水利樞紐工程畢業(yè)設計----泄水閘設計

1、<p>　　畢 業(yè) 設 計 說 明 書</p><p>　　函江水利樞紐工程畢業(yè)設計</p><p><b>　?。ㄐ顾l設計）</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 綜合說明………………………………………………………………………………………

2、..3</p><p>　　1.1工程概況…….....………………………………………………………………………………….3</p><p>　　1.2畢業(yè)設計成果（泄水閘）......................... ....................................................................................

3、4</p><p>　　第二章 水文.................................. .. ........................................................................................................10</p><p>　　2.1流域概況................

4、..........................................................................................................................10</p><p>　　2.2氣象....................................................................

5、..............................................................................10</p><p>　　2.3洪水................................................................................................................

6、..................................10</p><p>　　第三章 工程地形、地質(zhì)</p><p>　　3.1地形地貌........................................................................................................................

7、..................12</p><p>　　3.2閘址地質(zhì)..........................................................................................................................................12</p><p>　　3.3當?shù)亟ㄖ?/p>

8、材料..................................................................................................................................12</p><p>　　3.4 地震…………………………………………………………………................................

9、.............13</p><p>　　第四章 工程布置及建筑物................................ ....................................................................................14</p><p>　　4.1設計依據(jù).....................

10、.....................................................................................................................14</p><p>　　4.1.1工程等級及建筑物級別...............................................................

11、............................................14</p><p>　　4.1.2設計依據(jù)...................................................................................................................................14</p>

12、;<p>　　4.1.3設計基本資料...........................................................................................................................15</p><p>　　4.2工程總體布置......................................

13、............................................................................................17</p><p>　　4.2.1船閘的布置.............................................................................................

14、..................................17</p><p>　　4.2.2水電站的布置...........................................................................................................................18</p><p>　　4.

15、2.3泄水閘的布置...........................................................................................................................18</p><p>　　4.3主要建筑物（泄水閘）..................................................

16、................................................................18</p><p>　　4.3.1閘孔設計..........................................................................................................................

17、.........18</p><p>　　4.3.2消能防沖設計...........................................................................................................................22</p><p>　　4.3.3防滲排水設計................

18、...........................................................................................................27</p><p>　　4.3.4閘室的布置..............................................................................

19、.................................................31</p><p>　　4.3.5閘室穩(wěn)定計算...........................................................................................................................36</p>

20、<p>　　4.3.6閘室底板結(jié)構(gòu)計算...................................................................................................................40</p><p>　　4.3.7兩岸連接建筑物設計........................................

21、.......................................................................45</p><p>　　第五章 電機及金屬結(jié)構(gòu)</p><p>　　5.1電氣.... .. .. ..........................................................................

22、..............................................................49</p><p>　　5.1.1接入系統(tǒng)方式.................................. . .. . .. .............................................................................

23、49</p><p>　　5.1.2電氣主接線..............................................................................................................................14</p><p>　　5.1.3主要電氣選擇.......................

24、....................................................................................................15</p><p>　　工程總體布置.........................................................................................

25、.........................................17</p><p>　　4.2.1船閘的布置...............................................................................................................................17</p><

26、;p>　　4.2.2水電站的布置...........................................................................................................................18</p><p>　　4.2.3泄水閘的布置..........................................

27、.................................................................................18</p><p>　　4.3主要建筑物（泄水閘）.....................................................................................................

28、.............18</p><p>　　4.3.1閘孔設計...................................................................................................................................18</p><p>　　4.3.2消能防沖設計......

29、.....................................................................................................................22</p><p>　　4.3.3防滲排水設計...................................................................

30、........................................................27</p><p>　　4.3.4閘室的布置...............................................................................................................................31

31、</p><p>　　4.3.5閘室穩(wěn)定計算...........................................................................................................................36</p><p>　　4.3.6閘室底板結(jié)構(gòu)計算.........................

32、..........................................................................................40</p><p>　　4.3.7兩岸連接建筑物設計...........................................................................................

33、....................45</p><p><b>　　第一章 綜合說明</b></p><p><b>　　1.1 工程概況</b></p><p>　　函江位于我國華東地區(qū)。流向自東向西北，全長375km，流域面積176 萬km2，是鄱陽湖水系的重要支流，也是長江水系水路運輸網(wǎng)的組成部分。</

34、p><p>　　該流域氣候溫和，水量充沛，水面平緩，含砂量小，對充分開發(fā)這一地區(qū)的航運具有天然的優(yōu)越條件。流域內(nèi)有耕地700多萬畝，礦藏資源十分豐富，工礦企業(yè)較發(fā)達，有國家最大的有色金屬冶煉工程銅基地及腹地內(nèi)的建材輕工。原材料及銷售地大部分在長江流域各省、市地區(qū)，利用水運的條件十分優(yōu)越。</p><p>　　流域梯級開發(fā)后，將建成一條長340km通航千噸級駁船的航道和另一條長50km通航300

