水闸的孔口尺寸确定
水工建筑物考试填空题
（1）组成水库枢纽的“三大件”包括（挡水）、（泄水）和（引水）等类型建筑物。
（2）重力坝按其结构型式分类，可分为（实体重力坝）、（宽缝重力坝）和（空腹重力坝）三种。
（3）土坝的上游坝坡一般（小）于下游坝坡，这是因为（上）游坝坡受水的影响，其抗剪指标（小）于（下）游坝坡。
（4）土坝的垂直防渗措施一般有（截水槽）、（混凝土防渗墙）、（灌浆帷幕）、（混凝土截水墙）（高压喷射灌浆）等五种基本型式。
（5）一般情况下，气温低于封拱温度时，对拱坝坝体应力（不）利，但对坝肩稳定（有）利。
（6）由概率极限状态设计时，对重力坝应分别按（承载能力）极限状态和（正常使用）极限状态进行强度验算。
（7）隧洞衬砌所受的弹性抗力与其刚度有关，衬砌刚度越（大），弹性抗力就越（大）。
（8）利用挑流消能时挑坎出口的（水流流速）越（大），挑距越（远），而挑射水流对下游的冲刷深度主要取决于（流速）。
（9）水闸是一种低水头建筑物，既（挡水）又（泄水）。
（10）船闸一般由（闸室），（上下游闸首）和（上下游引航）几部分组成。
（14）碾压混凝土重力坝是用水泥含量比较低的超干硬性混凝土，经___碾压______而成的混凝土坝。
（15）拱坝的应力分析方法：_拱梁法___拱冠梁法_、__纯拱法______圆筒__、____有限单元法______。
（16）根据土石坝施工方法的不同，可将土石坝划分为以种：碾压式、抛填式堆石坝、水中填土坝、水力冲填坝、和定向爆破堆石坝等。
（17）闸基渗流计算的方法有流网法、改进阻力系数法、直线法（18）泄槽轴线与溢流堰轴线接近平行的岸边溢洪道，称为侧槽溢洪道。
（19）拱渡槽主拱圈结构的基本尺寸是跨度、矢高比、拱脚高程、拱宽。
（20）护坦的作用是消减水流的动能。
1、挑流消能一般适于（基岩较坚固的中高溢流坝）。
挑射角度一般为20°-25°若挑射角度加，（挑射距离）增大，且（冲坑）加深。
2、（地震烈度）表示地震对建筑物的影响程度。
水闸设计
流量 Q（m3 / s) 下游水深H 上游水深 hs 1490 1650 1806 1.76 2.07 2.38 3.25 3.47 3.67
单宽流量 12.41 13.75 15.05
qs
上、下游 海漫长度L p 水位差 H ' 1.49 1.4 1.29 46.7 48.4 49.6
则为淹没出流，列表计算
表 2 流态判别
流量Q（m3/s） 下游水深hs(m)
H 0 (m)
Hs 0.8H 0
流态
设计流量2010
校核流量2265
2.76
3.21
4.11
4.43
否
否
非淹没出流
非淹没出流
（3）、闸孔总净宽计算 计算结果列入下表 表 3 闸孔总净宽计算
流量Q （m3/s） 下游水深 hs(m) 总净宽
1.05 消力池出口流速系数： ' 0.95 水跃淹没系数：
消力池长度：L 4m 0
P 1 0.25H 0 H 0
" Lj 6.9 hc hc
L L0 L j
其中：
m 0.385 ， H0 1.61m ，由于本水闸为无坎宽顶堰，P1 d 。
冲刷变形;具有一定的透水性，以便使渗水自由流出，降低扬压力；表面具有一 定的粗糙度，以利进一步消除余能。 所以选择在海漫的起始段为10米长的浆砌石水平段，因为浆砌石的抗冲性能 较好，其顶面高程与护坦齐平。后45米做成坡度为1：15的干砌石段，以使水流 均匀扩散，调整流速分布，保护河床不受冲刷。海漫厚度为0.5米，下面铺设 15cm的砂垫层。如下图所示
由于
L0 / S0 5时：Te 0.5L0
水闸的孔口设计
闸孔形式
n实用堰：0.67H＜堰顶厚度δ＜2.5H，常用于上 游水位允许较大雍高的山区，自由泄流时流量系 数较大，但流量受下游水位影响较大。
n胸墙式：用于上游水位变幅较大时；可减小闸门 及工作桥高度，增加闸室刚度；不利于排冰排污 和通航。
堰顶高程
二、堰顶高程
考虑河（渠）底高程、水流、泥沙、闸址地形、 地质、闸的施工及运行等条件，结合选用的堰型、门 型及闸孔总净宽等，经比较确定。
u 试确定孔数和单孔净宽。
设计条件
四、水闸闸孔设计条件
孔口设计时，首先要分析水闸在进流期间可能 出现的最不利情况，并以此作为设计条件，该设计 条件因水闸类型不同而异。
Ø 设计流量Q Ø 闸上设计水位， (△H=0.1~0.3m) Ø 闸下设计水位
水闸的孔口设计
§6-2 水闸的孔口设计
闸孔设计的任务： 根据已知的设计条件，确定闸孔的形式、孔
口尺寸、堰顶高程。
主要内容：
Ø 闸孔形式及其使用场合 Ø 堰顶高程的确定 Ø 闸孔总宽度及孔数的确定方法 Ø 闸孔设计条件的确定
闸孔形式
一、闸孔形式
u 宽顶堰孔口、低堰孔口、胸墙孔口
n宽顶堰：自由泄流范围大而且稳定；施工简单； 流量系数m较小；易产生波状水跃。
闸孔总宽度及孔数
开敞式水闸的过水能力（孔径）计算一般 有三种情况：
u已知设计流量，确定闸孔净宽及孔数； u已知闸孔净宽及孔数，计算过水流量； u已知设计流量及孔径，确定闸上游水深。
闸孔总宽度及孔数
作业一：（水闸孔口设计） √
u 已知： 平底开敞式节制闸，堰顶高程与河床底
同高，规划设计流量为128m3/s，相应的闸上 游水深3.5m，闸下游水深3.3m；上游河道底 宽30m，两岸边坡均为1:2.5。
水闸的孔口尺寸确定
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5.2.2设计流量和上、下游水位的确定
