水閘畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、 第一章 基本資料第一節(jié) 工程概況該取水樞紐位于清河?xùn)|明市附近河段，以清河明山水庫(kù)為水源，除工業(yè)、城市及電站用水外，由該庫(kù)及明山至東明市區(qū)間水量供給灌溉用水7.07億立方米。渠首工程的主要任務(wù)是保證大明、東光兩灌區(qū)全部?jī)艄喔?8.3萬(wàn)畝。其中大明灌區(qū)為48.8萬(wàn)畝。東光灌區(qū)為39.5萬(wàn)畝。第二節(jié) 地形資料清河及東陵以上為山谷河道，距離主要灌區(qū)大明、東光較遠(yuǎn)。西蘇堡以下因河道彎曲、水位較低、控制面積過(guò)小，故灌區(qū)的渠須在東陵和西蘇堡之選擇。該河道長(zhǎng)約39.0公里，河道縱坡1/40001/2100之間，東陵至渾河堡為1/1400，渾河堡至永清公路橋?yàn)?2000，公路橋至西蘇堡為1/2100。東陵以上

2、河槽寬淺、河道紊亂，且多河叉。東陵以下至曹仲屯，河道逐漸規(guī)整，一般主河槽寬400米。曹促屯至西蘇堡段河寬250300米,沿河兩岸有廣闊灘地,寬約12公里,除局部地區(qū)有沙灘外,多為耕地。清河自東陵至永清公路河段右岸為東明市防洪大堤，全長(zhǎng)27.7公里，左岸僅有曹仲屯至前漠家堡段有堤防2.9公里。以下重點(diǎn)給出李官堡及漠家堡附近河道的情況。李官堡附近河道情況：河道順直段長(zhǎng)1.5公里,因有東清鐵路控制,河道比較穩(wěn)定,河槽寬400420米,河底高程34.20米,深槽靠近左岸,右岸為河漫灘,兩岸灘地高程38.038.5米,右岸距堤防160米,左岸 無(wú)堤,河床比降1/2000,洪水比降1/2500。漠家堡附近

3、河道情況：此段河道規(guī)整，順直段長(zhǎng)2.5公里,河槽寬270300米,深槽靠近右岸,河底高程最深處31.3米,一般為32.0米河岸較陡,高約4.0米,兩岸灘地高程35.036.0米,多為耕地,左岸距堤防300米,堤高2.0米,堤頂寬2.0米,內(nèi)外邊坡1:1.5,較為薄弱。右岸堤防距河槽1200米，堤高2.5為，堤頂寬4.5米，迎水坡1：2.5，背水坡1：3.0，右岸灘地有隱約低洼溝一條，蜿蜒下伸達(dá)后漠家堡村北，長(zhǎng)約3公里，河道自1991年以來(lái)尚無(wú)變動(dòng)，自修永清公路路基之后情況更為穩(wěn)定。按防洪總體規(guī)劃要求，閘址右岸大堤頂高程為百年一遇洪水位（見(jiàn)表1-1）加超高2米即39.74米。左岸堤頂高程為百年一

4、遇洪水加超高1.5米即39.24米。為便于堤防維護(hù)，保證在100年一遇1000年一遇洪水威脅下，東明市區(qū)的安全，希望兩岸堤高不高于4米。第三節(jié) 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)在推薦渠首處,河道順直,河床寬270米左右,河床部分均為礫質(zhì)粗砂,右30米內(nèi),由上到下可分為:礫砂含卵石，厚4.711.9米；礫質(zhì)粗砂含礫石及土，厚618米；以下為粗砂含土。河床兩岸灘地表層為松散粉砂及中砂覆蓋，厚2.44.5米，其下仍為礫質(zhì)粗砂。地下水埋深分布隨地形變化，一般在2.5米左右，風(fēng)積沙丘附近較深，大于3.5米；洼地較淺，約1.5米，因土透水性較強(qiáng)，地下水位變化受河道水位影響，豐水期河水補(bǔ)給地下水，水位較高，枯水期地下水補(bǔ)

5、給河水，水位較低。第四節(jié) 水文資料一、道處河道水位流量關(guān)系，見(jiàn)表1-1。二、泥沙資料：根據(jù)現(xiàn)有泥沙資料估算，灌溉保證率7%的推移質(zhì)（dcp=1.0mm）來(lái)量為16.735萬(wàn)立方米/年，洪水期推移質(zhì)（dcp=5.0mm，dmax=610mm）來(lái)量：w10%=85800m3,w2%=1727000 m3.。設(shè)計(jì)中必須考慮沖砂問(wèn)題。 （表1-1）設(shè)計(jì)頻率（%）流量（mp/s）上游水位(m)下游水位(m)0.15000.038.3537.8414020.037.7437.3853320.037.2636.98102800.036.8436.63252015.036.1035.9875400.033.9

6、033.7585287.033.5633.54三、氣象資料：推薦渠首距東明氣象站較近，該站觀測(cè)項(xiàng)目較完整。降雨、風(fēng)速、地溫、氣溫等均可采用其資料。1、降雨：年平均降雨量729mm，大部分集中在7、8月份，占全年降雨量的48.8%。水稻生長(zhǎng)期59月上旬，降雨量552.5mm，占全年降雨量的75.5%。平均月雨量最大者為7、8兩個(gè)月，均為160mm以上，最小者為12、1、2月，不足10mm。2、風(fēng)速：年平均風(fēng)速4.1m/s，各月平均風(fēng)速以35月為大，極端最大風(fēng)速發(fā)生于1954年4月22日，達(dá)29.7m/s，汛期最大風(fēng)速21.0m/s，多年平均最大風(fēng)速8.4m/s。3、氣溫：根據(jù)19051955年資

