水闸简介

定的允许值。
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南京
闸室安全和地基处理
2、岩基上的闸室稳定计算应满足以下要求
⑴各种计算情况下，闸室的最大基底压力不大于地
水闸
基允许承载力；
⑵在非地震情况下，闸室基底不出现拉应力；在地 震情况下，闸室基底拉应力不大于100kPa； ⑶沿闸室基底面的抗滑稳定安全系数不小于规范规 定的允许值。
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概
一、定义
述
水闸
水闸——是调节水位、控制流量的低水头
水工建筑物，主要依靠闸门控制水流，具有挡
水和泄（引）水的双重功能，在防洪、治涝、
灌溉、供水、航运、发电等方面应用十分广泛。
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概
述
水闸
低水头水工建筑物：
一般指水头不超过30m的水工 建筑物，主要有水闸、低坝、橡胶 坝、船闸等。
水闸
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水闸的类型、组成及构造
一、分类
水闸
1、按功能分
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水闸的类型、组成及构造
2、按闸室结构分 P123
(1) 开敞式： 闸室露天
水闸
——有胸墙、 无胸墙
(2) 涵洞式：闸室后部有洞身段，洞顶有 填土覆盖。 3、按操作闸门的动力分 (1) 机械操作闸门的水闸 (2) 水力操作闸门的水闸
平底板孔流：
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水闸的孔口尺寸
闸孔数n=B０/b，如果运用上无特殊要
水闸
求，一般b=8～12m，n<8时n一般取奇数；
溢流前缘总宽：L=nb+（n-1）d，d为闸
墩厚度。
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主 要 内 容
1 概 述 水闸的类型、组成及构造 水闸的孔口尺寸 闸室安全和地基处理 水闸室消能防冲 闸下防渗 闸室结构与两岸连接建筑物 其他闸坝建筑物
0 c s
2 h 8 q b1 0.25 c hc （ 1 1 ）（ ） 3 2 ghc b2
水闸
(1)
(2)
q h T h 0 2 2 g
3 c 2 0 c 2
(3)
q 2 q 2 Z 2 2 2 g hs 2 ghc 2
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(4)
①消力池深度：按水跃动量平衡方程试算求解，需 经过试算确定。
②消力池的长度：用经验公式计算。
③消力池护坦厚度：根据抗冲和抗浮要求确定。
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水闸消能防冲
①消力池深度计算：
水闸
0
T0
H
hc
Ls Lsj
t
Lj
d
hc″
hs′
H
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水闸消能防冲设计
d h h Z
《水闸施工规范》（SL27-91)
《水闸工程管理设计规范》（SL170-96) 《水闸技术管理规程》（SL75-94) 《水闸安全鉴定规定》（SL214-98)
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主 要 内 容
1 概 述 水闸的类型、组成及构造 水闸的孔口尺寸 闸室安全和地基处理 水闸室消能防冲 闸下防渗 闸室结构与两岸连接建筑物 其他闸坝建筑物
水工建筑物
水工概论
水 闸
Sluice
主 要 内 容
1 概 述 水闸的类型、组成及构造 水闸的孔口尺寸 闸室安全和地基处理 水闸室消能防冲 闸下防渗 闸室结构与两岸连接建筑物 其他闸坝建筑物
水闸
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概
水闸定义
述
水闸
水闸枢纽等级划分与洪水标准 水闸特点
海 天河 津防 潮 闸
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水闸消能防冲
⑶ 消力池布置
1:4~1:5
水闸
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。
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水闸消能防冲
3、辅助消能工
(1) 作用：
里，有引水渠闸两座，进水闸（5孔）设计引水流量500立方米/秒，后 期规模引水流量800立方米/秒。
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概
述
水闸
高良涧闸：进水闸在洪泽县高良涧镇北，是苏北灌溉总渠首，
设计流量800m3/s ，平面闸门。
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概
述
水闸
本着“蓄泄兼筹，以泄为主”，“江湖两利”的原则，1952年4月5 日全面动工兴建，至6月20日以75天时间建成荆江分洪第一期主体工程。 荆江分洪工程进洪闸(当地人称北闸)，有54个进洪孔，长1054.375m；设 计进洪流量为8000m3/s 。
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概
