07 闸孔尺寸确定
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
三、防渗排水设计
修正
各角偶点渗压值
三、防渗排水设计
四、闸室设计
1.底板：
底板的结构、布置、构造在第四节已作了介绍，这里不在重复
2.闸墩：闸墩顺水流方向的长度与底板相同，为13m。闸墩为钢筋混凝土结构，中墩厚为1m，缝墩厚1.4m，边墩厚0.7m。
闸墩顶部高程在泄洪时应高于设计或校核洪水位加安全超高；关门时应高于设计或校核洪水位加波浪计算高度加安全超
三、防渗排水设计
1.防渗计算
①地基有效深度的计算。 L0=13+21=34m；S0=6.5m；;L0/S0=34/7.5=5.5＞5，故用Te=0.5L0 计算得Te=0.5×34=17m＜T实，故取最小值Te=17m作为计算深度Te.
分段阻力系数的计算。通过地下轮廓的各角点和尖端将渗流区域分成8个典型段
大坳水闸设计
水闸设计流程
闸孔设计
消能防冲设计
防渗排水设 计
闸室设计 两岸翼墙设计
一、闸孔设计
*主要内容：闸孔型式、堰型的选择、堰顶高程的确定、闸孔尺寸 1.闸孔型式：不带胸墙的开敞式闸孔型式 2.堰型的选择：平底板宽顶堰 3.堰顶高程：与原河床高程相同 4.闸孔尺寸：孔数15，单孔净宽10m
一、闸孔设计
三、防渗排水设计
主要内容： 1.防渗设计
地下轮廓线的拟定（铺盖、板桩、底板） 渗透压力计算 渗透坡降的验算 2.排水设计 在消力池护坦下设置水平排水层、垂直排水孔 在上下游翼墙设置水平排水管（排除绕渗水和降低墙后地下水位）
三、防渗排水设计
1.防渗设计
（1）底板：由于闸基土质以砂性为主，故防渗设备采用铺盖与板桩相结合的形式，闸 板上下游侧设齿墙，板桩取长度4m，厚度为0.5m。
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
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
水工建筑物测试题(附参考答案)
水工建筑物测试题（附参考答案）一、单选题（共30题，每题1分，共30分）1、采用混凝土作为重力坝的筑坝材料时，在初步设计阶段其重度可选用（）kN／m3。
A、23~25B、21~23C、23~24D、23.5~24正确答案：D2、为了使泄水跌落点远离坝脚，常在溢流堰顶曲线末端以反弧段连接成为挑流鼻坎，堰顶至鼻坎之间的高差一般不大于（）。
A、2~6mB、6~8mC、5~8mD、3~5m正确答案：B3、当混凝土重力坝的安全级别为Ⅰ级时，校核洪水位情况下安全超高hc 为（）。
A、0.5B、0.4C、0.3D、0.7正确答案：A4、拱坝稳定分析的对象有（）。
A、拱座B、悬臂梁C、拱圈D、拱冠梁正确答案：A5、对于浸润线以下的砂砾土，相对密度要求不低于（）。
A、0.55~0.65B、0.50~0.60C、0.75~0.85D、0.70~0.80正确答案：C6、任何部位砌体的水泥砂浆标号不应低于所受力的（）倍。
A、4.5B、3.5C、5.0D、4.0正确答案：C7、拱坝坝肩岩体的稳定性主要取决于坝址的（）。
A、坝体强度B、地质条件C、坝体材料D、地形条件正确答案：B8、闸门的宽高比b／H，一般采用（）左右。
A、1.5～2.0B、2.0～2.5C、1.0D、1.0～1.5正确答案：A9、Ⅳ等水利枢纽工程其永久性水工建筑物中次要建筑物的级别是（）。
A、2级B、4级C、5级D、3级正确答案：C10、正常运用情况下3、4、5级土石坝计算风速取多年平均最大风速的（）。