7、料統(tǒng)計(jì)，年平均氣溫7.5c,7月份最高,月平均氣溫24.8c,1月份氣溫最低,月平均氣溫-12.8c,月平均最高氣溫為7月,達(dá)30.2c,月平均最低氣溫為1月份,達(dá)-18.6c。4、凍層深度：1.5m。四、補(bǔ)充資料： 1、進(jìn)水閘后引水干渠底部高程33.1m，邊坡1：1.75，干渠底寬26.0m，縱坡1:3500； 2、最大引水流量78m3/s,閘下相應(yīng)水位35.8m。兩岸引水量相同，引水條件相似； 3、攔河閘上交通橋按二級(jí)公路橋設(shè)計(jì)，橋面寬按雙車(chē)道考慮（凈寬7.0m,總寬9.0m）； 4、本樞紐為二等工程，樞紐中主要建筑物為2級(jí)建筑物，次要建筑物為3級(jí)，臨時(shí)建筑物為4級(jí)；設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為100年

8、一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為1000年一遇； 5、攔河閘閘址下游河道流量水位關(guān)系，見(jiàn)附圖：漠家堡處河道qh關(guān)系圖。第二章 樞紐位置選定與總體布置第一節(jié) 樞紐位置的選定一、主要考慮的問(wèn)題：從兩岸引水的角度看：本樞紐的作用是給兩個(gè)灌區(qū)供水（東明、東光灌區(qū)），灌溉面積接近，引水流量相等，均為78m3/s，為滿足兩灌區(qū)的用水要求，需兩岸引水。從防洪的角度看：樞紐位于東明市附近，為市區(qū)安全，樞紐建成后壅水不能過(guò)高，否則會(huì)影響市區(qū)防洪安全或加強(qiáng)防洪負(fù)擔(dān)。從經(jīng)濟(jì)性角度看：永清公路在樞紐附近，跨過(guò)清河，為了節(jié)省造價(jià)，把橋建在閘上。二、樞紐位置選定的基本原則：根據(jù)河流的河勢(shì)情況，最大限度滿足上面所述的基本要求，綜合考慮

9、二者。從兩岸引水角度來(lái)看，樞紐應(yīng)選擇在以下地方：1、 河流順直、穩(wěn)定；2、 主河槽較窄、兩岸陡；3、 水流在兩岸靠岸。從河道地形上看：把東陵以上、西蘇堡壘以下排除，從李官堡與漠家堡之間來(lái)考慮，現(xiàn)分析如下：1、東陵以上屬山谷河道，樞紐布置不便，而且距灌區(qū)較遠(yuǎn)，因此引渠較長(zhǎng)，所以排除在此修建樞紐。 2、西蘇堡以上河道彎曲，不便于兩岸引水且河流水位低，可控制的灌溉的面積小，做有壩建筑物或攔河建筑物工程量大，所以排除在此處建樞紐。據(jù)以上分析，樞紐的位置應(yīng)選在東陵與西蘇堡之間的河道上。在東陵與西蘇堡之間有以下三處可選：1、 渾家堡段屬?gòu)澋蓝?，也不適宜建兩岸取水樞紐，所以排除在此建樞紐。2、 樞紐的位置應(yīng)

10、在李官堡與漠家堡之間選擇，因素比較如下：（1） 李官堡：a、順直段長(zhǎng)1.5km,河道穩(wěn)定；b、河寬400420m；c、河底高程34.2m。（2） 漠家堡：a、河道順直段長(zhǎng)2.5km，河道穩(wěn)定，且從1911年至今尚無(wú)變化；b、主河槽寬270300m；c、河底高程32.0m。比較上述因素：從兩岸引水而言，順直段越長(zhǎng)，越有利，主河槽寬度越小，水流兩側(cè)靠岸的程度較好；從河底高程角度而言，河底高程越低，在河流同樣來(lái)水的情況下，對(duì)上游的水位壅高越小，對(duì)市區(qū)的防洪越有利。綜合上述因素，選擇漠家堡處河段作為樞紐位置。攔河閘的軸線見(jiàn)地形圖。第二節(jié) 樞紐的型式選定一、從運(yùn)用的要求考慮：本樞紐為東明、東光兩灌區(qū)供水

11、，每側(cè)引水流量均為78m3/s，引水保證率p=75%。根據(jù)灌區(qū)的水利計(jì)算，要求進(jìn)水閘出水口處水位為35.8m。二、從河道來(lái)水情況考慮：對(duì)應(yīng)于p=75%的情況來(lái)看，河流來(lái)水量q=400m3/s ,大于782=156m3/s。因此，流量上滿足要求。三、從河流的水位上看：對(duì)應(yīng)于p=75%的情況來(lái)看：河道水位33.9m小于引水水位，不能滿足自流引水的要求，需建立攔河建筑物壅高水位。綜上所述，本樞紐應(yīng)采用有壩引水樞紐。第三節(jié) 攔河建筑物的型式對(duì)于有壩取水樞紐，攔河建筑物有兩種型式：（1）壅水壩 （2）攔河壩下面對(duì)這兩種型式作技術(shù)與經(jīng)濟(jì)比較而定。一、壅水壩：（一）從技術(shù)上來(lái)看：壩位于河中央，兩端須設(shè)沖沙閘

12、，沖沙閘的作用是為進(jìn)水閘定期沖沙。壅水壩易引起以下幾方面不利因素：1、壩前淤沙往往嚴(yán)重，而不易沖走，甚至?xí)倨綁雾敚菀滓鸷恿魃嫌沃髁鲾[動(dòng)，使一側(cè)取水口被堵，不能夠正常引水。2、洪水期不能夠通過(guò)閘門(mén)來(lái)調(diào)節(jié)上游的壅水水位，因此對(duì)市區(qū)防洪不利。3、要下泄同樣的洪水流量，由于堰頂高于河床，所以泄水時(shí)比設(shè)泄洪閘需要的過(guò)水寬度大，壩長(zhǎng)大，工程量大，相應(yīng)的防滲措施、防沖消能措施也會(huì)增加。（二）從經(jīng)濟(jì)（施工）上來(lái)看：壩的施工比閘的施工簡(jiǎn)單些，但工程量可能會(huì)大些，但不需要年運(yùn)行費(fèi)用。二、攔河閘：（一）從技術(shù)性上看：1、枯水期可以觀察閘前壅水及調(diào)節(jié)水位，滿足引水要求。2、洪水期，可以開(kāi)閘泄洪，且通過(guò)泄洪來(lái)沖刷

