水闸设计书

抗滑 Kf=ΣG/ΣU= e0=B/2-ΣM/ΣG=
Pmax= ΣG/A×（1+6×e0/B）=
Pmin= ΣG/A×（1-6×e0/B）=
99.36
1.53
641.45 99.36 542.09
3.04 -0.170
53.55 53.55
33.97
η=Pmax/Pmin= 1.57
53.32
152.02 152.02
kc
［kc］
3.04
1.10
表 5—15
大港桥灌区泄水闸、进水闸、节制闸稳定计算成果汇总表
（计算工况：特殊组合最高运行期）
序 闸名称
号
桩号
1 主干渠泄水闸 Z(0+46)
东西分岔口进 2 水闸（东干） D0+000
东西分岔口进
3
水闸(西干)
C0+000
珠溪节制闸
4
（西干）
C0+668
5 节制闸（东干） D0+550
3+500
0.20 0.28 1.4
1.4
（2）水力计算
闸 墙（m×m） 顶宽 底宽
备注
拆除
0.5
2.75 重建
拆除
0.5
2.75 重建
拆除
0.5
2.75 重建
拆除
0.5
2.75 重建
拆除
0.5
2.75 重建
拆除
0.5
2.75 重建
拆除
0.5
1.6
重建
拆除
0.5
1.6
重建
拆除
0.4
1.0
重建
拆除
0.5
（1）结构设计 重建的大港桥灌片的东干和西干渠分岔口处的进水闸，均为开敞式结构， 闸基为土基，闸室底板与渠底齐平，东干和西干进水闸闸室长分别为 4.6m 和 3.3m，孔口尺寸分别为 2.0m×1.5m 和 2.0m×2.5m，闸室上、下游设有厚 50cm 的 M7.5 浆砌石护坡与渠道护坡连接，底板采用 C20 砼结构，厚 0.5m，边墩为 C25 砼重力式挡土墙，顶宽 0.5m。其他结构均采用 C20 钢筋砼结构。闸门采用 C25 钢 筋砼门，并配置一台手动螺杆式启闭机。由于处于分叉口，水流条件不是很好， 在水流弯段采用了圆弧型连接段以减小水头损失。其余处的进水闸结构类似。
经计算得：
表 5—14
东干进水闸（D0+000）稳定计算过程表 (加大水深 1.6m)
项目
计算式
竖向力(KN) 向下 向上
水平力(KN) 向左 向右
力臂 (m)
力矩(KN.m) 顺时针 逆时针
一
拦污闸自重
底板 G1
0.5×4.6×2.7×25
155.25
2.3 357.075
闸墩 G3
2.0×4.6×25×0.6×2
B—闸孔泄流净宽； Ho—堰上总水头，
Ho=H+ V 2 2g
经勘查和计算泄水闸、进水闸和节制闸设计见汇总表 5—12。 （3）结构稳定与基础应力计算 a. 进水闸、节制闸抗滑稳定计算
Kc＝f×∑G/∑H b. 进水闸、节制闸基础底面应力计算
max
min
G.(16.e) B.L B
式中各符号意义同前；
max
min
G.(16.e) B.L B
m ax 式中 m in — 泄水闸基础底面应力的最大值或最小值（KPa）；
ΣG — 作用于泄水闸基础底面以上的全部竖向荷载（KN）；
B — 泄水闸基础底面宽度（m）；
L — 泄水闸基础底面长度（m）；
e — 外荷载合力对底板中心的偏心距（m）。
e
B 2
M G
表 5—13
灌区泄水闸、进水闸、节制闸汇总表
序 分水闸名称
号
桩号源自文库
控灌面 积（万
亩）
流量 m3/s
单孔闸尺寸
（m×m）
宽
高
大港桥灌片
1 主干渠泄水闸 Z(0+46)
3.66 2.9
2.0
2
东西分岔口进 水闸（东干）
D0+000
1.5 1.66 1.5
2.0
东西分岔口进 C0+000
3
水闸(西干)
1.8 1.99 2.5
z
q2 1
2ght
2
1
jhc12
式中：q — 单宽流量；
Ht — 下游水深；
h c — 跃后共轭水深；
— 流速系数，取0.95；
消力池长度 Lk （0.7～0.8） L j 式中： L j ：自由水跃长度， L j =6.9（h2-h1） 经计算：消力池长度 L j =19.21m，取为 20m。 消力池深度 d =71.25cm，取为 80cm。
276
2.3
634.8
交通桥板 G5
0.3×2.6×2.7×25
52.65
1.3
68.445
柱
0.4×0.4×2.0×4×25
32
3.6
115.2
