河海大学《水工建筑物》第七章 水闸
水工建筑物之水闸讲义教程共157页PPT
水工建筑物之水闸讲义教程
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
水工建筑物水闸课程设计
目录一、基本设计资料----------------------------------- 11、基本概述资料----------------------------------- 12、水流量资料------------------------------------- 13、闸基土质资料----------------------------------- 24、其他资料--------------------------------------- 25、水闸设计标准----------------------------------- 2二、闸址选择 ----------------------------------------------------------------------- 3三、总体枢纽布置 --------------------------------------------------------------- 31、拦河闸的布置----------------------------------- 32、闸室段的布置----------------------------------- 33、上游连接段的布置--------------------------------34、下游连接段的布置--------------------------------4四、水力计算 ----------------------------------------------------------------------- 41、闸孔设计-------------------------------------- 42、消能防冲设计---------------------------------- 73、海漫设计---------------------------------------9五、防渗排水设计 -------------------------------------------------------------- 101、地下轮廓设计--------------------------------- 102 、防渗计算------------------------------------- 11六、闸室的布置与稳定分析 ----------------------- 151、闸室结构布置--------------------------------- 152、荷载及其组合--------------------------------- 183、闸室稳定计算--------------------------------- 23七、闸室结构设计--------------------------------- 251、闸墩设计------------------------------------- 252、底板结构设计--------------------------------- 25八、基础处理 -------------------------------------- 29九、主要参考文献---------------------------------- 30一、基本设计资料1、基本概述资料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。
水工建筑物-水闸设计图
四、水闸的防渗排水设施
1、地下轮墩线布置 闸基防渗长度L： 查表得允许渗径系数值C=3
L CH 36.04 18.12(m)
取L=25.1m。
2、筋钢混凝土铺盖设计
铺盖长度为10m，铺盖厚为 0.5m，与底板连接处加厚至0.83m。
混凝土垫层
混凝土垫层
浆砌石（50） 反滤层
浆砌石（50） 反滤层
水工建筑物 ——水闸设计
一.基本资料
某排水闸建筑物等级为2级， 水闸设计排水流量72.2㎡/s，相当闸 上设计水位11.48m，闸下设计水位 10.92m，防洪水位16.89m，相当闸 水位10.85m。排水渠为梯形断面， 渠底宽为12m。底高程6.50m。边 坡1：2。闸基持力层为粉质粘土。 承载力为140kpa。渗透系数为 1.8×10-5 cm/s。设计该水闸。
消力池长度Lsj=Ls+ Lj
=3.52+0.7x23.49 =19.96（m）
3.护坦厚度t 消力池底板计算系k1=0.2
H '11.48 10.92 0.56(m)
护坦厚度t：
t k1 q H '
0.2 14.44 0.56 0.66(m) 消力池末端厚度=t=0.66（m）
4、海漫长度Lp 海漫长度计算系数Ks：Ks=10 海漫长度 L p ks qs H '
设计水闸
一、确定闸底板高程 闸底板高程=渠底高程=6.50 m
二、计算闸孔总净宽 假设闸孔净宽b0=8m 上游河道一半水深的宽度bs