13、閘前淤沙，也可穩(wěn)定主河槽 。3、由于閘底板高程低于壅水壩壩頂高程，所以泄洪的單寬流量大，過(guò)水寬度可以小些，閘長(zhǎng)可以小于壩長(zhǎng)。（二）從經(jīng)濟(jì)性上看：1、過(guò)水寬度小，可能會(huì)省一些工程量，但建筑物的高度會(huì)大一些；2、對(duì)于泄水閘會(huì)增加每年的運(yùn)行管理費(fèi)用。綜合上述因素，從保證引水、防洪、沖沙、泄洪等方面考慮，攔河建筑物選用攔河閘。第四節(jié) 樞紐防沙措施一、來(lái)沙情況：根據(jù)資料，引水時(shí)，即p=75%時(shí)，河流推移質(zhì)（dcp=1.0mm）來(lái)沙量為16.735萬(wàn)m3/年，洪水期推移質(zhì)（dcp=5.0mm，dmax=610mm）來(lái)沙量分別是w10%=85.8萬(wàn)m3，w2%=172.7萬(wàn)m3，所以樞紐需要設(shè)防沙措施。二、

14、防沙設(shè)施型式：根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，樞紐內(nèi)防沙設(shè)施有兩種形式：沉沙槽 沖沙廊道下面對(duì)以上兩種情況分析如下：1、對(duì)于沉沙槽，它屬于定期沖沙，運(yùn)用于山區(qū)及平原河道，應(yīng)用較廣。2、對(duì)于沖沙廊道，它屬于連續(xù)沖沙，沖沙時(shí)用水量大，適用于沖積形河道，不適宜于推移質(zhì)較多的山谷河道。由于東陵以前屬山谷河道，推移質(zhì)多，且沖沙廊道結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以采用沉沙槽式的防沙設(shè)施。第五節(jié) 樞紐建筑物組成及基本設(shè)計(jì)參數(shù)與設(shè)計(jì)條件一、樞紐建筑物的組成：綜合前面數(shù)節(jié)內(nèi)容，主樞紐包含建筑物有：攔河閘、進(jìn)水閘（兩個(gè)）、沉沙槽（兩個(gè)）、沖沙槽（兩個(gè)）。二、建筑工的基本設(shè)計(jì)參數(shù)和設(shè)計(jì)條件：1、進(jìn)水閘、引水率：u=qs1/qs2|p=75%=782/

15、400=39%、引水角：即進(jìn)水口的水流方向與河道主流的夾角,一般=3060， 合適，可以減免入口處水流產(chǎn)生的橫向環(huán)流。本樞紐的=30。根據(jù)印度的經(jīng)驗(yàn)，引水口邊緣與攔河閘夾角=105110時(shí)，防沙入渠效果最好。本樞紐取=103。、進(jìn)水閘上、下游水位有以下四種情況：a、正常引水時(shí)，下35.8m，引取q=78m3/s，閘上、下游水位差h=0.2m，所以上游水位上=36.0m。b、c、當(dāng)遭遇設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)洪水和校核洪水時(shí)，進(jìn)水閘關(guān)閉不引水，攔河閘開(kāi)啟泄洪，特征水位如下：設(shè)計(jì)洪水上=37.74m, 下=渠底=33.1m(見(jiàn)下面)校核洪水上=38.35m, 下=33.1m、對(duì)于進(jìn)水閘消能防沖設(shè)計(jì)不利情況的水位：

16、考慮到水閘可能在來(lái)水量較大的豐水年引水，來(lái)水的頻率1%p75%，但為不常遇到情況，對(duì)灌區(qū)引水。此時(shí)，上游水位較高，下游水位可能較低或水位與渠底齊平，對(duì)于進(jìn)水閘的消能防沖是不利的。本設(shè)計(jì)取p=10%作為消能防沖的設(shè)計(jì)條件。此時(shí)，上=河|p=10%=36.1m，下取最不利情況，即下游無(wú)水時(shí)， 下=渠底=33.1m。綜合上述四種特征水位：a作為閘孔尺寸設(shè)計(jì)的條件；bc作為閘頂高程設(shè)計(jì)條件；下=渠底=33.1m作為進(jìn)水閘消能防沖設(shè)計(jì)條件。、閘底板的形式與高程：a、底板形式：采用平底板（寬頂堰），它的優(yōu)點(diǎn)是洪水泄水穩(wěn)定，構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便。b、底板高程：取與進(jìn)水口攔河壩齊平，對(duì)于多泥沙的大、中河流，壩頂

17、應(yīng)比設(shè)計(jì)水位下的河底平均高程高出1m至2m（或取沉沙槽水深的1/3），本樞紐取1.1m,所以：壩頂=進(jìn)閘底=32.0+1.1=33.1m、閘孔形式：因?yàn)殚l前水位變化幅度較大，引水=36.0m，最高=校核=38.35m。為了降低閘門(mén)高度及啟閉設(shè)備容量，孔口設(shè)胸墻，墻底高程應(yīng)高出引水水位(36.0m)，取36.2m，墻頂高程與閘頂高程齊平，取39.5m。（見(jiàn)后）2、攔河閘:、底板形式與底板高程:a、底板形式:因?yàn)楹拥揽v坡較小,宜采用平底板,且有利于加快排沙與泄洪。b、底板高程：取與河床平均高程齊平，即攔底=32.0m。c、孔口形式：為了加快泄洪，減少洪水期對(duì)上游水位的壅高，采用開(kāi)敞式（不設(shè)胸墻）。

