水闸设计 - 副本
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最后确定底板高程为31m，30个孔，每孔宽度7米，
溢流前缘总净宽210m。校核情况下上游水位38.1m。
闸顶高程的计算
波浪高度的计算:
平均波高和平均波周期按莆田试验站公式计
算，即
gD 0.45 ) 2 ghm gH m 0.7 vo 0.13th[0.7( 2 ) ]th{ } 2 gH m 0.7 vo vo 0.13th[0.7( 2 ) ] vo 0.0018(
Q Nb m 2 gHo 3 ⑵校核情况：
因为选用平底板，故m=0.385。
淹没系数。查书本121页表5-5
第一种方案设中墩厚2m,边墩厚1m 第二种方案设中墩厚1.5m,边墩厚1m 计算出：
bb = 1m
bb =2.75m 第三种方案设中墩厚1.5m，边墩厚1m b =0.75m. b
消能防冲
消能方式选择
由于本闸位于平原地区，河床的抗冲冲涮能 力较低，所以采用底流式消能。 设计水位或校核水位是闸门全开泄洪水，为 淹没出流无需消能。闸前为正常水位35m,部分
闸局部开启，只宣泄较小流量时，下流水位 不高，闸下射流速度较大，才会出现严重的 冲涮河床现象，需设置相应的消能设施。
闸孔宽深比取1.6～1.8，是一种较优的孔型。
为了满足闸门安装与维修的需要，同时也方便启闭机的
布置与运行，检修闸门门槽与工作闸门门槽之间的净距离一
般不宜小于1.5m。
此枢纽中，考虑到工作闸门为弧形闸门，没 有门槽，为了减小闸室长度，可以把检修闸门门 槽和弧形闸门的距离设为1.0m。检修闸门用叠梁 式闸门。
在宽阔的河道上，泄水闸的宽度远小于闸址处的主河道 宽，在沿闸轴线的其余部分用拦河坝或水电站厂房挡水，水 闸的上下游连接建筑物简化为上下游导墙。
本水闸采用全闸方案，为了使河道水流流态与建闸前尽 量相似，水闸段的长度取与闸址处河道宽度相近。最后通过 底板高程和泄流能力的计算，确定泄水闸总宽。
二 水力计算
q2 q2 z 2 '2 2 g hc 2 ghc''2
先从试算4个闸孔，开启度1m开始用excel
计算
经过计算决定取用当4孔开启2m时进行计 算消力池。 消力池的深度计算 根据所选择的控制条件，估算池深为1m,计 算出挖池后的收缩水深hc=1.02m,出池落差 Z=0.518m，跃后水深 hc'' =3.56m,验算水跃淹没系数符合在 1.05~1.10之间的要求。 d h z =1.07 h '' 消力池的池长 L j 6.9(hc hc ) 17.54m Lsj Ls L j 1 4*1 0.8*17.54 19.03m 根据池深1m 故取池长为19m.
1.底板高程确定 根据地形图，测得闸址处的主河道宽度为270 米左右，根据底板高程不同，选取闸孔总净宽与闸 址处河道宽度相近，初步选定3个底板高程，进行方 案比较。 方案一： 拟定底板高程为31m，则闸门高度为35-31=4m。 闸孔宽深比取1.6～1.8，单孔宽度取整数为7m，闸 孔总净宽取7×30=210m。 方案二： 拟定底板高程为30.5m，则闸门高度为3530.5=4.5m。闸孔宽深比取1.6～1.8，单孔宽度取整 数为8m，闸孔总净宽取8×28=224m。
的1/6～1/8，故平底板厚度取1.0m。
闸墩
根据方案的计算中可以确定中闸墩厚度为 2m，边墩厚1m，检修门槽宽都为0.25m，深为 0.2m。 启闭机 本枢纽闸孔较多，为了减少机房，管路以及 工作桥的工程造价，减少闸室体积和重量，采 用液压式启闭机。控制室设在闸墩上，一个控 制室控制2个弧形闸门。
其他设置
本枢纽为露顶式闸门，所以不设胸墙。 由于工作闸门是弧形闸门，采用液压式启闭机，所
