，经 多方案综合比较后确定。
5.2.2设计流量和上、下游水位的确定 1）拦河闸
设计流量:根据工程等别确定相应的设计洪 水流量Q设和校核洪水流量Q校。 上、下游水位
下游水位：由下泄流量查下游河道天然水位～流 量关系曲线确定。 上游水位： （1）正常蓄水位 拦河闸的上游正常蓄水位，要根据泄水闸 承担的任务，建成后上游淹没损失等因素确定。 在正常运用情况下，拦河闸的任务是控制上游水 位为正常蓄水位，以满足取水、航运等的要求。
上游水位：为渍水区内或排水渠末端相应于排水设 计流量时的水位； 下游水位：低于上游水位0.05～0.1m。
5.2.3 闸底板高程的选定 1）拦河闸：拦河闸的底板为平底板时， 闸底板的面高程等于或略高于河底高程， 有利于减轻闸前泥沙淤积。 2）进水闸：进水闸的底板高程应该高于 冲砂闸或泄水闸的底板高程。 在地基条件好和上游水位较高的情况 下，可以尽量提高底板高程，或采用泄 流能力高的实用堰。
5.2 水闸的孔口尺寸确定
5.2.1 闸孔和底板型式选择
水闸设计计算范文
水闸设计计算范文一、水闸设计计算的步骤1.确定设计流量：根据所在位置的水文气象条件和需要调节的水位变化范围，确定水闸的设计流量。
一般可以通过水文统计分析获得，也可以通过模型计算获得。
2.确定水闸闸宽：根据设计流量和水位变化范围，通过流量-水位-闸宽曲线确定水闸的闸宽。
一般情况下，水闸设计尽量遵循等流速原则，即流过水闸的平均流速相同，可以减少水流的冲刷和波浪产生。
3.确定闸槽尺寸：根据水闸闸宽和水位变化范围，确定闸槽尺寸，包括闸底高程、闸底宽度、闸底高度、闸槽斜坡等。
4.确定闸门尺寸：根据水闸闸宽和水头，确定闸门尺寸。
闸门的高度和宽度应满足流量和承受水压的要求，同时考虑闸门材料和结构的可行性和经济性。
5.进行水力计算：根据水闸的尺寸和参数，进行水力计算，包括流速、流量、水压、水位变化等方面的计算。
通过水力计算，可以确定水闸在不同工况下的性能和对水流、水压的影响。
6.进行结构计算：根据水闸的结构形式和材料，进行结构计算，并考虑水压、地震、冲刷等因素的影响。
结构计算包括静力分析、动力分析、稳定性分析等方面的计算。
7.进行稳态和暂态河道模拟：根据水闸的位置和附近河道的情况，进行稳态和暂态河道模拟，模拟水闸的性能和对河道的影响。
通过模拟分析，可以得到水闸对河道水流、泥沙、底床变动等方面的影响。
8.进行经济性评价：根据水闸的建设和维护成本，进行经济性评价，包括投资回收期、投资效益比、社会影响等方面的考虑。
通过经济性评价，可以判断水闸建设的可行性和经济效益。
二、水闸设计计算的基本原理1.水流力学原理：水流力学原理是指根据流体的运动规律和流速、流量、水位变化等参数，计算水流对水闸的压力、冲击力、扬力等方面的影响。
通过水流力学原理的计算，可以确定水闸的闸宽、闸门尺寸和结构形式，以满足设计流量和水位变化的要求。
2.结构力学原理：结构力学原理是指根据水闸的结构形式、材料和造型，计算水流、水压、地震、冲刷等因素对水闸结构的影响。
水闸设计八步骤,新手必备
水闸设计八步骤，新手必备水闸功能与分类水闸是一种利用闸门挡水和泄水的低水头水工建筑物，多建于河道、渠系及水库、海、湖泊岸边。
按功能分类：（1）节制闸拦河或在渠道上建造，用于拦洪、调节水位、控制下泄流量。
河道上的节制闸又称拦河闸。
（2）进水闸又称取水闸、渠首闸。
