水工建筑物——水闸习题及答案

第五章复习思考题1.什么叫水闸？按水闸作用分有几类？按闸室结构形式如何分类？2.土基上的水闸由哪几部分组成？各起什么作用？3.闸孔型式有哪几种？各自优缺点及适用条件是什么？4.为什么水闸通常采用底流水跃消能？怎样选择消力池的形式？5.水闸有哪些辅助消能工？它们各自的形式和作用是什么？6.什么叫波状水跃？产生波状水跃的原因是什么？怎样防止波状水跃带来的危害？7.海漫的作用是什么？对它有什么要求？如何选择材料和确定其尺寸？8.闸基渗流有哪些危害性？9.什么叫地下轮廓线和闸基防渗长度？如何确定闸基防渗长度？10.闸基渗流的计算目的是什么？有哪些计算方法？各自精度和适用条件如何？11.改进阻力系数法认为任一流段的水头损失为，此式怎样推导来的？12.闸室是水闸的主体，它由哪几部分组成？各部分的主要作用是什么？13.试根据不同分类方法说明闸底板有哪些类型？14.胸墙有哪些形式？如何选择？15.对水闸闸室必须进行哪些情况下的稳定验算？各计算情况应包括哪些荷载？16.抗滑稳定安全系数若不满足《规范》的要求，有哪些改善稳定的措施？17.整体式平底板应力计算有倒置梁和弹性地基梁法，试述其适用情况。

18.整体式底板不平衡剪力是怎样产生的？19.水闸连接建筑物的作用是什么？20.水闸两岸连接建筑物有哪些布置形式？各自特点是什么？21.上下游翼墙有哪些结构形式？综合测试1.水闸是（A）挡水建筑物；（B）泄水建筑物；（C）即能挡水，又能泄水的水工建筑物；（D）输水建筑物。

2.节制闸（拦河闸）：（A）一般在洪水期，抬高上游水位，枯水期，下泄流量；（B）一般在洪水期，下泄流量，枯水期，抬高上游水位；（C）在洪水期和枯水期，都需要抬高上游水位；（D）在洪水期和枯水期，都下泄流量。

3.排水闸的作用：（A）排除内涝积水，抵挡外河洪水；（B）抵挡内涝积水，排除外河洪水；（C）排除内涝积水和外河洪水；（D）抵挡内涝积水和外河洪水。

4.带胸墙水闸（A）适于挡水位低于引水水位或排水水位的情况；（B）适于引水位高于挡水水位或排水水位的情况；（C）适于引水位高于引水水位或挡水水位的情况；（D）适于挡水位高于引水水位或排水水位的情况。

5.底板高程确定的原则有：（A）拦河闸、冲砂闸的底板高程可低于河底；（B）进水闸底板高程在满足引水的条件下，可低些，用以挡砂；（C）排水闸的底板高程尽可能低些，用以排污；（D）小型水闸，在满足过流要求的前提下，可低些。

6.底流消能工程作用使过闸水流（A）在闸下游消力池内产生一定淹没度的水跃；（B）在闸下游消力池内产生淹没式水跃；（C）在闸下游消力池内产生远离式水跃；（D）在闸下游消力池内产生临界水跃。

7.地下轮廓线是（A）水闸闸底板和下游消力池等不透水部分和地基的接触线，即为防渗边界线；（B）水闸和地基的接触线，即为防渗边界线；（C）水闸上游铺盖和闸底板等透水部分和地基的接触线，即为防渗边界线；（D）水闸上游铺盖和闸底板等不透水部分和地基的接触线，即为防渗边界线。

8.分离式底板受力特点是：（A）闸室的闸墩及上部结构重量由底板传至地基；（B）闸室的闸墩及上部结构重量由闸墩底板传至地基；小底板仅承受自身重量及板上水重；（C）闸室的闸墩及上部结构重量由闸墩传至地基；小底板仅承受自身重量；（D）闸室的闸墩的结构重量由闸墩底板传至地基；小底板仅承受板上水重。

