函江水利樞紐工程泄水閘設(shè)計(jì).doc

寧水利職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 函江水利樞紐工程泄水閘設(shè)計(jì) 目錄一、綜合說(shuō)明. 1 （一）工程概況. 1 （二）設(shè)計(jì)依據(jù). 1 （三）設(shè)計(jì)成果. 2二、水文 9 （一）流域概況 9 （二）氣象 9 （三）洪水 9三、工程地質(zhì)、地形 11 （一）閘址地形 11 （二）閘址地址 11 （三）當(dāng)?shù)亟ㄖ牧? 11 （四）地震. 11四、工程布置及建筑物. 12 （一）設(shè)計(jì)依據(jù). 12 1、設(shè)計(jì)依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn). 12 2、設(shè)計(jì)依據(jù). 12 3、設(shè)計(jì)基本資料. 12 （二）工程總體布置. 14 1、船閘的布置. 14 2、水電站的布置. 14 3、泄水閘的布置. 15 （三）主要建筑物（泄水閘）. 15 1、閘孔設(shè)計(jì). 15 2、消能防沖設(shè)計(jì). 17 3、防滲排水設(shè)計(jì). 21 4、閘室的布置. 24五、實(shí)習(xí)體會(huì). 28一、綜合說(shuō)明（一）工程概況函江位于我國(guó)華東地區(qū)。流向自東向西北，全長(zhǎng)375km，流域面積176 萬(wàn)km2，是鄱陽(yáng)湖水系的重要支流，也是長(zhǎng)江水系水路運(yùn)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，對(duì)充分開發(fā)這一地區(qū)的航運(yùn)具有天然的優(yōu)越條件。流域內(nèi)有耕地700多萬(wàn)畝，礦藏資源十分豐富，工礦企業(yè)較發(fā)達(dá)，有國(guó)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(zhǎng)江流域各省、市地區(qū)，利用水運(yùn)的條件十分優(yōu)越。流域梯級(jí)開發(fā)后，將建成一條長(zhǎng)340km通航千噸級(jí)駁船的航道和另一條長(zhǎng)50km通航300噸級(jí)駁船的航道，并與長(zhǎng)江、淮河水系相互貫通形成一個(gè)江河直達(dá)的上游水路運(yùn)輸網(wǎng)。同時(shí)也為沿江各縣市擴(kuò)大直流灌溉創(chuàng)造有利條件。對(duì)促進(jìn)沿河地區(qū)的工農(nóng)業(yè)發(fā)展具有重要的作用，社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。本工程以航運(yùn)為主體，兼任泄洪、發(fā)電、灌溉、供水和適應(yīng)戰(zhàn)備需要的綜合開發(fā)工程。（二） 設(shè)計(jì)依據(jù)1、函江樞紐畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書；2、水閘設(shè)計(jì)規(guī)范(SL2652001)；3、水力計(jì)算手冊(cè)（武漢水利電力學(xué)院水力學(xué)教研室編）4、水工設(shè)計(jì)手冊(cè)第6冊(cè)過(guò)壩與泄水建筑物；5、水工鋼筋混凝土設(shè)計(jì)手冊(cè)1999年；6、水利水電鋼閘門設(shè)計(jì)規(guī)范DL/T 5039-95；7、水利水電工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告編制規(guī)程（DL5021-93）（三） 畢業(yè)設(shè)計(jì)成果（泄水閘）1、樞紐總體布置根據(jù)水閘設(shè)計(jì)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(duì)位置，應(yīng)能保證滿足水閘通暢泄水及各建筑物安全運(yùn)行的要求。因此，本設(shè)計(jì)在樞紐布置時(shí)，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：泄水閘每孔凈寬10m，共35孔，高12m，直升式平板鋼閘門控制，閉閘時(shí)攔截江流，穩(wěn)定上游水位，開閘時(shí)泄水，排沙防淤。設(shè)計(jì)流量9540m3/s，校核流量12350m3/s。船閘1座，閘室有效長(zhǎng)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(shè)在上閘首的上游端。