35、噸級駁船的航道，并與長江、淮河水系相互貫通形成一個江河直達的上游水路運輸網(wǎng)。同時也為沿江各縣市擴大直流灌溉創(chuàng)造有利條件。對促進沿河地區(qū)的工農(nóng)業(yè)發(fā)展具有重要的作用，社會和經(jīng)濟效益十分顯著。</p><p>　　本工程以航運為主體，兼任泄洪、發(fā)電、灌溉、供水和適應戰(zhàn)備需要的綜合開發(fā)工程。</p><p>　　1.2 畢業(yè)設計成果（泄水閘）</p><p>　　1.2.1

36、樞紐總體布置</p><p>　　根據(jù)《水閘設計規(guī)范》SL265-2001第4.1.6條規(guī)定：水閘樞紐中的船閘、泵站或水電站宜靠岸布置，但船閘不宜與泵站或水電站布置在同一岸側(cè)，船閘、泵站或水電站與水閘的相對位置，應能保證滿足水閘通暢泄水及各建筑物安全運行的要求。因此，本設計在樞紐布置時，將泄水閘布置在河床中間，船閘布置在左岸，水電站布置在右岸。其中：</p><p>　　泄水閘每孔凈寬10

37、m，共35孔，高12m，直升式平板鋼閘門控制，閉閘時攔截江流，穩(wěn)定上游水位，開閘時泄水，排沙防淤。設計流量9540m3/s，校核流量12350m3/s。</p><p>　　船閘1座，閘室有效長度為135m，凈寬12m，檻上水深2.5m，閘室頂高程24.0m，底高程10.5m。閘上公路橋設在上閘首的上游端。</p><p>　　水電站廠房寬15m(順流向)，長36.2m。廠房地面高程24.

38、5m，水輪機安裝高程10.5m。水電站設計水頭3.5m，最高水頭7.0m，最大引用流量225m3/s，總裝機3×2200KW。站上公路橋設在廠房的上游端。</p><p>　　1.2.2 水閘設計</p><p><b>　　1、水閘水力設計</b></p><p>　　1)、堰型、堰頂高程</p><p>　

39、　閘孔采用結(jié)構(gòu)簡單、施工方便的無坎平底寬頂堰（平底水閘屬無坎寬頂堰）。</p><p>　　擬定閘底板頂高程為13.0m。</p><p><b>　　2)、水閘總寬度</b></p><p>　　閘室總寬度：10×35+36×1.6=407.6m。</p><p>　　2、水閘消能防沖設計</

40、p><p><b>　　1)、消力池</b></p><p>　　消力池采用鋼筋砼結(jié)構(gòu)，深1.45m，消力池長L=20.8m，厚度0.8m。</p><p><b>　　2)、海漫</b></p><p>　　海漫長度L=40m，海漫水平段長15m，采用60cm厚鋼筋混凝土澆筑，斜坡段長25m，1:10

41、放坡，采用60cm厚漿砌塊石砌筑。</p><p><b>　　3)、防沖槽</b></p><p>　　防沖槽采用梯形斷面，槽深2.5m，槽底寬10m，上游設C20鋼筋砼齒槽，厚50cm，下游坡比為1：2.0，單寬體積為37.5m2，沖刷坑采用拋石合金鋼網(wǎng)石兜拋石處理。</p><p><b>　　3、閘室布置</b>&

42、lt;/p><p><b>　　1)、閘室結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　閘室采用開敞式布置，鋼筋砼U型結(jié)構(gòu)，閘門選擇直升式平板鋼閘門，液壓啟閉，閘上布置凈7m交通橋，兩側(cè)人行道2×1.0m，總寬9.0m、寬4m工作橋和啟閉房，啟閉房寬11.0m，底板長度取20m。</p><p>　　底板采用整體式，二孔一分縫，最中間一孔，底板長度為

43、20m，頂高程為13.0m，閘底板厚1.5m 。</p><p>　　閘墩長度采用與底板同長20m，。檢修門槽深25cm，寬30m；工作門槽深40cm，寬60cm。閘墩上下游端部均采用半圓形墩頭。</p><p>　　閘墩頂高程為25.0m。閘墩厚度受控于閘門槽處最小厚度為50cm，中墩厚度取1.6m，縫墩厚度為2×0.8m，邊墩厚度為1.6m。</p><p

44、>　　公路橋布置在閘門上游側(cè)，公路橋載重按汽-20設計，掛100校核，雙車道橋面凈寬7.0m，兩側(cè)人行道1×1.0m，總寬9.0m。公路橋采用T型結(jié)構(gòu)，梁底高程為25.0m，梁高1.0m，梁腹寬 0.2m，梁翼寬1.6m，用5根組梁組成，兩側(cè)人行道為懸壁式。</p><p><b>　　2)、上下游翼墻</b></p><p>　　上游連接采用扶壁式翼

