水闸设计_ppt课件

2、地质条件：
壤土、中砂、粗砂、砂砾石适合做地基。
二、闸孔设计
内容：选堰型，选底板高程，单孔尺寸， 闸室总宽度 （一）堰型选择 1、宽顶堰：结构简单，施工方便。有利 于泄洪、冲砂、排污、排水、通航，且 泄流能力比较稳定，但流量系数较小， 易产生肢状水跃。 2、低实用堰：流量系数较大，水流条件 较好。但泄流能力受尾水位变化的影响 较为明显。施工较复杂。 （二）闸底板高程的选定
相关因素：水闸的任务，泄流（引水）流量， 上下游水位，河床地质条件，工程 总投资是否经济。 底板高程高：闸室宽度大，两岸连接建筑物相 对较低。 底板高程低：闸室q加大，加大消能防冲工程 量；闸门高度增加，启闭设备容 量增加，基坑开挖增加。 一般情况： 拦河闸和冲砂闸：底板顶面与河底平齐。 进水闸：底板顶面可以高一些，防推移质泥 砂进入渠道。
水闸设计
第一节 概述
水闸是一种低水头的水工建筑物，它具有挡 水和泄水双得作用。 与设有表孔闸门的溢流重力坝的区别是: 水闸水头较低，抬高水位较少，它主要是靠 闸门挡水； 而溢流坝主要靠闸门下坝体来挡水。 水闸可建于各种地基上。
一、水闸的类型
1、按担负的任务来分： （1）进水闸（取水闸） 在河道、水库或湖泊的岸边，建闸引水，并 控制入渠流量，谓之进水闸（取水闸）。 这种水闸有开敞式及涵洞式两种，常建在渠 首。 （2）节制闸（拦河闸） 一般拦河而建，枯水期截断河道，抬高水 位，以利于上游航运，或进水闸引水，洪水 期用以控制下泄流量。 灌溉渠系中此闸位于干、支渠分水口附近。
2 h 2 h 2 0 2 x y
（laplace方程）
式中h为渗流水头在某点的压力水头，系坐 标的函数。理论上只要渗流区域的边界条件 已知，即可根据拉氏方程求出任意一点的h 值，亦可求出渗流场内任意点的渗流要素， 但实际边界条件相当复杂，难以求解。 2、水力学解法（近似解） ①直线比例法：勃莱法 莱茵法 ②阻力系数法
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闸室总宽度L1=nL0+(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。 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。
第三节 水闸的防渗排水设计
水闸挡水，在闸基和边墩、翼墙的背水侧产 生渗流。 渗流不利的影响表现为： 1、对稳定不利:闸室地基的抗滑稳定不利； 翼墙、边墩的侧向稳定不利
2、可造成管涌流土渗透变形 3、损失水量 4、使地基中可溶物质加速溶解
一、水闸的防渗透长度及地下轮廓线的布置
（一）地下轮廓线： 自铺盖前端开始，到排水前端为止，沿铺 盖、板框两侧、、底板、护坦等与地基的接 触线，称地下轮廓线。即闸室渗流的第一根 流线，其长度即为水闸的防渗长度。 防渗长度的拟定：L≥C H C -- 渗系数（J的倒数） 见书中表6-1 （均为反滤层情况）
三、水闸的工作特点（软土地基上的） （一）地基方面
1、抗滑能力差（稳定问题）（硅与土基的
f值小，c=0） 2、抗冲能力低 3、均匀沉陷量大，且会发生不均匀沉陷 4、渗流（闸基）变形
（二）水流方面
1、闸室下及两岸产生渗流，对建筑物的稳 定不利 2、初始消能困难（下游无水或水深浅） 3、易产生波状水跃 4、易产生折冲水流（扩散角太大，不均匀 开启） 基于上述特点，设计中要解决的问题：
闸孔总净宽L0增大，q减小 闸孔总净宽L0减小，q增大 这将直接影响消能防冲的工程量和工程造价 过闸水位差的选用:关系到上游淹没和工程 造价, 平原地区，一般设计过闸水位差选用 0.1--0.3m 过水能力：与上下游水位、底板高程、闸孔 净宽相互关联，需对不同方案进 行技术经济比较后确定。 （四）确定闸室单孔宽度和总长度 我国大中型水闸的单孔宽度一般采用8— 12m。
（1）选择适应的坝址； （2）选择适应的坝室结构形式； （3）做好防渗设计； （4）做好消能防冲设计。
第二节 闸址选择和闸孔设计
一、闸址选择
根据水闸承担的任务，综合考虑地形、地 质、水文、施工等因素，通过技术经济比 较，选择最佳方案。
1、地形条件：
拦河闸：宜选在河床稳定、水流顺直的河 海上；（兼取水、通航的）宜选 在稳定的弯曲河海上，将进水闸 设在凹岸，船闸设在凸岸。 分洪闸：一般设在弯曲河海的凹岸或顺直 河道的深槽一侧 排水闸：闸址设在江河老堤的堤线上。 冲砂闸：大多布置在拦河闸与进水闸之间。 如拦河闸兼作施工导流用，常将闸址选在 弯曲河海的凸岸，利用原河道导流。
3、其它分类法 按闸室结构分：开敞式、胸墙式、浮体式、 涵闸式、自动翻板式等。 按施工方法分：装配式、浮运式等。 橡胶坝 土基上溢流坝
二、水闸的组成部份
水闸由闸室段，下游联接段、上游联接段 三大部分组成。 1、闸室段 包括：闸门、闸墩、底板、工作桥、交通
桥、启闭机等。 闸室可通常为砼或钢筋砼结构。 小型水闸有些部分可采用浆砌石。 2、上游联接段 包括：上游翼墙、铺盖（护底）、上游防冲 槽、两岸护坡。 3、下游联接段 包括：护坦（消力池）、海漫、下游防冲 槽、下游翼墙、两岸护坡。
（3）排水闸 常建于江河沿岸，防江河洪水倒灌；河水 退落时又可开闸排洪。 本闸特点：受双向水头作用，闸底板高程 极低，而闸身较高。 （4）挡潮闸 作用：①阻止海潮沿河流上溯，免使土 地盐碱化； ②汛期受潮水顶托，易造成内涝 （可抽排） ③低潮时免使淡水流失。
特点：受双向水头作用。 （5）分洪闸 利用河道旁预定的洼地或湖泊分洪区，及 时削减洪峰，确保下游安全。 如荆江分洪闸，1952年建成。 （6）冲砂闸：以葛洲坝为例。 （7）泄洪闸（同拦河坝） （8）船闸（专门建筑物） 2、按闸室结构形式来分 （1）开敞式和胸墙式水闸
H – 上下游水位差 （二）地下轮廓线的布置 原则：上防下排 防渗：水平---铺盖 垂直---齿墙、板桩、防渗墙、灌浆 帷幕等。 下排：排水孔、减压井等 具体做法： 1、粘土地基 2、砂性土 3、粉砂地基 4、有承压水的地基
二、渗流计算
目的：求解渗流区域内的渗透压力，渗透坡 降，渗透流速及渗流量。 （一）渗流的基本方程 闸基渗流属有压渗流(土坝渗流为无压渗流) 一般作为平面的考虑 基本假定：地基是均匀的，各向同性的； 渗水不可压缩，符合达西定律。 渗流的计算方法： 1、流体力学法（精确）