水電站廠房寬15m(順流向)，長(zhǎng)36.2m。廠房地面高程24.5m，水輪機(jī)安裝高程10.5m。水電站設(shè)計(jì)水頭3.5m，最高水頭7.0m，最大引用流量225m3/s，總裝機(jī)32200KW。站上公路橋設(shè)在廠房的上游端。2 、水閘設(shè)計(jì)（1）水閘水力設(shè)計(jì)1)、堰型、堰頂高程閘孔采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便的無(wú)坎平底寬頂堰（平底水閘屬無(wú)坎寬頂堰）。擬定閘底板頂高程為13.0m。2)、水閘總寬度閘室總寬度：1035+361.6=407.6m。（2）水閘消能防沖設(shè)計(jì)1)、消力池消力池采用鋼筋砼結(jié)構(gòu)，深1.45m，消力池長(zhǎng)L=20.8m，厚度0.8m。2)、海漫 海漫長(zhǎng)度L=40m，海漫水平段長(zhǎng)15m，采用60cm厚鋼筋混凝土澆筑，斜坡段長(zhǎng)25m，1:10放坡，采用60cm厚漿砌塊石砌筑。3)、防沖槽 防沖槽采用梯形斷面，槽深2.5m，槽底寬10m，上游設(shè)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。（3）閘室布置1)、閘室結(jié)構(gòu)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?jiǎn)㈤]，閘上布置凈7m交通橋，兩側(cè)人行道21.0m，總寬9.0m、寬4m工作橋和啟閉房，啟閉房寬11.0m，底板長(zhǎng)度取20m。底板采用整體式，二孔一分縫，最中間一孔，底板長(zhǎng)度為20m，頂高程為13.0m，閘底板厚1.5m 。閘墩長(zhǎng)度采用與底板同長(zhǎng)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。 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20.8m，邊墩厚度為1.6m。公路橋布置在閘門上游側(cè)，公路橋載重按汽-20設(shè)計(jì)，掛100校核，雙車道橋面凈寬7.0m，兩側(cè)人行道11.0m，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。2)、上下游翼墻上游連接采用扶壁式翼墻，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(kuò)散角為8，圓弧半徑為20m。上游翼墻頂標(biāo)高為25.0m，下游翼墻頂標(biāo)高為25.0m。（4）閘基防滲排水設(shè)計(jì)由于本工程閘址地基主要由砂礫卵石層組成，為強(qiáng)透水土質(zhì)，故在采用水平防滲措施的同時(shí)還必須采取垂直防滲措施。鋪蓋采用C25鋼筋砼結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)20m。鋪蓋與閘底板之間設(shè)水平止水。在消力池水平段前端與閘底板連接處設(shè)置水平止水；消力池末端依次鋪設(shè)碎石墊層和無(wú)紡?fù)凉げ挤礊V，排水孔孔徑15cm，間距1.5m，呈梅花形布置，順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)度為7.5m。（5）閘門及啟閉機(jī)設(shè)計(jì)1)、閘門根據(jù)門頂高程及閘底標(biāo)高，確定平面鋼閘門高為7m，閘門凈寬10m，毛寬10.6m。2)、啟閉機(jī)啟閉機(jī)型號(hào)：QPQ2300（6）閘室穩(wěn)定計(jì)算1)、閘室整體穩(wěn)定水閘整體穩(wěn)定分別對(duì)完建期、正常運(yùn)用期及非常運(yùn)用期三種工況進(jìn)行閘室的偏心距、基底應(yīng)力、基底應(yīng)力的不均勻系數(shù)及沿閘室底面的抗滑穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算，均滿足規(guī)范要求。2)、閘室沉降計(jì)算經(jīng)分析，本次不必計(jì)算閘室的沉降量。（7）閘底板配筋經(jīng)計(jì)算，面、底層鋼筋均按25200配置。（8）兩岸連接建筑物設(shè)計(jì)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10.5512.00m。上游擋墻高13.0m，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1314.45m，擋墻壁厚1.0m，墻身高度1213.45m，底板厚度1.0 m。