水闸设计

水闸初步设计

目录

概述 (3)

工程设计资料 (3)

水利枢纽布置 (3)

总体布置概 (3)

水闸布置 (3)

水闸设计 (4)

闸孔型式和尺寸设计 (4)

消能防冲设计 (6)

防渗排水设计 (7)

第四节闸室布置 (10)

第五节水闸抗滑稳定计算 (12)

第六节细部结构设计 (16)

第七节上下翼墙设计 (17)

第四章参考文献 (18)

第一章概述

第一节工程设计资料

一、设计基本资料

设计流量为s/

m3，闸前设计水位为，闸后设计水位为，河床底高程。

多年平均最大风速为5m/s；风向：按垂直水闸横轴线考虑；吹程。

第二章水利枢纽布置

第一节总体布置概述

一、拟定枢纽建筑物等级

根据《水利电力工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000）第条及条确定本工程为五等小（一）型，本水闸级别为五等，所以主要建筑物按五等级别设计。闸址的选择

枢纽布置选择须考虑以下几点：

1）闸址应选择在顺直河段，且较稳定的河岸；

2）轴线附近地质条件因较好、河床稳定；

3）闸址上游河道有足够的蓄水容积；

4）交通方便、原料最好就近取材。

水闸布置

水闸由闸室、上游连接段和下游连接段三部分组成。

一、闸室布置

闸室是水闸挡水和泄水的主体部分，本设计的闸室包括：底板、闸门、胸墙、边墩（岸墙）、工作桥及交通桥。

底板是闸室的基础，见有防渗和防冲的作用，并保护地基免受泄水水流的冲刷，同时它又是水闸地下轮廓的主要组成部分，限制通过地基的渗透水流，减小地基渗透变形的可能性。

闸门是用来双向挡水和控制过闸流量。

胸墙是用来挡水以减小闸门高度的。

闸墩用以支撑闸门、工作桥、交通桥，把闸门传来的水压力和上部结构的重量以及菏载传布于地板。

工作桥用来安装启闭设备。

交通桥用来联系两岸交通。

二、防渗排水布置

防渗设施主要有水平防渗和竖向防渗，水平防渗主要是指铺盖，竖向防渗有板桩及齿墙，而排水设施则是指铺设在消力池、浆砌石海漫底部或闸底板下游段起导渗作用的沙砾石层。排水常于防滤层结合使用。承受双向水头的水闸，其防渗排水布置应以水位差较大的一向为主，合理选择双向布置方式。 三、消能防冲布置 本水闸是双向排水，上下游都均应考虑其消能防冲布置。但是水闸多为外江往内河泄洪时开启闸门，而内河水位受不涝水位控制，当水位较高时，采用抽排设施降低内河水位。因此次处不对内河往外江排水情况进行效能防冲计算。 闸下消能防冲设施石用于消能功能与均匀扩散水流的，且应与下游河道有良好的连接；本设计采用底流式消能方式。

四、两岸连接布置 上游连接段

上游连接段包括护底、上游防冲槽以及上游翼墙。

上游护坡及护底布置应根据水流流态、河床土质抗冲能力等因素确定，由上游护底首端再加设防冲墙。

具有双向挡水作用的水闸，其上游护坡、护底应根据水流条件确定。 （二）、下游连接段 下由连接段包括海漫、防冲槽及两岸的翼墙和护坡两大部分，其主要作用是改善出闸水流条件，提高泄流能力和消能防冲效果，以确保下游河床和边坡的稳定。

水闸设计

闸孔型式和尺寸设计

闸孔型式和尺寸设计包括：堰型的选择；单孔尺寸及闸孔总净宽的确定；闸顶高程、闸门高度的确定；闸墩设计和底板设计。 闸室结构型式

本水闸是以防洪、排污、灌溉为主的综合性水利工程，采用开敞式闸室结构。 由于上下游水位变幅不大，故不需要设胸墙代替闸门挡水，本闸采用不带胸墙的开敞式结构。（上下游水位差为）不设闸门。 堰型的选择及堰顶高程的确定

由于是进水闸，考虑到拦沙要求，故设为有坎宽顶堰，采用整体式平底板。确定闸底板高程，河床底高程。 闸孔尺寸的确定

1）判别堰的出流情况

已知设计流量为s m /3，相应上游设计水位为12m ，下游设计水位为。堰上水头

m H 5.050.11120=-=，下游水头m h s 45.050.1195.11=-=

9.050

.110.1250.1195.110=--=H h s >，为淹没出流，查宽顶堰淹没系数表84.0=s σ得

2）求流量系数m

堰上水头m H 5.05.1112=-=，堰高m p 5.00.115.11=-= 1=H P ，因30≤≤H

P

，所以流量系数m 为

367.01

5.12.11

301.036.05

.12.1301.036.0=⨯+-⨯

+=+-

⨯

+=H

P H

P

m

确定闸孔尺寸

初步假定967.0=ε，则 闸孔宽度m H

g m Q

B s 12.05

.08.92367.0976.084.005

.022

32

3

=⨯⨯⨯⨯⨯=

=

εσ

边墩为流线型，形状系数4.0=k ξ，则

967.012

.05.04.02.012.01=⨯⨯-=⋅

-=B H k ξε 此值与原假定的ε值相同，现用967.0=ε再计算B 值

m H

g m Q

B s 12.05

.08.92376.0967.074.005

.022

32

3

=⨯⨯⨯⨯⨯=

=

εσ

2

3/8.9967

.0376.0/s m g m

B m s m Q ，—重力加速度，取——侧收缩系数，取——闸孔总净宽，——流量系数，取——过闸流量，—ε

该B 值和第一次计算值相同，取B=,闸孔为单孔，实际工程中应考虑去闸门的尺寸为整数,所以取闸门孔口为单孔，净宽B=

第二节 消能防冲设计

因为平原水闸水头低，河床土体抗冲能力差，下游水位变幅大，故不用挑流消能和面流消能，而采用底流消能。底流消能一般由消力池、海漫、防冲槽等组成。 判别底流式衔接形式：

计算下游坝高m P 5.00.1150.111=-= 计算闸前水深0H

m H 0.10.110.12=-= H

q

v =

0==s g v H H 20

20+==+8

.9205.02⨯=