18、、對(duì)攔河閘有以下六種特征水位：a、正常引水時(shí)：上=36.0m, 下=|q=782=33.6mb、通過(guò)設(shè)計(jì)流量q=4020m3/s, 下=37.74m, 下=37.78m,c、通過(guò)校核流量q=5000m3/s, 下=38.35m, 下=37.78m,d、進(jìn)水閘全部檢修，p=75%相應(yīng)q=400m3/s,全部由攔河閘下泄，相應(yīng)上、下游水位為：上=36.0m, 下始=|q=2440m3/s=33.6m。e、在引水期遇到校核洪水，進(jìn)水閘關(guān)閉，攔河閘泄洪，上、下游水位為：上=38.35m, 下=33.6m.f、在引水期遇到設(shè)計(jì)洪水時(shí)，進(jìn)水閘關(guān)閉，攔河閘泄洪，上、下游水位為：上=37.74m, 下=33.

19、6m。綜合上述六種特征水位：（1）a作為門(mén)高設(shè)計(jì)條件；（2）b、c作為閘孔寬度和閘頂高程設(shè)計(jì)條件；（3）d、e、f作為防沖消能設(shè)計(jì)條件。、攔河閘適宜寬度：根據(jù)水閘設(shè)計(jì)規(guī)范（sd133-84）編制說(shuō)明，攔河閘閘孔寬度b閘與河道寬度b河適宜的比值b閘/b河=0.85。（當(dāng)b河200m時(shí)）所以攔河閘適宜寬度b閘=0.85(270300)=230m255m。、容許過(guò)閘的單寬流量q：q根據(jù)河床地質(zhì)情況確定，河床面以下4.711.9m屬礫沙含卵石，11.9m以下屬于礫質(zhì)粗砂含礫石及土，厚18m，根據(jù)以上地質(zhì)情況，q=2030m3/s.m。、交通橋：按二級(jí)公路的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，凈寬不小于7.0m，設(shè)計(jì)驗(yàn)算荷載汽車(chē)

20、-20。驗(yàn)算荷載掛車(chē)-100。3沖沙閘：、閘孔寬度取1/31/10或1/51/20的寬，與沖沙槽末端寬度相同。、沖沙閘的特征水位：取沖沙時(shí)的水位，沖沙方式采用攔河閘進(jìn)水閘及另一側(cè)的沖沙閘全部關(guān)閉，對(duì)應(yīng)p=75%的流量q=400m3/s全由一個(gè)沖沙槽下泄。上=36.0m, 下= |q=244m3/s=33.6m,以上述的條件作為沖沙閘消能防沖的設(shè)計(jì)條件。4防洪墻：上游防洪墻：為1001000年一遇洪水時(shí)，樞紐不被淹沒(méi)，進(jìn)水閘上游胸墻與永清公路基構(gòu)上游防洪堤，堤頂高程應(yīng)滿足以下兩點(diǎn)要求：與堤頂防洪高程協(xié)調(diào)一致；樞紐不被洪水淹沒(méi)。所以堤頂高程取為39.5m.。下游防洪堤：由進(jìn)水閘背水一側(cè)及沖沙槽下游

21、胸墻構(gòu)成，堤頂高程應(yīng)使樞紐不被淹沒(méi)的條件是： 堤頂=38.5m比 校下=37.87m高出0.63m。第三章 攔河閘設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：閘孔設(shè)計(jì)、消能防沖設(shè)計(jì)、防滲排水設(shè)計(jì)、閘室布置、閘室穩(wěn)定計(jì)算、兩岸連接建筑物計(jì)算。第一節(jié) 閘孔設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：閘孔寬度、閘孔高度、閘門(mén)計(jì)算一、閘孔的形式1、孔口采用開(kāi)敞式，不設(shè)胸墻。2、底板采用平底板（無(wú)坎寬頂堰），底板=32.0m。二、閘孔寬度（一）凈寬nb：1、設(shè)計(jì)條件：要求樞紐通過(guò)：q設(shè)=4020m3/s(設(shè)計(jì)洪水流量)；q校=5000m3/s(校核洪水流量)。2、計(jì)算公式：采用淹沒(méi)寬頂堰公式：q=mb2gh03/23、計(jì)算孔寬nb:r=a/x=(285+25.7

22、4) 5.74/(285+25.741+22)=5.48 c=1/nr1/6=1/0.02255.481/6=59v=crj=595.481/2000=3.04m3/sht =37.38-32.0=5.38mh=37.74-32.0=5.74m所以h0=0.87查得=0.93則：nb=q/m2gh03/2 =4020/0.930.3850.929.86.213/2 =4020/22.08=182.06m式中：m：無(wú)側(cè)面收縮的流量系數(shù)，取0.385。：側(cè)收縮系數(shù)。取0.9：淹沒(méi)系數(shù)。取0.93即nb 取190m。因?yàn)閚=20，所以b=190/20=9.5m4、分縫分孔確定閘墩的形狀與厚度：分孔：

23、取20孔，每孔寬9.5m。墩厚：兩邊墩取1.0m，縫墩取1.6m，中墩取1.2m。墩形：中墩采用半圓形，邊墩采用方形。因孔寬9.5m，且平面閘門(mén)的水壓力較大，會(huì)相應(yīng)增加啟閉機(jī)容量，所以采用弧形閘門(mén)。采用兩孔一聯(lián)為攔河閘的形式，兩孔一聯(lián)和一單孔為沖沙閘的形式，因兩孔一聯(lián)，其結(jié)構(gòu)布置勻稱(chēng)，基底壓力偏心距小，整體性、抗震性均較好，可以有效減少不均勻沉降，且砼鋪蓋長(zhǎng)度為2030m，如果用三孔一聯(lián)，砼鋪蓋長(zhǎng)度已接近30m，鋪蓋過(guò)長(zhǎng)會(huì)降低單位長(zhǎng)度的防滲效果，所以綜合上述因素，采用兩孔一聯(lián)。5、求：實(shí)=1-0.2(n-1)0+kh0/nb =1-0.2(20-1)0.66+0.76.21/182.06 =1