翼墻兩側(cè)設(shè)置1.01.0m腋角，兩側(cè)懸挑4m，底板總寬11m。上游翼墻長(zhǎng)30m，下游翼墻長(zhǎng)36.8m。翼墻采用C25鋼筋砼澆筑。上游護(hù)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(hù)坡。下游護(hù)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(hù)坡。（9）水閘特性表綜上所述，水閘特性表如下：水閘特性表基礎(chǔ)資料設(shè)計(jì)依據(jù)工程級(jí)別等工程建筑物級(jí)別主要建筑物3級(jí)次要建筑物4級(jí)臨時(shí)建筑物5級(jí)設(shè)計(jì)洪水P=2%校核洪水P=0.33%水文條件正常水位19.00 灌溉水位19.50 設(shè)計(jì)流量9540m3/s設(shè)計(jì)洪水位23.40m校核流量12350m3/s校核水位23.80m主要建筑物水閘閘室凈寬1035m總寬407.6m閘底板長(zhǎng)20m,厚1.5m閘室底高程13.0 閘室頂高程25.0 閘墩中墩厚1.6m縫墩厚20.8m邊墩厚1.6m頂高程為25.0工作橋4.5m交通橋7m+12m閘門板鋼,凈寬10m,高7m上下游連接段上游護(hù)底厚60cm,L=10m鋪蓋厚60cm,L=20m消力池d=1.45m,L=15m海漫厚60cm,L=40m防沖槽深2.5m,底寬10m上游翼墻圓弧連接,頂高25.0m下游翼墻八字型,頂高25.0m上游護(hù)坡底高13.0m,頂高25.0m下游護(hù)坡底高13.0m,頂高25.0m二、水文（一）流域概況函江位于我國(guó)華東地區(qū)。流向自東向西北，全長(zhǎng)375km，流域面積176 萬(wàn)km2，是鄱陽(yáng)湖水系的重要支流，也是長(zhǎng)江水系水路運(yùn)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。流域內(nèi)有耕地700多萬(wàn)畝，礦藏資源十分豐富，工礦企業(yè)較發(fā)達(dá)，有國(guó)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(zhǎng)江流域各省、市地區(qū)，利用水運(yùn)的條件十分優(yōu)越。（二）氣象本區(qū)位于北緯2530之間，屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，溫暖濕潤(rùn)，四季分明，雨水充沛。熱量資源豐富，年平均氣溫介于1320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(fēng)向有明顯變化，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(fēng)速為20.7m/s。（三）洪水根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書提供的水文資料,函江50年一遇洪峰流量為9540 m3/s,各設(shè)計(jì)頻率洪水流量及相應(yīng)壩下水位見表2-1。洪峰流量及相應(yīng)壩下水位表表2-1 設(shè)計(jì)頻率（%）0.33220洪峰流量Q（m3/s）1235095405730壩下水位H下（m）23.8023.4022.25水位流量關(guān)系曲線見表2-2。水位流量關(guān)系表2-2水位（m）流量（m3/s）水位（m）流量（m3/s）145020320015300214140166502253401712002377001818002413800192480三、工程地形、地質(zhì)（一） 地形地貌閘址左岸與一座山頭相接，山體順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)700米，垂直水流方向長(zhǎng)2000米，山頂主峰標(biāo)高110米，靠岸邊山頂標(biāo)高65米；山體周圍是河漫灘沖擊平原，灘面標(biāo)高18.520.0米；沿河兩岸筑有防洪大堤，堤頂寬4米，堤頂標(biāo)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(biāo)高13.013.0米，右岸灘地標(biāo)高18.5米。