bs=（11.48﹣6.5)×2+12 =21.96(m)
堰流侧收缩系数
1 0.171(1 bo)4 bo
bs bs 1 0.171 (1 8 ) 4 8 0.916
水工建筑物-98-02真题
河海大学1998年攻读硕士研究生入学考试试题一选择题1、重力坝施工期的外表裂缝通常是由〔〕引起的。
A、气温B、周边温度C、坝块混凝土内外温差D、新老砼温差2、用〔〕方法计算分配给顶层拱圈的荷载对稳定最符合实际情况。
A、圆筒法B、拱梁法C、纯拱法D、拱冠梁法3、为减小冲击波的影响，正槽溢洪道陡槽收缩段遍高应呈〔〕布置。
A、直线 B二次抛物线 C、指数曲线 D、任意曲线4、水闸的地下轮廓线布置与闸基土质性质有关，对粘性土闸基要用〔〕。
A、帷幕灌浆B、板桩C、铺盖D、混凝土齿墙5、均质各向同性介质渗流场得流网形态取决于〔〕。
A、水头B、边界条件C、渗透系数大小D、防渗体形式6、支墩坝是较为经济的坝型之一，但实际工程中采用较少，主要是因为它〔〕。
A、抗滑稳定性差B、易产生裂缝C、设计计算复杂D、对地基要求高7、按材料力学法算出的重力坝应力与真实应力接近的部位是〔〕。
A、坝的边缘B、坝的内部C、坝近底1|3坝高范围内D、距坝基1/3坝高以上范围内8、泄水隧洞中平压管的作用是〔〕。
A、便于检修闸门开启B、便于工作闸的开启C、构造要求D、没有多大作用可以不设9、拱坝的温度荷载对稳定和应力都有影响，温降对〔〕不利。
A、稳定B、拱梁荷载分配C、运行管理D、应力10、挑流消能是坝工设计中常用的消能方式之一，这是因为它的〔〕。
A、消能效果最好B、工程量省C、下游水位平稳D、其他原因二论述题1、河谷形状对拱坝的剖面形状和荷载分配有什么影响？为什么说拱坝的超载能力较大？2、土石坝的失稳型式有哪几种？怎样进行土石坝的抗滑稳定分析？用总应力法和有效应力法进行计算时，其抗剪强度指标应如何选取？3、河岸式泄水建筑物有哪几种形式？各适用于何种场合？设计时应注意什么问题？4、在重力坝设计中，坝体纵缝对坝体有什么影响？设计时应如何考虑？5、不同地基上的水闸，其防渗布置方式有什么不同？它们对水闸的抗渗稳定和渗透稳定有什么影响？河海大学水工建筑物99年真题一选择题1.某水利枢纽水库库容为15亿3m，水电站装机容量为50万kw，其工程等级应为〔〕A 一等B 二等C 三等D 四等2.用纵横法计算，分配给顶层拱圈的荷载和实际情况相比〔〕A 最接近B 最安全C 最危险D 难以判断3.水闸的地下轮廓线布置与闸基土质性质有关，对砂性土闸基主要解决渗流问题，故常设〔〕以保证有足够的渗流长度A 铺盖B 板桩C 帷幕灌浆D A + B4.当重力坝的闸基岩层节理为〔〕时，对坝的抗滑稳定有不利影响A 倾向下游B 水平方向C 倾向上游D 任意方向5.拱冠梁法的变位协调方程中，是垂直荷载引起的径向变位，式中表示〔〕A 垂直荷载在坝基产生的弯矩B 单位荷载在坝基产生的弯矩、C 垂直荷载在计算截面产生的弯矩D 单位荷载在计算截面产生的弯矩6.在多雨地区修建粘土心墙坝，常受气候的影响，改变方案较合理的是〔〕A 混凝土面板堆石坝 B浆砌石重力坝 C复合土工膜防渗坝 D很难改变7.去水平坐标轴为x，铅直坐标轴为y，用材料力学法分析重力坝各类二维应力时，沿x轴是〔〕xyA 折线B 直线C 二次抛物线D 三次抛物线8.隧洞衬砌过程中，顶拱部分的灌浆属于〔〕A 固结灌浆B 回填灌浆C 帷幕灌浆D 高压灌浆9.均匀各向同性介质渗流场的流网形态取决于〔〕A渗透系数的大小 B上下游水位 C边界条件 D B + C10.坝外溢洪道的控制一般属于低，其流量系数m与p|d H有关，p| d H越d大，m〔〕dA 越小B 越大C 不变D 先大后小二是非题1.与重力坝相比，大头坝所受的扬压力要小得多，故在挡水运行工况相同满足稳定应力同要求前提下，大头坝所需的坝体宽度比较小〔上下游方向〕2.不规则的河谷形状可通过设周边缝加以调整故没周边缝的拱坝对河谷形状没有要求3.水闸是一种既能挡水又能泄水的低水头水工建筑物，水头差小，故水闸稳定容易满足4.重力坝坝体内部应采用高标号砼外表材料则可以要求低一些5.大头坝的劈头裂缝主要是由于渗流力和温度变化引起的，故可通过一些结构措施予以防止6.用材料力学法分析扬压力引起的应力时，不管扬压力在截面上如何分布，截面正应力都处处与其等值反向7.防洪堤的主要作用是挡水，其设计方法与土石坝相同，河流中游地区石料较多，故可做堆石堤8.正槽溢洪道的泄槽，因开挖等原因常设收缩段，其连接采用直线是因为施工方便9.山岩压力和弹性抗力都是作用在隧洞衬砌上的荷载，为保证隧洞的稳定，设计衬砌时，应考虑它们同时作用时的影响10.用拱冠梁法进行拱梁的荷载分配，拱所分得的荷载沿拱圈均匀分布三简述题河海大学2000年攻读硕/博士学位研究生入学考试试题一 是非题〔在括号内打√或×，每题2分工20分)1、在土石坝的下游边坡上种植小树，即保护了边坡免受雨水冲刷，又美化了环境。
水工建筑物教学大纲
《水工建筑物》教学大纲学分：4 总学时：72理论学时：72 实践学时：0面向专业：水利水电工程大纲执笔人：李天科大纲审定人：一、说明1、课程的性质、地位和任务水工建筑物是水利水电工程专业的主要专业课之一，是毕业生在实际工作中应用最多的一门专业课。