1）拦河闸
设计流量:根据工程等别确定相应的设计洪 水流量Q设和校核洪水流量Q校。
上、下游水位
下游水位：由下泄流量查下游河道天然水位～流 量关系曲线确定。
上游水位：
（1）正常蓄水位
拦河闸的上游正常蓄水位，要根据泄水闸 承担的任务，建成后上游淹没损失等因素确定。 在正常运用情况下，拦河闸的任务是控制上游水 位为正常蓄水位，以满足取水、航运等的要求。
决定单宽流量大小的主要因素是河床抗冲能力。
·当选择较大的单宽流量时，可以减少拦河闸的闸室 数量和缩短泄水前缘总宽度，降低闸室总造价。
·但是，较大的单宽流量对河床冲刷破坏的能量增大， 容易发生冲刷破坏，需要加强消能防冲设施和护底措 施，增大相应造价。
·河床抗冲能力还与水流条件有关。在水深较大，上 下游水位差较小，出闸水流扩散较平顺的情况下，同 样的土基条件可以承受较大的单宽流量冲刷。
在我国一般采用的单宽流量为5～30m3/s，下表为江苏 省对不同闸基土壤选用单宽流量的经验值。在砂砾石 地基上可以取更大的单宽流量。
不同土壤不冲单宽流量表
闸址土壤 单宽流量(m3/s)
粉土、粉砂 5~16
淤土 9
细砂土 粉质壤土
4~9
9~12
粘土 12~24
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5.2.5 闸孔宽度的确定
1）拦河闸：拦河闸的底板为平底板时， 闸底板的面高程等于或略高于河底高程， 有利于减轻闸前泥沙淤积。
2）进水闸：进水闸的底板高程应该高于 冲砂闸或泄水闸的底板高程。
在地基条件好和上游水位较高的情况 下，可以尽量提高底板高程，或采用泄 流能力高的实用堰。
04.第四章-水闸
水闸修建在河、渠堤之下时，便成为涵洞式水闸。根 据水力条件的不同，可分为有压式和无压式两类。
（三）按过闸流量大小分类
大（1）型水闸。过闸流量大于5000m³/s。 大（2）型水闸。过闸流量1000~5000m³/s。 中型水闸。过闸流量为1000~100m³/s。 小（1）型水闸。过闸流量为20~100m³/s。 小（2）型水闸。过闸流量小于20m³/s。
建闸后，为便于行人或车马通行，通常也在 闸墩上设置交通桥。交通桥的位置应根据闸室稳 定及两岸交通连接的需要而定，一般布置在闸墩 的下游侧。
四、分缝与止水
（一）分缝方式与布置
除闸室本身分缝以外，凡是相邻结构荷重相 差悬殊或结构较长、面积较大的地方也要设缝分 开。
（二）止水设备
凡是具有防渗要求的缝中都应设置止水设备。 对止水设备的要求是：①应防渗可靠；②应能适 应混凝土收缩及地基不均匀沉降的变形；③应结 构简单，施工方便。
（2）节制闸。在河道上或渠道上建造，枯水期用以抬高水位满足上游 取水或航运的需要；洪水期控制下泄流量，保证下游河道安全。
（3）冲沙闸。主要建在多泥沙河道上，用于排除进水闸、节制闸前或 渠道淤积的泥沙，减少引水水流的含沙量。
（4）分洪闸。建于天然河道的一侧。用来将超过下游河道安全泄量的 洪水泄入湖泊、洼地等滞洪区，以削减洪峰保证下游河道安全。
四、水闸的等级划分和洪水标准
见书中表格。
第二节 水闸的孔口尺寸确定
一、底板型式选择
闸底板型式有宽顶堰和低实用堰两种。 （1）平底板宽顶堰具有结构简单、施工方便、有利于排 沙冲淤、泄流能力比较稳定等优点；其缺点是自由泄流时 流量系数小，闸后比较容易产生波状水跃。 （2）低实用堰有WES低堰、梯形堰和驼峰堰等型式，其 优点是自由泄流时流量系数较大，可缩短闸孔宽度和减小 闸门高度，并能拦截泥沙入渠；缺点是泄流能力受下游水 位变化的影响显著，当淹没度增加时，泄流能力急剧下降。
《水工建筑物》第五章：水闸结构尺寸确定、消能防冲及防渗排水设计、地基处理以及附属建筑物
4．胸墙 胸墙设于工作闸门上部，帮助闸门挡水。在
上游水位变幅较大的情况下，完全用闸门挡水 将导致闸门尺寸和启闭机等设备过大。设置胸 墙后，可以大大减小闸门尺寸。胸墙也可以做 成活动型，当遭遇特大洪水时开启胸墙加大泄 流量。
底板、闸墩和胸墙通常为混凝土或钢筋混凝 土结构，小型水闸也可采用浆砌石结构。 5．工作桥
土基上的拦河闸，闸孔型式多采用开敞式宽顶堰。 ·在地基条件较好的拦河闸可以采用驼峰堰。 ·岩基上的水闸常采用实用堰。 开敞式宽顶堰：结构简单、施工方便、地基应力均匀， 泄流能力大、上游水位壅高较小，有利于完成冲沙、 排污等其他任务。宽顶堰的流量系数为0.36～0.385。 驼峰堰和实用堰：流量系数比宽顶堰大，可以使枢纽 布置更紧凑。水闸上的实用堰多为低堰。 实用堰：在淹没出流的情况下，流量系数急剧减少。 因此，经常或主要工况为淹没出流的泄水闸不宜于选 用实用堰。 上游水位变幅较大的水闸，可以考虑设置胸墙，以减 少闸门挡水高度和闸门受力。
对于建在岩基上的水闸，其工作特点与岩基 上的混凝土重力坝相似。
本章主要介绍建在土基上的水闸的工作 特点。 作为土基上低水头的挡水、泄水建筑物， 水闸有如下工作特点。
水闸的工作特点
（一）水的方面
水闸在水的作用下，需要解 决以下几个方面问题。
1．稳定问题
水闸在关闭闸门挡水的时候，闸 室上、下游形成一定的水位差。
1）．上游翼墙 ① 引导水流，使之平顺地流入闸孔；
②抵御两岸填土压力，保护闸前河岸不受冲刷；
③·并有侧向防渗的作用。
2．铺盖 主要起防渗作用，其表面还应进行保护，
以满足防冲要求。 3．护底