建在河道、水库或湖泊的岸边，用以控制引水流量，以满足灌溉、发电或供水的需要。
（3）分洪闸常建于河道的一侧，用来将超过下游河道安全泄量的洪水泄入分洪区或分洪道。
（4）排水闸建于江河沿岸，用来排除内河或低洼地区对农作物有害的渍水。
（5）挡潮闸建在入海河口附近，涨潮时关闸，退潮时开闸泄水。
（6）冲沙闸（排沙闸）常建在进水闸一侧的河道上与节制闸并排布置或在引水渠内的进水闸旁。
其他还有排冰闸、排污闸等。
按闸室结构分：开敞式、胸墙式、涵洞式等。
水闸的组成（1）闸室包括闸门、闸墩、边墙、底板、胸墙、工作桥、交通桥、启闭机等。
（2）上游连接段包括两侧的翼墙、护坡、河床部分的铺盖。
（3）下游连接段包括护坦、海漫、防冲槽、两岸的翼墙、护坡等。
软土地基上水闸的工作特点（1）软土地基的压缩性大，承载力低，细砂易液化，抗冲能力差。
地基可能产生较大的沉降或沉降差，造成闸室倾斜，止水破坏，闸底板断裂，甚至破坏，引起水闸失事。
（2）水闸泄流时，土基的抗冲能力较低，可能引起水闸下游的冲刷。
（3）土基在渗流作用下，易发生渗透破坏。
水闸的设计步骤1．闸址选择壤土、中砂、粗砂和砂砾石适于作为水闸的地基。
尽量避免淤泥质土和粉、细砂地基。
2. 闸孔设计（1）堰型选择：宽顶堰、低实用堰（2）闸底板高程（3）闸孔的总净宽（4）闸室单孔宽度和闸室总宽度3．防渗、排水设计（1）防渗设施：构成地下轮廓的铺盖、板桩及齿墙（2）排水设施：铺设在护坦、海漫的底部、闸底板下游段的砂砾石层4．消能、防冲设计（1）消能：一般采用底流消能。
（2）海漫：消力池后接海漫。
要求表面有粗糙度，具有透水性，具有柔性。
水闸孔口尺寸设计步骤
例：5.1 确定建筑物级别及洪水标准基本资料：本工程位于河南省某县城郊处，它是某河流梯级开发中最末一级工程。
该河属稳定性河流，河面宽约200m ，深约7~10m 。
由于河床下切较深又无适当控制工程，雨季地表径流自由流走，而雨过天晴经常干旱，加之打井提水灌溉，使地下水位愈来愈低，严重影响两岸的农业灌溉和人畜用水。
为解决当地40万亩农田的灌溉问题，坝址已经上级批准的规划确定，修建挡水枢纽工程。
拦河闸所担负的任务是：正常情况下拦河截水，抬高水位，以利灌溉，洪水时开闸泄水，以保安全。
闸址处系平原型河段、两岸地势平坦，闸址两岸高程均在41m 左右，河床坡降平缓，纵坡约为1/10000，河床平均标高约30.00m ，主河槽宽度约80-100m ，河滩宽平，呈复式河床横断面，河流比较顺直。
最大风速V=20m/s ，吹程0.6Km 。
非汛期（1～6月及10～12月）9个月份月平均最大流量9.1m3/s 。
汛期（7～9）三个月，月平均最大流量为149m3/s ，年平均最大流量 m3/s ，最大年径流总量为8.25亿m3。
灌溉用水季节，拦河闸正常挡水位为38.50m 。
例5-2拟定孔口尺寸项目重现年洪水流量（m 3/s ）上游水深H （m ） 下游水深hs （m ）设计洪水 20 1133 7.58 7.43校核洪水 50 1642.35 9.08 8.90堰流流量系数，m 取0.385例5-2 计算步骤1、计算堰上水头H0由于已知上、下游水位，可推算上游水头及下游水深，如表1所示：表1 上游水头计算流量Q（m3/s）下游水深hs（m）上游水深H（m）过水断面积（m2）行近流速（m3/s）gv22上游水头H0（m）设计流量11337.43 7.58校核流量1642.358.90 9.08注：考虑壅高15~20cm。