A、1.5倍B、2.0倍C、（1.5~2.0）倍D、1倍正确答案：A11、重力坝基本剖面的上游边坡系数常采用（）。
A、0.5～1.0B、0.6～0.8C、0～0.3D、0～0.2正确答案：D12、无特殊要求时，混凝土重力坝坝顶最小宽度一般取坝高的（）。
A、4%～5%B、2%～3%C、8%～10%D、10%～20%正确答案：C13、拱坝非溢流坝段坝顶宽度应根据剖面设计、运行、交通要求等条件确定，且不宜小于（）。
水闸设计
水闸设计设计题目：水闸设计指导教师：何小梅、陈道英（老师）班级：12 级水工 4 班姓名：明智昊学号：1 2 0 2 0 1 0 4 2 1成绩：前言该闸为建筑在某平原河道上的一节制闸，主要是用来灌溉、防洪、排涝等。
排放水量通过该闸排到下游，所以该闸设计必须满足以上几方面的要求。
首先设计闸孔、闸门、闸底板等基础设施的尺寸，闸门宽为8.0m，高为6.7m，闸室总净宽45.0m。
在对以上建筑进行稳定验算使其满足有关规定的要求。
如不满足在进行修改，校核直到满足为止。
该工程主要设施有闸门、闸底板、消能设施、闸墩、工作桥、交通桥和挡土墙等。
在对闸底板进行配筋计算，选用单孔一联为研究对象，采用弹性地基梁法进行设计计算，求出所需配筋面积，最后进行挡土墙设计。
关键词水闸：闸底板：地下轮廓线：闸室稳定：钢筋混凝土：浆砌石目录前言 (2)第一章节制闸工程设计资料 (4)第二章确定闸门、闸孔设计 (7)第三章消能防冲设计 (11)第四章防渗排水设计 (15)第五章闸室布置 (22)第六章连接建筑物 (24)相关文献 (25)课程总结报告 (26)第一章节制闸工程设计资料1.1 工程概况某平原河道上拟建一节制闸，以抬高水位引水灌溉农田。
闸上游控制流积360K㎡，利用该闸控制水位可灌溉20万亩农田。
同时结合河道治理，要求满足除涝标准为5年一遇的排涝任务和20年一遇的排洪任务。
排放水量通过本闸排入下一级排水河道内。
1.2 规划资料5年一遇规划设计除涝流量，Ｑ设＝230m3/s，水闸建成后相应闸下游水位为39.9ｍ，要求泄洪时闸上、下游允许水面壅高 ｈ≤0.1ｍ。
1.2.120年一遇洪水校核流量Ｑ校＝495m3/s，闸下游相应水位41.8ｍ，要求建闸后泄洪时上、下游水面允许壅高Δｈ校≤0.2ｍ。
1.2.2正常灌溉蓄水位为41.0ｍ。
1.2.3该河经治理后的下游河道水位流量关系见表1－1。
表1-1 河道水位流量关系流量Ｑ（m3/s） 6.22 19.92 39.6 64.5 94.6 129.3 水深（ｍ）0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.01.3 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。
闸门孔口尺寸
表1-2 闸门常规孔口尺寸表4.6.6闸前正常工作水位的确定闸前正常工作水位主要应当满足灌区引水对高程的要求，在此基础上尽量降低正常工作水位，以减少闸前壅水高度和泥沙淤积。
乌斯满枢纽担负着乌斯满河沿岸生态、塔里木水库灌区、米尔沙里灌区、琼库勒牧场灌区和霍尔加牧场灌区的灌溉引水任务，引水闸后通过引水连接渠引入乌斯满河，通过规模论证乌斯满河引水流量为55m3/s。
根据乌斯满河测量成果，推算出过55m3/s的流量时引水闸后水位为903.92m，为保证过闸水流满足自由出流的要求，闸前正常工作水位确定为904.22m。