（二）閘址地質(zhì)根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書提供的工程地質(zhì)勘察報(bào)告，本工程場(chǎng)區(qū)地基以砂礫卵石層為主,表層為中細(xì)砂層，層厚25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213厘米，層厚1020米，屬于強(qiáng)透水層，滲透系數(shù)K=1.8410-1510-2（cm/s），允許坡降J=0.150.25；河床底層為基巖，埋深標(biāo)高從左標(biāo)高10米向右標(biāo)高15米以下，其巖性為上古生界二迭長(zhǎng)興階灰?guī)r及硅質(zhì)巖。水閘的防滲處理應(yīng)重點(diǎn)考慮。河床土質(zhì)資料如下：中砂：Dr0.6，E0=310kg/cm2，N63.5=20；砂礫石：Dr0.66，E0=360kg/cm2；（三）當(dāng)?shù)亟ㄖ牧蠅K石料：在閘址左岸的山頭上有符合質(zhì)量要求的塊石料場(chǎng)，其儲(chǔ)量50萬(wàn)立方米，平均運(yùn)距1.0公里。砂礫料：閘址上、下游均有寬闊的沖積臺(tái)地，有大量的砂、礫料，可滿足混凝土的粗、細(xì)骨料之用，運(yùn)距35公里，且水運(yùn)極為便利。土料：閘址上游約2公里有劉家、八圩土料場(chǎng)，儲(chǔ)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。（四）地震根據(jù)中國(guó)地震參數(shù)區(qū)劃圖（GB18306-2001），參照工程區(qū)地震動(dòng)峰值加速度分區(qū)與地震基本烈度對(duì)照表，相應(yīng)本地區(qū)的地震基本烈度為6度。四、工程布置及建筑物（一）設(shè)計(jì)依據(jù)1、設(shè)計(jì)依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范（1）水利工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告編制規(guī)程（DL5021-93）；（2）防洪標(biāo)準(zhǔn)（GB50286-94）；（3）水閘設(shè)計(jì)規(guī)范（SL265-2001）；（4）水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范（DL5077-1997）；（5）水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（DL5073-1997）；（6）水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（SL/T191-96）；（7）建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50007-2002）；（8）堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50286-98）；（9）城市防洪工程設(shè)計(jì)規(guī)范（CJJ50-92）；（10）水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)（SL252-2000）；（11）相關(guān)法律、法規(guī)及有關(guān)規(guī)范。2、設(shè)計(jì)依據(jù)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(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。水電站總裝機(jī)為6600Kw，設(shè)計(jì)水頭為3.5m，水閘的泄洪能力為13000m3/s。根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書，本工程為三等工程，主要建筑物按3級(jí)建筑物設(shè)計(jì)，次要建筑物按4級(jí)建筑物設(shè)計(jì)。根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書，泄水閘的設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為300年一遇，最大通航洪水標(biāo)準(zhǔn)為5年一遇。3、設(shè)計(jì)基本資料（1）水位正常蓄水位：19.0m灌溉水位：19.5m設(shè)計(jì)洪水Q2%=9540m3/s，相應(yīng)閘下水位H下=23.4m校核洪水Q0.33%=9540m3/s，相應(yīng)閘下水位H下=23.8m（2）計(jì)算水位組合1）閘孔凈寬計(jì)算水位設(shè)計(jì)洪水Q2%=9540m3/s，相應(yīng)閘下水位H下=23.4m；設(shè)計(jì)水位差H0.25m（H上23.65m）；校核洪水Q0.33%=9540m3/s，相應(yīng)閘下水位H下=23.8m；計(jì)算閘上雍高水位H上（供墩頂高程用）；2）消能計(jì)算水位閘上水位H上19.5m；閘下水位H下14.5m；下泄流量：以閘門開啟度e0.5m、e1.0m以及全開時(shí)的泄量。