水閘畢業(yè)設(shè)計(jì)

第一章基本資料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?8.3萬畝。其中大明灌區(qū)為48.8萬畝。東光灌區(qū)為39.5萬畝。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1/4000～1/2100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250～300米,沿河兩岸有廣闊灘地,寬約1～2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400～420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38.0～38.5米,右岸距堤防160米,左岸無堤,河床比降1/2000,洪水比降1/2500。漠家堡附近河道情況：此段河道規(guī)整，順直段長(zhǎng)2.5公里,河槽寬270～300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35.0～36.0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年以來尚無變動(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（見表1-1）加超高2米即39.74米。左岸堤頂高程為百年一遇洪水加超高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。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4.7～11.9米；礫質(zhì)粗砂含礫石及土，厚6～18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2.4～4.5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)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7５%的推移質(zhì)（dcp=1.0mm）來量為16.735萬立方米/年，洪水期推移質(zhì)（dcp=5.0mm，dmax=6～10mm）來量：W10%=85800m3,W2%=1727000m3.。設(shè)計(jì)中必須考慮沖砂問題。（表1-1）設(shè)計(jì)頻率（%）流量（mp/s）上游水位(m)下游水位(m)0.15000.038.3537.8414020.037.7437.3853320.037.2636.98102800.036.8436.63252015.036.1035.9875400.033.9033.7585287.033.5633.54三、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5～9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3～5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)1905～1955年資料統(tǒng)計(jì)，年平均氣溫7.5°C,7月份最高,月平均氣溫24.8°C,1月份氣溫最低,月平均氣溫-12.8°C,月平均最高氣溫為7月,達(dá)30.2°C,月平均最低氣溫為1月份,達(dá)-18.6°C。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，見附圖：漠家堡處河道Q——H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、主要考慮的問題：⑴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。⑵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高，否則會(huì)影響市區(qū)防洪安全或加強(qiáng)防洪負(fù)擔(dān)。⑶從經(jīng)濟(jì)性角度看：永清公路在樞紐附近，跨過清河，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，綜合考慮二者。㈠從兩岸引水角度來看，樞紐應(yīng)選擇在以下地方：河流順直、穩(wěn)定；主河槽較窄、兩岸陡；水流在兩岸靠岸。