2、计算闸孔总净宽表2 闸孔总净宽计算表流量Q（m3/s）下游水深hs（m）上游水头H0（m）Hhs淹没系数σ0B（m）设计流量11337.43 7.70校核流量1642.358.90 9.243、孔口尺寸拟定根据《闸门设计规范》中闸孔尺寸和水头系列标准，选定单孔净宽b= m，同时为了保证闸门对称开启，防止不良水流形态，选用孔，闸孔总宽度为：L＝nb0+(n－1)d=由于闸基为软基河床，选用整体式底板，缝设在闸墩上，中墩厚m，边墩厚m。
第二节水闸的孔口设计
第二节水闸的孔口设计水闸是用于控制水流的一种水利工程设施，其孔口设计对于水闸的正常运行和水流控制起着至关重要的作用。
合理的孔口设计能够减小水力损失，提高水闸的效率。
本文将从孔口形状、数量、尺寸、布置等方面介绍水闸的孔口设计。
首先，孔口形状是水闸孔口设计的重要因素之一、常见的孔口形状有矩形、梯形、圆形等多种。
矩形孔口适用于较小的水闸，具有结构简单、施工方便的优点，但相比其他形状孔口，其水力损失较大。
圆形孔口的水力损失相对较小，适用于小型和中型水闸，但施工和维修较为困难。
梯形孔口则是综合了矩形和圆形孔口的优点，能够在一定程度上降低水力损失，并且施工较为方便。
因此，在进行孔口设计时，需要根据具体情况选择合适的孔口形状。
其次，孔口的数量也是影响水闸设计的重要因素。
孔口数量的确定需要考虑水闸的流量要求和运行要求等因素。
孔口数量过多会增加维护成本和施工难度，同时还会增加水闸的水力损失。
而孔口数量过少会导致流量压力较大，增加了孔口的防渗措施，增加了水闸的工程量。
因此，在进行孔口数量设计时，需要综合考虑水闸的实际情况，确保孔口数量的合理性。
此外，孔口的尺寸也是影响水闸设计的重要因素之一、孔口尺寸的设计需要根据水闸的流量要求、水位变化范围和孔口形状等因素进行综合考虑。
孔口尺寸过小会导致流量较小，降低水闸的出水能力；而孔口尺寸过大则会增加水流的速度和水力损失。
因此，在进行孔口尺寸设计时，需要合理确定孔口的宽度和高度，以满足水闸的实际运行需求。
最后，孔口的布置也是影响水闸设计的重要因素之一、合理的孔口布置能够控制水流，减小流速差，降低水力损失。
常用的孔口布置方式有竖列式孔口、横列式孔口和交错式孔口等。
竖列式孔口适用于流量相对较小的水闸，能够方便地进行维护和清淤工作；横列式孔口适用于流量较大的水闸，能够有效地减小水力损失；交错式孔口是竖列式和横列式孔口的结合，能够在一定程度上平衡水流分布，使水力损失更加均匀。
因此，在进行孔口布置时，要结合水闸的实际情况和需求进行合理布置。
水闸初步设计
水闸初步设计目录第一章概述 (3)第一节工程设计资料 (3)第二章水利枢纽布置 (3)第一节总体布置概 (3)第二节水闸布置 (3)第三章水闸设计 (4)第一节闸孔型式与尺寸设计 (4)第二节消能防冲设计 (6)第三节防渗排水设计 (7)第四节闸室布置 (10)第五节水闸抗滑稳定计算 (12)第六节细部结构设计 (16)第七节上下翼墙设计 (17)第四章参考文献 (18)第一章概述第一节工程设计资料一、设计基本资料设计流量为0、05,闸前设计水位为12、0m,闸后设计水位为11、95m,河床底高程11、0m。
多年平均最大风速为5m/s;风向:按垂直水闸横轴线考虑;吹程0、2km。