3）閘室穩(wěn)定計(jì)算水位（關(guān)門）閘上設(shè)計(jì)水位H上19.5m，H下14.5m；閘上校核水位H上20.0m，H下14.5m；（3）地震設(shè)防烈度本地區(qū)地震基本烈度為度，不考慮地震設(shè)防。（4）安全系數(shù)1）安全超高水閘為3級(jí)混凝土建筑物，根據(jù)水閘設(shè)計(jì)規(guī)范（SL 2652001）安全超高下限值：泄洪時(shí) 0.7m(設(shè)計(jì)洪水位)，0.5m(校核洪水位)；關(guān)門時(shí) 0.4m(設(shè)計(jì)洪水位)，0.3m(校核洪水位)。 2）抗滑穩(wěn)定安全系數(shù) 土基上的3級(jí)混凝土建筑物，基本組合（設(shè)計(jì)）為1.25；特殊組合（核校）為1.1。（5）其它資料1）單孔凈寬：812m； 2）門型結(jié)構(gòu)：平面鋼閘門；3）閘門類型：直升門；4）底板與中砂的摩擦系數(shù)f0.4；5）閘孔的允許單寬流量q30m3/s/m；（6）公路橋公路橋載重按汽-20設(shè)計(jì)，掛-100校核，雙車道橋面凈寬7.0m，兩側(cè)人行道21.0m，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(zhǎng)重量按8T/m計(jì)。（二）工程總體布置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(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。水電站總裝機(jī)為6600Kw，設(shè)計(jì)水頭為3.5m，水閘的泄洪能力為13000m3/s。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)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：1、船閘的布置船閘的通航能力，按照五級(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。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。上游引航道：長(zhǎng)度不小于5倍設(shè)計(jì)船隊(duì)的長(zhǎng)度，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)五級(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)船隊(duì)的長(zhǎng)度為91m，故上游引航道的長(zhǎng)度為455m，設(shè)計(jì)時(shí)取為500m；上游引航道的底寬度為35m，兩岸采用漿砌石護(hù)坡，邊坡采用1：2.5；上游引航道的底高程為15.0m。下游引航道：長(zhǎng)度不小于5倍設(shè)計(jì)船隊(duì)的長(zhǎng)度，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)五級(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)船隊(duì)的長(zhǎng)度為91m，故下游引航道的長(zhǎng)度為455m，設(shè)計(jì)時(shí)取為600m；下游引航道的底寬度為35m，兩岸采用漿砌石護(hù)坡，邊坡采用1：2.5；下游引航道的底高程為11.0m。閘室：閘室的長(zhǎng)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(jìn)出。2、水電站的布置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。水電站的廠房的平面尺寸：主廠房的長(zhǎng)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。水輪機(jī)的型號(hào)為：GE(F02)-WP-380發(fā)電機(jī)的型號(hào)為：SFG200-70/3960總裝機(jī)：32200KW設(shè)計(jì)水頭：3.5m最高水頭：7.0m最小水頭：2.0m最大引用流量225m3/s。