9.整体式底板不平衡剪力产生是因为：（A）闸底板在垂直水流方向，底板上部结构有突变，底板下地基反力分布呈连续分布；（B）闸底板在顺水流方向，底板上部结构呈连续分布，底板下地基反力分布有突变；（C）闸底板上部结构有突变，底板下地基反力分布呈直线分布；（D）闸底板在顺水流方向，底板上部结构有突变，底板下地基反力分布呈连续分布。

10.上游翼墙的功能是：（A）挡土、消除水流能量，与铺盖共同承担防渗的作用；（B）挡土、平顺引导水流，与铺盖共同承担防渗的作用；（C）挡土、控制过闸水流，与铺盖共同承担防渗的作用；（D）挡土、平顺引导水流，与铺盖共同维持闸室稳定。

答案复习思考题1、水闸：即能挡水，又能泄水的水工建筑物。

按水闸的作用分类有①进水闸（渠首闸）②节制闸（拦河闸）③排水闸④分洪闸⑤冲砂闸（排砂闸）⑥挡潮闸按水闸的结构形式分类开敞式水闸洞式水闸2、水闸的组成上游连接段（铺盖及两岸翼墙）：用于平顺引导水流；闸室（闸门、闸墩、底板、工作桥、公路桥）：用于控制过闸流量，控制上游水位；下游连接段（护坦、海曼等消能设施）：用于消除过闸水流的能量。

3、（1）开敞式不带胸墙闸孔①可泄洪、排冰、过木或其他漂浮物等，用于分洪闸、拦河闸；②过闸水流为堰流；③位于河道、渠道的过水断面上。

（2）开敞式带胸墙闸孔①适于挡水位高于引水水位、排水水位，如进水闸、排水闸。

②减少活动闸门的高度。

（3）涵洞式闸孔：适合于位于河渠、堤防之下的取水、排水水闸。

4、水闸在水流方面，泄流量多变，下游消能情况复杂，下游地基抗冲能力差，容易引起河床及两岸的淘刷。

底流水跃消能工程，主要通过在闸下游产生一定淹没度的水跃，保护水跃范围内的河床免受水流的冲刷。

当尾水深度略小于或等于跃后水深，可采用消力坎式消力池。

当尾水深度小于跃后水深1.0～1.5m，可采用深挖式消力池。

当尾水深度小于跃后水深1.5m以上，可采用综合式消力池。

5、辅助消能工的作用为，加强扰动，增加消能效果，以减少池深、池长。

辅助消能工的形式有：①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。

②在消力池的前部或后部设消力墩，形成对水流的反力作用。

③尾坎在消力池末端设尾坎，调整出池流速分布。

6、在大流量泄流，而上下游水位落差小的情况下，由于水流佛氏数低，此时往往是形成不完全水跃，即为波状水跃。

若发生波状水跃，则消能极不充分，应在闸底板平台末端，斜坡连接段的上游处设置小坎，小坎的断面形状一般为梯形，出闸水流遭遇小坎时，水流向上挑起后，跌落入消力池潜入水中，小坎能够有效的完成水面衔接，加大消能效果。