设在铺盖上游，起保护河床作用。 4．上游防冲槽
最新《水闸设计规范》条文说明
水闸设计规范（山区、丘陵区）条文说明目次1 范围 (134)4 总则 (135)5 闸址选择 (136)6 总体布置 (138)7 水力设计 (157)8 防渗排水设计 (164)9 结构设计 (170)10 防震抗震设计 (186)11 地基计算及处理设计 (190)1 范围本标准规定了水电工程山区、丘陵区水闸的闸址选择、枢纽布置、水力设计、防渗排水设计、结构计算、基础处理及监测设计等设计原则、技术要求和计算方法。
本次修订是在原《水闸设计规范（试行）》（SD133-84）的基础上，结合近二十多年来我国西部地区水电工程建设中水闸建设的实践经验而对原规范进行修订，其适用的范围主要是山区、丘陵区的水闸设计，平原地区的小型水闸可参照使用。
4 总则4.0.1 水闸是具有挡水、调节水位和引水、泄水作用的低水头水工建筑物，在发电、灌溉、供水、航运等方面应用十分广泛。
水电系统现行的《水闸设计规范》SD133-84（试行）自1984年12月31日颁布试行以来，在我国水电工程的水闸建设中发挥了重要作用，但是随着我国水电建设的发展，水闸的布置型式和结构型式不断创新，规模不断发展，在深厚土质地基上修建近40m高的水闸也相继出现。
由于多年来水闸设计和建设积累了丰富的经验，使我国水电工程水闸的设计、科研和施工方面有了长足的发展。
为使水闸设计更加符合技术先进、经济合理的要求，对《水闸设计规范》SD133-84（试行）进行修订。
原水闸规范所规定的适用范围为平原区大、中型工程中的1级、2级、3级水闸，山区、丘陵区的水闸设计只是参照使用；该规范编制所参照的很多都是我国平原区的工程，其挡水高度均在10m左右。
目前国内很多水电站的水闸都是修建在山区、丘陵区的河道上。
所以本标准修订的目的是为了适应山区、丘陵区水闸工程建设的需要，统一山区、丘陵区水闸设计标准和技术要求，进一步提高水闸设计水平，更全面的反映我国山区、丘陵区河流水闸设计的特点。
水闸简介
《水闸施工规范》（SL27-91)
《水闸工程管理设计规范》（SL170-96) 《水闸技术管理规程》（SL75-94) 《水闸安全鉴定规定》（SL214-98)
2009.09
南京
主 要 内 容
1 概 述 水闸的类型、组成及构造 水闸的孔口尺寸 闸室安全和地基处理 水闸室消能防冲 闸下防渗 闸室结构与两岸连接建筑物 其他闸坝建筑物
一般
2009.09
南京
概
表2
工程等别 Ⅰ Ⅱ
述
水闸
水闸枢纽建筑物级别划分
永久性建筑物级别 主要建筑物 1 2 临时性建筑物 别 次要建筑物 级 3 3 4 4
Ⅲ
Ⅳ Ⅴ
3
4 5
4
5 5
5
5 \
南京
2009.09
概
2、洪水标准
述
水闸
平原区水闸的洪水标准应根据所在河流流域的防 洪规划规定的防洪任务，以近期防洪目标为主，并考 虑远景发展要求，按下表所列标准综合分析确定。
L j 6.9(h hc）
2009.09 南京
c
水闸消能防冲
③消力池底板（护坦）厚度：
要求满足抗浮和抗冲要求，且不小于0.5m。
水闸
抗冲：
t k1 q H
t k2 U W Pm
抗浮：
b
k1为消力池底板计算系数，可采用 0.150.20；k2为消力池底板安全系数， 可采用1.11.3
0 c s
2 h 8 q b1 0.25 c hc （ 1 1 ）（ ） 3 2 ghc b2
水闸
(1)
(2)
q h T h 0 2 2 g
3 c 2 0 c 2
简述闸址选择和水闸的孔口尺寸确定
181CASE区域治理作者简介：王中禹，生于1989年，硕士研究生，研究方向为航道与港口工程。
简述闸址选择和水闸的孔口尺寸确定四川省交通勘察设计研究院有限公司 王中禹摘要：文章以闸址选择和水闸孔口尺寸确定为研究对象。
首先围绕如何进行闸址选择，提出一些需要注意的因素。
随后在最终水闸孔口尺寸确定方面，从多方面入手，提出了一些需要考虑的因素及注意的问题，希望能为相关研究提供一定参考。
关键词：闸址选择；水闸类型；孔口尺寸中图分类号：TV66文献标识码：A文章编号：2096-4595（2020）35-0181-0001水闸功能的发挥通常与闸址选择有着密切的关系。
因此在实际进行闸址选择时，需综合考虑多种因素，例如闸址本身的地质条件优劣、水闸的实际类型以及一些外在条件等，从而保证闸址选择的合理科学性。
而在进行水闸孔口尺寸确定方面，则需要充分考虑闸孔的泄流能力，以及实际的设计流量等因素，以确保水闸孔口尺寸确定合理性。
在促使水闸功能得到充分发挥的同时，降低整体工程造价。
一、合理选择闸址要保证水闸地址选择的科学合理性，更有利于水闸功能作用发挥，还有利于减少水闸运行故障概率。
在具体机械能选择过程中，应注意做到以下几点：首先，水闸所在地的位置需比较开阔，地质稳固，岸坡稳定，不存在泥石流或者岸坡坍塌隐患。
其次，水闸地基地质情况良好，不存在软土地基问题。
最后，还应结合不同类型的水闸，做好闸址合理选择。
例如针对拦河闸，要求选择的闸址在河流顺直段，河势整体要较为稳定，同时河床断面也不宜太过复杂。
如果是分水闸、分洪闸或者是进水闸，在实际进行闸址选择时，同样要求尽量选择在顺直的河段，同时沿线的河岸边坡应保持稳定[1]。
但对分洪闸而言，不适合选择闸下游居民聚集区河段。
如果是排水闸，闸址则比较适合选择地势低洼位置，同时要保证出水顺畅，便于排水。
