水闸课程设计

水闸课程设计第一章总述

第一节概述

本工程是西通河灌区第一级抽水站的拦河闸，其主要任务是拦蓄西通河的河水，抬高水位满足抽水灌溉的需要; 洪水期能够宣泄洪水，保证两岸农田不被洪水淹没。

第二节基本资料

(一) 闸的设计标准

根据《水闸设计规范.》SD133-84(以下简称SD133-84),该闸按IV级建筑物设计。

(二) 水位流量资料

下游水位流量关系见表

(三) 地形资料

闸址附近，河道顺直，河道横部面接近梯形，底宽18米，边坡1:1.5，河底高程195.00米，两岸地面高程199.20米。

(四) 闸基土质资料

闸基河床地质资料柱状图如图所示

闸址附近缺乏粘性土料，但有足够数量的混凝土骨料和砂料。闸基细砂及墙后回填砂料土工试验资料如下表；

细砂允许承载力为150KN/m2，其与混凝土底板之间的摩擦系数f=0.35。

(五) 其他资料

1.闸上交通为单车道，按汽-10设计，带-50校核。桥面净宽4.0m，总宽为4.4m。

2.闸门采用平面钢闸门，有3米，4米，5米三种规格闸门。

3.该地区地震设计烈度为4度。

4.闸址附近河道有干砌石护坡。

5.多年平均最大风速12米/秒，吹程0.15公里。

第三节工程综合说明书

本工程为Ⅳ级拦河闸。设计采用开敞式水闸。

水闸由上游连接段、闸室段、下游连接段三部分组成。

闸室段位于上、下游连接段之间。是水闸工程的主体。其作用是控制水位、调节流量。包括闸门、闸墩、边墩、底板、工作桥、检修便桥、交通桥、启闭机等。

上游连接段的作用是将上游来水平顺地引进闸室。包括两岸的翼墙、护坡、铺盖、护底和防冲槽。

下游连接段的作用是引导过闸水流均匀扩散。通过消能防冲设施。以保证闸后水流不发生有害的冲刷。包括消力池、海漫、防冲槽以及两岸的翼墙和护坡。

第二章水力计算

第一节闸室的结构型式及孔口尺寸确定

﹙一﹚闸孔型式的选择

该闸建在天然河道上，河道横部面接近梯形，因此采用开敞式闸室结构。该闸建在天然河道上，为了满足泄洪、冲沙、排污的要求，宜采用结构简单，施工方便，自由出流范围较大的无坎宽顶堰，考虑到闸基持力层是粘细砂，土质一般，承载能力不好，并参考该地区已建工程的经验，根据一般情况下，拦河闸的底板顶面可与河底齐平。即闸底板顶面（即堰顶）与西通河河底齐平，所以高程为195.00 m。（二）闸孔尺寸的确定

初拟孔口尺寸，该闸的尺寸必须满足拦洪灌溉以及泄洪的要求。 1.计算闸孔总净宽0B

(1)在设计情况下： ①、上游水H=198.36-195=3.36m

②、下游水深s h =198.15-195.00=3.15m ③、下泄流量Q=61.403/m s

则上游行近流速：

V 0=Q/A

根据和断面尺寸：

A=﹙b ＋mH ﹚H =﹙18+1.5×3.36﹚×3.36＝77.4m 2

其中b 为河道宽：b=18m m 为边坡比：m=1:1.5 V 0=Q/A =61.40/77.41=0.793m/s H 0=H ﹢αv 2/2 （取α＝1.0﹚ =3.36﹢0.7932

/﹙2×9.81﹚ ＝3.39m

则

s

h H =3.15/3.39=0.929>0.8 故属于淹没出流。

(2)校核情况： ①、上游水H=198.9-195=3.9m

②、下游水深s h =198.65-195=3.65m ③、下泄流量Q=79.703/m s

则上游行近流速：

V 0=Q/A

根据和断面尺寸：

A=﹙b ＋mH ﹚H =﹙18+1.5×3.9﹚×3.9＝93.02m 2 其中b 为河道宽：b=18m m 为边坡比：m=1:1.5

V 0=Q/A =79.7/93.02=0.86m/s

H 0=H ﹢αv 2/2g ﹙取α＝1.0﹚ =3.9﹢0.862/﹙2×9.81﹚ =3.94m

则

s

h H =3.65/3.94=0.93>0.8 , 故属于淹没出流。 (3)确定闸孔宽度

由以上结果可得，则按水流成堰流时并且为淹没出流，计算根据《水工建筑物》，由宽顶堰淹没出流公式：Q =σmεB 0√2gH 03/2

根据

s

h H ，查SL-265-2001,附录A.01，查得淹没系数σ=0.74，对无坎宽顶堰：m=0.385 假设侧收缩系数 =0.90

在设计情况下：

由公式 Q =σmεB 0√2gH 03/2

所以，在设计情况下

B 01=

Q

σmε√2gH 03

2=61.4

3/2

=8.66m

在校核情况下：

B 02=

Q

σmε√2gH 0

32=79.7

3/2

√ =9.0m

整理上述计算如下表

2.闸孔孔数n 及单孔净宽0b

单孔宽度0b 根据水闸使用要求，闸门型式及启闭机容量等因素，并参照闸门尺寸选定。由01B >02B 比较得，取净宽较大的值，则取0B =9.0m 。

以上为0B 的第一次近似值，据此可计算 的第二次近似值，按0H h s =0.93，及闸墩边形状，查《水力学》，得ξ0=0.502 ，ξk =0.70。侧收缩系数按式计算为：

ε=1−0.2[ξk +(n −1)ξ0]

H 0

n ?b

=1-0.2×[0.7+（3-1）×0.502]×3.9/9