主要讲授一般水工建筑物的工作特点、型式、构造、设计原理和计算方法、布置原则等方面的知识。
通过课堂教学、录像、认识实习、课程设计、毕业设计、毕业实习等环节，培养学生具有分析问题和解决问题的能力。
为从事水利水电工程科研、设计、施工、管理等工作打下基础。
2、课程教学的基本要求本课程安排在水力学、理论力学、材料力学、水工钢筋混凝土、钢结构、工程地质、土力学、工程水文学等专业基础课后的第七（或第六）学期开课较合理，内容上与以上学科衔接。
课堂教学要求学生掌握基本概念、基本内容及各类水工建筑物的工作特点和适用条件等。
了解本学科的国内外发展水平和发展方向。
3、课程教学改革本课程采用全国统编教材，由于教材改编周期较长，涉及建筑物种类多，但课时有限，不可能面面具到。
教学中应结合学生地区的分布特点，讲授相关内容，删掉应用较少的章节，补充水工设计中新的结构型式、新的计算方法、新材料应用、新的监测管理手段等。
二、教学大纲内容绪论（4学时）第一节中国水利工程建设①、中国水量、水能资源特点②、中国水利工程发展概况③、世界水利工程概况④、中国水利发展方向第二节水利枢纽和水工建筑物①、水工建筑物分类②、水利枢纽分等依据与方法③、水工建筑物分级方法④、水工建筑物特点第三节水利工程的设计程序①、水利工程建设特点②、水利工程设计程序③、不同设计阶段的主要设计任务第四节本课程的任务和本教材的基本内容①、学习方法②、主要学习内容③、各部分应掌握的深度本章重点、难点：水利枢纽分等，水工建筑物分级的方法。
思考题：1、我国的水资源丰富吗？开发程度如何？解决能源问题是否应优先开发水电？为什么？2、什么是水利枢纽？什么是水工建筑物？与土木工程其他建筑物相比，水工建筑物有些什么特点？3、水工建筑物有哪几类？各自功用是什么？4、河川上建造水利枢纽后对环境影响如何？利弊如何？人们应如何对待？5、水利枢纽、水工建筑物为何要分等分级？分等分级的依据是什么？第一章重力坝（14学时）第一节、重力坝的特点、工作条件、形式和布置①、特点与形式②、工作条件③、对地基要求④、组成及布置第二节、重力坝的荷载及荷载组合第三节、重力坝的稳定及应力分析第四节、非溢流重力坝的剖面设计①、基本剖面②、实用剖面③、剖面优化第五节、溢流重力坝①、洪水标准②、孔口形式③、剖面设计④、消能方式第六节、重力坝的材料及构造①、材料要求②、材料分区③、构造要求④、温度控制第七节、重力坝的地基处理①、固结灌浆②、帷幕灌浆③、坝基排水本章重点、难点：1、总体布置2、稳定分析3、应力分析思考题：1、重力坝的工作原理和工作特点是什么？2、重力坝剖面比较宽厚的原因是什么？为什么说重力坝的材料强度不能得到充分利用？3、作用在重力坝上的荷载有哪些？其计算方法如何？为什么要进行荷载组合？设计重力坝时需考虑哪几种荷载组合？4、重力坝失稳破坏形式是什么？稳定验算有哪些公式？它们主要区别在哪里？提高重力坝稳定性的工程措施有哪些？5、重力坝应力分析的目的是什么？目前应力分析的方法有哪几种？材料力学的基本假定是什么？如何应用材料力学法计算坝体的边缘应力和内部应力？6、拟定重力坝剖面的主要原则是什么？何谓重力坝的基本剖面？如何从基本剖面修改成实用剖面？7、重力坝为什么要分缝？缝有哪几种类型？横缝如何处理？止水如何布置？纵缝有哪几种布置方式？为什么斜纵缝可以不进行水泥灌浆？8、重力坝各部位对混凝土性能有哪些要求？如何进行坝体混凝土标号分区？9、重力坝的坝身和坝基排水的目的是什么？各如何布置？10、坝内廊道的作用有哪些？不同用途的廊道设置部位和尺寸如何确定？廊道系统的布置原则是什么？11、混凝土重力坝施工期产生裂缝的原因为何？防止裂缝的主要措施是什么？12、重力坝对地基有哪些要求？为什么有这些要求？帷幕灌浆和固结灌浆的作用是什么？断层破碎带处理方式有哪些？第二章拱坝（4学时）第一节、概述第二节、拱坝的荷载与应力控制标准①、拱圈布置形式②、剖面的选择③、布置步骤本章重点.难点：了解布置形式及特点思考题：1、拱坝和重力坝的工作条件有何不同？2、拱坝对地形、地质条件有何要求？河谷形状对拱坝剖面和荷载分配有何影响？3、选取拱圈中心角要考虑哪些因素？这些因素之间的关系如何？4、单曲拱坝、双曲拱坝各有什么优缺点？各适用什么场合？5、双曲拱坝的倒悬是怎样形成的？如何处理拱坝过大的倒悬度？第三章土石坝（14学时）第一节、概述第二节、土石坝的剖面和构造①、坝顶与坝坡②、防渗形式③、排水布置④、反滤要求第三节、土石坝的渗流分析①、公式推导②、公式应用③、渗量计算第四节、土石坝的稳定分析①、圆弧法②、直线法③、折线法④、参数选择⑤、计算条件第五节、土料选择与填土标准的确定①、对土料的要求②、填筑标准本章重点.难点：1.土坝分类及适用条件2.土坝的构造3.渗流计算方法4.稳定计算方法思考题：1、设计和建造土石坝的基本要求有哪些？2、土石坝有哪些基本类型？各自的优缺点及适用的场合如何？3、影响土石坝坝坡的因素有哪些？如何影响？土石坝剖面如何拟定？4、如何根据土石坝的工作特点和土石料的性质来进行坝各部位的土料设计？