45、墻，圓弧連接，半徑為20m，下游翼墻采用扶壁式八字型翼墻加圓弧型翼墻連接，擴散角為8°，圓弧半徑為20m。上游翼墻頂標高為25.0m，下游翼墻頂標高為25.0m。</p><p>　　4、閘基防滲排水設計</p><p>　　由于本工程閘址地基主要由砂礫卵石層組成，為強透水土質(zhì)，故在采用水平防滲措施的同時還必須采取垂直防滲措施。</p><p>　　鋪蓋采

46、用C25鋼筋砼結(jié)構(gòu)，長20m。鋪蓋與閘底板之間設水平止水。</p><p>　　在消力池水平段前端與閘底板連接處設置水平止水；消力池末端依次鋪設碎石墊層和無紡土工布反濾，排水孔孔徑15cm，間距1.5m，呈梅花形布置，順水流方向長度為7.5m。</p><p>　　5、閘門及啟閉機設計</p><p><b>　　1)、閘門</b></p

47、><p>　　根據(jù)門頂高程及閘底標高，確定平面鋼閘門高為7m，閘門凈寬10m，毛寬10.6m。</p><p><b>　　2)、啟閉機</b></p><p>　　啟閉機型號：QPQ2×300</p><p><b>　　6、閘室穩(wěn)定計算</b></p><p>&l

48、t;b>　　1)、閘室整體穩(wěn)定</b></p><p>　　水閘整體穩(wěn)定分別對完建期、正常運用期及非常運用期三種工況進行閘室的偏心距、基底應力、基底應力的不均勻系數(shù)及沿閘室底面的抗滑穩(wěn)定系數(shù)計算，均滿足規(guī)范要求。</p><p><b>　　2)、閘室沉降計算</b></p><p>　　經(jīng)分析，本次不必計算閘室的沉降量。&l

49、t;/p><p><b>　　7、閘底板配筋</b></p><p>　　經(jīng)計算，面、底層鋼筋均按Φ25@200配置。</p><p>　　8、兩岸連接建筑物設計</p><p>　　采用扶壁式擋土墻，上游翼墻頂高程25.00m，底高程12.00m。下游翼墻頂高程25.00m，底高程10.55～12.00m。上游擋墻高13.

50、0m，擋墻壁厚1.0m，墻身垂直，墻身高12m，墻底板厚1.0m。下游擋墻高13～14.45m，擋墻壁厚1.0m，墻身高度12～13.45m，底板厚度1.0 m。翼墻兩側(cè)設置1.0×1.0m腋角，兩側(cè)懸挑4m，底板總寬11m。上游翼墻長30m，下游翼墻長36.8m。翼墻采用C25鋼筋砼澆筑。</p><p>　　上游護坡，頂高程為25.0m，底高程13.0m，采用坡比為1:3，40cm厚漿砌塊石護坡。&

51、lt;/p><p>　　下游護坡，頂高程為25.0m，底高程13.0m，采用坡比為1:3，40cm厚漿砌塊石護坡。</p><p><b>　　9、水閘特性表</b></p><p>　　綜上所述，水閘特性表如下：</p><p><b>　　第二章 水文</b></p><p&g

52、t;<b>　　2.1 流域概況</b></p><p>　　函江位于我國華東地區(qū)。流向自東向西北，全長375km，流域面積176 萬km2，是鄱陽湖水系的重要支流，也是長江水系水路運輸網(wǎng)的組成部分。該流域氣候溫和，水量充沛，水面平緩，含砂量小。</p><p>　　流域內(nèi)有耕地700多萬畝，礦藏資源十分豐富，工礦企業(yè)較發(fā)達，有國家最大的有色金屬冶煉工程銅基地及腹地內(nèi)

53、的建材輕工。原材料及銷售地大部分在長江流域各省、市地區(qū)，利用水運的條件十分優(yōu)越。</p><p><b>　　2.2 氣象</b></p><p>　　本區(qū)位于北緯25°~30°之間，屬亞熱帶季風氣候區(qū)，溫暖濕潤，四季分明，雨水充沛。熱量資源豐富，年平均氣溫介于13℃~20℃之間,1月平均溫普遍在0℃以上，7月平均溫一般為25℃左右，冬夏風向有明顯

54、變化，年降水量一般在1000毫米以上，主要集中在夏季，冬季較少。洪水期多年平均最大風速為20.7m/s。</p><p><b>　　2.3 洪水</b></p><p>　　根據(jù)《畢業(yè)設計任務書》提供的水文資料,函江50年一遇洪峰流量為9540 m3/s,各設計頻率洪水流量及相應壩下水位見表2-1。</p><p>　　洪峰流量及相應壩下水位

55、表</p><p><b>　　表2-1 </b></p><p>　　水位流量關系曲線見表2-2。</p><p><b>　　水位～流量關系</b></p><p><b>　　表2-2</b></p><p>　　第三章 工程地形、地質(zhì)<