㈡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：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。樞紐的位置應(yīng)在李官堡與漠家堡之間選擇，因素比較如下：李官堡：a、順直段長(zhǎng)1.5km,河道穩(wěn)定；b、河寬400～420m；c、河底高程34.2m。漠家堡：a、河道順直段長(zhǎng)2.5km，河道穩(wěn)定，且從1911年至今尚無變化；b、主河槽寬270～300m；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，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、從河道來水情況考慮：對(duì)應(yīng)于P=75%的情況來看，河流來水量Q=400m3/s,大于78×2=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)上來看：壩位于河中央，兩端須設(shè)沖沙閘，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?，容易引起河流上游主流擺動(dòng)，使一側(cè)取水口被堵，不能夠正常引水。2、洪水期不能夠通過閘門來調(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，可以開閘泄洪，且通過泄洪來沖刷閘前淤沙，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）來沙量為16.735萬m3/年，洪水期推移質(zhì)（dcp=5.0mm，dmax=6～10mm）來沙量分別是W10%=85.8萬m3，W2%=172.7萬m3，所以樞紐需要設(shè)防沙措施。二、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：①沉沙槽②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①、引水率：u=Qs1/Qs2|p=75%=78×2/400=39%②、引水角：即進(jìn)水口的水流方向與河道主流的夾角α,一般α=30°～60，α合適，可以減免入口處水流產(chǎn)生的橫向環(huán)流。本樞紐的α=30°。根據(jù)印度的經(jīng)驗(yàn)，引水口邊緣與攔河閘夾角β=105°～110°時(shí)，防沙入渠效果最好。本樞紐取β=103°。③、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，攔河閘開啟泄洪，特征水位如下：ⅰ設(shè)計(jì)洪水▽上=37.74m,▽下=▽渠底=33.1m(見下面)ⅱ校核洪水▽上=38.35m,▽下=33.1m④、對(duì)于進(jìn)水閘消能防沖設(shè)計(jì)不利情況的水位：考慮到水閘可能在來水量較大的豐水年引水，來水的頻率1%＜P＜75%，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，即下游無水時(shí)，▽下=▽渠 底=33.1m。綜合上述四種特征水位：⑴a作為閘孔尺寸設(shè)計(jì)的條件；⑵bc作為閘頂高程設(shè)計(jì)條件；⑶▽下=▽渠 底=33.1m作為進(jìn)水閘消能防沖設(shè)計(jì)條件。⑤、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=33.1m⑥、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。（見后）2、攔河閘:①、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，采用開敞式（不設(shè)胸墻）。②、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=78×2=33.6mB、通過設(shè)計(jì)流量Q=4020m3/s,▽下=37.74m,▽下=37.78m,C、通過校核流量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=33.6m。綜合上述六種特征水位：（1）A作為門高設(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。