水闸设计步骤

水闸工程设计

工作内容及步骤范本

水闸工程设计工作内容及步骤

一、设计前期的各项准备工作

1、阅读院内下达的设计任务书，了解各项设计要求；

2、组织相关专业人员到工程现场查勘；

3、收集有关设计资料：

3.1、原工程设计报告及相关图纸；

3.2、工程运行管理方面的资料；

3.3、工程所在地的社会经济资料；

3.4、主要材料单价；

3.5、工程所在地的水文及气象资料：

收集和整理流域自然地理概况、流域和河道特征、流域的暴雨和洪水特性等资料。资料系列应尽可能长。

3.5.1、气象资料

根据站年至年的资料进行统计：

①气温：多年平均气温、极端最高气温、极端最低气温；

②风速：不受潮汐影响的水闸工程需收集八个方位组的历年汛期最大风速的平均值；受潮汛影响的水闸工程需收集八个方位组设计频率的设计风速资料。

3.5.2、水文资料

①降雨资料：应包括流域内各站点(必要时流域外)最大1小时、6小时、24小时(或72小时)暴雨资料。

②流量资料：收集历年年最大洪峰流量、枯水期历年各月最大洪峰流

量资料。

③水位(潮位)资料：历年年最大水位资料、历年枯水期各月水位资料(或各频率下全年、枯水期水位设计值)；

潮感区应收集以下潮位资料：历年平均高潮位、历年最高高潮位、历年平均低潮位、历年最低低潮位、历年平均落潮潮差；典型潮位过程线；

闸内实测最高(低)水位或实际运行最高(低)控制水位。

④历史洪水调查：包括历史洪水的洪峰流量、水位及洪量资料的收集。

3.6、地形测量资料

包括平面图、横断面图。

3.7、地勘资料

工程地质资料包括：闸址处岩基、地基土的层理分布及其物理力学性质试验资料与地质评价结论；填筑土、砂石料的查勘调查资料（储量、料场地理位置及运输条件、物理力学性质等）。

3.8、交通要求

根据闸址内外的交通条件、闸上交通要求，明确设计荷载及桥面宽度。

3.9、业主关于工程的要求和设想

二、设计工作内容

1、水文

①设计暴雨计算、各控制断面处的设计频率洪水计算（应包括施工期洪水计算），进行计算成果的合理性分析。

②进行各控制断面处的各频率设计洪水位计算(包括施工期洪水位)。

③进行各控制断面处的水位～流量关系曲线计算。

④对各工况进行相应设计潮型的选择，选择的原则为：过去曾经发生，并具有一定的代表性；潮水位与设计频率的潮水位相近；对所考虑的设计情况较为不利。

⑤进行内、外河洪水遭遇分析，合理确定出正常运行、设计、校核及消能等工况下水闸的上下游水位。

2、水闸规模的确定

①分析确定水闸的功能(防洪、排涝、引灌等)；

②水闸规模的确定：

排洪工况水闸规模的确定：非潮感区水闸可由设计洪水过程线、闸内河涌涌容曲线进行调节计算确定水闸规模，或直接采用设计洪峰流量作为过闸设计流量确定水闸规模；潮感区的水闸则应根据设计洪水过程线、闸外设计潮型等资料进行调节计算，或直接采用设计洪峰流量作为过闸设计流量确定水闸规模。

灌溉引水工况水闸规模的确定：非潮感区水闸可由设计引灌流量、闸外设计水位等资料进行计算确定水闸规模；潮感区水闸则应根据设计引灌流量(水量)、设计潮型等资料进行调节计算确定，或直接采用设计引灌流量(水量)、引灌时的闸内外平均水位确定水闸规模。

3、工程布置

根据工程地质勘察资料，对工程进行合理布置，使之更趋合理。

工程布置不仅在于设计的建筑物能够满足挡水、过流、检修等运行和管理要求，更重要的是在满足稳定安全的条件下，经济合理地使闸室与上、

下游之间以及闸室中的工作闸门、检修闸门与相应启闭设施和工作桥、检修桥、交通桥等分部结构布置上，均能达到最佳组合。

3.1、闸的轴线位置

闸的轴线位置应根据以下原则进行优化：①首先地质条件有利于采用天然地基，避免软弱地基和可能产生不均匀沉陷地基及可能产生液化的地基；②水流条件较好，进出水闸的水流顺畅；③具有土石方工程量小、方便施工和管理等特点。

3.2、闸室布置

闸室主要由闸墩、闸底板、工作闸门、检修闸门、胸墙、工作桥、检修桥、交通桥、启闭机房等部分组成。闸室布置应具有先进的启闭方案，确保闸门启闭灵活可靠；应使交通和检修、运行管理方便以及优美的整体外观造型，还能适应抗震、过木、排沙、排冰等特殊要求。闸室分缝位置，应根据闸室结构型式，地基情况，通过综合比较论证后确定。

3.3、防渗排水布置

防渗排水布置应根据水闸上、下游的水位差和工程地质条件等因素，结合水闸布置综合考虑采用适当的工程措施，构成完整的防渗排水体系。软基上的水闸防渗长度必须满足地基土壤的允许坡降要求，否则应采取加设齿墙或板桩等工程措施；在岩基上的水闸则在底板上游端设灌浆帷幕；闸室岸墙两侧则加设刺墙来增加绕渗的渗径长度。

3.4、消能防冲布置

消能防冲布置应根据初步计算，或依据水工模型试验确定，应具有改善水闸进出水流条件，降低下游河（渠）道流速、减少工程数量、方便施

工等特点。

3.5、两岸联接布置

确定闸室上游翼墙型式，墙顶高程，墙体高度及长度；下游翼墙型式，墙顶高程，翼墙扩散角度，墙体高度及长度。

4、水力设计

4.1、水闸的过水能力核算

分别核算水闸在设计水位、校核水位等各种特征水位下的过水能力。

4.2、消能防冲设施设计

根据水闸的水流条件、单宽流量、地质条件、闸的控制运用方式，通过消能防冲计算初步成果(或经水工模型试验)确定最终方案。

4.3、拟定闸的控制运用方式

①分别确定闸前各种水位时闸门开度与过闸流量关系，并绘出曲线；还要结合工程具体情况确定闸门操作的开启程序方便管理部门使用。

②闸门控制应尽量同步开启，但由于实际条件限制很难达到同步开启，可由中间孔向两侧分段分级开启或隔孔对称开启，关闸时则与上述顺序相反，以避免闸下形成偏流造成集中冲刷。

5、闸室稳定计算

5.1、荷载计算

作用在水闸上的荷载按基本荷载和特殊荷载分别计算。计算范围应与闸室稳定计算中选定的计算单元相适应。

5.2、荷载组合

5.2.1、荷载基本组合