节制闸课程设计、

第一章基本资料

1.1工程概况

原前进二闸枢纽位于临河城北前进干渠上，该枢纽建于1966年，枢纽设计流量77.6m3/s，主要任务是引水灌溉，灌溉面积128万亩。建筑物包括前进第二节制闸、西乐进水闸、新华进水闸、甜菜支渠进水闸及林场支渠进水闸五座建筑物，其中西乐进水闸、新华进水闸的分水角均为30ο，甜菜支渠进水闸及林场支渠进水闸的分水角均为16ο。枢纽上游以扭曲面与两岸连接，各闸室之间采用圆形裹头连接方式；下游均以隔墙型式与两岸渠堤连接。

前进二闸枢纽中的节制闸、西乐及新华进水闸的设计流量分别为28m3/s、22m3/s 及23m3/s，闸室结构型式均为开敞式，闸下游设交通桥，桥面净宽4.5m，汽-8级标准。闸门为钢筋混凝土平板门，起闭机为螺杆式起闭机。

该枢纽建成至今已有42年，在工程运用过程中发现了许多问题：一是建筑物长期受冻胀破坏，致使各闸的翼墙、闸前铺盖及闸下消力池护坦等部位存在破损问题，漏水现象十分严重，直接威胁建筑物自身的安全；二是工程管理设施落后，不能满足工程管理现代化的要求；三是组成枢纽的各建筑物均以超过经济使用年限，隐患严重。

根据该枢纽工程现状及上级的要求，决定将原前进二闸枢纽拆除后重建。1.2水文气象

前进二闸枢纽工程处于干旱半干旱地带，大陆性气候特征明显，冬季严寒少雪，夏季高温干热。年降水量139～222mm，且70%的降雨集中在7～9月份，年蒸发量2000～2300mm，4～7月份蒸发量最大，约占全年的40%以上，根据当地的气象站多年资料，多年平均气温6～8℃，最低气温在一月份为-33.1℃，最高气温在七月份达到37.4℃，每年11月下旬开始封冻，直到翌年5月中旬冻层全部消退，封冻期长达180天左右，冻土最大深度1.1～1.3m，无霜期为135～150天。一般冬春两季为多风季节，风向多以西北风和西风为主，冬季风力强，春季持续时间长，多年最大月平均风速19.6m/s。

1.3工程地质

1.3.1地层岩性分布

闸址区属黄河冲积洪积平原，第四纪沉积较厚，根据钻孔揭露，地层主要以灰色粉质壤土、粉质粘土和浅灰色细砂层为主。现分述如下：

粉质壤土呈饱和状态，可塑，沉积厚度0.5～4.0m，属中等压缩性土，内摩擦角31.2ο，渗透系数4.01×10-5cm/s；粉质粘土呈饱和状态，可塑，沉积厚度0.2～2.0m，属中等压缩性土，渗透系数1.09×10-6 cm/s；中砂、细砂层均呈饱和状态，主要成分石英、长石、云母、中密，渗透系数2.65×10-3～1.22×10-3 cm/s。

1.3.2工程地质

前进二闸枢纽地层较为复杂，主要为中粉质土、重粉质土、粉质粘土、中砂、细砂，呈饱和状态，粘性土多由可塑至软塑，属中等压缩性土；砂土由松散——密实，颗粒级配较为均匀，属中等压缩性土；比较适合建筑物的持力层。

1.3.3工程地质评价

（1）地基承载力的确定

根据土的孔隙比、塑性指数、液性指数等指标确定粉质壤土的允许地基承载力为140Kpa，粘土的允许地基承载力为150Kpa。根据标准贯入锤击数和密实度，中细砂的允许承载力为180Kpa。

（2）砂土的液化评价

前进二闸枢纽位于临河地区，该区地震烈度为6°，根据标准贯入锤击数判别法和砂土相对密度判别法，确定在地震力作用下可能发生液化。由于闸室上、下游存在一定的水力坡降，所以存在渗透破坏的可能，当水力坡降超过0.22时，饱和细砂将发生流土破坏。

1.3.4结论

（1）建议地基土的容许承载力采用150Kpa。

（2）闸基地层细砂属容易产生液化的地层，为避免动水压力造成的渗透液化，建议实际水力坡降最好控制在允许水力坡降范围之内。闸基存在振动液化的可能，需采取防振动液化的措施。

（3）闸基地下水位埋深较浅，建筑物基础埋置地下水位以下，建议施工时应采取排水措施。

1.4设计依据

1.4.1工程等别

按照水利部水规总院的审查意见，前进干渠主要建筑物为3级建筑物，所以前进二闸枢纽按3级建筑物设计。

1.4.2设计指标

（1）枢纽各闸上下游断面

前进干渠：渠底宽50m，边坡m=2，纵坡i=1/12000，，糙率n=0.015，渠底高程1035.5m。

节制闸(新华闸)：下游渠底宽15m，边坡m=2，纵坡i=1/12000 (1/8500)，糙率n=0.015，吹程0.8km。

（2）枢纽各闸设计指标

前进二闸枢纽建筑物设计指标表

（3）闸基土物理性质

地基允许承载力：［σ］＝150Kpa

地基土内摩擦角31.2°、土层凝聚力15KN/m2 。

土壤湿容重18 KN/m3 、饱和容重20 KN/m3、土的浮容重10 KN/m3。

砼与地基土的摩擦系数：0 (0.3)

（4）边墩后回填土部分

内摩擦角14°、土层凝聚力5KN/m2 。

土壤湿容重18 KN/m3 、饱和容重20 KN/m3、土的浮容重10 KN/m3。（5）其他指标

地震设计烈度：6°

第二章枢纽布置

2.1 枢纽任务及组成

前进二闸枢纽——节制闸的作用是调节水位，控制流量。水闸由闸室、上游连接段和下游连接段三部分组成。

闸室是水闸的主体，包括闸门、闸墩、边墩（岸墙）、底板、胸墙、工作桥、检修便桥、交通桥、启闭机等。上游连接段包括两岸的翼墙和护坡以及河床部分的铺盖，有时为保护河床免受冲刷，还加做防冲槽和护底。用以引导水流平顺地进入闸室，保护两岸及河床免遭冲刷，并与闸室等共同构成防渗地下轮廓，确保在渗透水流作用下两岸和闸基的抗渗稳定性。下游连接段包括护坦、海漫、防冲槽以及两岸的翼墙和护坡等。用以消除过闸水流的剩余能量，引导出闸水流均匀扩散，调整流速分布和减缓流速，防止水流出闸后对下游的冲刷。

2.2 枢纽建筑物选型

节制闸常建在分水闸、泄水闸的稍下游，以利分水和泄水；或建在渡槽、倒虹吸管等的稍上游，以利控制输水流量和事故检修；并尽量与桥梁、跌水、陡坡等结合，以取得经济效益。渠系节制闸的过水宽度要与上、下游渠道宽度相适应，以利于连接。当采用轮灌时，节制闸上、下游渠道的设计流量相同，下游水位即为与设计流量相应的渠水位；当采用续灌时，节制闸上下游设计流量不同，水位需取相应流量的渠水位，但下游水位需计及下一级节制闸壅水的影响。

渠道节制闸多用开敞式，闸槛高程宜与渠底相平，采用平底宽顶堰，闸下消能防冲工程都比较简单，始流状态可依靠护坦上置的消力墩扩散水流，撞击消能。上下游翼墙力求平顺，常采用扭曲面过渡，以减少水头损失。节制闸的组成、结构及设计要点等与一般水闸相同。