以闸室上部只需设交通桥，油压控制室，顶部板梁 铺层和用于移动启闭机（用于起吊检修闸门）的轨 道。 根据资料，合大公路从闸上通过，设计标准为Ⅳ级， 查有关规范，定交通桥总宽为8m，厚0.3m，架设 在闸墩上。交通桥由2个T形梁支撑。设定交通桥净 宽7.5m，两侧设0.25m安全带，安全带上布设1.1m 高的栏杆，栏杆重力按1.3kN/m。 闸墩顶部板梁铺层用于移动启门机的行走，厚度以 0.3~0.5m厚为宜。选定厚度为0.3m。 移动启门机的重量以25KN计。
为了保证无论何种开启高度的情况下均能发生 淹没式水跃消能，所以采用闸前水深Ho=4m,闸 门局部开启情况，找出最大池深池长。
按以下的公式计算：
'' 1 o c
初拟估算d时 拟定，其中 h 是未 设消力池前的跃后水深。 U O 0.60 0.18 he HO
'' c
d h h
' s
q uo he 2 gH O
第一种方案先试算壅高为0.1m时，用设计水位
37.6m.流量Q=4000立方米/秒。 上游闸前水深H=37.6-31=6.6m。
4000 v0 2.24 m / s 270 6.6 o 2.24 2 H 0 6.6 6.86 m 2 9.8
hs =37.5-31=6.5m
'
Q uo he Nb 2 gH O
'
3
挖深前的收缩水深 跃后水深
hc he
'
hc b1 0.25 8 q 2 '' hc 1 1)( ) 3 2 ghc b2
挖池后要收缩水深要满足
q2 hc3 TO hc2 0 2 2 g
算出挖池后的出池落差
另外，露顶式闸门顶部应在可能出现的最高挡 水位以上有0.3～0.5m的超高。在此设0.4m的超 高。
底板选型
平底板是最常用的一种底板型式，构造
简单，施工方便，对不同的地基有一定的适应性。
根据受力条件，选用整体式平底板。 底板横缝 根据此枢纽的条件，确定为三孔一缝，选择在底 板中间分缝，缝距3cm。横缝为永久缝，采用铅直贯 通缝。 由前面底板高程计算所得，本枢纽为30个孔。单孔 孔径为7m 底板厚度 对于大中型水闸，闸室平底板厚可取闸孔净宽
和放下，考虑到平面闸门由于水流的冲击，闸门槽和闸门衔 接不良，可能会产生振动，影响闸室稳定和挡水，另外，弧 形闸门运用灵活，效率高，开启时间短。因此选用弧形闸门。 不过，要对地基做一定的处理。 弧形闸门作工作闸门，应设在闸墩水流较平顺部位，这样
可以避免产生因水流流态不好对闸门运行带来不利的影响。
Hs/H0=6.5/6.86=0.948>0.9.为淹没出流。
0 0.877 (0.948 0.65) 2 0.966
B0 4000 240m 0.966 6.5 2 9.8(6.86 6.5)
其他方案的计算结果。
泄流能力计算
水闸闸门全开敞时的泄流能力按堰流计算。 ⑴正常情况：
校核洪水位+泄水时安全超高 即：闸顶高程=38.1+0.7=38.8m。 故选两者的最大值为水闸闸顶高程为38.8m。 闸型选择 因为此枢纽的底板高程较高，正常挡水高度在5 米以内，较小，所以采用开敞式。当闸门全部打开 时，闸室过水断面积和泄流量都随着水位的抬高而 增大。另外，由于过闸水流不受任何阻挡，大量漂 浮物可随着水流下泄，不致堵塞闸孔，因此有排冰， 过木的作用。 闸门 根据当地的情况，此枢纽在正常运行条件下，上 游水位必须维持在35m正常水位，所以闸门必须经常 提起
2.闸轴线选择
泄水闸布置在主河床上，使水闸建成后的下泄流量
尽量符合天然河道的水流特性。为了保证泄水通畅， 减少对上下游河床的冲刷影响和对堤防的威胁，闸 轴线宜与河道中心线正交。闸轴线一般选在
河道较狭窄处，以节约工程量。此处闸轴线已经选好。将泄 水闸底板上游侧定在闸轴线位置。
3泄水闸宽度的确定
泄水闸居中布置，泄水闸包括闸室，上游铺盖，上游防