56、;/p><p><b>　　3.1 地形地貌</b></p><p>　　閘址左岸與一座山頭相接，山體順水流方向長700米，垂直水流方向長2000米，山頂主峰標高110米，靠岸邊山頂標高65米；山體周圍是河漫灘沖擊平原，灘面標高18.5～20.0米；沿河兩岸筑有防洪大堤，堤頂寬4米，堤頂標高24.5米；閘址處河寬700米，主河槽寬500米，深泓區(qū)偏右，河床底標高13.0～

57、13.0米，右岸灘地標高18.5米。</p><p><b>　　3.2 閘址地質(zhì)</b></p><p>　　根據(jù)《畢業(yè)設計任務書》提供的工程地質(zhì)勘察報告，本工程場區(qū)地基以砂礫卵石層為主,表層為中細砂層，層厚2～5米，左厚右薄并逐漸消失；河床中層主要是砂礫卵石層，卵石含量30%～50%，粒徑2～13厘米，層厚10～20米，屬于強透水層，滲透系數(shù)K=1.84×

58、;10-1～5×10-2（cm/s），允許坡降J=0.15～0.25；河床底層為基巖，埋深標高從左標高10米向右標高15米以下，其巖性為上古生界二迭長興階灰?guī)r及硅質(zhì)巖。水閘的防滲處理應重點考慮。</p><p><b>　　河床土質(zhì)資料如下：</b></p><p>　　中砂：Dr＝0.6，E0=310kg/cm2，N63.5=20；</p>

59、<p>　　砂礫石：Dr＝0.66，E0=360kg/cm2；</p><p>　　3.3 當?shù)亟ㄖ牧?lt;/p><p>　　塊石料：在閘址左岸的山頭上有符合質(zhì)量要求的塊石料場，其儲量50萬立方米，平均運距1.0公里。</p><p>　　砂礫料：閘址上、下游均有寬闊的沖積臺地，有大量的砂、礫料，可滿足混凝土的粗、細骨料之用，運距3～5公里，且水運極為便利

60、。</p><p>　　土料：閘址上游約2公里有劉家、八圩土料場，儲量豐富，符合均質(zhì)土壩質(zhì)量要求，還有可作為土壩防滲體的粘性土，其質(zhì)地良好。</p><p><b>　　3.4 地震</b></p><p>　　根據(jù)《中國地震參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001），參照工程區(qū)地震動峰值加速度分區(qū)與地震基本烈度對照表，相應本地區(qū)的地震基本烈度為

61、6度。</p><p>　　第四章 工程布置及建筑物</p><p><b>　　4.1 設計依據(jù)</b></p><p>　　4.1.1設計依據(jù)的標準、規(guī)范</p><p>　?。?）《水利工程初步設計報告編制規(guī)程》（DL5021-93）；</p><p>　?。?）《防洪標準》（GB50

62、286-94）；</p><p>　?。?）《水閘設計規(guī)范》（SL265-2001）；</p><p>　?。?）《水工建筑物荷載設計規(guī)范》（DL5077-1997）；</p><p>　?。?）《水工建筑物抗震設計規(guī)范》（DL5073-1997）；</p><p>　?。?）《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》（SL/T191-96）；</

63、p><p>　　（7）《建筑地基基礎設計規(guī)范》（GB50007-2002）；</p><p>　?。?）《堤防工程設計規(guī)范》（GB50286-98）；</p><p>　?。?）《城市防洪工程設計規(guī)范》（CJJ50-92）；</p><p>　　（10）《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2000）；</p><p

64、>　?。?4）相關法律、法規(guī)及有關規(guī)范。</p><p>　　4.1.2 設計依據(jù)</p><p>　　函江樞紐的主要建筑物有船閘、泄水閘和水電站三部分組成。船閘的通航能力，按照五級航道標準進行設計。水電站總裝機為6600Kw，設計水頭為3.5m，水閘的泄洪能力為13000m3/s。</p><p>　　根據(jù)《畢業(yè)設計任務書》，本工程為三等工程，主要建筑物按3

65、級建筑物設計，次要建筑物按4級建筑物設計?！?lt;/p><p>　　根據(jù)《畢業(yè)設計任務書》，泄水閘的設計洪水標準為50年一遇，校核洪水標準為300年一遇，最大通航洪水標準為5年一遇。</p><p>　　設計依據(jù)：1、函江樞紐畢業(yè)設計任務書；</p><p>　　2、《水閘設計規(guī)范》(SL265─2001)；</p><p>　　3、《水力計算

66、手冊》（武漢水利電力學院水力學教研室編）</p><p>　　4、《水工設計手冊》第6冊過壩與泄水建筑物；</p><p>　　5、《水工鋼筋混凝土設計手冊》1999年；</p><p>　　6、《水利水電鋼閘門設計規(guī)范》DL/T 5039-95；</p><p>　　7、《水利水電工程初步設計報告編制規(guī)程》（DL5021-93）</p

