水闸课程设计.(DOC)

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。

(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

(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：

根据

s

h H ，查SL-265-2001,附录A.01，查得淹没系数=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

所以，在设计情况下

=8.66m

在校核情况下：

=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=0.502 ，=0.70。侧收缩系数按式计算为：

=1-0.2×[0.7+（3-1）×0.502]×3.9/9 =0.85

净宽0B 的第二次计算近似值为

=9.5m

再将净宽0B 的第二次近似值代入式中，可得ε=0.86，再次试算后仍得

ε=0.86，计算得出02B =9.4m ,根据所给闸门的型号尺寸，则选择孔数n=3，每孔净宽0b =3.2m ，则闸孔总净宽0B =3.2×3=9.6m ,

3.闸孔泄流能力校核

中墩采用钢筋混凝土结构，根据设计规范SL265-2001,取中墩厚d=1.5m ,墩首、墩尾均采用尖圆形。边墩厚度为1.0m ，墩首、尾采用半圆形。

根据拟定的闸孔尺寸净宽0B =9.6m ，用设计情况进行检验。根据堰流公式：

3/20.860.740.3859.6Q =⨯⨯⨯实

=64.283/m s

则:=|（64.28-61.40）/61.40|×100％=4.7％＜5％

实际过流能力满足泄水的设计要求

由此得该闸的孔口尺寸确定为：选择孔数n=3，每孔净宽0b =3.2m ，2个中墩各厚d=1.5m ，边墩厚度为1.0m ，闸孔总净宽0B =9.6m ，闸室总长度B=3×3.2+2×1.5=12.6m 。