冲槽，板桩，下游护坦，下游海漫，下游防冲槽，上下 游护岸和翼墙。 两岸各设一个取水闸，取水闸通过引水渠从上游引水， 取水闸和泄水闸通过土石坝连接，公路通过泄水闸和土 石坝，贯通河流两岸。枢纽采用全闸方案，无拦河坝和 水电站厂房。因此，另外，将靠近河岸的几个闸孔作为 既排水又冲沙之用。
第一种方案中的
第二种方案中的
第三种方案中的
=0.964 =0.973 =0.968
根据
Q校 Q校实 Q校
5%，所以第一种方案最合理。
三个方案中，方案二底板高程过小，增大闸身和两
岸结构的高度，反而增加工程投资，同时增加闸下 消能防冲布置上的困难，还可能会带来严重的泥沙 淤积。方案三的底板高程过高，使得闸孔总净宽增 大，泄水闸闸室段向河道两岸延伸，不利于保持原 有水流流态，同时增加了工程量和成本，不经济。 方案一的底板高程适中，接近原河床高程，泄水闸 段宽度与河道闸址处宽度相近，不破坏原有河道水 流流态，同时也给施工带来方便，节约成本。
2
v H 0 — 上游闸前水深 流速水头，m。H 0 H 0 2g B0 — 闸孔总净宽，m。B 0 Nb0 Q — 校核流量，m 3 / s。 h s — 下游水深，m。hs 38 - h z2Biblioteka 0 — 淹没堰流的综合系数。
hz — 底板高程，m。
N — 闸孔数。 b0 — 单孔系数，m。
根据资料给出Hm=35-31=4m,
Vo=12m/s
D=6000m。 算得正常情况下波浪的计算高度 h m = 0.33m。 查得挡水时（正常蓄水位），水闸
安全超高下限值为0.5m。泄水时（校核洪水
位），水闸安全超高下限值为0.7m 于是，挡水情况（正常蓄水位）水闸闸顶 高程为： 正常蓄水位+正常情况波浪高度+正常挡水时 水闸安全超高 闸顶高程=35+0.33+0.5=35.83m。 泄水情况（校核水位）下水闸闸顶高程为：
方案三：
拟定底板高程为31.5m，则闸门高度为 35-31.5=3.5m。闸孔宽深比为1.6～1.8，单 孔宽度取整数为6m，闸孔总净宽取 6×36=216m根据三种方按 的计算。 用设计水位和校核水位对壅高进行试算。结 果如下:
hs B0 0 0.877 0.65 H0 0 hs 其中，H — 上游闸前水深，m Q 2 g H 0 hs Q v0 — 校核流量时入闸水流流速，v / s。v0 B
水闸设计
汇报人： 日期：2013年6月10号
目录
一.枢纽布置 二 .水力设计 三. 防渗排水设计 四.闸室布置与 稳定计算
一.枢纽布置
1.枢纽组成
苏河水闸枢纽是以取水为主的水利水电工程，枢纽由泄水闸，
土石坝，取水闸，引水渠，交通桥，合大公路和两岸连接建 筑物组成。 苏河水闸枢纽的灌溉面积为128万亩，查《水利水电工程等 别划分及洪水标准》表2.1.1水利水电枢纽工程分等指标得， 此枢纽工程等别为二级，工程规模为大（2）型。查《水闸 设计规范(SL265-2001)》(以后不详细说明，只注明规范)表 2.1.2水闸枢纽建筑物级别划分，确定大二级主要建筑物级别 为2级，次要建筑物为3级，临时建筑物级别为4级。查规范 表2.2.1平原区水闸洪水标准得，2级水闸洪水设计洪水重现 期为50~30年，校核洪水重现期为200~100年，本设计设计 洪水重现期为50年，校核为200年。查图2.1闸址水位—流量 关系曲线得，下游设计洪水位为37.5m，下游校核洪水位为 38.0m，上游正常水位为35m。
Q Nb m 2 gHo3
z
(n 1) N
b
式中 N——闸孔数；
b——单孔宽度（m）；
Q——过闸流量（m3/s）；
q——过闸单宽流量（m2/s）； H0 ——计入行近流速水头的堰上水深（m）， 此处由于上游水头很小，所以近似取 为上游堰上水 深