67、><p>　　4.1.3 設計基本資料</p><p><b>　　一、水位</b></p><p>　　正常蓄水位：19.0m</p><p>　　灌溉水位：19.5m</p><p>　　設計洪水Q2%=9540m3/s，相應閘下水位H下=23.4m</p><p>　　校

68、核洪水Q0.33%=9540m3/s，相應閘下水位H下=23.8m</p><p><b>　　二、計算水位組合</b></p><p>　　1、閘孔凈寬計算水位</p><p>　　設計洪水Q2%=9540m3/s，相應閘下水位H下=23.4m；</p><p>　　設計水位差△H＝0.25m（H上＝23.65m）；&

69、lt;/p><p>　　校核洪水Q0.33%=9540m3/s，相應閘下水位H下=23.8m；</p><p>　　計算閘上雍高水位H上（供墩頂高程用）；</p><p><b>　　2、消能計算水位</b></p><p>　　閘上水位H上＝19.5m；</p><p>　　閘下水位H下＝14.5m

70、；</p><p>　　下泄流量：以閘門開啟度e＝0.5m、e＝1.0m以及全開時的泄量。</p><p>　　3、閘室穩(wěn)定計算水位（關門）</p><p>　　閘上設計水位H上＝19.5m，H下＝14.5m；</p><p>　　閘上校核水位H上＝20.0m，H下＝14.5m；</p><p><b>　　

71、三、地震設防烈度</b></p><p>　　本地區(qū)地震基本烈度為Ⅵ度，不考慮地震設防。</p><p><b>　　四、安全系數(shù)</b></p><p><b>　　1、安全超高</b></p><p>　　水閘為3級混凝土建筑物，根據(jù)《水閘設計規(guī)范》（SL 265─2001）安全超高

72、下限值：</p><p>　　泄洪時 0.7m(設計洪水位)，0.5m(校核洪水位)；</p><p>　　關門時 0.4m(設計洪水位)，0.3m(校核洪水位)。</p><p>　　2、抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)</p><p>　　土基上的3級混凝土建筑物，基本組合（設計）為1.25；特殊組合（核校）為1.1。</p><p&

73、gt;<b>　　五、其它資料</b></p><p>　　1、單孔凈寬：8～12m； </p><p>　　2、門型結(jié)構(gòu)：平面鋼閘門；</p><p>　　3、閘門類型：直升門；</p><p>　　4、底板與中砂的摩擦系數(shù)f＝0.4；</p><p>　　5、閘孔的允許單寬流量q＝30m3/s

74、/m；</p><p><b>　　六、公路橋</b></p><p>　　公路橋載重按汽-20設計，掛-100校核，雙車道橋面凈寬7.0m，兩側(cè)人行道2×1.0m，總寬9.0m，采用T型結(jié)構(gòu)。梁高1.0m，梁腹寬0.2m，梁翼寬1.60m，用5根組梁組成，兩側(cè)人行道為懸臂式，每米延長重量按8T/m計。</p><p>　　4.2 工

75、程總體布置</p><p>　　函江樞紐的主要建筑物有船閘、泄水閘和水電站三部分組成。船閘的通航能力，按照五級航道標準進行設計。水電站總裝機為6600Kw，設計水頭為3.5m，水閘的泄洪能力為13000m3/s。根據(jù)設計任務書提供的地形地質(zhì)資料，以及功能要求，樞紐總體布置如下：</p><p>　　4.2.1 船閘的布置</p><p>　　船閘的通航能力，按照五級

76、航道標準進行設計。</p><p>　　船閘布置在函江的左岸，船閘本身由三部分組成：上游引航道、閘室和下游引航道。</p><p>　　上游引航道：長度不小于5倍設計船隊的長度，根據(jù)經(jīng)驗五級航道標準的設計船隊的長度為91m，故上游引航道的長度為455m，設計時取為500m；上游引航道的底寬度為35m，兩岸采用漿砌石護坡，邊坡采用1：2.5；上游引航道的底高程為15.0m。</p>

77、;<p>　　下游引航道：長度不小于5倍設計船隊的長度，根據(jù)經(jīng)驗五級航道標準的設計船隊的長度為91m，故下游引航道的長度為455m，設計時取為600m；下游引航道的底寬度為35m，兩岸采用漿砌石護坡，邊坡采用1：2.5；下游引航道的底高程為11.0m。</p><p>　　閘室：閘室的長度為135m，寬度為12.0m；閘室的頂高程為24.0m，底高程為10.50m。上下閘首控制船只的進出。</

78、p><p>　　4.2.2 水電站的布置</p><p>　　考慮河床的主槽比較靠近右岸，上下游不容易發(fā)生淤積，為最大的可能提高水電站的出力，發(fā)揮水電站的效益，將水電站布置在函江的右岸。</p><p>　　水電站的廠房的平面尺寸：主廠房的長度為48.0米，上下游方向的寬度為36.20米，主廠房總高度為32.0米。</p><p>　　水輪機的型