5、渗流分析中，浸润线的基本方程是如何推导出来的？如何根据这个方程对各种坝型.各种坝基进行渗流分析？6、渗透变形有那几种？如何防止渗透变形？7、反滤层的主要作用是什么？在坝的哪些部位要设置反滤层？如何设计和布置反滤层？8、土石坝失稳的形式有哪些？坝坡坍滑有哪几种类型？为什么土石坝只进行局部稳定验算，而不进行整体稳定验算？9、渗流和孔隙压力对土石坝的稳定有何影响？计算中如何考虑？10、设置排水的目的是什么？坝体排水有哪些形式？各自优缺点及适用的场合如何？11、为什么上下游坝面要设置护坡？护坡的型式有哪些？各自的优缺点及适用场合如何？12、砂砾石地基处理有哪些工程措施？各种措施的设计要求是什么？13、土石坝产生裂缝的原因是什么？裂缝的形式有哪些？如何防止？第四章河岸溢洪道（6学时）第一节、泄水建筑物的作用、类型及河岸溢洪道的布置和形式选择第二节、开敞式正槽溢洪道①、引水渠②、控制段③、泄水槽④、消能段⑤、尾水段⑥、管理要点第三节、非常溢洪道①、分类②、设计要求③、工程实例本章重点.难点：1、溢洪道设计标准2、溢洪道布置原则3、非常溢洪道设计方法思考题：1、水利枢纽在什么情况下须设置河岸溢洪道？2、河岸溢洪道有哪些型式？各自的特点和适用条件如何？3、溢洪道的控制堰有哪些可供选择的型式和布置方式？你对其不同的泄流特征有何认识？堰顶是否设闸门的利弊如何？4、高水头河岸溢洪道的泄槽上可能有哪些水流问题要解决？他们与泄槽的体形布置有何关系？5、什么叫非常溢洪道？其设置方式有哪些？各有何特点？如何选用？第五章水工隧洞（6学时）第一节、水工隧洞的类型和工作特点第二节、隧洞的线路选择与工程布置第三节、隧洞的进、出口建筑物第四节、隧洞洞身的形式与构造①、断面形式及尺寸②、衬砌分类③、喷锚支护方法第五节、隧洞衬砌的结构计算①、荷载计算②、荷载组合③、结构计算方法本章重点.难点：1.隧洞方案选择比较2.荷载计算方法3.结构计算方法思考题：1、水工地下洞室有哪些功用？其工作条件有何特点？2、按流态分深式泄水隧洞有哪两种基本类型？工作闸门应如何布置？如何保证洞内流态的稳定和防止明满流交替现象发生？3、水工地下洞室的进口形式有哪些？他们各自的优缺点和适用场合？4、泄水隧洞进口段设置的通气孔、平压管有何功用？5、水工隧洞横段面形态有哪些？各适用场合？6、水工地下洞室衬砌的功用是什么？有哪些衬砌形式？衬砌是否要分缝？如何分缝？7、水工地下洞室衬砌的荷载与受力情况如何？荷载怎样组合？第七章水闸（14学时）第一节、概述第二节、水闸的孔口设计①、设计条件②、闸孔形式③、堰顶高程第三节、水闸的消能防冲设计①、过闸水流特点②、消能设施③、防冲方法④、消能设计条件⑤、水闸管理第四节、闸基渗流分析与防渗设施①地下轮廓线拟定②渗流计算方法③排水设施第五节、闸室的布置与构造①底板②闸墩③胸墙④工作桥⑤交通桥⑥分缝与止水第六节、闸室和闸基的稳定分析①抗滑稳定②沉陷稳定③工程措施第七节、闸室的结构计算①闸墩②整体底板计算③分离底板计算第八节、水闸与两岸的连接结构第九节、软基处理和桩基式水闸重点与难点：⒈设计条件⒉稳定计算⒊结构计算⒋水闸管理思考题；1、试述水闸的类型、组成部分及其作用2、试述水闸的工作特点及防止发生波状水跃和折冲水流的措施？3、闸孔形式有哪些？各有什么特点？为什么平底堰流孔口被广泛采用？4、如何决定闸底板高程？5、为什么闸下水流一般采用底流水跃的连接方式？消能防冲设计的控制条件如何确定？6、粘土和砂沙土地基上水闸防渗布置所要解决的主要矛盾和防渗布置方式有何不同？不同的防渗布置对水闸的抗滑稳定及地基渗透稳定有何影响？7、试述改进阻力系数法计算闸基渗流的基本原理？8、闸室稳定计算包括哪些内容？如何进行闸室稳定计算？提高闸室抗滑稳定性的措施有哪些？9、计算闸墩应力应考虑哪些情况？如何计算？10、整体式平底板的强度计算有哪些方法？试述计算假定及计算要点？第十章渡槽（6学时）第一节、渡槽的作用、类型及位置选择第二节、渡槽的水力设计、荷载及荷载组合①、水力计算方法②、荷载计算③、荷载组合第三节、梁式渡槽①、槽身结构计算②、支承结构计算③、基础结构第四节、拱式渡槽①、上部结构②、主拱圈设计③、拱座设计第五节、其他形式渡槽第六节、渡槽的进、出口建筑物及总体布置本章重点，难点：1.渡槽方案选择2.水力计算要点3.槽身断面优化4.主拱圈计算方法思考题：1.渡槽分类2.水面衔接形式3.U型槽身的特点4.主拱圈的稳定校核第十一章倒虹吸（简介）（2学时）第十二章陡坡与跌水（简介）（2学时）建议教学方法：每章先概要提出该建筑物的工作特点，适用条件，成功的经验和存在的问题等，针对问题讲述布置原则，构造要求，设计方法，同时结合录象，认识实习，水利科技杂志等介绍国内最新技术，使学生有一个高起点。
河海大学水工建筑物题库
水工建筑物
1、水闸是一种低水头建筑物，既能挡水、又能泄水，用以调节水位，控制泄流量。
水闸按其承担的任务分为进水闸、节制闸、排水闸、分洪闸、挡潮闸、冲沙闸。
按其结构型式分为：开敞式和封闭式水闸。
2、水闸的组成部分：由闸室、上游连接段、下游连接段三部分组成。
闸室的主要作用是控制水流、连接两岸。