同时根据水位～流量曲线查得水位904.22m时的流量为196m3/s，然后查保证率为50％设计径流日平均流量，可知196m3/s发生20天，也就是说在每两年不壅高水位的情况下，有足够的流量保证泄洪闸前有20天的冲砂时间。
由于本河段河道纵坡较小，泥沙输送量较大，河段整体上呈淤积态势，提高正常工作水位虽然能减少工程量，但是增加了上游回水范围，势必加速上游河道的泥沙淤积，加大淤积量，对工程运行不利，而且还增加回水面以上河道主槽的摆动速度。
根据以上分析，最终确定闸前正常工作水位为904.22m。
这是别的水闸空口尺寸确定的过程，可参考由于已知上、下游水位，可推算上游水头及下游水深表2—1上游水头计算注：考虑壅高10～15cm闸门全开泄洪时，为平底板宽顶堰堰流，判断其是否淹没出流。
表2—2淹没出流判别计算按照闸门总净宽计算公式232H g m QB s εσ=（2-1）根据设计洪水和校核洪水两种情况分别计算，其中堰流侧收缩系数ε=0.97，堰流流量系数m=0.385。
表2—3闸孔总净宽计算根据《闸门设计规范》中闸孔尺寸和水头系列标准，选单孔净宽B=7m ，同时为了保证闸门对称开启，为防止不良水流形态选n=7孔，由于闸基为软基河床，选用整体式底板，缝设在闸墩上，中墩1.0m ，缝墩1.2m ，边墩0.8m 。
闸门孔口尺寸
表1-2 闸门常规孔口尺寸表4.6.6闸前正常工作水位的确定闸前正常工作水位主要应当满足灌区引水对高程的要求，在此基础上尽量降低正常工作水位，以减少闸前壅水高度和泥沙淤积。
乌斯满枢纽担负着乌斯满河沿岸生态、塔里木水库灌区、米尔沙里灌区、琼库勒牧场灌区和霍尔加牧场灌区的灌溉引水任务，引水闸后通过引水连接渠引入乌斯满河，通过规模论证乌斯满河引水流量为55m3/s。
根据乌斯满河测量成果，推算出过55m3/s的流量时引水闸后水位为903.92m，为保证过闸水流满足自由出流的要求，闸前正常工作水位确定为904.22m。
同时根据水位～流量曲线查得水位904.22m时的流量为196m3/s，然后查保证率为50％设计径流日平均流量，可知196m3/s发生20天，也就是说在每两年不壅高水位的情况下，有足够的流量保证泄洪闸前有20天的冲砂时间。
由于本河段河道纵坡较小，泥沙输送量较大，河段整体上呈淤积态势，提高正常工作水位虽然能减少工程量，但是增加了上游回水范围，势必加速上游河道的泥沙淤积，加大淤积量，对工程运行不利，而且还增加回水面以上河道主槽的摆动速度。
根据以上分析，最终确定闸前正常工作水位为904.22m。
这是别的水闸空口尺寸确定的过程，可参考由于已知上、下游水位，可推算上游水头及下游水深表2—1上游水头计算注：考虑壅高10～15cm闸门全开泄洪时，为平底板宽顶堰堰流，判断其是否淹没出流。
表2—2淹没出流判别计算按照闸门总净宽计算公式232H g m QB s εσ=（2-1）根据设计洪水和校核洪水两种情况分别计算，其中堰流侧收缩系数ε=0.97，堰流流量系数m=0.385。
表2—3闸孔总净宽计算根据《闸门设计规范》中闸孔尺寸和水头系列标准，选单孔净宽B=7m ，同时为了保证闸门对称开启，为防止不良水流形态选n=7孔，由于闸基为软基河床，选用整体式底板，缝设在闸墩上，中墩1.0m ，缝墩1.2m ，边墩0.8m 。
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
闸孔净宽计算1
上游护底冲 刷深度dm’
单宽流量qm’
上游护底河 床深度hm’
上游河宽
15.667
42.667 27.000
180.000
上游河道 一半水深
闸孔数
处宽度(bs) (N)
中闸孔收缩 系数（εz
闸孔总净宽B0
17.000 5.000