3、 泄水閘的布置泄水閘布置在水電站和船閘之間。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。（三）主要建筑物（泄水閘）1、閘孔設(shè)計(jì)水閘閘孔設(shè)計(jì)主要是確定閘孔型式、尺寸河設(shè)置高程，以保證水閘在設(shè)計(jì)水位組合情況下有足夠的過(guò)流能力。（1）堰型和堰頂高程確定根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書提供的資料顯示，函江流域水面平緩，含砂量少，本水閘的主要功能為擋水灌溉和泄水，故本次設(shè)計(jì)采用堰流式閘室，堰型采用無(wú)檻寬頂堰。這種型式閘室對(duì)于泄洪較為有利，它能使閘前漂浮物隨著水流下泄，而不會(huì)阻塞閘孔而影響泄洪。根據(jù)資料提供的地形圖，考慮水閘的運(yùn)行、河道沖刷淤積以及閘孔允許單寬流量和工程造價(jià)等因素，本次設(shè)計(jì)取堰頂高程與河床底高程齊平為13.0m。（2）閘孔凈寬計(jì)算、泄流能力校核1）水位Q2%9540m3/s，H上23.65m，H下23.40m；Q0.33%12350m3/s，H上待算，H下23.80m；2）閘孔凈寬計(jì)算閘孔總凈寬的確定，主要涉及兩個(gè)問(wèn)題：一個(gè)是過(guò)閘單寬流量的大?。涣硪粋€(gè)是閘室總寬度與河道總寬度的關(guān)系。如果采用的閘孔總凈寬過(guò)小，使過(guò)閘單寬流量過(guò)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(guò)大，使過(guò)閘單寬流量過(guò)小，工程量加大，造成浪費(fèi)。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)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孔，每孔寬10m，中墩厚1.6m，縫墩厚0.8m。水閘底板為無(wú)檻寬頂堰，閘孔泄流能力計(jì)算公式如下： (水閘設(shè)計(jì)規(guī)范以下簡(jiǎn)稱規(guī)范附A）式中：Q過(guò)閘流量（m3/s）；淹沒系數(shù)，根據(jù)上下游的堰上水深查得；側(cè)收縮系數(shù)；m流量系數(shù)；B0閘孔總凈寬（m）； H0堰頂以上上游總水頭（m）。堰上總水頭H0H1（上游水頭）=23.6513.00=10.65mHs（下游水頭）=23.4013.00=10.40m行近流速V0=Q/A=9540/700(23.6513.00)1.28m/sH0=H1+V2/2g=10.65+1.282/(29.81)=10.73m淹沒系數(shù)hs/H0=10.4/10.73=0.969查規(guī)范附表A.0.1-2，得0.556；流量系數(shù)m按P/H0=0查表得m0.385；側(cè)收縮系數(shù)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公式計(jì)算得=0.860根據(jù)以上公式可以試算出閘孔總凈寬=9540/(0.5560.8600.3854.42910.733/2)=333m一般來(lái)說(shuō)，采用的閘孔總凈寬要略大于計(jì)算值，本次設(shè)計(jì)閘孔總凈寬取350m，相應(yīng)單寬流量為27.26m3/s/m，小于閘孔允許單寬流量30 m3/s/m，滿足要求。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(shè)計(jì)水閘總凈寬以校核工況下通過(guò)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(jià)比較而言，會(huì)造成浪費(fèi)。校核工況稍大于允許單寬流量，可能會(huì)出現(xiàn)局部破壞，但只要工程消能防沖設(shè)施得當(dāng)，個(gè)人認(rèn)為是能滿足工程安全運(yùn)行要求。因此，經(jīng)綜合考慮本次設(shè)計(jì)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+361.6=407.6m3）校核工況上游水位根據(jù)水閘泄流能力計(jì)算公式，可以試算出校核情況下的上游水位。