除此之外，在进行水闸闸址选择时，还要充分考虑一些外在因素，例如交通条件是否良好，是否能保证水电供应的便利性，能否进行就地取材等。
水闸的孔口设计
闸孔形式
一、闸孔形式
u 宽顶堰孔口、低堰孔口、胸墙孔口
n宽顶堰：自由泄流范围大而且稳定；施工简单； 流量系数m较小；易产生波状水跃。
闸孔形式
n实用堰：0.67H＜堰顶厚度δ＜2.5H，常用于上 游水位允许较大雍高的山区，自由泄流时流量系 数较大，但流量受下游水位影响较大。
n胸墙式：用于上游水位变幅较大时；可减小闸门 及工作桥高度，增加闸室刚度；不利于排冰排污 和通航。
水闸孔口设计四水闸闸孔设计条件孔口设计时首先要分析水闸在进流期间可能出现的最不利情况并以此作为设计条件该设计条件因水闸类型不同而异
水闸的孔口设计
§6-2 水闸的孔口设计
闸孔设计的任务： 根据已知的设计条件，确定闸孔的形式、孔
口尺寸、堰顶高程。
主要内容：
Ø 闸孔形式及其使用场合 Ø 堰顶高程的确定 Ø 闸孔总宽度及孔数的确定方法 Ø 闸孔设计条件的确定
闸一般b = 8～12 m (闸门宽高比为1.5～2.0)；
u当n＜8时尽量取单数孔，以便对称开启； u根据初定的n 和b，计算并校核过流能力； u闸室总宽：L=n b+(n-1)d，d为闸墩厚度。
闸孔总宽度及孔数
开敞式水闸的过水能力（孔径）计算一般 有三种情况：
u已知设计流量，确定闸孔净宽及孔数； u已知闸孔净宽及孔数，计算过水流量； u已知设计流量及孔径，确定闸上游水深。
堰顶高程
二、堰顶高程
考虑河（渠）底高程、水流、泥沙、闸址地形、 地质、闸的施工及运行等条件，结合选用的堰型、门 型及闸孔总净宽等，经比较确定。
⒈ 运用要求： u 多泥沙河流上的进水闸、分洪闸比河底略高； u 其他情况，在满足过流量条件下宜与河底齐平。
第二节水闸的孔口设计
第二节水闸的孔口设计水闸是用于控制水流的一种水利工程设施，其孔口设计对于水闸的正常运行和水流控制起着至关重要的作用。
合理的孔口设计能够减小水力损失，提高水闸的效率。
本文将从孔口形状、数量、尺寸、布置等方面介绍水闸的孔口设计。
首先，孔口形状是水闸孔口设计的重要因素之一、常见的孔口形状有矩形、梯形、圆形等多种。
矩形孔口适用于较小的水闸，具有结构简单、施工方便的优点，但相比其他形状孔口，其水力损失较大。
圆形孔口的水力损失相对较小，适用于小型和中型水闸，但施工和维修较为困难。
梯形孔口则是综合了矩形和圆形孔口的优点，能够在一定程度上降低水力损失，并且施工较为方便。
因此，在进行孔口设计时，需要根据具体情况选择合适的孔口形状。
其次，孔口的数量也是影响水闸设计的重要因素。
孔口数量的确定需要考虑水闸的流量要求和运行要求等因素。
孔口数量过多会增加维护成本和施工难度，同时还会增加水闸的水力损失。
而孔口数量过少会导致流量压力较大，增加了孔口的防渗措施，增加了水闸的工程量。
因此，在进行孔口数量设计时，需要综合考虑水闸的实际情况，确保孔口数量的合理性。
此外，孔口的尺寸也是影响水闸设计的重要因素之一、孔口尺寸的设计需要根据水闸的流量要求、水位变化范围和孔口形状等因素进行综合考虑。
孔口尺寸过小会导致流量较小，降低水闸的出水能力；而孔口尺寸过大则会增加水流的速度和水力损失。
因此，在进行孔口尺寸设计时，需要合理确定孔口的宽度和高度，以满足水闸的实际运行需求。
最后，孔口的布置也是影响水闸设计的重要因素之一、合理的孔口布置能够控制水流，减小流速差，降低水力损失。
常用的孔口布置方式有竖列式孔口、横列式孔口和交错式孔口等。
竖列式孔口适用于流量相对较小的水闸，能够方便地进行维护和清淤工作；横列式孔口适用于流量较大的水闸，能够有效地减小水力损失；交错式孔口是竖列式和横列式孔口的结合，能够在一定程度上平衡水流分布，使水力损失更加均匀。
因此，在进行孔口布置时，要结合水闸的实际情况和需求进行合理布置。
闸门孔口尺寸
表1-2 闸门常规孔口尺寸表4.6.6闸前正常工作水位的确定闸前正常工作水位主要应当满足灌区引水对高程的要求，在此基础上尽量降低正常工作水位，以减少闸前壅水高度和泥沙淤积。
乌斯满枢纽担负着乌斯满河沿岸生态、塔里木水库灌区、米尔沙里灌区、琼库勒牧场灌区和霍尔加牧场灌区的灌溉引水任务，引水闸后通过引水连接渠引入乌斯满河，通过规模论证乌斯满河引水流量为55m3/s。
根据乌斯满河测量成果，推算出过55m3/s的流量时引水闸后水位为903.92m，为保证过闸水流满足自由出流的要求，闸前正常工作水位确定为904.22m。
同时根据水位～流量曲线查得水位904.22m时的流量为196m3/s，然后查保证率为50％设计径流日平均流量，可知196m3/s发生20天，也就是说在每两年不壅高水位的情况下，有足够的流量保证泄洪闸前有20天的冲砂时间。
由于本河段河道纵坡较小，泥沙输送量较大，河段整体上呈淤积态势，提高正常工作水位虽然能减少工程量，但是增加了上游回水范围，势必加速上游河道的泥沙淤积，加大淤积量，对工程运行不利，而且还增加回水面以上河道主槽的摆动速度。
根据以上分析，最终确定闸前正常工作水位为904.22m。
这是别的水闸空口尺寸确定的过程，可参考由于已知上、下游水位，可推算上游水头及下游水深表2—1上游水头计算注：考虑壅高10～15cm闸门全开泄洪时，为平底板宽顶堰堰流，判断其是否淹没出流。
表2—2淹没出流判别计算按照闸门总净宽计算公式232H g m QB s εσ=（2-1）根据设计洪水和校核洪水两种情况分别计算，其中堰流侧收缩系数ε=0.97，堰流流量系数m=0.385。