24、-0.213.240.034 =0.916、驗(yàn)算實(shí)際過(guò)流能力：q=實(shí)mnb2gh03/2 =0.910.3850.93190/29.86.213/2=4241m3/s4241m3/s4020m3/s滿足要求7、驗(yàn)算校核情況下過(guò)流能力：ht=37.87-32=5.87mh=38.35-32=6.35mk=a/x=(285+26.38)6.38/（285+26.381+22）=6.06c=1/nr1/6=1/0.02256.061/6=60v=crj=606.06(1/2000)=3.3m3/sh0=h+v2/2g=6.35+3.32/29.8=6.91m由ht/h0=5.87/6.91=0.85

25、查出=0.96q=實(shí)mnb2gh03/2 =0.910.3850.9619029.86.913/2 =5138m3/s5138m3/s5000m3/s滿足要求（二）、每孔寬度：b孔=nb+101.6+91.2 =190+16+10.8 =216.8m（三）、驗(yàn)算閘孔寬及河寬比：據(jù)水閘設(shè)計(jì)規(guī)范sd133-84知：b河200mb孔/b河=216.8/285=0.760.85b孔=216.82850.850.85為經(jīng)驗(yàn)值 驗(yàn)算結(jié)果接近它就認(rèn)為滿足要求。（四）、驗(yàn)算過(guò)閘單寬流量q：據(jù)水利計(jì)算手冊(cè)查得q =25m3/s.m通過(guò)設(shè)計(jì)流量時(shí)：q=q設(shè)/b孔=4020/216.8=18.54m3/s.m25m

26、3/s.m通過(guò)校核流量時(shí)：q= q校/b孔=5000/216.8=23.06m3/s.m25m3/s.m滿足要求三、閘頂高程：根據(jù)規(guī)范，閘頂高程應(yīng)滿足下列兩種情況：泄水時(shí)：頂=設(shè)計(jì)洪水+a設(shè) =37.74+1.0 =38.74m 頂=校核洪水+a校 =38.37+0.7 =39.08m所以，應(yīng)取頂=39.08m考慮，樞紐防洪應(yīng)該和兩岸頂一致，也可取為39.5m。閘孔高度=39.5-32=7.5m.四、閘門(mén)高度由于閘門(mén)作用是在枯水期壅高水位供進(jìn)水閘取水，所以頂應(yīng)不低于36.0m，為了防止水流漫過(guò)閘頂，銹蝕閘門(mén)結(jié)構(gòu)，門(mén)頂高程應(yīng)該高于36.0m。所以：門(mén)頂=36.0+d浪 =36.0+0.5 =36

27、.5m第二節(jié)攔河閘消能防沖設(shè)計(jì)消能的方式與簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)內(nèi)容：方式：根據(jù)資料，河床抗沖能力較差，所以采用底流消能，消能工的形式采用挖深式消力池。設(shè)計(jì)內(nèi)容：池深d、池長(zhǎng)lk、護(hù)坦厚t、海漫長(zhǎng)l漫、防沖槽w、兩岸護(hù)坡護(hù)底及構(gòu)造設(shè)計(jì)。二、閘門(mén)的開(kāi)啟運(yùn)用方式及操作規(guī)程1、運(yùn)用方式：對(duì)于20孔水閘有多種運(yùn)用方式。如：各孔同步均勻分級(jí)開(kāi)啟，隔孔對(duì)稱(chēng)均勻分級(jí)開(kāi)啟等。2、規(guī)程應(yīng)遵守：對(duì)稱(chēng)性（指孔數(shù)、開(kāi)度、對(duì)稱(chēng)性）、均勻性、分級(jí)開(kāi)啟（指每級(jí)開(kāi)度一般不超過(guò)半米，與流量等因素有關(guān)）。三、消能防沖設(shè)計(jì)條件：（d、lk、t、l漫、tp等不利情況的確定）。（一）池深d:1、不利情況:按照水利學(xué)水躍理論，閘下泄q產(chǎn)生遠(yuǎn)驅(qū)水躍，

28、需設(shè)d，當(dāng)hc-ht差最大時(shí)，d 最大，最不利，所以d的設(shè)計(jì)條件指hc-ht最大時(shí)。2、設(shè)計(jì)要求：對(duì)于最不利情況設(shè)計(jì)d，使下泄水流過(guò)池內(nèi)發(fā)生稍淹淹沒(méi)沒(méi)水躍，使初始水面銜接滿足：hc=(d+ht+z)/ hc=1.051.1 z與池內(nèi)水量有關(guān)系。式中：hc躍后水深。hc下游水深。d池深。淹沒(méi)安全系數(shù)。z消力池出口處水面落差。（二）池長(zhǎng)lk：1、不利利情況：挖池深d以后，按1:31:4邊坡與底板連接，據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，池內(nèi)水躍始斷面在斜坡末端，池內(nèi)水躍長(zhǎng)度是自由水躍長(zhǎng)度的0.70.8倍。lk=（34）d+(0.70.8)lj所以，最不利的情況是自由水躍lj最大時(shí)。2、計(jì)算公式：lj=6.9(hc-hc)