0.414
25.792
0.920
265.138
空口高度he
孔流流量 系数μ
过闸流量 （Q）
行近流速水头 堰上水深
重力加速度
堰流流量系数
（H0）
（g） m
堰流侧收缩系 数（ε）
闸孔净宽b0
6838.400
27.097 9.810
0.385
0.927 12.000
19.620
0.185
中闸墩厚度 dz（m)
边闸孔侧收缩 系数εb
边墩线距离 bb
堰流淹没系σ
堰顶算起下游 水深hs
下游水深
（m3/s） hs(m/s)
7680.000
15.670
9670.000
17.520
闸孔总净宽计算
上游水深 H0(m/s)
hs/H0
淹没系数σ B0(m）
27.000
0.580
1.000
28.310
0.619
1.000
消力池及高程的计算
消力池深度d （m）
水跃淹没系数 σ0
跃后水深hc" 收缩水深hc(m）
斜坡段坡比m
斜坡段水平投 影Ls
水跃长度Lj
消力池长度 Lsj
0.200
22.332 112.417
112.266
闸孔尺寸拟定.微课
闸孔尺寸计算
主讲人陈
诚
专业带头人 副 教 授
监理工程师 造价工程师
2014.09
复新河节制闸
姜唐湖分洪闸
Байду номын сангаас
城西湖退水闸
荆江分洪闸
哈灵水道挡潮闸
引滦入津进水闸
计算闸孔总净宽 闸孔计算过程
动画
谢谢各位！
主持单位:
黄河水利职业技术学院 福建水利电力职业技术学院 湖南水利水电职业技术学院
参建单位:
杨凌职业技术学院 四川水利职业技术学院 山西水利职业技术学院 长江工程职业技术学院 重庆水利电力职业技术学院
松林水库新建放空洞设计探讨
较， 最终选定将放 空洞竖井布置在距 坝右端 ７ ｍ ０
左右库边凹岸处。该处成洞条件好 ， 洞身为泥岩 ，
水产养殖的综合利 用 中型水库 ， 库容 １５ 总 ４ ３万
’ ｍ
，
暗涵进口围堰工程量最小 ， 放空洞轴线短而直 ， 出 口水流不影响坝体安全 ， 尾水通过渔池排入原河
灌溉面积 １０ ｈ 年供水 ５ ８０ ｍ ， ０万 ｍ ， 水源十
水库 ５ 年淤沙 Ｏ 问； 水库下游 ２ 余 ｋ ０ ｍ处有横跨沱江的成渝高等 库容相对应的淤沙高程。据计算 ， ｌ 淤沙 ３．０ 为 级公路和成渝铁路 。 并有 内吴 、 内兴公路经过 ， 所 库容为 ５ 万 ｍ ， 高程为 ３８５ ｍ， 防止放
以地理位置十分重要 ， 一旦水库失事 ， 将给下游人
分珍贵。由于水库下游东兴区的田家 、 高桥、 小河 道的工程造价相对较低。 ２ ２ 放空洞进 口底板高程确定 ． 口、 樟木等重要集镇所处地势较低； 沿河两岸还有
２６ ｈ 地 ， １７ ｍ 耕 工农 业人 口 ３４万 ， ． 房屋 １８万 ．
放空洞进 口底板高程确定 ， 取决于水 库淤沙
维普资讯
２０． ｏ２ ０ ６ Ｎ ．
四 川 水 利
・ ７・ ３
施 工导 流 Ｑ导＜Ｑ 故 选定 放空 洞 设计流量 Ｑ殴＝ 设，
由于松 林水 库 为 了保 证 丝 厂 用 水需 要 ， 工 施
３６ｍ ／ 是合 适 的。各种库 水位情况下允许下 ．２ ｓ 泄流量和实际放空时问计算见表 １ 。
空洞进 口淤积 ， 底板高程选定为 ３９ ０ ｍ ３ ．０ 。
２ ３ 放空洞设计流量确定 ．
民的生命安全和财产带来严重的损失。
松林水库大坝为均质土坝 ， 运行 ２ ０多年大坝 先后出现不同程度的滑坡 、 坝基渗漏 和 白蚁危害
《水利工程概论》第四章-5 水闸
闸室的结构
水闸的闸室由底板、闸墩、闸门、启闭机和工作桥、公 路桥、胸墙等组成.