③、攔河閘適宜寬度：根據(jù)水閘設(shè)計(jì)規(guī)范（SD133-84）編制說明，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×(270～300)=230m～255m。④、容許過閘的單寬流量[q]：[q]根據(jù)河床地質(zhì)情況確定，河床面以下4.7～11.9m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]=20～30m3/s.m。⑤、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-20。驗(yàn)算荷載掛車-100。3．沖沙閘：①、閘孔寬度取1/3～1/10或1/5～1/20的寬，與沖沙槽末端寬度相同。②、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100～1000年一遇洪水時(shí)，樞紐不被淹沒，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。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)及沖沙槽下游胸墻構(gòu)成，堤頂高程應(yīng)使樞紐不被淹沒的條件是：▽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、閘門計(jì)算一、閘孔的形式1、孔口采用開敞式，不設(shè)胸墻。2、底板采用平底板（無坎寬頂堰），▽底板=32.0m。二、閘孔寬度（一）凈寬nb：：1、設(shè)計(jì)條件：要求求樞紐通過：：Q設(shè)=4020mm3/s(設(shè)計(jì)洪水流流量)；Q校=5000mm3/s(校核洪水流流量)。2、計(jì)算公式：采用用淹沒寬頂堰堰公式：Q=mεσb√2gH03/23、計(jì)算孔寬nb::R=A/X=(2285+2××5.74))×5.774/(2885+2×55.74×√√1+22)=5.448C=1/nR11/6=1//0.02225×5.4481/6=599V=C√RJ=559×√5.48××1/20000=3.04mm3/sht=37.38-332.0=55.38mH=37.74--32.0==5.74mm所以H0=0.87查得σσ=0.933則：nb=Q/mεσσ√2gH03/2=44020/00.93×00.385××0.9×√√2×9.88×6.2113/2=40020/222.08=1182.066m式中：m：無側(cè)面面收縮的流量量系數(shù)，取0.385。ε：側(cè)收縮系數(shù)。取取0.9σ：淹沒系數(shù)。取00.93即nb取190mm。因?yàn)閚=20，所以bb=190//20=9..5m4、分縫分孔確定閘閘墩的形狀與與厚度：①分孔：取20孔，每每孔寬9.5m。②墩厚：兩邊墩取11.0m，縫墩取1.6m，中墩取1.2m。③墩形：中墩采用半半圓形，邊墩墩采用方形。④因孔寬9.5m，且且平面閘門的的水壓力較大大，會(huì)相應(yīng)增增加啟閉機(jī)容容量，所以采采用弧形閘門門。⑤采用兩孔一聯(lián)為攔攔河閘的形式式，兩孔一聯(lián)聯(lián)和一單孔為為沖沙閘的形形式，因兩孔孔一聯(lián)，其結(jié)結(jié)構(gòu)布置勻稱稱，基底壓力力偏心距小，整整體性、抗震震性均較好，可可以有效減少少不均勻沉降降，且砼鋪蓋蓋長(zhǎng)度為20～30m，如果用三三孔一聯(lián)，砼砼鋪蓋長(zhǎng)度已已接近30m，鋪蓋過長(zhǎng)長(zhǎng)會(huì)降低單位位長(zhǎng)度的防滲滲效果，所以以綜合上述因因素，采用兩兩孔一聯(lián)。5、求ε：ε實(shí)=1-0.2[((n-1)δ0+δk]H0/nb=1-00.2×[((20-1))×0.666+0.7]]×6.211/182..06=1-00.2×133.24×00.034=0.9916、驗(yàn)算實(shí)際過流能能力：Q=ε實(shí)mσnb√2gH033/2=0.91×00.385××0.93××190/√√2×9.88×6.2113/2=4241m3/ss∵4241m3/ss＞4020mm3/s∴滿足要求7、驗(yàn)算校核情況下下過流能力：：ht=37.877-32=55.87mH=38.35--32=6..35mK=A/x=(2285+2××6.38))×6.388/（285+22×6.388×√1+22）=6.066C=1/nR1//6=1/00.02255×6.0661/6=600V=C√RJ=660×√6.06××(1/20000)=3.3m3/sH0=H+V2/2gg=6.355+3.322/