29、式中：lj自由水躍 hc收縮水深根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)通過(guò)最大流量時(shí)，lj最大。（三）護(hù)坦厚t：1計(jì)算公式： 按抗沖要求t=kqh式中：k經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取0.1750.2 q入消力池單寬流量h上、下游水位差 2不利情況：qh最大時(shí)是最不利的情況。（四）海漫長(zhǎng)l漫1計(jì)算公式：按抗沖要求： l漫=k qh 式中：k海漫長(zhǎng)度計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取12。q出池的單寬流量。h上、下游水位差。2不利情況：qh最大時(shí)是最不利的情況。（五）沖刷坑深：1計(jì)算公式：tp=1.1q/v 式中：q出池的單寬流量。v下游河床流量，取0.8m/s-1.0m/s . 2.不利情況: q最大時(shí)是最不利的情況.四、d、lk、l 漫、t等不利情況

30、與水閘計(jì)算工況及閘門(mén)開(kāi)啟方式之間的關(guān)系.（一）關(guān)系： 1d、lk、l 漫、t等不利情況可能發(fā)生在某一種工況下，某一種閘門(mén)的開(kāi)啟方式下的某一個(gè)開(kāi)度下。 2d、lk、l 漫、t等不利情況沒(méi)有同步性，d最不利不一定就是lk、l 漫、t等的最不利情況。（二）計(jì)算內(nèi)容： 應(yīng)該是對(duì)于每一種的閘門(mén)開(kāi)啟方式下的每一個(gè)開(kāi)度進(jìn)行計(jì)算，對(duì)最不利情況進(jìn)行計(jì)算。五本設(shè)計(jì)采用計(jì)算工況及閘門(mén)開(kāi)啟方式：本設(shè)計(jì)只對(duì)于一種工況及一種閘門(mén)開(kāi)啟方式來(lái)計(jì)算。1 計(jì)算工況：選校核洪水對(duì)應(yīng)的上游水位上=38.38m.下始=33.6m.閘門(mén)的初始開(kāi)度:e0=0.3m q=uenb2gh02.閘門(mén)的開(kāi)啟方式:各孔閘門(mén)是同步分級(jí)均勻開(kāi)啟,每級(jí)開(kāi)

31、度可以取e0=0.3m0.5m。六、計(jì)算公式：（一）求各開(kāi)度下的流量：1孔流：e/h0.65 q= uenb2gh0式中：u流量系數(shù). 淹沒(méi)系數(shù). e開(kāi)度. nb凈寬. h0堰頂全水頭.hthc(淹沒(méi)出流). hthc(自由出流) =1.2.堰流: e/h0.65 q=mnb2gh03/2 式中: 側(cè)面收縮系數(shù). m無(wú)側(cè)面收縮的流量系數(shù). 淹沒(méi)系數(shù). nb凈寬. h0流速水頭.ht0.8h（自由出流） ht0.8h(淹沒(méi)出流)（二）單寬流量q:1. 入池流量q: q=q/b孔2出池流量q:q=q/b河寬（三）求躍前躍后水深：1 躍前水深：hc=e式中：垂直收縮系數(shù). e開(kāi)度.2.躍后水深： h

32、c=hc1+8aq2/ghc3-1/2式中：q入池流量 hc躍前水深(四)臨界水深hk: hk=3q2/g(五)求下游水深ht: 先求出流量模數(shù)：k0=q/i再求出b河2.67/nk0.推出ht.(六)自由水躍lj: lj=6.9(hc-hc)(七)護(hù)坦厚t: t=kqh 式中:k經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取0.175-0.20.(中小型取小值). q入池單寬流量. h上、下游水位差.（八）求海漫l漫 l漫=kqh式中：k海漫長(zhǎng)度計(jì)算系數(shù)，取12。 q出池單寬流量。（九）沖刷坑深度tp: tp=1.1q/v 式中： q出池單寬流量。 v河渠土壤允許平均流速，取1.0m/s.七、計(jì)算方法和步驟 1、可以列表來(lái)計(jì)

33、算不利情況。（見(jiàn)表3-1）表3-1qmax=5000m3/s (hc-ht) max=1.337m ljmax=23.58m tmax=0.747m l漫max41.783m tpmax=19.25m2.根據(jù)下列不利情況d、lk、t等八、計(jì)算結(jié)果：由表3-1知： tmax=0.747m 取 tmax=0.7m tpmax=19.25m 取tpmax=19mljmax=23.58m 取 ljmax=24ml漫max41.783m 取 l漫max42m (hc-ht) max=1.337m 取(hc-ht) max=1.34m所對(duì)應(yīng)的hc=40417m ht=2.81m q=7.843m3/s.九

34、、求池深d: 由表3-1知：htmax/hkmax由水力學(xué)附錄表查得 d=0.92m十、求池長(zhǎng)lk: lk=(34)d+(0.70.8) ljmax =30.92+0.724 =19.56m十一、布置海漫： 1海漫的作用：海漫能夠削減水流剩余流量，使水流均勻地?cái)U(kuò)散，調(diào)整流速分布，減小底部沖刷。 2海漫布置： 海漫的布置一般接消力池，前面宜設(shè)置510m有水平段。（取10m）。首端適當(dāng)加厚，為了加大水深減小流速，接水平段向下游砌筑1：10的斜坡，海漫全長(zhǎng)42m.3.構(gòu)造設(shè)計(jì)：（見(jiàn)圖3-1）使用材料：水平段的流速較大，沖刷能力強(qiáng)，故水平段采用漿砌石砌筑，斜坡段采用干砌石砌筑。厚度0.30.5m 取0