79、號為：GE(F02)-WP-380</p><p>　　發(fā)電機的型號為：SFG200-70/3960</p><p>　　總裝機：3×2200KW</p><p><b>　　設計水頭：3.5m</b></p><p><b>　　最高水頭：7.0m</b></p><

80、p><b>　　最小水頭：2.0m</b></p><p>　　最大引用流量225m3/s。</p><p>　　4.2.3 泄水閘的布置</p><p>　　泄水閘布置在水電站和船閘之間。</p><p>　　泄水閘主要有三部分組成：上游連接段、閘室段和下游連接段。</p><p>　　4

81、.3 主要建筑物（泄水閘）</p><p><b>　　4.3.1閘孔設計</b></p><p>　　水閘閘孔設計主要是確定閘孔型式、尺寸河設置高程，以保證水閘在設計水位組合情況下有足夠的過流能力。</p><p>　　一、堰型和堰頂高程確定</p><p>　　根據(jù)設計任務書提供的資料顯示，函江流域水面平緩，含砂量少

82、，本水閘的主要功能為擋水灌溉和泄水，故本次設計采用堰流式閘室，堰型采用無檻寬頂堰。這種型式閘室對于泄洪較為有利，它能使閘前漂浮物隨著水流下泄，而不會阻塞閘孔而影響泄洪。</p><p>　　根據(jù)資料提供的地形圖，考慮水閘的運行、河道沖刷淤積以及閘孔允許單寬流量和工程造價等因素，本次設計取堰頂高程與河床底高程齊平為13.0m。</p><p>　　二、閘孔凈寬計算、泄流能力校核</p&

83、gt;<p><b>　　1、水位</b></p><p>　　Q2%＝9540m3/s，H上＝23.65m，H下＝23.40m；</p><p>　　Q0.33%＝12350m3/s，H上＝待算，H下＝23.80m；</p><p><b>　　2、閘孔凈寬計算</b></p><p&g

84、t;　　閘孔總凈寬的確定，主要涉及兩個問題：一個是過閘單寬流量的大小；另一個是閘室總寬度與河道總寬度的關系。如果采用的閘孔總凈寬過小，使過閘單寬流量過大，將增加閘下游消能布置的困難，甚至影響水閘工程的安全；反之，如果采用的閘孔總凈寬過大，使過閘單寬流量過小，工程量加大，造成浪費。</p><p>　　根據(jù)設計任務要求，閘孔允許單寬流量不大于30m3/s，初步擬定閘孔總凈寬為0.7倍主河槽寬為350m，閘孔分成35

85、孔，每孔寬10m，中墩厚1.6m，縫墩厚0.8m。</p><p>　　水閘底板為無檻寬頂堰，閘孔泄流能力計算公式如下：</p><p>　　(《水閘設計規(guī)范》以下簡稱《規(guī)范》附A）</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　Q——過閘流量（m3/s）；</p><p>　　

86、σ——淹沒系數(shù)，根據(jù)上下游的堰上水深查得；</p><p><b>　　ε——側(cè)收縮系數(shù)；</b></p><p><b>　　m——流量系數(shù)；</b></p><p>　　B0——閘孔總凈寬（m）； </p><p>　　H0——堰頂以上上游總水頭（m）。</p><p>

87、;<b>　?、傺呱峡偹^H0</b></p><p>　　H1（上游水頭）=23.65－13.00=10.65m</p><p>　　Hs（下游水頭）=23.40－13.00=10.40m</p><p>　　行近流速V0=Q/A=9540/[700×(23.65－13.00)]＝1.28m/s</p><p&g

88、t;　　H0=H1+V2/2g=10.65+1.282/(2×9.81)=10.73m</p><p><b>　?、谘蜎]系數(shù)σ</b></p><p>　　hs/H0=10.4/10.73=0.969</p><p>　　查《規(guī)范》附表A.0.1-2，</p><p><b>　　得σ＝0.556；

89、</b></p><p><b>　?、哿髁肯禂?shù)m</b></p><p>　　按P/H0=0查表得m＝0.385；</p><p><b>　?、軅?cè)收縮系數(shù)ε</b></p><p>　　水閘中墩厚度取為1.6m，縫墩取0.8m，根據(jù)《規(guī)范》附錄A.0.1-3公式</p>

90、<p>　　計算得ε=0.860</p><p>　　根據(jù)以上公式可以試算出閘孔總凈寬</p><p>　　=9540/(0.556×0.860×0.385×4.429×10.733/2)=333m</p><p>　　一般來說，采用的閘孔總凈寬要略大于計算值，本次設計閘孔總凈寬取350m，相應單寬流量為27.26