2×9..8=6.991m由ht/H0=5.877/6.911=0.855查出σ=0.966Q=ε實(shí)mσnb√2gH03/2=0.91×0..385×00.96×1190√2×9.88×6.9113/2=5138m33/s∵5138m3/ss＞5000mm3/s∴滿足要求（二）、每孔寬度度：B孔=nb+10×11.6+9××1.2=190++16+100.8=216..8m（三）、驗(yàn)算閘孔孔寬及河寬比比：據(jù)《水閘閘》設(shè)計(jì)規(guī)范范SD1333-84知：B河＞200mB孔/B河=216.8/2285=0..76＜0.85B孔=216.8＜2285×0..85∵0.85為經(jīng)驗(yàn)值值∴驗(yàn)算結(jié)果接近它就就認(rèn)為滿足要要求。（四）、驗(yàn)算過閘閘單寬流量q：據(jù)《水利利計(jì)算手冊(cè)》查查得[q]==25m3/s.m①通過設(shè)計(jì)流量時(shí)：：q=Q設(shè)/B孔==4020//216.88=18.554m3/s.m＜25m3/s.m②通過校核流量時(shí)：：q=Q校/B孔孔=50000/216..8=23..06m3/s.m＜25m3/s.m∴滿足要求三、閘頂高程：根據(jù)規(guī)范，閘頂高高程應(yīng)滿足下下列兩種情況況：泄水時(shí)：▽頂=▽▽設(shè)計(jì)洪水+AA設(shè)=377.74+11.0=388.74m▽頂=▽校核洪水+A校=338.37++0.7=339.08mm所以，應(yīng)取▽頂==39.088m考慮，樞樞紐防洪應(yīng)該該和兩岸頂一一致，也可取取為39.55m。閘孔高度=39..5-32==7.5m..四、閘門高度由于閘門作用是在在枯水期壅高高水位供進(jìn)水水閘取水，所所以▽頂應(yīng)不低于36.0m，為了防止止水流漫過閘閘頂，銹蝕閘閘門結(jié)構(gòu)，門門頂高程應(yīng)該該高于36.0m。所以：▽門頂=336.0+dd浪=366.0+0..5=366.5m第二節(jié)攔河閘消能能防沖設(shè)計(jì)消能的方式與簡(jiǎn)單單的設(shè)計(jì)內(nèi)容容：方式：根據(jù)資料，河河床抗沖能力力較差，所以以采用底流消消能，消能工工的形式采用用挖深式消力力池。設(shè)計(jì)內(nèi)容：池深dd、池長(zhǎng)LK、護(hù)坦厚t、海漫長(zhǎng)L漫、防沖槽W、兩岸護(hù)坡坡護(hù)底及構(gòu)造造設(shè)計(jì)。二、閘門的開啟運(yùn)運(yùn)用方式及操操作規(guī)程1、運(yùn)用方式：對(duì)于于20孔水閘有多多種運(yùn)用方式式。如：各孔孔同步均勻分分級(jí)開啟，隔隔孔對(duì)稱均勻勻分級(jí)開啟等等。2、規(guī)程應(yīng)遵守：對(duì)對(duì)稱性（指孔孔數(shù)、開度、對(duì)對(duì)稱性）、均均勻性、分級(jí)級(jí)開啟（指每每級(jí)開度一般般不超過半米米，與流量等等因素有關(guān)）。三、消能防沖設(shè)計(jì)計(jì)條件：（d、LK、t、L漫、tp等不利情況況的確定）。（一）池深d:1、不利情況:按照照水利學(xué)水躍躍理論，閘下下泄Q產(chǎn)生遠(yuǎn)驅(qū)水水躍，需設(shè)d，當(dāng)hc-ht差最大時(shí)，d最大，最不不利，所以d的設(shè)計(jì)條件件指hc-ht最大時(shí)。2、設(shè)計(jì)要求：對(duì)于于最不利情況況設(shè)計(jì)d，使下泄水水流過池內(nèi)發(fā)發(fā)生稍淹淹沒沒沒水躍，使使初始水面銜銜接滿足：σhc''=(d+htt+△z)/hhc''=1.005～1.1z與池內(nèi)水量有關(guān)系系。式中：hc''———躍后水深。hc——下游水深。d——池深。σ——淹沒安全系系數(shù)?！鱶——消力池出口處水面面落差。（二）池長(zhǎng)LK：：1、不利利情況：挖挖池深d以后，按1:3～1:4邊坡與底板板連接，據(jù)實(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，池池內(nèi)水躍始斷斷面在斜坡末末端，池內(nèi)水水躍長(zhǎng)度是自自由水躍長(zhǎng)度度的0.7～0.8倍。LK=（3～4）d+(0.7～00.8)Ljj所以，最不利的情情況是自由水水躍Lj最大時(shí)。