35、.4m墊層：為了改善地基應(yīng)力和排水能力，采用碎石墊層1015m,取10cm.4.兩岸的護(hù)坡材料，厚度、墊層都與河底海漫相同，護(hù)坡頂伸到岸坡內(nèi)0.5m，護(hù)坡底做齒墻。十二、沖刷坑從槽頂算起沖坑深：t沖=t沖max-htht由表3-1所對(duì)應(yīng)的t沖max得出：ht=5.87m=l海漫/10=42/10=4.2mht=5.87+4.2=10.07mt=19.25-10.07=9.18m十三、沖坑上游需要堆石面積：w石=t沖2+（mt沖）2式中：m沖刷坑上游邊坡系數(shù)，取3。 護(hù)坡堆石厚，取0.5m。 w石=0.59.182+(39.18)2 =0.529.03 =14.51m2十四、防沖槽（見(jiàn)圖3-2）

36、 設(shè)h槽=12m， 取h槽=2m b槽=（12）h槽， 取b槽=12=2m 上游坡度：m1=23，取2。下游坡度：m2=3 w槽=（22+4+32）+4/22=18m2 w槽=18m2w石=14.51m2滿足要求。十五、構(gòu)造要求（一）消力池：（見(jiàn)圖3-3、3-4、3-5）1、材料：采用砼c152、分縫：順?biāo)较蚍挚p，縫距2030m，位置不可在孔內(nèi)。3、排水：護(hù)坦上設(shè)排水孔，直徑510cm，間距12m，交錯(cuò)布置，成梅花狀布置。（取7cm，取2m），下游設(shè)反濾層，粒徑510cm，厚0.5m。4、尾水坎：高程：=32m或=32.5m 厚度：與護(hù)坦末端相同或稍薄。（二）、防沖槽：（見(jiàn)圖3-6） 內(nèi)設(shè)堆

37、石，粒徑2030cm。（三）、護(hù)坡海漫防沖槽段內(nèi)的護(hù)坡與底相同，槽末以后護(hù)坡長(zhǎng)(46)h.。第四章 攔河閘結(jié)構(gòu)布置一、閘門(mén)（一）型式尺寸1、型式：因?yàn)榭缍却笥?10米，所以采用雙主橫梁式弧形鋼閘門(mén)。2、尺寸：寬高=9.54.5m（二）面板支承結(jié)構(gòu)：支臂、肢桿二支，支承右橫梁，底梁距閘底處等于0.10.2倍的門(mén)高（取0.9m），頂橫梁距閘頂處等于0.4倍的門(mén)高（取1.8m），吊耳在底橫梁處。（三）支鉸高程：取高于下游最高水位約0.5m。37.74+0.5=38.24m（四）支臂長(zhǎng)度：取1.11.5倍門(mén)高。此處為8m。（五）牛腿尺寸：寬：0.50.7m,取0.6m。 長(zhǎng)：0.81.0m,取1.0m

38、。 斜率為：12.513.5,取13.5。（六）支臂與門(mén)面板連接：采用斜撐式連接，懸臂長(zhǎng)為b/5，取1.9m。（七）支撐鉸：支撐鉸采用圓錐鉸。（八）弧門(mén)自重：b10m, g=kckbh0.42b0.33hs式中：b孔口寬度。b=9.5m. h孔口高度。h=39.5-32=7.5m. hs設(shè)計(jì)水頭。hs=38.35-32=6.35m. kc材料系數(shù)。普通低碳鋼kc=1.0，低合金kc=0.8.此處kc=1.0 kb孔口寬度系數(shù)。5mb10m，kb取0.472。 g=kckbh0.42b0.33hs =1.00.4727.50.429.50.336.35 =14.67噸（九）止水布置：1、側(cè)止水：

39、采用p型橡皮止水，止水?dāng)D壓寬b=610cm。長(zhǎng)為面板弧曲線長(zhǎng)，個(gè)數(shù)2個(gè)。2、底止水：采用膠木，橡皮均可。長(zhǎng)度等于閘門(mén)的寬度。二、啟閉機(jī)：取3倍的門(mén)重。（主要參數(shù)見(jiàn)表4-1，4-2，圖4-1）fq=314.67=44.01噸表4-1啟閉機(jī)型號(hào)啟閉力（噸）啟閉高度h（m）主要尺寸（mm）abcehgijmnqpg-24024091682892.51801322302000125420601300800表4-2啟閉機(jī)型號(hào)吊點(diǎn)中距l(xiāng)(m)滾筒直徑(mm)機(jī)重（不含電器設(shè)備）地腳螺栓作用力(kg)qpq-2403.1m96006.17/6.65m24600q1q2q3q49028110761491316

40、653二、閘墩（一）、墩頭形狀、厚度見(jiàn)第三章第一節(jié)。（二）、閘門(mén)布置：1、工作閘門(mén)2、檢修閘門(mén)：平面疊梁式閘門(mén)。3、兩門(mén)間距：1.52.0m.（三）、檢修橋：寬1.52.0m.（四）墩長(zhǎng)：要滿足布置檢修橋、工作橋（3 5m）、交通橋（9 m）要求。（五）、墩頂高程：1、檢修橋：39.5 m2、工作橋：要滿足兩項(xiàng)要求：閘門(mén)全開(kāi)，底緣高出上游最高洪水r+超高（0.1 0.2）；閘門(mén)全開(kāi)，頂緣要低于工作橋縱梁底部0.5 1 m。3、交通橋：39.5m。也可放低一點(diǎn)。三、工作橋（見(jiàn)圖4-2）（一）總長(zhǎng)：l總=nb+dz+df+2db =190+91.2+101.6+21 =218.8m（二）工作橋跨度

41、：1、中孔：l0=2b+dz+df =29.5+1.2+1.6 =21.8m2、邊孔：l0=b+db+df/2 =9.5+1+1.6/2 =11.3m（二）橋結(jié)構(gòu)型式：由于l0810m，所以采用梁式雙t型式。（四）尺寸：1、寬度：一般為35m，取4.5m。 2、高度：hl=(1/81/10)l0=11.2m ， 取1.0m。（五）橋面高程：43.0+1+0.2=44.2m四、交通橋（見(jiàn)圖4-3）（一）寬、長(zhǎng)及l(fā)0同工作橋。（二）結(jié)構(gòu)型式：5t型梁式橋，縱梁門(mén)間距是1.52.0m，取1.6m。（三）高度：h交=（1/81/10）l0=1.31.5 取h交=1.5m（四）人行道：?jiǎn)蝹?cè)寬0.8m，欄