(2) 开闸泄水 ：
述
水闸
水头差→流速大→对下游河床、岸坡冲刷； 水位变幅较大→流态多（堰流、孔流），淹没出流、 自由出流；
闸门全开时，水头差小→易形成波状水跃；
闸门开启顺序不合理时→产生折冲水流 。
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概
水闸相关规范
述
水闸
《水闸设计规范》（SL265-2001）
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水闸的类型、组成及构造
4、水闸按照规模分
(1) 大型水闸： Q>1000m3/s；
水闸
(2) 中型水闸： Q=100m3/s-1000m3/s；
（3）小型水闸。 3、按施工方式 (1) 现浇 (2) 装配
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水闸的类型、组成及构造
二、水闸的组成
水闸
土基上水闸立体示意图
一般
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概
表2
工程等别 Ⅰ Ⅱ
述
水闸
水闸枢纽建筑物级别划分
永久性建筑物级别 主要建筑物 1 2 临时性建筑物 别 次要建筑物 级 3 3 4 4
Ⅲ
Ⅳ Ⅴ
3
4 5
4
5 5
5
5 \
南京
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概
2、洪水标准
述
水闸
平原区水闸的洪水标准应根据所在河流流域的防 洪规划规定的防洪任务，以近期防洪目标为主，并考 虑远景发展要求，按下表所列标准综合分析确定。
水闸
①加大水流阻力；
②加强水流紊动和撞击；
③稳定水跃；
④利于扩散水流
(2) 类型：
消力墩，池首坎，消力梁，散流墩等
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水闸消能防冲
4、上下游防护
水闸
(1) 闸下防护：
①护坦、反滤层 ②海漫 ③海漫末端设大块石防冲槽：限制冲刷向上游扩展，保护海 漫。深度一般为1.0～2.0m，上下游坡度可采用1：2～1：4；
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概
述
水闸
南通节制闸建成于1960年7月25日，共23孔，每孔净宽4.00米， 总宽1Байду номын сангаас5.60米，采用平面钢闸门，卧式液压卷扬式启闭机。1999年加
固时，将工作桥迁至公路桥下，并对公路桥拓宽改造。
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概
述
水闸
南水北调中线工程引水渠首位于河南省淅川县境内，距坝址30公
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闸室安全和地基处理
当不能满足要求，需进行地基处理，常用： ◎ 换土垫层 ◎ 桩基础 ◎ 强夯法 ◎ 预压加固
水闸
◎ 沉井基础
◎ 振冲碎石桩
◎ 高压旋喷灌浆
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主 要 内 容
1 概 述 水闸的类型、组成及构造 水闸的孔口尺寸 闸室安全和地基处理 水闸消能防冲 闸下防渗 闸室结构与两岸连接建筑物 其他闸坝建筑物
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主 要 内 容
1 概 述 水闸的类型、组成及构造 水闸的孔口尺寸 闸室安全和地基处理 水闸室消能防冲 闸下防渗 闸室结构与两岸连接建筑物 其他闸坝建筑物
水闸
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水闸的孔口尺寸
单宽流量：
应避免复杂地基处理；考虑抗冲刷能力q。
水闸
在水闸的可行性研究阶段，过闸单宽流量q可按下列
L j 6.9(h hc）
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c
水闸消能防冲
③消力池底板（护坦）厚度：
要求满足抗浮和抗冲要求，且不小于0.5m。
水闸
抗冲：
t k1 q H
t k2 U W Pm
抗浮：
b
k1为消力池底板计算系数，可采用 0.150.20；k2为消力池底板安全系数， 可采用1.11.3
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水闸的类型、组成及构造
（胸墙）、工作桥、交通桥
水闸
1.闸室（调节水位和流量） ：底板、闸墩、闸门、
2.上游连接段（引导水流平顺进入闸室） ：翼墙、铺 盖、护底、上游防冲槽、上游护坡 3.下游连接段（消能、防冲） ：翼墙、护坦、海漫、 下游防冲槽、下游护坡、下游排水（反滤、排水孔）
水闸
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闸室安全和地基处理
1、土基上的闸室稳定计算应满足以下要求
水闸
⑴在各种计算情况下，闸室的平均基底压力不大于
地基允许承载力，最大基底压力不大于地基允许承载力
的1.2倍； ⑵闸室基底应力的最大值和最小值之比不大于规范 规定的允许值,不均匀沉降问题； ⑶沿闸室基底面的抗滑稳定安全系数不小于规范规
水闸
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水闸消能防冲
一、 闸下泄流的特点和闸下冲刷的原因