闸室的结构
闸底板
闸底板作为闸室的基础，将闸室及上部结构重量传到 地基上。 闸底板作为地下轮廓线的组成部分，降低通过地基的 渗透水流的渗透坡降。
底板分为分离式底板和整体式闸底板
闸室的结构
适用条件 : 承载能力较大的中等密实地基; 松软地基或闸孔宽度较大时，宜采用分离式闸底板,闸墩底板采用桩基础。
两岸联结建筑物
两岸连接建筑物在水闸工程中所占比重较大，有的可 达工程总造价的15%~40%，闸孔愈少，所占比重相对 越大。
两岸连接建筑物的作用： 1) 挡土，保护两岸土体的稳定，免受水流的冲刷； 2) 导流，使水流平顺地通过水闸； 3) 防渗，阻止侧向绕渗。
两岸联结建筑物
上下游翼墙
上游翼墙的功能是挡土、平顺引导水流，与铺盖共同 承担防渗的作用。下游翼墙的功能是挡土、引导出闸水 流沿翼墙均匀扩散。
消能防冲
当尾水深度小于跃后水深1.5m以上时，可采用综合式消力池。
消能防冲
辅助消能工的作用：加强扰动，增加消能效果，以减少池深和池长。 其形式有：
在闸室下游接一水平段，并在其后设一道小坎，以防止波状水跃。 在消力池的前部或后部设消力墩，形成对水流的反力作用。
消能防冲
防冲加固措施
(1)海漫 作用:消除余能,调整流速,保护下游河床免受冲刷。
按其形式分为打入混凝土预制桩和钻孔灌注混凝土桩.
按受力形式分为摩擦桩和支承桩.
闸室安全和地基处理
地基处理
7. 高压旋喷灌浆法 利用高压作用,使水、空气、水泥浆等介质向周围土层喷 射,对土体产生冲切、搅拌 、掺和 ,改变原土层结构、组成. 在喷管一定范围内形成新的混合凝结体.
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。
简述闸址选择和水闸的孔口尺寸确定
181CASE区域治理作者简介：王中禹，生于1989年，硕士研究生，研究方向为航道与港口工程。
简述闸址选择和水闸的孔口尺寸确定四川省交通勘察设计研究院有限公司 王中禹摘要：文章以闸址选择和水闸孔口尺寸确定为研究对象。
首先围绕如何进行闸址选择，提出一些需要注意的因素。
随后在最终水闸孔口尺寸确定方面，从多方面入手，提出了一些需要考虑的因素及注意的问题，希望能为相关研究提供一定参考。
关键词：闸址选择；水闸类型；孔口尺寸中图分类号：TV66文献标识码：A文章编号：2096-4595（2020）35-0181-0001水闸功能的发挥通常与闸址选择有着密切的关系。
因此在实际进行闸址选择时，需综合考虑多种因素，例如闸址本身的地质条件优劣、水闸的实际类型以及一些外在条件等，从而保证闸址选择的合理科学性。
而在进行水闸孔口尺寸确定方面，则需要充分考虑闸孔的泄流能力，以及实际的设计流量等因素，以确保水闸孔口尺寸确定合理性。
在促使水闸功能得到充分发挥的同时，降低整体工程造价。
一、合理选择闸址要保证水闸地址选择的科学合理性，更有利于水闸功能作用发挥，还有利于减少水闸运行故障概率。
在具体机械能选择过程中，应注意做到以下几点：首先，水闸所在地的位置需比较开阔，地质稳固，岸坡稳定，不存在泥石流或者岸坡坍塌隐患。
其次，水闸地基地质情况良好，不存在软土地基问题。
最后，还应结合不同类型的水闸，做好闸址合理选择。
例如针对拦河闸，要求选择的闸址在河流顺直段，河势整体要较为稳定，同时河床断面也不宜太过复杂。
如果是分水闸、分洪闸或者是进水闸，在实际进行闸址选择时，同样要求尽量选择在顺直的河段，同时沿线的河岸边坡应保持稳定[1]。
但对分洪闸而言，不适合选择闸下游居民聚集区河段。
如果是排水闸，闸址则比较适合选择地势低洼位置，同时要保证出水顺畅，便于排水。
除此之外，在进行水闸闸址选择时，还要充分考虑一些外在因素，例如交通条件是否良好，是否能保证水电供应的便利性，能否进行就地取材等。
确定闸室单孔宽度和闸室总宽度
确定闸室单孔宽度和闸室总宽度
闸孔孔径应根据闸的地基条件、运用要求、闸门结构形式、启闭机容量，以及闸门的制作、运输、安装等因素，进行综合分析确定。
我国大中型水闸的单孔净宽度b0一般采用8~12m。