42、桿0.2cm，高出行車(chē)道0.2m，欄桿高1.0m。（五）路面：高鋪裝，砼采用c20，厚68 cm，取8 cm。（六）橫坡：i=1.5 2.0，取i=2。（七）縱坡：i=2.0 3.0，取i=3。兩側(cè)在行車(chē)道邊緣每隔10 m設(shè)排水孔。五、便橋（見(jiàn)圖4-4）（一）總長(zhǎng)：跨度同工作橋。（二）結(jié)構(gòu)型式：雙t型梁式橋。（三）橋高：h便=(1/8 1/10)l0=1.1 1.4m，取h便=1.2m（四）橋面高程：39.5+h+鋪層厚，碎石厚0.1m 則：橋面=39.5+1.2+0.1=40.7m（五）鋪層：碎石，厚0.1m。（六）欄桿：高取1.0m。六、底板（一）結(jié)構(gòu)型式：整體式平底板。（二）底板厚：t=

43、(1/5 1/8)b=1.2 1.9m，取1.5m。（三）齒墻：（見(jiàn)圖4-5）第五章 攔河閘的防滲排水設(shè)計(jì)第一節(jié) 地下輪廓線設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)要求：地下輪廓線長(zhǎng)滿足l1-14ch其中：c粗砂。取c=4.5。 h最大的水位差。（指閘上、下游）取引水時(shí)h=36-32=4.0mch=4.54=18 ml1-14=1+0.52+0.74+13+1+12+15+2=37.8m l1-14=37.8ch=18m 滿足設(shè)計(jì)要求。二、型式（見(jiàn)圖5-1）1、材料：鋼砼鋪蓋。 鋪蓋+底板防滲2、尺寸：長(zhǎng)：（2 4）h ，h=4.0m，取長(zhǎng)=16 m 齒墻為（0.8 1.0）m，取1.0m，底板長(zhǎng)取18 m3、墊層：采用

44、砼c5，鋪蓋與底板各設(shè)10 cm。第二節(jié)滲透計(jì)算一、內(nèi)容：1、底板下滲透壓力分布圖形。 2、形驗(yàn)算溢出坡降小于允許坡降值。 3、驗(yàn)算jxjx二、方法：采用直線法。三、計(jì)算步驟：1、先作滲壓水頭分布圖。（見(jiàn)圖5-2） 2、底板下的滲透壓力分布圖。（見(jiàn)圖5-3） 3、j出=h13/h13-14j出 =0.21/2=0.11j出=0.45 4、jx=h/l1-14jx =4.0/37.8=0.11jx=0.17 尺寸合理，滿足要求。 第六章 攔河閘穩(wěn)定、地基應(yīng)力計(jì)算第一節(jié) 概述一、設(shè)計(jì)內(nèi)容：抗滑穩(wěn)定與地基應(yīng)力的驗(yàn)算。二、工況：正常擋水期（屬于基本組合）。三、計(jì)算單元：1、順?biāo)较颍洪L(zhǎng)18m。 2、垂

45、直方向：寬21.8m。四、公式：1、抗滑：k=fw/pk 式中：f砼與粗砂，取0.5。 2、地基應(yīng)力：maxmin= w/bl+(-)6m0/bl2 （平均應(yīng)力） 五、控制標(biāo)準(zhǔn)：1、抗滑：k=1.25(級(jí)基本組合) 2、=100150kn/m2，=2，屬中等密實(shí)粗砂?；＃▽倩窘M合）第二節(jié) 正常擋水時(shí)抗滑穩(wěn)定及地基應(yīng)力計(jì)算一、荷載：1、結(jié)構(gòu)自重：底板：w1=(1.6+1.2+29.5) 1.51825=14715kn閘墩：w2=7.5(0.8+1.2+0.8) 1825=9450knw2=3.54.5(0.8+1.2+0.8) 25=1102.5kn門(mén)重：g1=14.679.82=288kn

46、工作橋重：w4=(0.1+0.2) 0.5+0.151.321.8252=718.7kn啟閉機(jī)：g2=6.659.82=130.34kn交通橋：w5=(0.1+0.2) 1.725+0.31.5821.58252=1080.7kn2、水平荷載：上游水壓力：（見(jiàn)圖6-1）p1=1h12b /2 =19.84221.8/2=174.4kn p2=1h22b/2=19.82221.8=43.6kn p3=h22b=9.82221.8=87.2kn下游水壓力：p4=h32b=9.81.6221.8=558kn水重：w水=24.56.521.81=12175.37kn揚(yáng)壓力（見(jiàn)圖6-2）：1=686.7

47、1=686.7kn 2=0.2431821.81=95.35kn 3=10.2641821.81/2=444.2kn3、車(chē)輛荷載：（見(jiàn)圖6-3）橫向布置。（見(jiàn)圖6-4）縱向布置。（見(jiàn)圖6-5）二、荷載簡(jiǎn)化：1、簡(jiǎn)化中心o點(diǎn)在上、下游底板中心。2、列表計(jì)算（見(jiàn)表6-1）。荷載名稱(chēng)垂直力（kn）水平力（kn）力臂（m）力矩m0（knm）底板w114715閘墩w29450w31102.53.754134.38閘門(mén)g1288.03.751080.0工作橋w4718.73.752695.13交通橋w51080.74.54863.15啟閉機(jī)g2130.343.75488.775上游壓力p11744.02.513106.5p2436.0p3872.0下游水壓力p4558.01.0650揚(yáng)壓力1686.7295.353444.26.0水重g3121752.5304