水闸
1、闸下泄流的特点（泄量大、水头低、弗氏数小、消能
不充分）
（1）分洪闸： 开始泄流时下游无水或水位很低； 始流条件差：Qmax→⊿Zmax； 水位升高，Fr较小，易产生波状水跃； 进口流态不对称时会产生折冲水流。
数据选用：
粉砂、细砂、粉土和淤泥——5～10m2/s； 砂壤土——10～15m2/s； 壤土——15～20m2/s； 粘土——15～25m2/s。
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水闸的孔口尺寸 计算孔口尺寸B及溢流前沿总宽L
水闸
规范中介绍了平底闸闸孔自由堰流、淹没式 堰流、孔流的计算公式： 平底板堰流： 平底板堰流淹没状态：
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水闸消能防冲
（2）节制闸
上下游水头差大，能量大。
水闸
闸门开启不对称时会产生折冲水流，下游水流不稳定；
（3）排水闸 上下游水头差小，过闸水流常处于缓流；
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水闸消能防冲
2、闸下冲刷的原因：
q大而土壤的抗冲刷能力低；
水闸
河道收缩，水流未充分扩散；
运用不合理，产生折冲水流； 消能工设计不合理。
作用和重要性划分。
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概
述
水闸
表1 平原区水闸枢纽工程分等指标
工程等别 规模 最大过闸流 量（m3/s） 防护对象的 重要性
I
II
III 中型 1000 -100 中等
IV
V
大（1）型 大（2）型 ≥5000 5000 -1000 重要
小（1）型 小（2）型 100-20 <20
特别重要
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概
述
水闸
三河闸在洪泽湖东南蒋坝，是淮河洪泽湖出口进入江水道的咽喉控 制工程 ，淮河流域中三河上节制闸，设计流量12000m3/s ，设计水头6m。 弧形闸门。
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概
述
水闸
南京秦淮河整治三汊河口闸(双孔弧形护镜门）集防洪排涝、改善城 市河道水质和水环境及人文景观等功能于一身。闸室总宽97米，分两孔，
→ 地基
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概
述
水闸
1、地基：平原地区水闸大部分建在土基上。
抗剪强度低→稳定性差；
压缩性较大→容易产生不均匀沉降；
易产生渗透变形，抗冲刷能力低。
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南京
概
2、水流 (1) 静水（关闸）：
述
水闸
水平水压力、土基→滑动； 水头差产生渗透压力→不利于稳定； 绕岸渗流→不利于翼墙稳定。
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水闸消能防冲
二、 消能工设计
水闸
消能防冲设施必须在各种可能出现的水力条
件下，都能满足消散动能与均匀扩散水流的要求，
且应与下游河道有良好的衔接。
1、消能方式：
大多数采用底流消能，水闸承受的水头不高，
闸下跃前Fr较低，宜采用底流式水跃消能。
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水闸消能防冲
水闸
2、计算消力池长度、深度及消力池底板的厚 度
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水闸消能防冲
水闸
实际工程设计中，往往是计算出各种不同水
位组合、闸门开度时要求的消力池深度，取其最
大值作为设计值。
消力池池深一般为1～3m。
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水闸消能防冲
②消力池的长度：用经验公式计算
水闸
Lsj Ls L j
Lj为水跃长度，规范（SL265-2001）中推荐采用欧 勒佛托斯基公式计算：
每孔净宽40米，非汛期控制水位最高为7．00米。
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概
述
水闸
射阳河闸，由苏联专家设计建造于1953年，1956年建成并投入使用，
为建国初期的江苏省第一座挡潮闸，共35孔，总长500米。
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概
述
水闸
二、平原区水闸枢纽等级划分及洪水标准
1、工程等别及建筑物级别
平原区水闸枢纽工程是以水闸为主的水利枢纽工程， 一般由水闸、泵站、船闸、水电站等水工建筑物组成，有 的还包括涵洞、渡槽等其它泄（引）水建筑物。 应根据水闸最大过闸流量及其防护对象的重要性划分 等别。 其中水工建筑物的级别应根据其所属枢纽工程的等别、
水闸级别 洪水重现期 设计 (年) 校核 1 2 3 4 5
100~50
300~200
50~30
200~100
30~20
100~50
20~10
50~30
10
30~20
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概
述
水闸
三、水闸的工作特点
水闸（整体式平底板）的传力过程：
水荷载→ 闸门 （承受水压力） → 闸墩（承受上部结构重量） → 底板 （将荷载较均匀地传给地基）