設(shè)H0.3m，則H上23.80+0.324.1m；hs=23.8013.00=10.80m；行近流速V0=Q/A=12350/700(24.1013.00)1.59m/s；H0=H+V2/2g=(24.113.0)+1.592/(29.81)=11.23m；hs/H0=10.80/11.23=0.9617，查規(guī)范附表A.0.1-2得0.600；按P/H0=0查表2.1得m0.385；0.860；Q試Bm(2g)0.5H3/2=3500.6000.8600.385(29.81)0.511.233/2=11589m3/s Q0.33%12350m3/s； 假設(shè)不符，重新假設(shè)試算。經(jīng)試算，當(dāng)H0.40m時(shí)，Q試Q0.33%12350m3/s。相應(yīng)上游洪水位H上=24.20m。2、消能防沖設(shè)計(jì)消能防沖設(shè)計(jì)主要包括消能防沖設(shè)備形式的選擇、以及各種消能設(shè)施尺寸設(shè)計(jì)和上下游兩岸護(hù)坡的設(shè)計(jì)。本工程消能形式采用消力池消能，消力池后布置一定長(zhǎng)度的海漫，海漫末端設(shè)置柔性防沖槽。（1）消力池尺寸擬定1）消能水力計(jì)算消能計(jì)算水位：H上19.5m，H下14.5m；1）單寬流量計(jì)算ae=0.5m e/H=0.5/6.5=0.0770.65，為孔口出流。根據(jù)上、下游水位可假定為自由出流。根據(jù)孔流公式：q=0e(2gH0)1/2其中0.600.176e/H （水計(jì)算手冊(cè)3-3-6水利出版社）0.600.1760.5/6.5=0.586；因孔流狀態(tài)e很小，行近流速V0較小，在計(jì)算時(shí)可不計(jì)入，即H0H，因此，q=0e(2gH)1/20.5860.5(29.816.5)1/23.31m3/s/m；be1.0me/H=1.0/6.5=0.154ht，說(shuō)明都發(fā)生遠(yuǎn)離式水躍銜接，故需修建消力池。當(dāng)q=6.47m3/s/m時(shí)，(h”-ht)值最大。因此，應(yīng)按該流量設(shè)計(jì)消力池。2）消力池深度計(jì)算e1.0m，q6.47m3/s/m，hc=0.60m，hc”=3.48m，ht=2.07m；按近似公式估算池深d，即d=hc”-ht=1.053.48-2.07=1.58m設(shè)d1.58m，則上游總水頭為T0=6.5+1.58=8.08m；由公式=8.08試算求得hc=0.53m； hc”=(1+8q2/(qhC3)1/21) hC/2 水躍方程 =(1+86.472/(9.810.533)1/21)1.62/2=3.75m； 消力池的流速系數(shù)=0.95，則池中水流得水面降落Z為Z=q21/(ht)21/(ht”)2/2g 水力學(xué)教材11-11 =6.472/1/(0.952.07)21/(1.053.48)2/2/9.81 =0.414m 將該值代入公式d=hc”-（ht+Z） 水力學(xué)教材11-9=1.053.69-(2.07+0.414)=1.455m與假設(shè)數(shù)據(jù)不符，故需重新試算。經(jīng)試算，假設(shè)d=1.44m時(shí),d試=1.434m，兩者數(shù)據(jù)接近，故取消力池深度d=1.45m。3）消力池長(zhǎng)度計(jì)算水躍長(zhǎng)度按公式：Lj=6.9（hc” hc）計(jì)算 規(guī)范B.1.2-2Lj=6.9（3.480.6）=19.87m；消力池長(zhǎng)度按公式：LsjLsLj計(jì)算 規(guī)范B.1.2-1水平長(zhǎng)度Lj0.7519.87=14.9m，取Lj=15m斜坡段Ls按1：4放坡，取5.8m。4）消力池底板厚度計(jì)算t=k1(qH0.5)0.5 0.2(6.47(19.5-15.07)0.5)0.50.74m；取消力池底板厚度為0.8m。(2)海漫長(zhǎng)度計(jì)算Lp= kS (qsH0.5)0.5 規(guī)范B.2.1=11.5(5.74(19.5-15.07)0.5)0.5=39.97m；取Lp=40m；式中kS=1112；qs6.4750/56.4=5.74m3/s/m；H下=15.07m海漫水平段長(zhǎng)15m，采用60cm厚鋼筋混凝土澆筑，斜坡段長(zhǎng)25m，1:10放坡，采用60cm厚漿砌塊石砌筑。底部墊層分別鋪設(shè)350g/m2土工布一層和20cm厚碎石層。海漫每1.5m設(shè)50排水孔。(3)防沖槽設(shè)計(jì)沖刷坑深度計(jì)算hp=0.164(kq/(d0.5(ht/d)1/6) 水工設(shè)計(jì)手冊(cè)25-3-17 =0.164(1.35.74/(0.00050.5(2.07/0.0005)1/6) =13.66m則沖刷坑底高程15.4513.66=1.79mW=Ahd 水閘設(shè)計(jì)公式6-32=4（13.02.01.79）36.8m2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37.5m2W36.8m2。