其包括闸门、闸墩、底板、胸墙、工作桥、交通桥等几部分。
闸墩的作用：分隔闸孔，支承上部结构。
上游连接段：引导水流平稳地进入闸室，保护上游河床及两岸免于冲刷，并有防渗作用。
下游连接段：主要作用是消能、防冲和安全排出经闸基及两岸的渗流。
3、闸孔设计的影响因素有闸孔型式、闸底板高程；4、地下轮廓线：不透水的铺盖、板桩及底板与地基的接触线，即是闸基的渗流的第一条流线，其长度为闸基的防渗长度。
L>CH5、闸基渗流计算目的在于求解渗透压力、渗透坡降，并验证初拟定地下轮廓线和排水布置是否满足要求。
计算方法有流网法、直线法、改进阴力系数法、有限元法和电拟试验法。
直线法假定渗流沿地基轮廓的坡降相同，即水头损失按直线变化。
6、防渗设施包括；水平防渗（铺盖）、垂直防渗（板桩、齿墙）两种，排水设施则是指铺设在护坦、浆砌石海漫底部或闸底板下游起导渗作用的砂砾石层。
7、水闸的消能方式一般为底流消能。
消能设施一般采用护坦、海漫和防冲槽。
海漫的作用是进一步消减水流剩余能量，保护护坦安全，并调整流速分布，保护河床，防止冲刷。
海漫要求具有一定的粗糙性、透水性、柔性。
8、底板按其与闸墩连接方式，底板可分整体式及分离式两种；整体式：横缝设在闸墩中间，闸墩与底板连在一起。
分离式：在坚硬、紧密或中等坚硬、紧密的地基上，单孔地板上设双缝，将地板与闸墩分开的，称为分离式地板。
9、闸室稳定性是指闸室各种荷载作用下，不致沿地基面或深层滑动；不发生明显的倾斜；平均基底压力不大于地基的容许承载力。
10、提高闸室抗滑稳定的工程措施：（1）增加铺盖长度，或在不影响抗渗稳定的前提下，将排水设施向水闸底板靠近，以减少作用在底板上的渗透压力。
水工建筑物课程设计书(水闸)
《水工建筑物》课程设计任务书（水闸）题目：年月日学生姓名：学号：班级：专业（专业方向）：指导教师：樊新建侯慧敏王之君一、设计目的和要求1．通过课程设计，使学生初步掌握水闸设计的一般原则、方法和步骤，巩固、加深和扩大所学的基础理论知识，，并使之系统化。
2. 通过课程设计，培养学生正确的设计思想、严谨的工作作风，踏实肯干和求实奋进的精神；初步掌握水工建筑物的设计原则、设计方法和步骤；3．培养学生的独立思考、独立工作能力，提高学生的综合运算，绘图及编写设计报告的基本技能，为今后从事设计、施工、管理工作打下一定的基础。
二、特征水位正常蓄水位：设计洪水位：校核洪水位：三、设计任务及要求根据提供的水文、水利计算成果，在分析研究所提供的资料的基础上，进行水闸枢纽的设计工作，设计深度为初步设计。
主要设计内容有：1．确定水利枢纽工程和水工建筑物的等级、洪水标准；2．水闸的枢纽布置；定性分析选择的闸型，确定水闸闸室堰顶的高程和闸墩顶部高程，拟定水闸的孔数，确定水闸在枢纽中的位置。
3．水闸的平面和纵剖面布置；包括水闸的引水渠、控制段、消能段及防冲段，地下轮廓的布置。
4．闸室的水力设计和结构设计；闸室的水力设计包括泄水流量或冲沙流量、消能防冲、闸下渗流计算；闸室的结构设计包括引水渠底板的长度和翼墙的型式、尺寸，闸室段岸边建筑物型式、尺寸和绕渗处理，下游翼墙的型式尺寸；闸室段的抗滑稳定、沉陷、边缘应力计算；并判别两者是否满足规范规定程度，若不满足，提出改善措施。
5．水闸的细部构造设计；闸墩、工作桥、分缝与排水、止水，各部分材料设计等。
6．闸基处理。
四、进度安排五．课程设计的要求1. 设计一律在设计教室进行，无故不参加设计规定时间的三分之一者，或抄袭他人成果者，均以零分计（抄袭双方）。
2. 每位学生必须独立完成课程设计的内容，提交设计成果。
设计成果包括：(1)计算书一份要求详细列出所有计算过程，并附计算草图；要求列出计算成果，简要说明计算成果的合理性，或设计的不足和还可以进一步改进的地方。
河海大学水工建筑物版 ppt课件
定及闸室结构计算。 • 孔口尺寸。主要针对拦河闸讲解。至于进水闸的孔口尺寸确定，
仅讲其与拦河闸不同之处。
ppt课件
7
• 讲解消能方式时要注意其与水力学课程内容的衔接、重复 等问题。
• 地下轮廓线布置，要结合不同地基、水闸的不同要求等讲 解。
• 闸室结构计算的重点是底板计算，其次是闸墩。 • 8、渡槽 • 梁式渡槽的重点是：渡槽纵剖面设计，荷载及其组合，稳
• 坝体材料及构造，地基处理这两部分，要交待其在工程中的重 要性。限于时间及毕业后工作中学习，所以在讲课时讲清其设 计基本原理，简要介绍主要措施。
• 3、拱坝： • 本章重点是拱坝布置，应力分析及坝头稳定分析。坝体应力分
析中，温度荷载要讲清楚。限于课时，这里主要讲解拱坝的工 作原理与重力坝不同之处。
一、水资源
1、为什么说水是一种重要资源？
(1) 必需品–––生命、工农业生产；
(2) 必要介质–––航运交通，水产事业；
(3) 重要能源–––可利用，可再生；
(4) 必要条件–––改善环境，发展旅游。
2、全球水量分布特点：
•
海洋咸水为主，淡水–––2.5％
• 3、我国水资源分布特点：
• (1) 我国水资源不丰富(人均意义-占全球人均1/4)；