91、m3/s/m，小于閘孔允許單寬流量30 m3/s/m，滿足要求。</p><p>　　但校核工況下，水閘單寬流量為35.28m3/s/m，大于閘孔允許單寬流量[q]=30m3/s/m，若本次設計水閘總凈寬以校核工況下通過閘室的單寬流量為控制，水閘規(guī)模將偏大，工程量加大，與消能工造價比較而言，會造成浪費。校核工況稍大于允許單寬流量，可能會出現(xiàn)局部破壞，但只要工程消能防沖設施得當，個人認為是能滿足工程安全運行要求。&

92、lt;/p><p>　　因此，經(jīng)綜合考慮本次設計水閘總凈寬取350m，閘孔總數(shù)為35孔，單孔凈寬為10m。根據(jù)規(guī)范的要求，中墩厚取1.6m，縫墩厚取0.8m。因此水閘總寬度為：B=350+36×1.6=407.6m</p><p>　　3、校核工況上游水位</p><p>　　根據(jù)水閘泄流能力計算公式，可以試算出校核情況下的上游水位。</p>&

93、lt;p>　　設△H＝0.3m，則H上＝23.80+0.3＝24.1m；</p><p>　　hs=23.80－13.00=10.80m；</p><p>　　行近流速V0=Q/A=12350/[700×(24.10－13.00)]＝1.59m/s；</p><p>　　H0=H+V2/2g=(24.1－13.0)+1.592/(2×9.8

94、1)=11.23m；</p><p>　　hs/H0=10.80/11.23=0.9617，查《規(guī)范》附表A.0.1-2得σ＝0.600；</p><p>　　按P/H0=0查表2.1得m＝0.385；</p><p><b>　　ε＝0.860；</b></p><p>　　Q試＝Bσεm(2g)0.5·H3

95、/2</p><p>　　=350×0.600×0.860×0.385×(2×9.81)0.5×11.233/2</p><p>　　=11589m3/s< Q0.33%＝12350m3/s； </p><p>　　假設不符，重新假設試算。</p><p>　　經(jīng)試算，當△H

96、＝0.40m時，Q試≈Q0.33%＝12350m3/s。</p><p>　　相應上游洪水位H上=24.20m。</p><p>　　4.3.2 消能防沖設計</p><p>　　消能防沖設計主要包括消能防沖設備形式的選擇、以及各種消能設施尺寸設計和上下游兩岸護坡的設計。本工程消能形式采用消力池消能，消力池后布置一定長度的海漫，海漫末端設置柔性防沖槽。</p&

97、gt;<p><b>　　一、消力池尺寸擬定</b></p><p><b>　　1、消能水力計算</b></p><p>　　消能計算水位：H上＝19.5m，H下＝14.5m；</p><p><b>　　1）單寬流量計算</b></p><p><b&g

98、t;　　a．e=0.5m</b></p><p>　　e/H=0.5/6.5=0.077<0.65，為孔口出流。</p><p>　　根據(jù)上、下游水位可假定為自由出流。</p><p>　　根據(jù)孔流公式：q=μ0e(2gH0)1/2</p><p>　　其中μ＝0.60－0.176e/H （《水計算手冊》3-3-

99、6水利出版社）</p><p>　?。?.60－0.176×0.5/6.5=0.586；</p><p>　　因孔流狀態(tài)e很小，行近流速V0較小，在計算時可不計入，即H0≈H，因此，q=μ0e(2gH)1/2＝0.586×0.5×(2×9.81×6.5)1/2</p><p>　　＝3.31m3/s/m；</p

100、><p><b>　　b．e＝1.0m</b></p><p>　　e/H=1.0/6.5=0.154<0.65，為孔口出流。</p><p>　　根據(jù)上、下游水位可假定為自由出流。</p><p>　　μ0＝0.60－0.176e/H </p><p>　?。?.60－0.176×

101、1.0/6.5=0.573；</p><p>　　q=μ0e(2gH)1/2</p><p>　　＝0.573×1.0×(2×9.81×6.5)1/2</p><p>　?。?.47m3/s/m；</p><p><b>　　c．閘門全開</b></p><p&

102、gt;<b>　　出流情況屬堰流。</b></p><p>　　q＝σ·ε·m·(2g)0.5·H3/2 </p><p>　　＝1.0×0.86×0.385×(2×9.81)1/2×6.53/2</p><p>　?。?4.30m3/s/m；</p

103、><p>　　2）判別下游水流銜接形式</p><p>　　經(jīng)計算當水閘閘孔全開時，閘后將發(fā)生淹沒式水躍，無需建消力池；從運行角度來講，泄水時只開啟1孔閘門也是不符實際的。經(jīng)分析比較，結(jié)合水閘運行特點，本次設計考慮水閘1/7閘孔開啟作為本次設計工況。</p><p>　　由上述計算結(jié)果，判別水閘開啟1/7閘孔（開5扇閘門）時下游水流銜接形式。</p>&l

104、t;p><b>　　當e=0.5m時</b></p><p>　　=(3.312/9.81)(1/3)=1.04m</p><p>　　用試算法計算收縮水深hc，試算公式如下：</p><p>　　=6.5 《水力學教材》11-3 </p><p>　　經(jīng)試算hc=0.30m</p