2、計(jì)算公式：Ljj=6.9((hc＂-hc)式中：Lj——自自由水躍hcc——收縮水深根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)通過過最大流量時(shí)時(shí)，Lj最大。（三）護(hù)坦厚t：：1．計(jì)算公式：按按抗沖要求t=k√q′√△H式中：k—經(jīng)驗(yàn)系系數(shù)，取0.1755—0.2q′′—入消力池單單寬流量△H—上、下游水位差2．不利利情況：q′√△H最大時(shí)是最最不利的情況況。（四）海漫長(zhǎng)L漫漫1．計(jì)算公式：按抗抗沖要求：L漫漫=K√q′√△H式中：k——海漫漫長(zhǎng)度計(jì)算的的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取12。q′——出池的單寬寬流量?！鱄——上、下游水位差。2．不利情況：q′′√△H最大時(shí)是最最不利的情況況。（五）沖刷坑深：：1．計(jì)算公式：tpp=1.1q′/[V]式式中：q′——出池的單寬寬流量。[V]——下游河河床流量，取取0.8m/ss---1..0m/s.2.不利情況況:q′最大時(shí)是最最不利的情況況.四、d、Lk、L漫、t等不利利情況與水閘閘計(jì)算工況及及閘門開啟方方式之間的關(guān)關(guān)系.（一）關(guān)系：1．d、LLk、L漫、t等不利情況況可能發(fā)生在在某一種工況況下，某一種種閘門的開啟啟方式下的某某一個(gè)開度下下。2．d、LLk、L漫、t等不利情況況沒有同步性性，d最不利不一一定就是Lk、L漫、t等的最不利利情況。（二）計(jì)算內(nèi)容：：應(yīng)該是是對(duì)于每一種種的閘門開啟啟方式下的每每一個(gè)開度進(jìn)進(jìn)行計(jì)算，對(duì)對(duì)最不利情況況進(jìn)行計(jì)算。五．本設(shè)計(jì)采用計(jì)計(jì)算工況及閘閘門開啟方式式：本設(shè)計(jì)只對(duì)于一種種工況及一種種閘門開啟方方式來計(jì)算。計(jì)算工況：選校核核洪水對(duì)應(yīng)的上游水位▽▽上=38.338m.▽下始=33..6m.閘門的初始開度::e0=0.3mmQ=uuenb√2gH02.閘門的開啟方式::各孔閘門是同步分分級(jí)均勻開啟啟,每級(jí)開度可可以取e0=0.3mm—0.5m。六、計(jì)算公式：（一）求各開度下下的流量：1．孔流：e/H＜＜0.65Q=uuσenb√2gH0式中：u——流量量系數(shù).σ——淹沒系數(shù)..e———開度.nbb——凈寬.H00——堰頂全水頭.ht＞hc″(淹沒出流).hht＜hc″(自由出流)σ′=1.2.堰流:e/H＜0..65QQ=εmσnb√2gH03/2式中中:ε——側(cè)面收縮系系數(shù).mm——無側(cè)面收縮縮的流量系數(shù)數(shù).σ——淹沒系數(shù)..nb——凈寬.H0——流速水頭.ht＜0.8H（自由出出流）ht≥0.8H(淹沒出流)（二）單寬流量qq:入池流量q:q=Q/B孔 2．出池流量q′::q′=Q/B河寬（三）求躍前躍后后水深：躍前水深：hc=ε′e式中：ε′——垂垂直收縮系數(shù)數(shù).e———開度.2.躍后水深：hcc″=hc√1+8aqq2/ghc3-1/2式中：q——入池池流量hcc——躍前水深(四)臨界水深hk:hk=3√q2/g(五)求下游水深ht::①先求出流量模數(shù)：：k0=Q/√i②再求出B河2.667/nk00.推出ht.(六)自由水躍Lj:Lj=6.9((hc″-hc)(七)護(hù)坦厚t:t=k√q√△HH式中:k———經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取取0.1755---0..20.(中小型取小小值).q——入池單寬流流量.√△H——上、下游水位差..（八）求海漫L漫漫L漫漫=K√q′√△H式中：K——海漫漫長(zhǎng)度計(jì)算系系數(shù)，取12。q′′——出池單寬流流量。（九）沖刷坑深度度tp:tp=1.1q′′/﹝v﹞式中中：q′——出池單寬流流量。﹝v﹞——河渠土壤允允許平均流速速，取1.00m/s.七、計(jì)算方法和步步驟1、可以列列表來計(jì)算不不利情況。（見見表3-1）表3-1Qmax=50000m3/s((hc＂-ht)max=1.3377mLjmmax=23.588mtmax=0..747mLL漫max＝41.7883mtpmax=19.255m2.