某水闸设计说明书演示教学

水闸设计说明书

一、 设计基本资料

节制闸闸前水位1.7m,闸后水位1.6m 。节制闸设计流量16.5m 3/s 。原有干渠底宽11.0m,渠道比降1：6000,边坡1：1.5，糙率0.025。渠道土质为沙壤土。采用C15混凝土，Ⅰ级钢筋。建筑物为Ⅳ级。进水闸轴线与干渠水流成90度角布置。 二、设计任务

设计节制闸一座，该建筑物横跨于干渠中，用以节制水位，保证设在节制闸左侧的进水闸顺利引水的要求。进水闸轴线与干渠水流成90度角布置。 三、成果要求

1、完成说明书约30页。（含各部分结构简图）。

2、计算机绘图一张，包括水闸纵剖面图，水闸平面图及细部构造图，配筋图等。

第一章 节制闸的水力计算

1.验算渠道的过水能力

根据已知资料，采用公式Q=ωC Ri ,可算出现在渠道过流能力Q ，同时同设计流量Q 设

比较，如果Q>Q 设。那么渠道能满足过水要求；如果Q

11R n

C =

5． Ri C Q ω=

已知： m=1.5 n=0.025 h=1.6m （采用闸后水深） b=11.0m i=1:6000

图1-1 渠道过水断面示意图

解：()h mh b +=ω= (11+1.5×1.6) ×1.6=21.44m 2

77.165.116.12111222=+⨯⨯+=++=m h b χ m

21.44 1.2816.77

R ωχ=

== m

s m 2

1 05.136000

128.168.4144.21=⨯⨯⨯==Ri c Q ω<

现扩建渠道断面，以加大底宽处理。见表1-1：

设2、初拟闸孔宽度

闸孔形式采用宽顶堰，堰顶与渠底同高。采用公式

23

0'2H g b m Q s σ=

g V

H H 22

0+=

b n b '=

式中：b —闸孔总净宽度；（m ）

H —记入行进流速的堰顶水头；（m ）

m '—含侧收缩影响的流量系数，查附表4-1； b '—每孔净宽；（m ）

n —孔数；

0V —行进流速，按堰前（3~5）H 处的过水断面计算；（m/s ）

s m

3

67 . 41 28 . 1 025 . 0 1

1 6 1 6 1 = ⨯ = = R n C .5 . 16= 设 Q

s m 3

H —堰顶上游水深；（m ）

s σ—淹没系数，按

查附表4-2得到；

s h —下游水位超过堰顶的高度。（m ）

则： v 0=Q/w=16.5/26.56=0.621 m/s

)m (72.18

.92621.07.12g )Q (H 2g V H H 22200=⨯+=+=+=ω

0 1.60.931.72

s h H == 查表知 0.74s σ= 取闸墩厚度为0.5m ，八字型翼墙扩散角保持ctg α=3。可假定过水净宽b=6~7m 进行试算。

①假设过水净宽为6.0m ，查表知'0.356m =, 0.74s σ=

s m 5

.16s

m 79

.1572

.18.920.6356.074.0H 2g b m Q 3

32

32

3

0s ≤=⨯⨯⨯⨯⨯==！

σ

②假设过水净宽为6.6m ，查表知357.0'=m ，0.74s σ=

s m

5.16s

m

4.1772

.18.926.6357.074.0H 2g b m Q 3

3

2

323

0s ≤=⨯⨯⨯⨯⨯==！σ

③假设过水净宽为6.3m ，查表知357.0'=m ，0.74s σ=

设！Q s

m

6.1672

.18.923.6357.074.0H 2g b m Q 3

2

323

0s ≥=⨯⨯⨯⨯⨯==v σ

为便于管理运用，将水闸分三孔，即3=n ，则孔径

' 6.3

2.13

b b m n =

==

图1-2 八字型翼墙示意图

3、确定闸孔的总宽度'b （包括中墩在内不包括边墩） 则 3.75.023.6'=⨯+=b

第二章 消能防冲设计

H h

s

一、 消力池深度、长度的确定

（一）、计算闸门不同开度时的出水量Q 及第一共轭水深'c h 及第二共轭水深"

c h 。 采用公式002gH be Q μ= （当H e

≤

0.65时）

e h c ε'='

⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-'+'="18123

2

c c c gh q h h 00

2gH v c εμ'

=

式中：Q —出流流量(m 3/s); ε'—垂直收缩系数； e —闸门开度（m ）；

'

c h —收缩断面水深(m)；

0μ—流量系数，此处选择平板闸门，则H

e 18.060.00-=μ

c v —收缩断面流速；

q —单宽流量（m

s m

⋅3

）

b 、0H —意义同前。 解：当2.0=e m 时，H

e

=0.12<0.65

578.07.12.018.060.018.060.00=⨯-=-=H e μ 查表得616.0='ε

则 23.472.18.922.03.6578.0200=⨯⨯⨯⨯⨯==gH be Q μ(m/s)

m)s /67(m .03.6/23.4b /Q q 3⋅===

805.01123.08.967.0812123.01q 8123232=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯⨯+=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-'+'="c c c gh h h (m)

同理可列表如2-1：