——堰流侧收缩系数； ——中闸孔侧收缩系数，可查水闸规范表 z A.0.1-1； b ——边闸孔侧收缩系数。
溢流前缘总净宽210m。校核情况下上游水位38.1m。
闸顶高程的计算
波浪高度的计算:
平均波高和平均波周期按莆田试验站公式计
算，即
gD 0.45 ) 2 ghm gH m 0.7 vo 0.13th[0.7( 2 ) ]th{ } 2 gH m 0.7 vo vo 0.13th[0.7( 2 ) ] vo 0.0018(
Q Nb m 2 gHo 3 ⑵校核情况：
因为选用平底板，故m=0.385。
淹没系数。查书本121页表5-5
第一种方案设中墩厚2m,边墩厚1m 第二种方案设中墩厚1.5m,边墩厚1m 计算出：
bb = 1m
bb =2.75m 第三种方案设中墩厚1.5m，边墩厚1m b =0.75m. b
消能防冲
消能方式选择
由于本闸位于平原地区，河床的抗冲冲涮能 力较低，所以采用底流式消能。 设计水位或校核水位是闸门全开泄洪水，为 淹没出流无需消能。闸前为正常水位35m,部分
闸局部开启，只宣泄较小流量时，下流水位 不高，闸下射流速度较大，才会出现严重的 冲涮河床现象，需设置相应的消能设施。
闸孔宽深比取1.6～1.8，是一种较优的孔型。
为了满足闸门安装与维修的需要，同时也方便启闭机的
布置与运行，检修闸门门槽与工作闸门门槽之间的净距离一
般不宜小于1.5m。
此枢纽中，考虑到工作闸门为弧形闸门，没 有门槽，为了减小闸室长度，可以把检修闸门门 槽和弧形闸门的距离设为1.0m。检修闸门用叠梁 式闸门。
在宽阔的河道上，泄水闸的宽度远小于闸址处的主河道 宽，在沿闸轴线的其余部分用拦河坝或水电站厂房挡水，水 闸的上下游连接建筑物简化为上下游导墙。
本水闸采用全闸方案，为了使河道水流流态与建闸前尽 量相似，水闸段的长度取与闸址处河道宽度相近。最后通过 底板高程和泄流能力的计算，确定泄水闸总宽。
二 水力计算
q2 q2 z 2 '2 2 g hc 2 ghc''2
先从试算4个闸孔，开启度1m开始用excel
计算
经过计算决定取用当4孔开启2m时进行计 算消力池。 消力池的深度计算 根据所选择的控制条件，估算池深为1m,计 算出挖池后的收缩水深hc=1.02m,出池落差 Z=0.518m，跃后水深 hc'' =3.56m,验算水跃淹没系数符合在 1.05~1.10之间的要求。 d h z =1.07 h '' 消力池的池长 L j 6.9(hc hc ) 17.54m Lsj Ls L j 1 4*1 0.8*17.54 19.03m 根据池深1m 故取池长为19m.
1.底板高程确定 根据地形图，测得闸址处的主河道宽度为270 米左右，根据底板高程不同，选取闸孔总净宽与闸 址处河道宽度相近，初步选定3个底板高程，进行方 案比较。 方案一： 拟定底板高程为31m，则闸门高度为35-31=4m。 闸孔宽深比取1.6～1.8，单孔宽度取整数为7m，闸 孔总净宽取7×30=210m。 方案二： 拟定底板高程为30.5m，则闸门高度为3530.5=4.5m。闸孔宽深比取1.6～1.8，单孔宽度取整 数为8m，闸孔总净宽取8×28=224m。
的1/6～1/8，故平底板厚度取1.0m。
闸墩
根据方案的计算中可以确定中闸墩厚度为 2m，边墩厚1m，检修门槽宽都为0.25m，深为 0.2m。 启闭机 本枢纽闸孔较多，为了减少机房，管路以及 工作桥的工程造价，减少闸室体积和重量，采 用液压式启闭机。控制室设在闸墩上，一个控 制室控制2个弧形闸门。
其他设置
本枢纽为露顶式闸门，所以不设胸墙。 由于工作闸门是弧形闸门，采用液压式启闭机，所