定计算及槽身结构计算。拱式渡槽重点是：主拱圈轴线的 确定及主拱圈结构计算。 • 槽身横剖面结构计算，可对一种形式（如矩形）讲透，其 它剖面的计算，仅讲其不同之处。 • 主拱圈轴线及主拱圈结构计算，既要讲清物理概念，又要 讲清其必要的数学推导问题。
船闸水工建筑物(4-6)
渠化工程第6 章船闸水工建筑物（3）河海大学港航学院A 、闸首结构布置闸首由墩墙和底板所构成。
布置及尺寸与所选用的闸门型式、输水系统及有无帷墙等有密切关系。
6.4.1 闸首结构布置与构造船闸闸首一般设有输水廊道、闸门、阀门、闸阀门启闭机械及其相应的设备等。
闸首结构按其受力状态：整体式结构和分离式结构。
✓在土基上：为避免由于边墩不均匀沉降而影响闸门正常工作，一般采用整体式闸首结构；✓岩基上：可采用分离式结构；当岩石较完整时，可不设底板，只有当岩石裂隙较多或岩石较软弱时，才考虑加设底板或护底．必要时也可采用整体式结构。
6-20 船闸闸首布置图B、闸首结构尺度确定1）闸首长度（顺水流方向）闸首在长度方向上一般由3段组成：①门前段长度l1②门龛段长度l2③闸门支持段长度l3①门前段长度l1，主要根据工作闸门形式、检修门尺度、门槽门前段长度l1构造及检修要求确定。
✓检修门槽设于闸首外与导航墙接缝时，门前段的长度最小，一般为1.0m左右。
✓检修门槽设于闸首内：对人字门闸首：l1=（1～2）+C1，C1为检修门槽宽度（m）；=（1～2）+C1+B，B为输水进口断面宽（m）。
对横拉门闸首：l1在设置检修门槽不增加闸首长度的情况下，应尽量使检修门槽布置在闸首范围内。
d：门龛深度(m)，一般为门厚加0.4～0.8m；θ：闸门与船闸横轴线的夹角，一般取20°～22.5°。
为便于安置横梁和门底止水，保证闸门在任何位置时均能检查和修理底部止水，门下的自由空间高度一般不小于0.5～0.6m。
横拉闸门及其门龛段长度l：2✓横拉闸门的门槽宽度，主要由门厚、上下游支承木的厚度及闸墩楔形支承厚度组成：l2=h+2(0.2+0.25)式中：h——横拉门厚度(m)，支承木厚度取0.2m，楔形支承厚度取0.25m。
✓矩形横拉门的厚跨比一般在1/4～1/7之间；✓门槽深度主要考虑支承木的宽度和布置缓冲木的要求，一般约0.4～0.7m；✓门底深度根据滚轮支承座、钢轨等高度、轨径确定，一般为0.6～1.0m。
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。
河海大学《水工建筑物》第七章 水闸
当n<8时尽量取单数，以便对称开启。
闸室总宽L=n b+(n-1)d，d为闸墩厚度。
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二、水闸的消能防冲
(一) 过闸水流的特点
平原上的水闸上下游水位多变，出闸水流形式
多变；
平原上 的水闸 上下游 水头差 小，当 佛氏数 在
1.0～
1.7 时易形成消能效果差的波状水跃；
水闸宽度较上下游河道窄，水流过闸先收缩再
17
PP.181
第二节 水闸的闸孔和消能防冲
一、闸孔设计
• 闸孔设计的任务：确定闸孔的形式、 孔口尺寸和堰顶高程
(一) 设计条件
已知设计流量Q和下游水位，求闸孔宽； 对节制闸，要合理确定过闸水头损失△H；
18
(二)闸孔形式
宽顶堰孔口、低堰孔口、胸墙孔口
实用堰： 胸墙式：用于上游水位变幅较大时；可减小 宽顶堰： 0.67H< 2.5H<堰顶厚度δ<4H或无坎，常 堰顶厚度δ<2.5H，常用于
扩散，如布臵不当，易产生折冲水流，冲毁消 能防冲设施和下游河道。
23
•(二) 采取的措施
控制单宽流量；方向与原河床主流方向一致； 合理选择下游翼墙的扩散 下泄水流角，以利于水流扩散； 消能防冲设计 合理的闸门开启程序
24
(三) 消能防冲设施
消能防冲设施必须 在各种可能出现的水
力条件下，都能满足消散动能、均匀扩散水流、
L q 记 ， 则h A k
可见：h与ξ成正比，而ξ仅与渗流区的几 何形状有关，是渗流边界的函数。
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PP.193 水闸的闸基渗流区域比较复杂，可以将其按可 能的等水头线划分为几个典型流段，各典型流段 有各自的阻力系数ξi ，各段的水头损失为：
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第二节 水闸的闸孔和消能防冲
一、闸孔设计
• 闸孔设计的任务：确定闸孔的形式、 孔口尺寸和堰顶高程
(一) 设计条件
已知设计流量Q和下游水位，求闸孔宽； 对节制闸，要合理确定过闸水头损失△H；
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(二)闸孔形式
宽顶堰孔口、低堰孔口、胸墙孔口
实用堰： 胸墙式：用于上游水位变幅较大时；可减小 宽顶堰： 0.67H< 2.5H<堰顶厚度δ<4H或无坎，常 堰顶厚度δ<2.5H，常用于
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面板
支腿
连杆 导轨
支墩 滚轮
图5 连杆滚轮式水力自控翻板闸门
10