梁
0.3×0.3×2.7×25×2
12.15
3.6
43.74
启闭平台
0.2×2.0×2.7×25
27.00
3.6
97.20
水重
1.6×1.5×3.6×10
由于消力池底板设有排水管，底板厚度按抗冲要求布置，消力池底板最小厚 度按《水闸设计规范》（SL265-2001）公式计算：
t K1 q 式中：t — 底板厚，m；
— 泄水时上下游水位差； q — 单宽流量；
K1 为计算系数，K1=0.175 至 0.20； 经计算：t = 0.42m，取为 0.5m。 （3）结构稳定与基础应力计算 ①计算工况：加大水位运行期时闸前水位 1.3m，闸后无水； ②计算原理：
2.0
9
九港进水闸
4+100
0.13 0.18 1.5
1.4
10 彭家进水闸
1+110
0.48 0.66 3.0
2.0
11 彭李进水闸
4+100
0.25 0.35 1.5
1.4
12 西干进水闸
0+000
0.52 0.72 3.0
2.0
13 马古进水闸
1+300
0.14 0.20 1.4
1.4
14 柴罗聂进水闸
150
1.60 2.5 4.10 1.10
2.5
2.0 56.28 35.18
160
1.60 2.5 4.10 1.10
2.5
2.0 56.28 35.18
叶家村节制闸
6
（东干）
D3+668
7
东干进水闸 0+000
8 九六渠进水闸 0+200
9
九港进水闸 4+100
10
彭家进水闸
1+110
11 彭李进水闸 4+100
12 西干进水闸 0+000
单孔闸尺寸 （m×m）
宽
高
基底应力（KPa） 地基允 许承载
不均匀系数
σmax
σmin
力
计算值 允许值
（KPa） η ［η］
重建节制闸均布置在原闸址处，由闸室、上游连接段、下游连接段组成。 重建节制闸，均为开敞式结构，闸基为土基，闸室底板与渠底齐平，孔口尺寸 2.0m×2.5m，东干和西干进水闸闸室长为 3.0m，为满足闸室防渗长度要求，闸室 上游段采用钢筋砼铺盖，铺盖与闸室底板用橡胶止水带止水，其余结构与进水闸 结构相似。
a. 泄水闸抗滑稳定计算 Kc＝f×∑G/∑H
式中 Kc — 抗滑稳定安全系数； f — 泄水闸基础底面与地基（粘土）间的摩擦系数，为 0.25～0.28； ΣG —作用于泄水闸基础底面以上的全部竖向荷载，包括泄水闸基础底面 上的扬压力（KN）； ΣH—作用于泄水闸基础底面以上的全部水平向荷载（KN）。 b. 泄水闸基础底面应力计算
152.02 1338.927
续表 5—14
工况
特殊 组合
最高 运行期
东干进水闸（D0+000）稳定计算成果表
基底应力（KPa） 地基允许
不均匀系数
σmax σmin
承载力 （KPa）
计算值 η
允许值 ［η］
闸孔尺寸：1.5m×2.0m
53.92 33.97
160
1.57
2.5
抗滑稳定安全系数
计算值 允许值
②消能防冲设计 下游水深计算按明渠均匀流计算，下游为池塘，糙率取 0.0275，采用矩形过 水断面，底宽 6.8 m，渠深 2.0m,边坡 1：0.62，渠道坡降取 i=0.001，经计算下游 出水渠深度 1.3m。 取陡槽末端 h1、v1 为消力池进口计算水深。则共轭水深 h2、收缩断面弗氏
数 Fr1 可按下式计算：
1.6
重建
拆除
0.5
1.0
重建
拆除
0.5
1.6
重建
拆除
0.4
1.0
重建
拆除
0.4
1.0
重建
进水闸和节制闸为无坎宽顶槽的型式，按下式公式进行计算：
Q=σεB m 2 g Ho3/2 式中：σ—堰流淹没系数；
ε—闸墩收缩系数， ε=1－0.171(1 + b o ) 4 b ； bs bs
m—堰流流量系数，m=0.385；
h2
h1
2
1
8q2 g h13
1
，
Fr21
v12 g h1
q2 g h13
式中：Fr1—收缩断面弗氏数；
h1—收缩断面水深；
h2—收缩断面共轭水深；
v1—收缩断面流速；
消力池深度按《溢洪道设计规范》（SL253—2000）计算：
djhc1ht z
式中：σj—水跃淹没度，σj =1.05；
出池落差按下式计算：
计算值 允许值
kc
［kc］
特殊 最高运
57.71 35.90
200
组合