以闸室上部只需设交通桥，油压控制室，顶部板梁 铺层和用于移动启闭机（用于起吊检修闸门）的轨 道。 根据资料，合大公路从闸上通过，设计标准为Ⅳ级， 查有关规范，定交通桥总宽为8m，厚0.3m，架设 在闸墩上。交通桥由2个T形梁支撑。设定交通桥净 宽7.5m，两侧设0.25m安全带，安全带上布设1.1m 高的栏杆，栏杆重力按1.3kN/m。 闸墩顶部板梁铺层用于移动启门机的行走，厚度以 0.3~0.5m厚为宜。选定厚度为0.3m。 移动启门机的重量以25KN计。
为了保证无论何种开启高度的情况下均能发生 淹没式水跃消能，所以采用闸前水深Ho=4m,闸 门局部开启情况，找出最大池深池长。
按以下的公式计算：
'' 1 o c
初拟估算d时 拟定，其中 h 是未 设消力池前的跃后水深。 U O 0.60 0.18 he HO
'' c
d h h
' s
q uo he 2 gH O
第一种方案先试算壅高为0.1m时，用设计水位
37.6m.流量Q=4000立方米/秒。 上游闸前水深H=37.6-31=6.6m。
4000 v0 2.24 m / s 270 6.6 o 2.24 2 H 0 6.6 6.86 m 2 9.8
hs =37.5-31=6.5m
'
Q uo he Nb 2 gH O
'
3
挖深前的收缩水深 跃后水深
hc he
'
hc b1 0.25 8 q 2 '' hc 1 1)( ) 3 2 ghc b2
挖池后要收缩水深要满足
q2 hc3 TO hc2 0 2 2 g
算出挖池后的出池落差
另外，露顶式闸门顶部应在可能出现的最高挡 水位以上有0.3～0.5m的超高。在此设0.4m的超 高。
底板选型
平底板是最常用的一种底板型式，构造
简单，施工方便，对不同的地基有一定的适应性。
根据受力条件，选用整体式平底板。 底板横缝 根据此枢纽的条件，确定为三孔一缝，选择在底 板中间分缝，缝距3cm。横缝为永久缝，采用铅直贯 通缝。 由前面底板高程计算所得，本枢纽为30个孔。单孔 孔径为7m 底板厚度 对于大中型水闸，闸室平底板厚可取闸孔净宽
和放下，考虑到平面闸门由于水流的冲击，闸门槽和闸门衔 接不良，可能会产生振动，影响闸室稳定和挡水，另外，弧 形闸门运用灵活，效率高，开启时间短。因此选用弧形闸门。 不过，要对地基做一定的处理。 弧形闸门作工作闸门，应设在闸墩水流较平顺部位，这样
可以避免产生因水流流态不好对闸门运行带来不利的影响。
Hs/H0=6.5/6.86=0.948>0.9.为淹没出流。
0 0.877 (0.948 0.65) 2 0.966
B0 4000 240m 0.966 6.5 2 9.8(6.86 6.5)
其他方案的计算结果。
泄流能力计算
水闸闸门全开敞时的泄流能力按堰流计算。 ⑴正常情况：
校核洪水位+泄水时安全超高 即：闸顶高程=38.1+0.7=38.8m。 故选两者的最大值为水闸闸顶高程为38.8m。 闸型选择 因为此枢纽的底板高程较高，正常挡水高度在5 米以内，较小，所以采用开敞式。当闸门全部打开 时，闸室过水断面积和泄流量都随着水位的抬高而 增大。另外，由于过闸水流不受任何阻挡，大量漂 浮物可随着水流下泄，不致堵塞闸孔，因此有排冰， 过木的作用。 闸门 根据当地的情况，此枢纽在正常运行条件下，上 游水位必须维持在35m正常水位，所以闸门必须经常 提起
2.闸轴线选择
泄水闸布置在主河床上，使水闸建成后的下泄流量
尽量符合天然河道的水流特性。为了保证泄水通畅， 减少对上下游河床的冲刷影响和对堤防的威胁，闸 轴线宜与河道中心线正交。闸轴线一般选在
河道较狭窄处，以节约工程量。此处闸轴线已经选好。将泄 水闸底板上游侧定在闸轴线位置。
3泄水闸宽度的确定
泄水闸居中布置，泄水闸包括闸室，上游铺盖，上游防