表2—3闸孔总净宽计算根据《闸门设计规范》中闸孔尺寸和水头系列标准，选单孔净宽B=7m ，同时为了保证闸门对称开启，为防止不良水流形态选n=7孔，由于闸基为软基河床，选用整体式底板，缝设在闸墩上，中墩1.0m ，缝墩1.2m ，边墩0.8m 。
水闸设计指导书
课程设计指导书水闸课程设计指导书一、资料分析了解本工程在国民经济中的作用,熟悉各种水位特征及相应的流量等规划成果。
研究地形、地质、水文气象，分析这些条件对水闸设计和施工的影响。
二、闸室型式的选定及上下游渠道的布置在给定的轴线上，通过计算设计渠道的纵横断面。
根据运用要求选定闸室的型式。
三、水力计算1.闸孔口尺寸设计(1)闸底板高程的确定：根据水闸下游的地质条件及水闸工程量的经济比较，确定闸底板高程。
本次设计建议采用平底板。
(2)闸孔总宽度的计算：根据水闸的上下游水位及闸底高程判断过闸水流的性质。
按相应的水力学公式计算闸孔总宽度。
(3)孔数及孔宽的选定：根据计算和遵照‘水利水电工程钢闸门的设计规范”[SL74—95]的规定选定合理的单孔宽及相应的孔数。
(4)水闸泄流能力验算：根据初步确定的孔数，孔宽及相应的水位验算孔口泄流能力。
2.消能防冲设计根据平原地区水闸及地质条件，建议采用消力池消能。
本设计需要确定消能防冲各设计尺寸及构造。
(1)确定消能控制情况及消力池尺寸：根据情况分析，在闸门局部开启时多为最不利的消能情况，应根据列表试算法来确定消力池的各项尺寸。
(2)护坦的厚度根据公式并参考相似的已建工程确定之。
(3)海漫及防冲槽尺寸及构造的确定：可按教材中所介绍公式及参考已建工程确定之。
四、防渗设计1.闸底轮廓布置：渗径长度应满足防渗要求，渗径系数应大于5～7。
2.建议采用粘土铺盖，长度在(3～5)倍水头范围内选取。
参考教材及已建工程实例拟定铺盖的各项尺寸及构造3.排水及反滤层的布置参教科书4.侧向防渗布置：两岸防渗布置必须与闸室防渗相配合，两岸各个可能的渗径都不得小于闸室渗径。
5.闸底板渗透应力计算：建议采用改进的阻力系数法计算：五、闸室布置1.闸室建议采用整体式平底板，底板顺水流方向不宜过长，主要根据上部结构布置要求及满足闸室稳定的需要。
2.闸门及闸墩型式的选择和尺寸的拟定：建议采用钢筋混凝土平板闸门，可参考教材根据水闸的运用要求确定闸墩高度。
水利工程常见问题
水闸1.【阐述水闸孔口设计时，单宽流量与增加净宽和降低底板高度的关系及条件】2.【水闸防渗排水设计的目的是什么】答：提高闸室和两岸边墩及翼墙的抗滑稳定性，避免渗透变形和水量损失。
3.【什么叫水闸的地下轮廓线和闸基防渗长度】答：地下轮廓线：不透水的铺盖、板桩及地板与地基的接触线，即使闸基渗流的第一根流行，就称为地下轮廓线，其长度即为水闸的防渗长度4.【土基上水闸地下轮廓线的布置原则】答：防渗设计一般采用防渗与排水相结合的原则。
即在高水位侧采用铺盖、板桩、齿墙等防渗设施，用以延长渗径减小渗透坡降和闸底板下的渗透压力；在低水位侧设置排水设施，如面层排水、排水孔或减压井与下游连通，使地基渗水尽快排出5.【在粘性土和砂性土地基上布置的地下轮廓线有什么不同】答：对粘性土地基，布置轮廓线时，排水设施可前移到闸底板下，以降低板下的渗透压力，并有利于粘性土加速固结，以提前闸室稳定性，防渗常用水平铺盖而不用板桩。
对于砂性土地基，当砂层很厚时，采用铺盖与板桩相结合的型式，排水设施布置在护坦上。
必要时，铺盖前端再加设一道短板桩；当砂层较薄，下面有不透水层时，将板桩插入不透水层。
5.【分别叙述水闸在粘性土地基和砂性土地基地下轮廓的布置方式。
】答：粘土地基：防渗设施为铺盖，不使用板桩；砂性土地基：防渗铺盖和板桩联合使用。
6.【衡量水闸稳定，应考虑哪些方面的问题】7.【水闸哪些部位应该设置永久性缝，其作用是什么，哪些缝需设止水】水闸需要分缝的部位有：凡相临结构荷重相差悬殊或结构较长、面积较大的地方。
缝的作用：防止因不均匀沉陷和温度变化产生裂缝。
需设置止水的缝：凡具有防渗要求的缝内。
8.【经水闸稳定性的验算，若不满足要求采取哪些工程措施】：①将闸门位置移向低水位一侧，或将水闸底板向高水位一侧加长②适当加大结构尺寸③增加闸室地板的齿墙深度④增加铺盖长度或在不影响防渗安全的条件下将排水设施向水闸底板靠近⑤利用钢筋混凝土铺盖作为阻滑板，但闸室自身抗滑稳定系数应小于1.0，阻滑板应满足限裂要求。
闸门孔口尺寸
表1-2 闸门常规孔口尺寸表4.6.6闸前正常工作水位的确定闸前正常工作水位主要应当满足灌区引水对高程的要求，在此基础上尽量降低正常工作水位，以减少闸前壅水高度和泥沙淤积。
乌斯满枢纽担负着乌斯满河沿岸生态、塔里木水库灌区、米尔沙里灌区、琼库勒牧场灌区和霍尔加牧场灌区的灌溉引水任务，引水闸后通过引水连接渠引入乌斯满河，通过规模论证乌斯满河引水流量为55m3/s。
根据乌斯满河测量成果，推算出过55m3/s的流量时引水闸后水位为903.92m，为保证过闸水流满足自由出流的要求，闸前正常工作水位确定为904.22m。
同时根据水位～流量曲线查得水位904.22m时的流量为196m3/s，然后查保证率为50％设计径流日平均流量，可知196m3/s发生20天，也就是说在每两年不壅高水位的情况下，有足够的流量保证泄洪闸前有20天的冲砂时间。