第二章水利枢纽布置第一节总体布置概述一、拟定枢纽建筑物等级根据《水利电力工程等级划分及洪水标准》(SL252—2000)第2、1、3条及2、2、1条确定本工程为五等小(一)型,本水闸级别为五等,所以主要建筑物按五等级别设计。
二、闸址得选择枢纽布置选择须考虑以下几点:1)闸址应选择在顺直河段,且较稳定得河岸;2)轴线附近地质条件因较好、河床稳定;3)闸址上游河道有足够得蓄水容积;4)交通方便、原料最好就近取材。
第二节水闸布置水闸由闸室、上游连接段与下游连接段三部分组成。
一、闸室布置闸室就是水闸挡水与泄水得主体部分,本设计得闸室包括:底板、闸门、胸墙、边墩(岸墙)、工作桥及交通桥。
底板就是闸室得基础,见有防渗与防冲得作用,并保护地基免受泄水水流得冲刷,同时它又就是水闸地下轮廓得主要组成部分,限制通过地基得渗透水流,减小地基渗透变形得可能性。
闸门就是用来双向挡水与控制过闸流量。
胸墙就是用来挡水以减小闸门高度得。
闸墩用以支撑闸门、工作桥、交通桥,把闸门传来得水压力与上部结构得重量以及菏载传布于地板。
工作桥用来安装启闭设备。
交通桥用来联系两岸交通。
二、防渗排水布置防渗设施主要有水平防渗与竖向防渗,水平防渗主要就是指铺盖,竖向防渗有板桩及齿墙,而排水设施则就是指铺设在消力池、浆砌石海漫底部或闸底板下游段起导渗作用得沙砾石层。
水闸设计步骤
水闸工程设计工作内容及步骤范本水闸工程设计工作内容及步骤一、设计前期的各项准备工作1、阅读院内下达的设计任务书，了解各项设计要求；2、组织相关专业人员到工程现场查勘；3、收集有关设计资料：3.1、原工程设计报告及相关图纸；3.2、工程运行管理方面的资料；3.3、工程所在地的社会经济资料；3.4、主要材料单价；3.5、工程所在地的水文及气象资料：收集和整理流域自然地理概况、流域和河道特征、流域的暴雨和洪水特性等资料。
资料系列应尽可能长。
3.5.1、气象资料根据站年至年的资料进行统计：①气温：多年平均气温、极端最高气温、极端最低气温；②风速：不受潮汐影响的水闸工程需收集八个方位组的历年汛期最大风速的平均值；受潮汛影响的水闸工程需收集八个方位组设计频率的设计风速资料。
3.5.2、水文资料①降雨资料：应包括流域内各站点(必要时流域外)最大1小时、6小时、24小时(或72小时)暴雨资料。
②流量资料：收集历年年最大洪峰流量、枯水期历年各月最大洪峰流量资料。
③水位(潮位)资料：历年年最大水位资料、历年枯水期各月水位资料(或各频率下全年、枯水期水位设计值)；潮感区应收集以下潮位资料：历年平均高潮位、历年最高高潮位、历年平均低潮位、历年最低低潮位、历年平均落潮潮差；典型潮位过程线；闸内实测最高(低)水位或实际运行最高(低)控制水位。
④历史洪水调查：包括历史洪水的洪峰流量、水位及洪量资料的收集。
3.6、地形测量资料包括平面图、横断面图。
3.7、地勘资料工程地质资料包括：闸址处岩基、地基土的层理分布及其物理力学性质试验资料与地质评价结论；填筑土、砂石料的查勘调查资料（储量、料场地理位置及运输条件、物理力学性质等）。
3.8、交通要求根据闸址内外的交通条件、闸上交通要求，明确设计荷载及桥面宽度。
3.9、业主关于工程的要求和设想二、设计工作内容1、水文①设计暴雨计算、各控制断面处的设计频率洪水计算（应包括施工期洪水计算），进行计算成果的合理性分析。