105、><p>　　將該值代入水躍方程可得</p><p><b>　　=2.58m</b></p><p>　　查H下～Q曲線，H下＝16.9m，ht=3.9m；</p><p>　　同理,可算出當q=6.47、24.30m3/s/m時,相應的hc”、hk，計算結(jié)果列入下表：</p><p>　　從表中可

106、以看出，當上游水位為19.50m、水閘開啟1/7孔時，閘門開度e=0.5m、1.0m以及全開時，hc”>ht，說明都發(fā)生遠離式水躍銜接，故需修建消力池。當q=6.47m3/s/m時，(h”-ht)值最大。因此，應按該流量設計消力池。</p><p><b>　　2、消力池深度計算</b></p><p>　　e＝1.0m，q＝6.47m3/s/m，hc=0.60

107、m，hc”=3.48m，ht=2.07m；</p><p>　　按近似公式估算池深d，即</p><p>　　d=σhc”-ht=1.05×3.48-2.07=1.58m</p><p>　　設d＝1.58m，則上游總水頭為</p><p>　　T0‘=6.5+1.58=8.08m；</p><p>　　由公

108、式=8.08試算</p><p>　　求得hc=0.53m； </p><p>　　hc”=((1+8αq2/(qhC3))1/2－1) hC/2 水躍方程 </p><p>　　=((1+8×6.472/(9.81×0.533))1/2－1)×1.62/2</p><p><b

109、>　　=3.75m；</b></p><p>　　消力池的流速系數(shù)ψ’=0.95，則池中水流得水面降落ΔZ為</p><p>　　ΔZ=q2[1/(ψ’ht)2—1/(σht”)2]/2g 《水力學教材》11-11 </p><p>　　=6.472/[1/(0.95×2.07)2—1/(1.05×3.48)2]/

110、2/9.81 =0.414m </p><p><b>　　將該值代入公式</b></p><p>　　d=σhc”-（ht+ΔZ） 《水力學教材》11-9</p><p>　　=1.05×3.69-(2.07+0.414)=1.455m<

111、;/p><p>　　與假設數(shù)據(jù)不符，故需重新試算。</p><p>　　經(jīng)試算，假設d=1.44m時,d試=1.434m，兩者數(shù)據(jù)接近，</p><p>　　故取消力池深度d=1.45m。</p><p><b>　　3、消力池長度計算</b></p><p>　　水躍長度按公式：Lj=6.9（hc”

112、－ hc）計算 《規(guī)范》B.1.2-2</p><p>　　Lj=6.9×（3.48－0.6）=19.87m；</p><p>　　消力池長度按公式：Lsj＝Ls＋βLj計算 《規(guī)范》B.1.2-1</p><p>　　水平長度βLj＝0.75×19.87=14.9m，取Lj=15m</p><p>　　斜

113、坡段Ls按1：4放坡，取5.8m。</p><p>　　4、消力池底板厚度計算</p><p>　　t=k1(qΔHˊ0.5)0.5 </p><p>　?。?.2×(6.47×(19.5-15.07)0.5)0.5＝0.74m；</p><p>　　取消力池底板厚

114、度為0.8m。</p><p><b>　　二、海漫長度計算</b></p><p>　　Lp= kS (qsΔHˊ0.5)0.5 《規(guī)范》B.2.1</p><p>　　=11.5×(5.74×(19.5-15.07)0.5)0.5=39.97m；</p>

115、<p><b>　　取Lp=40m；</b></p><p>　　式中kS=11～12；qs＝6.47×50/56.4=5.74m3/s/m；H下=15.07m</p><p>　　海漫水平段長15m，采用60cm厚鋼筋混凝土澆筑，斜坡段長25m，1:10放坡，采用60cm厚漿砌塊石砌筑。底部墊層分別鋪設350g/m2土工布一層和20cm厚碎石層。

116、海漫每1.5m設Φ50排水孔。</p><p><b>　　三、防沖槽設計</b></p><p><b>　　1、沖刷坑深度計算</b></p><p>　　hp=0.164(kq/(d0.5(ht/d)1/6)) 《水工設計手冊》25-3-17</p><p>　　=0.164(

117、1.3×5.74/(0.00050.5(2.07/0.0005)1/6))</p><p><b>　　=13.66m</b></p><p>　　則沖刷坑底高程＝15.45—13.66=1.79m</p><p>　　W=Ahd 《水閘設計》公式6-32</p&g

118、t;<p>　　=4×（13.0－2.0－1.79）</p><p><b>　?。?6.8m2</b></p><p>　　故取防沖槽頂高程10.5m，深2.5m，底寬10m，上下游邊坡取1:2，單寬體積為37.5m2>W＝36.8m2。沖刷坑采用拋合金鋼網(wǎng)石兜拋石處理。</p><p>　　4.3.3 防滲排水