行期
1.61
2.5
4.25
1.10
由泄水闸稳定计算成果可知：泄水闸抗滑稳定、泄水闸基底应力及不均匀系
数均满足规范要求。
泄水闸设计见汇总表 5—13。
进水闸、节制闸设计
工程现状及存在问题
进水闸、节制闸是灌区渠道上比较大的主要建筑物，经过四十多年运行，因 自然老化和人为破坏，加之缺乏资金维修，基本上需要维修和改建，根据农田灌 溉工程规划，此次对损毁较严重的渠系建筑物进行拆除重建。现存在以下主要问 题：闸门为钢板结构，表面全部锈蚀，强度一般，闸墩、底板、启闭室为混凝土 结构，风化严重，露骨露筋，混凝土脱落，强度低，变形严重，无止水措施，影 响渠道安全运行。
86.40
1.8
155.52
水压力 1
0.5×1.8×1.5×10×1.8
24.30
0.6
14.58
水压力 2 0.5×（1.8＋2.1）×1.5×10
29.25
0.15
4.39
小计
641.45
1490.95
二 扬压力 U
小计 ∑
B=4.6 A=4.6×2.7
扬压力 0.5×4.6×2.7×1.6×10
ΣM — 作用于泄水闸基础底面以上的全部竖向和水平向荷载对于基 础底面上游侧端部的力矩（KN.m）。 ③计算成果与分析
经计算得泄水闸稳定结果，见表 5—12。
表 5—12
工况
泄水闸稳定计算成果
基底应力（KPa） σmax σmin
地基允许承 载力（KPa）
不均匀系数
计算值 允许值
η
［η］
抗滑稳定安全系数
2.0
珠溪节制闸
4
（西干）
C0+668
1.8 1.99 2.5
2.0
5 节制闸（东干） D0+550
1.5 1.66 2.5
2.0
叶家村节制闸
6
（东干）
D3+668
1.5 1.99 2.5
2.0
余源灌片
7
东干进水闸
0+000
0.50 0.70 3.0
2.0
8 九六渠进水闸
0+200
0.88 1.22 3.0
进水闸、节制闸重建设计
为了控制渠道水位、调节流量和保证配水，此次拆除重建进水闸 10 座、节 制闸 3 座、拆除重建在原址上建设。其中最主要的两个进水闸位于大港桥灌区大 港桥灌片的东干和西干渠分岔口处，桩号分别为 D0+000 和 C0+000，设计流量 分别为 1.66 m3/s 和 1.99m3/s；其余 8 座进水闸位于余源灌片，有关资料见表 5—12。 节制闸分别位于大港桥灌片东干渠 D0+550、 D3+668 和西干渠 C0+668，设计流 量分别为 1.66m3/s、1.66 m3/s 和 1.99m3/s。
大港桥灌片
2.9
2.0 57.71 35.90
160
1.61 2.5
抗滑稳定安全 系数
计算 值 kc
允许 值 ［kc］
4.25 1.10
1.5
2.0 53.92 33.97
160
1.57 2.5 3.04 1.10
2.5
2.0 56.28 35.18
150
1.60 2.5 4.10 1.10
2.5
2.0 56.28 35.18
泄水闸重建设计
（1）结构设计 重建泄水闸布置在原闸址处，由闸室、消力池、上下游连接段组成。闸室为 C20 钢筋砼结构，堰型为无坎宽顶堰。孔口尺寸拟定为 2.0m×2.9m，两孔，中墩 厚 0.7m，两个边墩分别厚 0.7m。闸底板顺水流方向考虑机耕桥与启闭房要求取 5.0m；机耕桥宽 3m,闸墩上部设有检修平台与启闭机房，启闭梁板为 C25 钢筋砼 结构。 闸室下游段设一综合式消力池，底板采用 0.5m 厚 C20 钢筋砼，闸底板及消 力池底板采用橡胶止水带止水。泄水闸采用铸铁闸门控制，手电两用螺杆式启闭 机启闭。 （2）水力计算 ①过流能力 泄水闸过流能力，按闸孔全开，无坎宽顶堰的型式，按下式公式进行计算：
Q=σεB m 2 g Ho3/2
式中： σ—堰流淹没系数，经计算 σ=1.0； ε—闸墩收缩系数， ε=1－0.171(1 + b o ) 4 b ； bs bs m—堰流流量系数，m=0.385； B—闸孔泄流净宽； Ho—堰上总水头，Ho=H+ V 2 ，计算得 Ho=1.3m。 2g
将上述系数代入流量公式中，得：Q=3.96 m3/s。大于原泄水闸设计泄洪流量， 满足要求。大于大港桥水库十年一遇洪水引水隧洞的泄水流量，因此泄洪能力满 足泄水要求。