根據(jù)下列不利情況況d、Lk、t等八、計(jì)算結(jié)果：由由表3-1知：tmax==0.7477m取tmax=0.7mtpmax=19..25m取tpmax=19mLjmax=233.58m取Ljmax=24mL漫max＝41.7783m取L漫max＝42m(hc＂-ht)maxx=1.3377m取(hc＂-ht)max=1.34m所對(duì)應(yīng)的hc＂==404177mht=2.811mq==7.8433m3/s.九、求池深d:由表3-11知：Htmax/Hkmax由《水水力學(xué)》附錄錄表查得d=0.92m十、求池長(zhǎng)Lk::Lk=(3～～4)d+((0.7～0.8)LLjmax=3×00.92+00.7×244=19..56m十一、布置海漫：：1．海漫的作作用：海漫能夠削減水流流剩余流量，使使水流均勻地地?cái)U(kuò)散，調(diào)整整流速分布，減減小底部沖刷刷。2．海漫布置置：海漫的的布置一般接接消力池，前前面宜設(shè)置5～10m有水平平段。（取110m）。首首端適當(dāng)加厚厚，為了加大大水深減小流流速，接水平平段向下游砌砌筑1：10的斜坡，海海漫全長(zhǎng)422m.3.構(gòu)造設(shè)計(jì)：（見圖圖3-1）①使用材料：水平段段的流速較大大，沖刷能力力強(qiáng)，故水平平段采用漿砌砌石砌筑，斜斜坡段采用干干砌石砌筑。②厚度0.3～0.5mm取0.4m③墊層：為了改善地地基應(yīng)力和排排水能力，采采用碎石墊層層10～15m,取10cm..4.兩岸的護(hù)坡材料，厚厚度、墊層都都與河底海漫漫相同，護(hù)坡坡頂伸到岸坡坡內(nèi)0.5mm，護(hù)坡底做做齒墻。十二、沖刷坑從槽頂算起沖坑深深：t沖=t沖max-hht″ht由表3-1所對(duì)應(yīng)的tt沖max得出：ht=5.87mmΔ=L海漫/10==42/100=4.2mmht″=5.87+4..2=10..07mt=19.25--10.077=9.188m十三、沖坑上游需需要堆石面積積：W石=δ√t沖2+（mt沖）2式中：m——沖刷刷坑上游邊坡坡系數(shù)，取3。δ——護(hù)坡堆石厚厚，取0.55m。W石==0.5√9.182+(3×99.18)22=0.55×29.003=14..51m2十四、防沖槽（見見圖3-2）設(shè)h槽=1～2m，取h槽=2mbb槽=（1～2）h槽，取b槽=1×2==2m上游坡度：m1=2～3，取2。下游坡度度：m2=3WW槽=﹝（2×2+44+3×2）+4﹞/2×2==18m2∵W槽=18m2＞W(wǎng)石==14.511m2∴滿足要求。十五、構(gòu)造要求（一）消力池：（見見圖3-3、3-4、3-5）1、材料：采用砼CC152、分縫：順?biāo)较蛳蚍挚p，縫距距20～30m，位置置不可在孔內(nèi)內(nèi)。3、排水：護(hù)坦上設(shè)設(shè)排水孔，直直徑5～10cm，間間距1～2m，交錯(cuò)布布置，成梅花花狀布置。（Ф取7cm，а取2m），下游游設(shè)反濾層，粒粒徑5～10cm，厚厚0.5m。4、尾水坎：高程：：▽=32m或▽=32.5mm厚度：與護(hù)護(hù)坦末端相同同或稍薄。（二）、防沖槽：：（見圖3-6）內(nèi)內(nèi)設(shè)堆石，粒粒徑20～30cm。（三）、護(hù)坡海漫防沖槽段內(nèi)的的護(hù)坡與底相相同，槽末以以后護(hù)坡長(zhǎng)(4～6)H.。第四章攔河河閘結(jié)構(gòu)布置置一、閘門（一）型式尺寸1、型式：因?yàn)榭缍榷却笥?～10米，所以采用用雙主橫梁式式弧形鋼閘門門。2、尺寸：寬×高==9.5×44.5m（二）面板支承結(jié)結(jié)構(gòu)：支臂、肢肢桿二支，支支承右橫梁，底底梁距閘底處處等于0.1～0.2倍的門高（取取0.9m），頂橫梁梁距閘頂處等等于0.4倍的門高（取取1.8m），吊耳在在底橫梁處。（三）支鉸高程：：取高于下游游最高水位約約0.5m?！?7.74+0..5=38..24m（四）支臂長(zhǎng)度：：取1.1～1.5倍門高。此此處為8m。（五）牛腿尺寸：：寬：0.5～0.7m,取0.6m。長(zhǎng)：0.8～1.0m,取1.0m。斜率為：1﹕2.5～1﹕3.5,取1﹕3.5。（六）支臂與門面面板連接：采采用斜撐式連連接，懸臂長(zhǎng)長(zhǎng)為b/5，取1.9m。（七）支撐鉸：支支撐鉸采用圓圓錐鉸。（八）弧門自重：：∵B≤10m,∴G=kc×kbH0.42B0.33Hs式中：B——孔口口寬度。B=9.55m.H———孔口高度。H=39..5-32==7.5m.HSS——設(shè)計(jì)水頭。HHS=38.335-32==6.35mm.KCC——材料系數(shù)。普普通低碳鋼KC=1.0，低合金KC=0.8.