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二、水闸的组成及各部分作用 ▲
上游连接段 →
(引导水流平顺进入闸室)
闸室段 →
(调节水位和流量)
下游连接段
(消能、防冲)
⒈闸室：
底板、闸墩、闸门(胸墙)、工作桥、交通桥 闸门（承受水压力)→闸墩（承受上部结构重量）→底板(较均匀地传
14
与溢流重力坝相比有如下一些特点:
1.水流特点
a.开始泄流时，通常下游无水，或水深很浅，随着闸 门开度增大，下泄量和下游水位也相应变化，从无到 有、从小到大，大幅度变化使流态小，佛氏数(Froude)低(小于4.5)，消能效果 差佛氏数在1.0～1.7 →易形成波状水跃
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(一)加权直线法
由直线比例法发展而来。把地下轮廓上、下 游端的铅直渗径扩大一个倍数 n ，而其他部分仍 保持不变。
假定端板桩（或齿墙）的深度为S，地下轮廓 水平投影长度为L，计算用透水层深度为T，则同 时满足S/T<0.1和S/L<0.1 的为短板桩，取n=4 ； 否则视为长板桩，取n=2。(绘图说明)
31
PP.188 3.上游河床防护 (护底) 长度一般为(3~5)H，采用浆砌石或干砌石 结构。必要时上游护底首端应设防冲槽(或防冲 墙)，其深度一般采用1.0m。 4.上、下游河岸的防护 (护坡) 采用浆砌石或干砌石结构，厚约30～50cm， 底部一般铺设10cm厚的卵石或粗砂垫层；每隔 8~10m设混凝土埂或浆砌石埂。
当n<8时尽量取单数，以便对称开启。
闸室总宽L=n b+(n-1)d，d为闸墩厚度。
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PP.184
二、水闸的消能防冲
(一) 过闸水流的特点
平原上的水闸上下游水位多变，出闸水流形式
多变；
平原上 的水闸 上下游 水头差 小，当 佛氏数 在
1.0～
1.7 时易形成消能效果差的波状水跃；
水闸宽度较上下游河道窄，水流过闸先收缩再
力给地基）
⒉上游连接段
翼墙、 铺盖、护底、防冲槽、护坡
⒊下游连接段
翼墙、 护坦(消力池)、海漫、防冲槽、护坡 11
12
上海拦路港元荡分流节制闸工程
13
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三、水闸的工作特点
• 稳定问题：水平水压力、渗透压力不利于稳定
• 渗流问题：扬压力降低结构有效自重
土体颗粒易产生渗透破坏
• 冲刷问题：流速大，会冲刷下游河床、岸坡 • 沉降问题：地基受压后变形，使水闸下沉
(b)砂层较浅
板桩直接深入相对不透水层，下游 渗流出口处应设臵滤层，排水布臵在护坦之下。
42
43
PP.191
二、渗流计算 ★
•渗流分析的目的：渗透压力、渗透坡降 •水闸渗流是有压渗流。
•分析方法：规范中推荐采用改进阻力系数 法和流网法作为求解土基上闸基渗透压力 的基本方法。复杂土基上重要水闸，应采 用数值计算法求解。 •基本假定：达西定律、拉普拉斯方程
呈梅花形布臵；底部设臵反滤层；(图5-8)
29
PP.187
2. 海漫及防冲槽
(1) 海漫：
• 紧接护坦，进一步消除余能，调整流速分布 • 要求：抗冲、表面粗糙、透水、有一定柔性； • 材料：浆砌石、干砌石；
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(2) 防冲槽
限制冲刷向上游扩展，保护海漫。深度一般为 1.5~2.0m，上下游坡度可采用1:2~1:4。
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39
40
(2) 不同地基土质情况下的地下轮廓布臵 ①粘性土地基： 有粘着力，不易产生管涌，但底 板与土壤间摩擦系数小，不利于闸室稳定。 降低渗透压力，增加闸身有效重量。 闸室上游设臵铺盖(不用板桩)，闸室下游护坦底 部应设排水设施，下游排水可延伸到闸底板下。
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②砂性土地基： 防止渗透变形，对降低渗透压力的要求较低。 (a)砂层很厚 上游可采用铺盖和悬挂式板桩相结 合的形式，下游渗流出口处应设臵反滤层，排水布 臵在护坦之下。
(2)分段并计算各段的阻力系数 • 按可能的等水头线划分为几个典型流段(进口 段、出口段、水平段、内部铅直段) • 按PP.194表5-2公式计算各段的阻力系数。要
c.泄流不对称时或有某些干扰时→易产生折冲水流;
d.水头差作用下易产生渗透变形;
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2.地基特点
a.土基上的水闸抗滑能力差(f小)。
b.承载能力差 c.易压缩变形→产生不均匀沉降 d.抗冲刷能力低
3.结构特点 是弹性地基上的板、梁、柱综合体 注意解决的问题: a.选择与地基条件相适应闸室结构型式，保证闸 室及地基的稳定性; b.做好防渗设计(河床及两岸) c.做好消能防冲设计，避免出现危害性冲刷;