由于本河段河道纵坡较小，泥沙输送量较大，河段整体上呈淤积态势，提高正常工作水位虽然能减少工程量，但是增加了上游回水范围，势必加速上游河道的泥沙淤积，加大淤积量，对工程运行不利，而且还增加回水面以上河道主槽的摆动速度。
根据以上分析，最终确定闸前正常工作水位为904.22m。
这是别的水闸空口尺寸确定的过程，可参考由于已知上、下游水位，可推算上游水头及下游水深表2—1上游水头计算注：考虑壅高10～15cm闸门全开泄洪时，为平底板宽顶堰堰流，判断其是否淹没出流。
表2—2淹没出流判别计算按照闸门总净宽计算公式232H g m QB s εσ=（2-1）根据设计洪水和校核洪水两种情况分别计算，其中堰流侧收缩系数ε=0.97，堰流流量系数m=0.385。
表2—3闸孔总净宽计算根据《闸门设计规范》中闸孔尺寸和水头系列标准，选单孔净宽B=7m ，同时为了保证闸门对称开启，为防止不良水流形态选n=7孔，由于闸基为软基河床，选用整体式底板，缝设在闸墩上，中墩1.0m ，缝墩1.2m ，边墩0.8m 。
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。
第二节根本资料( 一)闸的设计标准根据?水闸设计标准 . ?SD133-84(以下简称 SD133-84), 该闸按 IV 级建筑物设计。
( 二)水位流量资料运用情况上游水位〔米〕3下游流量〔 m/s 〕正常蓄水0设计洪水校核洪水下游水位流量关系见表H下 ( m)3Q(m/S)( 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: ，河底高程米，两岸地面高程米。
( 四)闸基土质资料闸基河床地质资料柱状图如下图层序IIIIII 高程〔 M〕—土质摡况细砂组砂粘土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；天然容重饱和容重内摩擦角凝聚力不均匀系数相对密实度细砂22012砂土料320152，其与混凝土底板之间的摩擦系数f= 。
细砂允许承载力为 150KN/m( 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m，总宽为m。
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、下游连接段三局部组成。
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。
水闸设计方案
目录第No table of contents entries found.水闸设计第一、水力设计一、闸孔设计1、闸室结构型式：开敞式水闸2、孔口尺寸的肯定 （1）拟定闸孔尺寸 1）设计洪水情形：上游水深：m H 93.330.2223.26=-= 下游水深：m h s 76.230.2206.25=-= 过水断面面积：21.106193.3270m H b =⨯=⋅=ω 上游行近流速：s m Qv /89.11.106120100===ω有效水头：m g v H H 11.48.9289.193.322200=⨯+=+=α（其中0.1取α） 8.067.011.476.20<==H h s ，属于自由出流。
宽顶堰自由出流公式：2302H g Bm Q ε=，对于无坎宽顶堰385.0=m ，假设95.0=ε 即m Hg m QB 00.14911.48.92385.095.0201022323001=⨯⨯⨯⨯==ε2）校核洪水情形上游水深：m H 23.430.2253.26=-= 下游水深：m h s 21.330.2251.25=-=过水断面面积：21.114223.4270m H b =⨯=⋅=ω 上游行近流速：s m Qv /98.11.114222650===ω有效水头：m g v H H 33.48.9298.123.422200=⨯+=+=α（其中0.1取α）8.074.033.421.30<==H h s ，属于自由出流。
宽顶堰自由出流公式：2302H g Bm Q ε=，对于无坎宽顶堰385.0=m ，假设95.0=ε 即m Hg m QB 24.15533.48.92385.095.0226422323002=⨯⨯⨯⨯==ε比较1），2）的结果，0201B B <，可见引水浇灌是肯定孔口尺寸的控制尺寸，故闸孔净宽0B 宜采用较大值。
拟将闸孔分为11孔，取每孔净宽为，则闸孔实际总净宽m B 21.15511.14110=⨯=，为了减小闸孔总净宽，节省工程量，闸底板谊采用整体式平底板。
水闸设计计算
⽔闸设计计算⼀、初步设计兴化闸为⽆坝引⽔进⽔闸，该枢纽主要由引⽔渠、防沙设施和进⽔闸组成，本次设计主要任务是确定兴化闸的型式、尺⼨及枢纽布置⽅案；并进⾏⽔⼒计算、防渗排⽔设计、闸室布置与稳定计算、闸室底板结构设计等，绘出枢纽平⾯布置图及上下游⽴视图。
⼆、设计基本资料1. 概述兴化闸建在兴化镇以北的兴化渠上，闸址地理位置见图。
该闸的主要作⽤有：防洪：当兴化河⽔位较⾼时，关闸挡⽔，以防⽌兴化河⽔⼊侵兴化渠下游两岸农⽥，保护下游的农⽥和村镇。
灌溉：灌溉期引兴化河⽔北调，以灌溉兴化渠两岸的农⽥。
引⽔冲淤：在枯⽔季节，引兴化河⽔北上⾄下游的⼤成港，以冲淤保港。
7.0北⾄⼤成港9.0渠化11.0 兴闸管所兴化闸兴化河兴化镇闸址位置⽰意图（单位：m）2.规划数据兴化渠为⼈⼯渠道，其剖⾯尺⼨如图所⽰。