此處KC=1.0Kbb——孔口寬度系系數(shù)。5m≤B≤10m，Kb取0.472。G==KCKbH0.42B0.33Hs==1.0×00.472××7.50.442×9.550.33×66.35==14.677噸（九）止水布置：：1、側(cè)止水：采用PP型橡皮止水水，止水?dāng)D壓壓寬b′=6～10cm。長(zhǎng)長(zhǎng)為面板弧曲曲線長(zhǎng)，個(gè)數(shù)數(shù)2個(gè)。2、底止水：采用膠膠木，橡皮均均可。長(zhǎng)度等等于閘門的寬寬度。二、啟閉機(jī)：取33倍的門重。（主主要參數(shù)見表表4-1，4-2，圖4-1）FQ=3×14.677=44.001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-2×4002×4091682892.51801322302000125420601300800表4-2啟閉機(jī)型號(hào)吊點(diǎn)中距L(m))滾筒直徑(mm))機(jī)重（不含電器設(shè)設(shè)備）地腳螺栓作用力(kg)QPQ-2×4003.1m～96006.17/6.665M24×600Q1Q2Q3Q49028110761491316653二、閘墩（一）、墩頭形狀狀、厚度見第第三章第一節(jié)節(jié)。（二）、閘門布置置：1、工作閘門2、檢修閘門：平面面疊梁式閘門門。3、兩門間距：1..5～2.0m.（三）、檢修橋：：寬1.5～2.0m..（四）墩長(zhǎng)：要滿滿足布置檢修修橋、工作橋橋（3～5m）、交通橋橋（9m）要求。（五）、墩頂高程程：1、檢修橋：39..5m2、工作橋：要滿足足兩項(xiàng)要求：：①閘門全開，底底緣高出上游游最高洪水Δr+超高（0.1～0.2）；②閘門全開，頂頂緣要低于工工作橋縱梁底底部0.5～1m。3、交通橋：▽399.5m。也也可放低一點(diǎn)點(diǎn)。三、工作橋（見圖圖4-2）（一）總長(zhǎng)：L總總=nb+∑dz+∑df+2dB=1990+9×11.2+100×1.6++2×1=2118.8m（二）工作橋跨度度：1、中孔：L0=2b+ddz+df=2×9..5+1.22+1.6=21.88m2、邊孔：L0=bb+dB+df/2=9.55+1+1..6/2=11..3m（二）橋結(jié)構(gòu)型式式：由于L0＞8～10m，所以采用用梁式雙T型式。（四）尺寸：1、寬寬度：一般為為3～5m，取4.5m。22、高度：hL=(1/8～1/10))L0=1～1.2m，取1.0m。（五）橋面高程：：43.0++1+0.22=44.22m四、交通橋（見圖圖4-3）（一）寬、長(zhǎng)及LL0同工作橋。（二）結(jié)構(gòu)型式：：5T型梁式橋，縱縱梁門間距是是1.5～2.0m，取1.6m。（三）高度：h交交=（1/8～1/10）L0=1.3～1.5取h交=1.5mm（四）人行道：?jiǎn)螁蝹?cè)寬0.8m，欄桿0.2cm，高出行車車道0.2m，欄桿高1.0m。（五）路面：高鋪鋪裝，砼采用用C20，厚6～8cm，取8cm。（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)在行車道邊緣緣每隔10m設(shè)排水孔孔。五、便橋（見圖44-4）（一）總長(zhǎng)：跨度度同工作橋。（二）結(jié)構(gòu)型式：：雙T型梁式橋。（三）橋高：h便便=(1/88～1/10))L0=1.1～1.4m，取h便=1.2mm（四）橋面高程：：39.5++h+鋪層厚，碎碎石厚0.11m則：▽橋面=39..5+1.22+0.1==40.7mm（五）鋪層：碎石石，厚0.1m。（六）欄桿：高取取1.0m。六、底板（一）結(jié)構(gòu)型式：：整體式平底底板。（二）底板厚：tt=(1/55～1/8)bb=1.2～1.9m，取1.5m。（三）齒墻：（見見圖4-5）第五章攔河河閘的防滲排排水設(shè)計(jì)第一節(jié)地下下輪廓線設(shè)計(jì)計(jì)一、設(shè)計(jì)要求：地地下輪廓線長(zhǎng)長(zhǎng)滿足L1-14＜CH其中：C——粗砂砂。取C=4.5。H———最大的水位位差。（指閘閘上、下游）取取引水時(shí)H=36--32=4..0m∴CH=4.5×44=18mmL1-14=1+00.5×2++0.7×44+13+11+1×2++15+2==37.8mm∵L1-14=37..8＞CH=18mm∴滿足設(shè)計(jì)要要求。二、型式（見圖55-1）1、材料：鋼砼鋪蓋蓋。