冲槽，板桩，下游护坦，下游海漫，下游防冲槽，上下 游护岸和翼墙。 两岸各设一个取水闸，取水闸通过引水渠从上游引水， 取水闸和泄水闸通过土石坝连接，公路通过泄水闸和土 石坝，贯通河流两岸。枢纽采用全闸方案，无拦河坝和 水电站厂房。因此，另外，将靠近河岸的几个闸孔作为 既排水又冲沙之用。
第一种方案中的
第二种方案中的
第三种方案中的
=0.964 =0.973 =0.968
根据
Q校 Q校实 Q校
5%，所以第一种方案最合理。
三个方案中，方案二底板高程过小，增大闸身和两
岸结构的高度，反而增加工程投资，同时增加闸下 消能防冲布置上的困难，还可能会带来严重的泥沙 淤积。方案三的底板高程过高，使得闸孔总净宽增 大，泄水闸闸室段向河道两岸延伸，不利于保持原 有水流流态，同时增加了工程量和成本，不经济。 方案一的底板高程适中，接近原河床高程，泄水闸 段宽度与河道闸址处宽度相近，不破坏原有河道水 流流态，同时也给施工带来方便，节约成本。
2
v H 0 — 上游闸前水深 流速水头，m。H 0 H 0 2g B0 — 闸孔总净宽，m。B 0 Nb0 Q — 校核流量，m 3 / s。 h s — 下游水深，m。hs 38 - h z2Biblioteka 0 — 淹没堰流的综合系数。
hz — 底板高程，m。
N — 闸孔数。 b0 — 单孔系数，m。
根据资料给出Hm=35-31=4m,
Vo=12m/s
D=6000m。 算得正常情况下波浪的计算高度 h m = 0.33m。 查得挡水时（正常蓄水位），水闸
安全超高下限值为0.5m。泄水时（校核洪水
位），水闸安全超高下限值为0.7m 于是，挡水情况（正常蓄水位）水闸闸顶 高程为： 正常蓄水位+正常情况波浪高度+正常挡水时 水闸安全超高 闸顶高程=35+0.33+0.5=35.83m。 泄水情况（校核水位）下水闸闸顶高程为：
方案三：
拟定底板高程为31.5m，则闸门高度为 35-31.5=3.5m。闸孔宽深比为1.6～1.8，单 孔宽度取整数为6m，闸孔总净宽取 6×36=216m根据三种方按 的计算。 用设计水位和校核水位对壅高进行试算。结 果如下:
hs B0 0 0.877 0.65 H0 0 hs 其中，H — 上游闸前水深，m Q 2 g H 0 hs Q v0 — 校核流量时入闸水流流速，v / s。v0 B
水闸设计
汇报人： 日期：2013年6月10号
目录
一.枢纽布置 二 .水力设计 三. 防渗排水设计 四.闸室布置与 稳定计算
一.枢纽布置
1.枢纽组成
苏河水闸枢纽是以取水为主的水利水电工程，枢纽由泄水闸，
土石坝，取水闸，引水渠，交通桥，合大公路和两岸连接建 筑物组成。 苏河水闸枢纽的灌溉面积为128万亩，查《水利水电工程等 别划分及洪水标准》表2.1.1水利水电枢纽工程分等指标得， 此枢纽工程等别为二级，工程规模为大（2）型。查《水闸 设计规范(SL265-2001)》(以后不详细说明，只注明规范)表 2.1.2水闸枢纽建筑物级别划分，确定大二级主要建筑物级别 为2级，次要建筑物为3级，临时建筑物级别为4级。查规范 表2.2.1平原区水闸洪水标准得，2级水闸洪水设计洪水重现 期为50~30年，校核洪水重现期为200~100年，本设计设计 洪水重现期为50年，校核为200年。查图2.1闸址水位—流量 关系曲线得，下游设计洪水位为37.5m，下游校核洪水位为 38.0m，上游正常水位为35m。
Q Nb m 2 gHo3
z
(n 1) N
b
式中 N——闸孔数；
b——单孔宽度（m）；
Q——过闸流量（m3/s）；
q——过闸单宽流量（m2/s）； H0 ——计入行近流速水头的堰上水深（m）， 此处由于上游水头很小，所以近似取 为上游堰上水 深
——堰流侧收缩系数； ——中闸孔侧收缩系数，可查水闸规范表 z A.0.1-1； b ——边闸孔侧收缩系数。