渠底⾼程为0.5m，底宽50.0m，两岸边坡均为1:2。
该闸的主要设计组合有以下⼏⽅⾯：11.80.550.0兴化渠剖⾯⽰意图（单位：m）2.1孔⼝设计⽔位、流量根据规划要求，在灌溉期由兴化闸⾃流引兴化河⽔灌溉，引⽔流量为300m3/s，此时闸上游⽔位为7.83m，闸下游⽔位为7.78m；在冬季枯⽔季节由兴化闸⾃流引⽔送⾄下游⼤成港冲淤保港，引⽔流量为100m3/s，此时相应的闸上游⽔位为7.44m，下游为7.38m。
2.2闸室稳定计算⽔位组合（1）设计情况：上游⽔位10.3m，浪⾼0.8m，下游⽔位7.0m。
（2）校核情况：上游⽔位10.7m，浪⾼0.5m，下游⽔位7.0m。
2.3消能防冲设计⽔位组合（1）消能防冲的不利⽔位组合：引⽔流量为300m3/s，相应的上游⽔位10.7m，下游⽔位为7.78m。
（2）下游⽔位流量关系下游⽔位流量关系见表3.地质资料3.1闸基⼟质分布情况根据钻探报告，闸基⼟质分布情况见表层序⾼程（m）⼟质情况标准贯⼊击数（击）Ⅰ11.75～2.40 重粉质壤⼟9～13Ⅱ 2.40～0.7 散粉质壤⼟8Ⅲ0.7～-16.7坚硬粉质粘⼟（局部含铁锰结核）15～21Q（m3/s）0.0 50.0 100.0 150.0 200.0 250.0 300.0 H下（m）7.0 7.20 7.38 7.54 7.66 7.74 7.783.2 闸基⼟⼯试验资料根据⼟⼯试验资料，闸基持⼒层为坚硬粉质粘⼟，其内摩擦⾓?=190，凝聚⼒C=60.0Kpa ；天然孔隙⽐e=0.69，天然容重γ=20.3KN/m 3，⽐重G=2.74，变形模量0E =4104?KPa ；建闸所⽤回填⼟为砂壤⼟，其内摩擦⾓?=260，凝聚⼒C=0，天然容重γ=18KN/m 3；混凝⼟的弹性模量E h =710.32?KPa 。
水闸孔口尺寸设计步骤
例：5.1 确定建筑物级别及洪水标准基本资料：本工程位于河南省某县城郊处，它是某河流梯级开发中最末一级工程。
该河属稳定性河流，河面宽约200m ，深约7~10m 。
由于河床下切较深又无适当控制工程，雨季地表径流自由流走，而雨过天晴经常干旱，加之打井提水灌溉，使地下水位愈来愈低，严重影响两岸的农业灌溉和人畜用水。
为解决当地40万亩农田的灌溉问题，坝址已经上级批准的规划确定，修建挡水枢纽工程。
拦河闸所担负的任务是：正常情况下拦河截水，抬高水位，以利灌溉，洪水时开闸泄水，以保安全。
闸址处系平原型河段、两岸地势平坦，闸址两岸高程均在41m 左右，河床坡降平缓，纵坡约为1/10000，河床平均标高约30.00m ，主河槽宽度约80-100m ，河滩宽平，呈复式河床横断面，河流比较顺直。
最大风速V=20m/s ，吹程0.6Km 。
非汛期（1～6月及10～12月）9个月份月平均最大流量9.1m3/s 。
汛期（7～9）三个月，月平均最大流量为149m3/s ，年平均最大流量 m3/s ，最大年径流总量为8.25亿m3。
灌溉用水季节，拦河闸正常挡水位为38.50m 。
例5-2拟定孔口尺寸项目重现年洪水流量（m 3/s ）上游水深H （m ） 下游水深hs （m ）设计洪水 20 1133 7.58 7.43校核洪水 50 1642.35 9.08 8.90堰流流量系数，m 取0.385例5-2 计算步骤1、计算堰上水头H0由于已知上、下游水位，可推算上游水头及下游水深，如表1所示：表1 上游水头计算流量Q（m3/s）下游水深hs（m）上游水深H（m）过水断面积（m2）行近流速（m3/s）gv22上游水头H0（m）设计流量11337.43 7.58校核流量1642.358.90 9.08注：考虑壅高15~20cm。
2、计算闸孔总净宽表2 闸孔总净宽计算表流量Q（m3/s）下游水深hs（m）上游水头H0（m）Hhs淹没系数σ0B（m）设计流量11337.43 7.70校核流量1642.358.90 9.243、孔口尺寸拟定根据《闸门设计规范》中闸孔尺寸和水头系列标准，选定单孔净宽b= m，同时为了保证闸门对称开启，防止不良水流形态，选用孔，闸孔总宽度为：L＝nb0+(n－1)d=由于闸基为软基河床，选用整体式底板，缝设在闸墩上，中墩厚m，边墩厚m。
水闸孔口尺寸设计步骤
例：5.1 确定建筑物级别及洪水标准基本资料：本工程位于河南省某县城郊处，它是某河流梯级开发中最末一级工程。
该河属稳定性河流，河面宽约200m ，深约7~10m 。
由于河床下切较深又无适当控制工程，雨季地表径流自由流走，而雨过天晴经常干旱，加之打井提水灌溉，使地下水位愈来愈低，严重影响两岸的农业灌溉和人畜用水。
为解决当地40万亩农田的灌溉问题，坝址已经上级批准的规划确定，修建挡水枢纽工程。
拦河闸所担负的任务是：正常情况下拦河截水，抬高水位，以利灌溉，洪水时开闸泄水，以保安全。
闸址处系平原型河段、两岸地势平坦，闸址两岸高程均在41m 左右，河床坡降平缓，纵坡约为1/10000，河床平均标高约30.00m ，主河槽宽度约80-100m ，河滩宽平，呈复式河床横断面，河流比较顺直。
最大风速V=20m/s ，吹程0.6Km 。
非汛期（1～6月及10～12月）9个月份月平均最大流量9.1m3/s 。
汛期（7～9）三个月，月平均最大流量为149m3/s ，年平均最大流量 m3/s ，最大年径流总量为8.25亿m3。
灌溉用水季节，拦河闸正常挡水位为38.50m 。