i
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50
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2.主要计算步骤 (1) 确定地基计算深度Te
若Te<地基的透水深度T，则按Te计算； 若Te>地基的透水深度T，则取Te=T计算。
L0 当 5 时, Te 0.5L0 S0
L0 5L0 当 5 时, Te L0 S0 1.6 2 S0
51
L0为地下轮廓的水平投影长度；s0为铅直投影长度
水闸建设概况: 建国以来，随着我国水利事业的蓬 勃发展，全国各地兴建了数以千计的大 中型水闸。大大增强了这些地区的防洪、 抗旱和排涝能力。促进了工农业生产的 发展，保证了人民群众的生命安全,产 生了巨大的社会经济效益。
3
江都水利枢纽工程
4
江都抽水站之太平闸
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一、水闸的作用和类型
• 水闸的作用：水闸是一种既挡水又泄水的 低水头水工建筑物,通常建造在土基上,也 称活动坝。
扩散，如布臵不当，易产生折冲水流，冲毁消 能防冲设施和下游河道。
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•(二) 采取的措施
控制单宽流量；方向与原河床主流方向一致； 合理选择下游翼墙的扩散 下泄水流角，以利于水流扩散； 消能防冲设计 合理的闸门开启程序
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(三) 消能防冲设施
消能防冲设施必须 在各种可能出现的水
力条件下，都能满足消散动能、均匀扩散水流、
⒉孔流公式：
B0
Q
he 2 gH 0
式中各系数的确定见《水闸设计规范》 SL265-2001附录A。
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PP.183
3.闸室总宽度：
求出总净宽B0后，根据需要进行孔口划分。
闸孔数n=B0 / b，如运用上无特殊要求，大型 水闸一般b=8~12m (闸门宽高比为1.5~2.0)，
小型水闸b=3m。
(1) 消力池的布臵 当hs’≤ hc″时，产生远趋式水跃或临界水跃， 需建消力池。反之，不需建消力池，而实际工程 中，为了安全仍取池深P=0.5~1.0m 下挖式消力池、突槛式消力池和综合式消力池是底流 式消能的三种主要形式 。 •下挖式消力池与闸室底板之间直接用斜坡段连接即可， 规范规定消力池斜坡段坡度不应陡于1：4。 •倾斜段不宜设排水孔，护坦后部设铅直排水孔以降低 池底板渗透压力，并在该部位底面铺设反滤层。
⒈运用条件： 节制闸与河底齐平或略高；进水、分洪闸 比河底略高（防泥沙）。
⒉经济要求： 底板高程低→水深↑， q ↑→闸室总宽度↓, 但增大闸身和两岸结构高度，消能防冲费用↑， 泥沙淤积。
⒊单宽流量的要求：抗冲刷能力
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PP.183
(四) 闸孔总宽度及孔数的确定 ⒈堰流公式
Q B0 32 m 2 g H 0
l n 6.9 (h hc）
28
c
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(2).辅助消能工 ×
作用：加大水流阻力；加强水流紊动和撞 击；稳定水跃；利于扩散水流 类型：消力墩，消力梁，散流墩等
(3) 护坦构造
材料：混凝土 、钢筋混凝土
厚度：一般为0.5～1.0m；
▲ 排水孔布臵：孔径5～25cm，间距1.5～3.0m，
确定最优的地下轮廓及防渗排水措
施，使渗透压力适当减小，使闸基不发
生渗透变形，并使闸基渗透量控制在允
许范围内。
35
PP.189
一、地下轮廓的拟定 ★★
(一）防渗长度
地下轮廓线：闸基渗流的第一根流线，即铺 盖、板桩等防渗结构以及闸室底板与地基的 接触线。
地下轮廓线有三个特点：起点是入土点，终
点是出土点，中间是连续线 ▲
地下轮廓线的长度L
称为防渗长度
应满足：L≥c · △H，c 值见PP.190表5-1。
36
37
PP.190
(二)地下轮廓布臵
(1) 布臵原则： 滞渗(防渗)与导渗(排水)相结合 ★ 在闸室底板上游一侧布臵防渗设施(如铺盖、 板桩及齿墙等)，用来延长渗径，减小底板渗透压 力，降低闸基渗流的平均坡降，叫滞渗； 在闸室底板下游一侧布臵排水及反滤设施， 使渗透水流尽快地安全排走，以防止发生渗透变 形，并减小底板渗透压力，叫导渗。
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(二) 改进阻力系数法
把闸基的渗流区域按可能的等水 头线划分为几个典型流段，根据渗 流连续性原理，流经各流段的渗流 量相等，各段水头损失与其阻力系 数成正比，各段水头损失之和等于 上下游水头差。