沖刷坑采用拋合金鋼網(wǎng)石兜拋石處理。3、防滲排水設(shè)計(jì)（1）地下輪廓線設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)任務(wù)書提供資料表明，本工程閘址地基主要由砂礫石層組成，為強(qiáng)透水土質(zhì)，故必須采取水平與垂直相結(jié)合的防滲措施。水平向采用鋪蓋防滲，垂直向采用防滲板樁防滲。鋪蓋采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)20m，鋪蓋與閘底板之間設(shè)水平止水。采用鋼筋砼板樁，布置在閘底板上游一側(cè)。由于閘址位置不透水層距底板約有16m，為便于施工和降低造價(jià)，采用“懸掛式板樁”。板樁入土深度為6m，厚20cm。（根據(jù)江蘇省大型水閘實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，鋼筋砼板樁長(zhǎng)度多數(shù)采用57m。-水閘設(shè)計(jì)規(guī)范SL265-2001第162頁(yè)）。在消力池水平段排水孔，排水孔孔徑150，間距1.5m，呈梅花形布置，底部鋪設(shè)土工布反濾。閘基防滲長(zhǎng)度：所需的最小地下輪廓線L=CH=75.5=38.5m（根據(jù)地質(zhì)資料取C=7）實(shí)際布置滲徑長(zhǎng)度：L=(20+62+20+6.8) =58.8m（上游鋪蓋長(zhǎng)20m，閘底板長(zhǎng)20m，垂直防滲墻深6m，下游消力池不設(shè)排水孔段長(zhǎng)6.8m），LL，滿足規(guī)范要求。（2）滲流計(jì)算1）計(jì)算水位組合：設(shè)計(jì)工況：上游擋水位19.5m，下游相應(yīng)水位14.5m，H=5.0m。校核工況：上游擋水位20.0m，下游相應(yīng)水位14.5m，H=5.5m。在上閘地下輪廓線所在的巖土為高滲水的砂礫石，查相關(guān)規(guī)范規(guī)定，允許坡降值為：水平段允許坡降值為 0.150.25出口段允許坡降值為 0.400.50a有效深度計(jì)算L0=46.8m，S0=7.5m；L0/S0=46.8/7.5=6.245.0 ；計(jì)算有效深度=0.546.5=23.25m16m 地基實(shí)際透水深度； =16m b簡(jiǎn)化地下輪廓將地下輪廓?jiǎng)澐殖?個(gè)段，c阻力系數(shù)計(jì)算 進(jìn)口段：011.5(S/T)3/2+0.4411.182，T=16m，S=10m； 內(nèi)部垂直段：022/(ctg(/4)(1-S/T)0.191，T=16m，S=7.5m； 水平段1：03L0.7(S1+S2)/T=0.506,T=16m，L=20m，S1=7.5m ，S2=1.9m； 內(nèi)部垂直段2：042/(ctg(/4)(1-S/T)0.027，T=16m，S=1.9m； 水平段2：05L0.7(S1+S2)/T0.754,T=16m，L=20m，S1=1.9m ，S2=1.9m； 內(nèi)部垂直段3：062/(ctg(/4)(1-S/T)0.037,T=16m，S=1.3m； 水平段3：07L0.7(S1+S2)/T=0.220,T=15.8m，L=6.8m，S1=1.3m ，S2=0m； 出口段：081.5(s/T)3/2+0.4410.451,T=15.8m，S=0.8m； 式中:S-齒墻或板樁的入土深度；T-地基有效深度或?qū)嶋H深度；d各分段水頭損失計(jì)算i3.37, H20.514.5=5.5m；各分段水頭損失：hi=(i/i)Hh1=1.1825.5/3.37=1.929m;h2=0.1915.5/3.37=0.312m;h3=0.5065.5/3.37=0.826m;h4=0.0275.5/3.37=0.044m;h5=0.7545.5/3.37=1.231m;h6=0.0375.5/3.37=0.060m;h7=0.2205.5/3.37=0.359m;h8=0.4515.5/3.37=0.736m;計(jì)算列表如下：改進(jìn)阻力系數(shù)法滲流計(jì)算表分段名 稱S(m)S1(m)S2(m)T(m)L(m)ihi(m)1進(jìn)口段1016.01.1821.9292內(nèi)部垂直段7.516.00.1910.3123水平段7.51.916.0200.5060.8264內(nèi)部垂直段1.916.00.0270.0445水平段1.91.916.0200.7541.2316內(nèi)部垂直段1.316.00.0370.0607水平段1.3015.86.80.2200