例5-2拟定孔口尺寸项目重现年洪水流量（m 3/s ）上游水深H （m ） 下游水深hs （m ）设计洪水 20 1133 7.58 7.43校核洪水 50 1642.35 9.08 8.90堰流流量系数，m 取0.385例5-2 计算步骤1、计算堰上水头H0由于已知上、下游水位，可推算上游水头及下游水深，如表1所示：表1 上游水头计算流量Q（m3/s）下游水深hs（m）上游水深H（m）过水断面积（m2）行近流速（m3/s）gv22上游水头H0（m）设计流量11337.43 7.58校核流量1642.358.90 9.08注：考虑壅高15~20cm。
2、计算闸孔总净宽表2 闸孔总净宽计算表流量Q（m3/s）下游水深hs（m）上游水头H0（m）Hhs淹没系数σ0B（m）设计流量11337.43 7.70校核流量1642.358.90 9.243、孔口尺寸拟定根据《闸门设计规范》中闸孔尺寸和水头系列标准，选定单孔净宽b= m，同时为了保证闸门对称开启，防止不良水流形态，选用孔，闸孔总宽度为：L＝nb0+(n－1)d=由于闸基为软基河床，选用整体式底板，缝设在闸墩上，中墩厚m，边墩厚m。
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B0 0hs
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（5-7） （5-9）
二、闸室单孔宽度 b 的确定 我国大中型水闸的单孔宽度一般采用
8～12m。 三、闸室总长度L的确定
闸室总宽度L=nb+(n-1)d，其中，d为闸
墩厚度
闸室总宽度拟定后，尚需要考虑闸墩等 的影响，进一步验算水闸的过水能力。
修建在山区和丘陵地区的水闸，其上游水位壅高往 往没有严格限制。可以根据水闸的任务、上游淹没 损失、工程造价、两岸堤防、地下水位等因素，经 多方案综合比较后确定。
2）进水闸
设计流量：等于渠道的设计取用流量。
上、下游水位：
进水闸的上游水位：为水库正常蓄水位或河道最低 水位。从河道取水流量较大时，要考虑取水口处河 道水位局部降落，
·但是，较大的单宽流量对河床冲刷破坏的能量增大， 容易发生冲刷破坏，需要加强消能防冲设施和护底措 施，增大相应造价。
·河床抗冲能力还与水流条件有关。在水深较大，上下 游水位差较小，出闸水流扩散较平顺的情况下，同样 的土基条件可以承受较大的单宽流量冲刷。
在我国一般采用的单宽流量为5～30m3/s，下表为江苏 省对不同闸基土壤选用单宽流量的经验值。在砂砾石 地基上可以取更大的单宽流量。
从过水能力和消能防冲两方面考虑，闸 室总宽度应与河道宽度相适应。
2）进水闸：进水闸的底板高程应该高于 冲砂闸或泄水闸的底板高程。
在地基条件好和上游水位较高的情况 下，可以尽量提高底板高程，或采用泄 流能力高的实用堰。
5.2.4 过闸单宽流量的确定
决定单宽流量大小的主要因素是河床抗冲能力。
·当选择较大的单宽流量时，可以减少拦河闸的闸室数 量和缩短泄水前缘总宽度，降低闸室总造价。
5.2.2设计流量和上、下游水位的确定
1）拦河闸
设计流量:根据工程等别确定相应的设计洪 水流量Q设和校核洪水流量Q校。
上、下游水位
下游水位：由下泄流量查下游河道天然水位～流 量关系曲线确定。
上游水位：
（1）正常蓄水位
拦河闸的上游正常蓄水位，要根据泄水闸 承担的任务，建成后上游淹没损失等因素确定。 在正常运用情况下，拦河闸的任务是控制上游水 位为正常蓄水位，以满足取水、航运等的要求。
5.2 水闸的孔口尺寸确定
5.2.1 闸孔和底板型式选择
土基上的拦河闸，闸孔型式多采用开敞式宽顶堰。 ·在地基条件较好的拦河闸可以采用驼峰堰。 ·岩基上的水闸常采用实用堰。 开敞式宽顶堰：结构简单、施工方便、地基应力均匀，
泄流能力大、上游水位壅高较小，有利于完成冲砂、 排污等其他任务。宽顶堰的流量系数为0.36～0.385。 驼峰堰和实用堰：流量系数较宽顶堰大，可以使枢纽 布置更紧凑。水闸上的实用堰多为低堰，其流量系数 参考有关文献。 实用堰：在淹没出流的情况下，流量系数急剧减少。 因此，经常或主要工况为淹没出流的泄水闸不宜于选 用实用堰。 上游水位变幅较大的水闸，可以考虑设置胸墙，以减 少闸门挡水高度和闸门受力。
不同土壤不冲单宽流量表
闸址土壤 单宽流量(m3/s)
粉土、粉砂 5~16
淤土 9
细砂土 粉质壤土
4~9
9~12
粘土 12~24
5.2.5 闸孔宽度的确定
一、闸孔总净宽B0的确定
（1）堰流时： B0
Q
3
m 2gH0 2
（5-1）
当堰顶处于高淹没度（hs/H0≥0.9) 时，
(2)孔流时：
进水闸的下游水位：由渠系规划和水闸额定取水流 量来确定确定。
3）排水闸：
设计流量：由设计暴雨、汇水面积及排水时间 确定。
上、下游水位：
上游水位：为渍水区内或排水渠末端相应于排水设 计流量时的水位；
下游水位：低于上游水位0.05～0.1m。
5.2.3 闸底板高程的选定
1）拦河闸：拦河闸的底板为平底板时， 闸底板的面高程等于或略高于河底高程， 有利于减轻闸前泥沙淤积。
（2）最高水位
泄水闸的水位为最高 水位。此时，闸门全开下泄洪水流量，上游水 位等于校核洪水流量下天然河道水位加上上游 水位壅高。
在平原地区建水闸，往往对上游水位壅高值的限制 较严。一般在洪水期泄洪时，上游水位壅高值只允 许控制在0.1～0.3m，否则将造成较大的上游淹没。