鋪蓋+底板防滲2、尺寸：長(zhǎng)：（22～4）H，H=4.0mm，取長(zhǎng)=16m齒墻為（0.8～1.0）m，取1.0mm，底板長(zhǎng)取取18m3、墊層：采用砼CC5，鋪蓋與底底板各設(shè)100cm。第二節(jié)滲透計(jì)計(jì)算一、內(nèi)容：1、底底板下滲透壓壓力分布圖形形。2、形驗(yàn)算溢溢出坡降小于于允許坡降值值。3、驗(yàn)算Jx≤〔Jx〕二、方法：采用直直線法。三、計(jì)算步驟：11、先作滲壓壓水頭分布圖圖。（見圖5-2）2、底板下的的滲透壓力分分布圖。（見見圖5-3）3、J出=h13/h13-114≤〔J出〕=0.221/2=00.11≤〔J出〕=0.45544、Jx=H/L1--14≤〔Jx〕=4.0//37.8==0.11≤≤〔Jx〕=0.177∴尺寸合理，滿足要要求。第六章攔河河閘穩(wěn)定、地地基應(yīng)力計(jì)算算第一節(jié)概概述一、設(shè)計(jì)內(nèi)容：抗抗滑穩(wěn)定與地地基應(yīng)力的驗(yàn)驗(yàn)算。二、工況：正常擋擋水期（屬于于基本組合）。三、計(jì)算單元：11、順?biāo)较蛳颍洪L(zhǎng)18m。2、垂直方向向：寬21..8m。四、公式：1、抗抗滑：K=f∑W/∑P≤〔K〕式中：f——砼與粗砂，取取0.5。2、地基應(yīng)力力：σmaxminn=∑W/BL++(-)6∑M0/BL2σ（平均應(yīng)力）≤〔σ〕η≤〔η〕五、控制標(biāo)準(zhǔn)：11、抗滑：〔K〕=1.255(Ⅳ級(jí)基本組合)2、〔σ〕=100～150KNN/m2，〔η〕=2，屬中等密密實(shí)粗砂?；?。（屬基本本組合）第二節(jié)正常擋擋水時(shí)抗滑穩(wěn)穩(wěn)定及地基應(yīng)應(yīng)力計(jì)算一、荷載：1、結(jié)構(gòu)自重：底板：W1=(11.6+1..2+2×99.5)××1.5×118×25==147155KN閘墩：W2=7..5×(0..8+1.22+0.8))×18××25=94450KNW2′=3.5×4.55×(0.88+1.2++0.8)×25=11102.55KN門重：G1=144.67×99.8×2==288KNN工作橋重：W4==〔(0.1++0.2)×0.5++0.15××1.3〕×21.88×25×22=718..7KN啟閉機(jī)：G2=66.65×99.8×2==130.334KN交通橋：W5=〔(0.1++0.2)×1.7225+0.33×1.588〕×21.558×25××2=10880.7KNN2、水平荷載：上游水壓力：（見見圖6-1）P1=1×γH12B/2=1×9..8×42×21.88/2=1774.4KNNP22=1×γH22B/2=11××9.88×22×21.88=43.66KNP33=γH22B=9.88×22×21.88=87.22KN下游水壓力：P44=γH32B=9.88×1.622×21.88=558KKN水重：W水=2××4.5×66.5×211.8×1==121755.37KNN揚(yáng)壓力（見圖6--2）：ν1=686..7×1=6686.7KKNν2=0.243×118×21..8×1=995.35KKNν3=1×0.2644×18×221.8×11/2=4444.2KNN3、車輛荷載：（見見圖6-3）①橫向布置。（見圖圖6-4）②縱向布置。（見圖圖6-5）二、荷載簡(jiǎn)化：11、簡(jiǎn)化中心O點(diǎn)在上、下下游底板中心心。2、列表計(jì)算（見表表6-1）。荷載名稱垂直力（KN）水平力（KN）力臂（m）力矩M0（KN·m）↓↑→ ←←底板W114715閘墩W29450W31102.53.754134.38閘門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γ1686.7γ295.35γ3444.26.0水重G3121752.530437.5車載橫向5006.95縱向10004.5∑∑W=39933..99↓∑P=2996.22→∑M=28434..45三、抗滑穩(wěn)定計(jì)算算：1、由表6-1查得得：∑W=399933.999KN,∑P=29996.2KNN2、計(jì)算：K=f∑∑W/∑P≥〔K〕=0..5×399933.999/29966.2=6..64∵K=6.64≥〔K〕=1.255∴滿足要求。四、地基應(yīng)力計(jì)算算：1、由表6-1查得得：∑W=399933.999KN，∑M0=288434.4452、計(jì)算：σmaxx=∑W/BL++6∑M0/BL2=399933.999/18××21.8++6×284434.455/182×21