7、海曼的作用为消除余能、调整流速、保护下游河床免受冲刷。

海曼的构造要求是，海曼应具有柔性，适应河床的变形；粗糙性，消除余能；透水性，渗水能自由排除。

海曼的材料常采用干砌石、浆砌石、混凝土板块、铅丝石笼。

海曼的长度L：式中，：河床土质系数，粉砂、细砂土质，=13～15；中砂、粗砂及砂壤土土质，=10～12；壤土土质，=8～9，粘土土质，=6～7。

：消力池出口单宽流量。

H：上下游水位差。

8、渗流对水闸的危害①闸基下的渗透压力，降低了闸室的稳定性，两岸的绕渗，对两岸翼墙产生侧推力。

②渗流会加速地基内可溶性物质的溶解，引起闸基和两岸土体的渗透破坏。

③渗流会引起水量的损失。

9、地下轮廓线即为水闸上游铺盖和闸底板等不透水部分和地基的接触线，也称为防渗边界线、渗径长度。

地下轮廓线布置原则是上防下排。

地下轮廓线长度：L=CHC：渗径系数H：上下游水位差。

10、闸基下的渗透压力计算的目的是验算闸室的稳定性。

直线比例法认为闸基下渗透流沿地下轮廓线长度各点的渗透坡降相同，即各点的渗透水头的损失是均匀的。

改进阻力系数法由地下轮廓线上的角点、板桩的尖点的等水头线，将渗流区分为若干段，如进口段、水平段、垂直段、出口段，分别计算各段的水头损失为，各段中间的水头损失按直线变化，即可绘出闸基下的渗透压力分布图。

改进阻力系数法较直线比例法精度高。

11、①由地下轮廓线上的角点、板桩的尖点的等水头线，将渗流区分为若干：进口段、水平段、垂直段、出口段。

②求解每个典型段的渗流阻力系数。

根据达西定律：任一段的单宽流量为：：通过该渗流段的渗透水头损失；：该渗流段的平均流线长度；：透水层深度；：该渗流段的阻力系数，只与该渗流段的几何形状有关。

③由水流的连续条件，流经各渗流段的单宽流量相等，则任一流段的水头损失为：④总水头差应为各段水头损失的总和：⑤各段水头损失：12、闸室由底板、闸墩、闸门、启闭机和工作桥、公路桥、胸墙组成。

底板作用：作为闸室的基础，将闸室及上部结构重量传到地基上。

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压力水头。

闸墩作用为分隔闸孔，承受传递水压力，支承闸墩上部结构重量。

闸门的作用是控制过闸水流。

胸墙的作用是减小活动闸门的高度。

13、按水流条件分类：闸底板有有宽顶堰型、实用堰型。

按结构受力条件分类：有分离式闸底板、整体式闸底板和反拱式闸底板。

14、胸墙的结构形式有：当胸墙的跨度小于5.0m，宜采用实心板式；当胸墙的跨度大于5.0m，宜采用肋形结构，即板梁式结构。

15、水闸闸室必须进行沿基础面或深层结构面的抗滑稳定验算和基底压力验算。

计算荷载有：①自重；②静水压力；③扬压力=浮托力+渗透压力；④浪压力；⑤泥砂压力；⑥地震荷载16、提高闸室稳定性的措施①当基底压力不均匀系数过大，可适当调整闸门、公路桥等上部结构的位置。

②当抗滑稳定系数偏小，可以将闸门下移，增加上游水重；加深底板上的齿墙；增加上游铺盖的长度；将铺盖作为阻滑板：满足式中，：作用在铺盖上的垂直力。

17、弹性地基梁在计算闸底板内力时，考虑了地基变形与底板基础变形的协调一致，底板下的地基反力呈曲线分布。

弹性地基梁是水闸设计规范推荐的计算公式。

倒置梁将闸室底板作为固支在闸墩上的梁来计算闸底板内力，没有考虑地基变形与底板基础变形的协调一致，假定底板下的地基反力呈直线分布。

适用于底板上分缝的双悬臂梁式结构。

18、闸底板在顺水流方向，底板上部结构有突变，底板下地基反力分布呈连续分布，单宽板条上下的荷载不平衡，则板条两侧有不平衡剪力存在，以维持板条的平衡。

19、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。

20、反翼墙：水流条件和防渗效果好，工程量大。

②扭曲面翼墙：水流平顺，工程量小，但施工复杂。

③斜翼墙：工程量小，施工简单，水流条件差。

21、上下游翼墙结构形式有：重力式：用于挡土高度为5m～6m的情况；悬臂式:用于挡土高度为6m～8m的情况；扶壁式：用于挡土高度为8m～9m的情况；空箱式：用于挡土高度为6m～10m的情况。

综合测试1、C2、B3、A4、D5、C6、A7、D8、B9、D10、B。