水工建筑物 知识点汇总

水利水电工程建筑物授课教案

章节名称第四章水闸教学日期第二学期

授课教师姓名职称授课时数 22

本章的教学目的与要求

掌握水闸的类型、工作特点、组成及各组成部分的作用；掌握水闸孔口设

计的影响因素分析和计算方法；掌握消能防冲设计中水闸下游不利水流流态及

相应的防止措施；掌握防渗排水设计中水闸地下轮廓线长度拟定、布置、渗流

计算方法和防渗排水措施；水闸的布置与构造；在闸室稳定应力分析中，重点

从荷载计算、稳定应力分析方法等方面比较与重力坝的异同。了解水闸布置与

构造、闸室结构计算内容及方法等方面的内容。

授课主要内容及学时分配

掌握水闸的类型、工作特点、组成及各组成部分的作用（2学时）；掌握

水闸孔口设计的影响因素分析和计算方法（4学时）；掌握消能防冲设计中水

闸下游不利水流流态及相应的防止措施（4学时）；掌握防渗排水设计中水闸

地下轮廓线长度拟定、布置、渗流计算方法和防渗排水措施（6学时）；水闸

的布置与构造（2学时）；在闸室稳定应力分析中，重点从荷载计算、稳定应

力分析方法等方面比较与重力坝的异同（2学时）。了解水闸布置与构造、闸

室结构计算内容及方法等方面的内容（2学时）。

重点和难点

水闸的类型、工作特点、组成及各组成部分的作用，水闸孔口设计的水闸

孔口设计，如何不知谁炸的消能防冲设计，水闸的渗流计算，水闸的整体布

置。

思考题和作业

1．水闸按其承担的任务和结构形式分为哪些类型？水闸的工作特点如何？

2．水闸的组成部分及各组成部分的作用是什么？

3．水闸孔口设计的影响因素有哪些？如何确定？

4．水闸下游不利水流流态及相应的防止措施是什么？

5．何谓水闸地下轮廓线？其长度如何拟定？布置方式有哪些？

6．试述用“改进阻力系数法”计算闸底板下渗压力和渗透坡降的方法步骤。

7．试述水闸荷载计算和稳定应力分析方法与重力坝有何异同？

8．试述闸门、启闭机的分类与选型方法如何?

9．水闸两岸连接建筑物的型式有哪些? 如何选用？

10．闸室结构计算的内容有哪些? 试述有限深的“弹性地基梁法”的计算步骤？

第四章水闸

§4～1 水闸的类型和工作特点

一、类型

（一）概念：水闸是一种利用闸门的启闭来调节水位，控制流量的低水头水工建筑物。

（二）发展：公元前6世纪春秋时代，在位于今安徽寿县城南的芍陂灌区中即设有进水和供水用的5个水门。

☆世界上规模最大的水闸：荷兰木斯海尔德挡潮闸，共63孔，闸高

53m

1、

2、节制闸：为了灌溉、通航等需要横跨河流或渠道上修建的，用以控制闸前水位及过闸流量的闸。位于河道上的节制闸又称为拦河闸。

3、分洪闸：建于泄洪能力不足的天然河道河段上游适当的地点，洪峰来临时开闸分泄一部分洪水进入湖泊、洼地等滞洪区，以减轻洪水对江河下游威胁的闸。

4、排水闸：建在江河沿岸低洼地区排水渠道末端，用以在外河水位上涨时防止外水倒灌，外河水位较低时排除其附近低洼地区积水的闸。特点：闸身高，底板低，双向挡水。

5、冲砂闸：建在多泥沙河流上，用以排除进水闸、节制闸或渠系中沉积泥沙，减少引水水流含沙量，防止渠道和闸前河道淤积的闸。

(a) 无胸墙的开敞式；(b) 胸墙式；(c) 涵洞式

1、开敞式：即水闸闸室是露天的，上面没有填土。

胸墙式：适用于上游水位较大而过闸流量不大的水闸。

无胸墙式：适用于有泄洪、通航、排冰等要求的水闸。

2、涵洞式：修建在河、渠堤之下的水闸。

3、双层式：是一种分上下两层，分别装设闸门的结构，既具有面层泄流能力，又具有底层泄流能力的闸室结构。

（五）按过闸流量分

大（Ⅰ）型Q≥5000m3/s

大（Ⅱ）型 Q＝5000～1000m3/s

中型 Q=1000～100 m3/s

小（Ⅰ）型 Q=100～20 m3/s

小（Ⅱ）型 Q<20 m3/s

（六）其他类型的水闸：翻板闸，橡胶水闸，装配式水闸等。

二、水闸的特点及设计要求

1、工作特点

1）沉降量和沉降差。

2）冲刷

3）抗滑稳定

4）渗透稳定

2、设计应注意问题

1）选择合理的水闸形式和构造，采取合理施工程序，进行严格地基处理，保证闸与地基稳定。

2）进行合理可靠的防渗排水设计，确保渗透稳定。

3）采取有效的消能防冲设施，确保水闸不发生冲刷破坏。

三、水闸的组成

图4-3 开敞式水闸组成示意图

1－闸室底板；2－闸墩；3－胸墙；4－闸门；5－工作桥；6－交通桥；7－堤顶；8－上游翼墙；9－下游翼墙；

10－护坦；11－排水孔；12－消力坎；13－海漫；14－防冲槽；15－上游铺盖

1、上游连接段

①组成：翼墙，铺盖，护底，防冲槽（齿墙），护坡。

②作用：翼墙：引导水流平顺进闸，挡土，防冲，侧向防渗。

铺盖：防渗防冲。

防冲槽：保护护底首部，防止河床冲刷向护底方向发展。

护坡护底：保护河岸及河床不受冲刷。

2、闸室段

① 组成：底板，闸墩，闸门，胸墙，工作墙，交通桥。

② 作用：

底板：承受闸室全部荷载，将荷载较均匀地传给地基，维持闸室抗滑稳定，防冲，防渗。

闸 墩：分隔闸孔，支承闸门和桥梁。 工作桥：布置启闭设备，操作闸门。 闸 门：控制水位，调节流量。

3、下游连接段

①组成：消力池，海曼，防冲槽，翼墙，护岸。 ②作用：消力池：消能，防冲。

海 曼：继续消余能，调整流速分布。 防冲槽：防止下游河床冲坑继续向上游发展。

翼 墙：引导过闸水流均匀扩散，保护两岸免受冲刷。

四、水闸等级划分及洪水标准 1、平原地区水闸

表4-1 平原区水闸枢纽工程分等指标

2

、灌排渠系上水闸

表4-2 灌排渠系建筑物级别划分

表4-3 灌排渠系水闸的设计洪水标准

3、消能防冲