选用的闸孔孔径应符合国家现行的SL74—95《水利水电工程钢闸门设计规范》所规定的闸门孔口尺寸系列标准
闸孔孔数n＝B0/b0，n值应取略大于计算要求值的整数。
闸孔孔数少于8孔时，宜采用单数孔，以利于对称开启闸门，改善下游水流条件。
闸室总宽度L＝nb0+(n－1)d，其中，d为闸墩厚度，其确定方法见《闸墩构造》。
闸室总宽度应与上下游河道或渠道宽度相适应，一般不小于河（渠）道宽度的0.6倍。
孔宽、孔数和闸室总宽度拟定后，再考虑闸墩等的影响，进一步验算水闸的过水能力。
计算的过水能力与设计流量的差值，一般不得超过±5％。
标签：闸室单孔宽度的确定闸室总宽度的确定
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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。
一、 水闸孔口设计的主要内容
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）。
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0.5333 0.5267
1.36 1.47
0.5200 0.5133 0.5067
1.59 1.70 1.80
0.5000 0.4933
1.91 2.01
0.4867
2.10
平板闸门闸孔尺寸计
下游河道水深 h0（m） 1.5
查表—垂直收 缩系数ε2 0.625 0.629 0.630 0.633 0.638 0.644 0.648 0.654 0.660 0.673
附表一 平 板闸门垂直 收缩系数
附表二 平 板闸门闸孔 出流淹没系 数
平板闸门闸孔尺寸计算
收缩水深hc
收缩断面共 轭水深
（m）
Hale Waihona Puke hc"(m)0.250
0.888
0.283
0.917
0.315
0.946
0.348
0.967
0.383
0.983
0.419
0.994
0.454
1.004
0.491
1.009
查图—淹没 过流能力Q 系数σs （m3/s）
0.72 0.78 0.82 0.89 0.91 0.99
1 1 1 1
2.40 2.89 3.34 3.93 4.33 5.04 5.41 5.72 6.02 6.31
垂直收缩系数 ε计算
数据 上端数（表） 下端数（表） 所求数（计算）
e/H 0.6 0.65 0.6439
0.528
1.012
0.572
1.003
下游出流形式
淹没出流 淹没出流 淹没出流 淹没出流 淹没出流 淹没出流 自由出流 自由出流 自由出流 自由出流
潜流比(hthc")/(H-hc")
0.260 0.205 0.145 0.093 0.050 0.018 1.000 1.000 1.000 1.000
ε 0.66 0.675 0.673
是否为所求开 度e（误差 <0.02）
否 否 否 否 否 否 否 否 是 否
闸门孔数n
1
行进流速v0 （m/s）
0
出流形式
闸孔出流 闸孔出流 闸孔出流 闸孔出流 闸孔出流 闸孔出流 闸孔出流 闸孔出流 闸孔出流 闸孔出流
闸单孔净宽 b（m）
3
堰高P1(m) 0.5
堰上总水头 H0（m） 1.32
闸孔出流流 量系数μ
单宽流量 q[（m3/s m）]
0.5467 0.5400
1.11 1.24
一、基本参 数
设计流量Q0 堰上水头
（m3/s）
H(m)
6 二、闸门参 数计算
1.32
闸后下游水 深ht（m）
总净宽B(m)
1
3
三、试算过
程
试算闸门开 闸门相对开 启度e（m） 度(e/H)
0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85
0.3030 0.3409 0.3788 0.4167 0.4545 0.4924 0.5303 0.5682 0.6061 0.6439