水利工程第二節(jié)

水利工程第二節(jié)第1頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期六（二）閘底板高程滿(mǎn)足水閘泄流能力考慮過(guò)閘單寬流量對(duì)地質(zhì)條件的適應(yīng)其它考慮工程投資是否最省考慮施工時(shí)基坑開(kāi)挖是否困難確定閘底板高程選擇底板高程是閘孔設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接影響水閘的運(yùn)作和造價(jià)第2頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期六（三）孔口尺寸擬定孔口尺寸的擬定，可根據(jù)給定的設(shè)計(jì)流量及相應(yīng)上，下游水位，用堰流或孔流公式計(jì)算所需閘孔總凈寬，進(jìn)而選擇孔數(shù)及單孔尺寸閘孔數(shù)愈多，閘墩也愈多，閘墩的阻水作用也就愈大。因此，從水力條件來(lái)說(shuō)，孔數(shù)少些為好但加大單孔寬度，孔數(shù)可以減少，但要求較大的啟閉設(shè)備，不一定經(jīng)濟(jì)第3頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期六對(duì)于堰流孔口：對(duì)于孔流孔口：第4頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期六（四）泄流能力1.堰流2.孔流（1）當(dāng)下游水深的大小不影響閘孔出流時(shí)，此種出流稱(chēng)為自由出流第5頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期六（2）當(dāng)閘下水躍發(fā)生在收縮斷面上游，水躍漩滾覆蓋了收縮斷面，此種出流稱(chēng)為淹沒(méi)出流第6頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期六二、水閘的消能防沖布置

水閘泄流時(shí),水流具有較大的動(dòng)能，而土質(zhì)河床抗沖能力很低，因而下游沖刷是一種相當(dāng)普遍的現(xiàn)象。第7頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期六（一）出閘水流的特點(diǎn)當(dāng)水閘初始泄流時(shí)，閘下的水很淺甚至無(wú)水，水流連接條件不利隨著閘門(mén)開(kāi)度增大和開(kāi)啟孔數(shù)的增加，下游水位逐漸抬高，形成水躍稍有淹沒(méi)的水躍，對(duì)水流的連接和消能是有利的當(dāng)淹沒(méi)較大時(shí)，下游水流強(qiáng)烈脈動(dòng)，水躍長(zhǎng)度和相應(yīng)的紊動(dòng)擴(kuò)散區(qū)都會(huì)延長(zhǎng)淹沒(méi)過(guò)大時(shí)，急流沿底部前進(jìn)，造成下游嚴(yán)重沖刷第8頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期六當(dāng)下游翼墻擴(kuò)寬程度過(guò)急或只有部分閘孔開(kāi)啟時(shí)，水流往往不能均勻擴(kuò)散，形成集中急溜，左沖右撞，蜿蜒蛇行，沖向下游，淘刷河岸及河床．這種水流被稱(chēng)之為折沖水流第9頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期六防止沖刷的措施1、選用合適的單寬流量。2、合理的平面布置。下泄水流盡量與原河床主流位置和方向一致。3、采取必要的消能防沖措施。4、制定合理的閘門(mén)開(kāi)啟程序。低流量時(shí)要隔孔交替或自中孔開(kāi)始對(duì)稱(chēng)開(kāi)啟，關(guān)閉時(shí)相反。第10頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期六消能防沖設(shè)計(jì)的控制條件過(guò)閘水流可呈緩流狀態(tài)和急流狀態(tài)緩流——無(wú)需特別的消能設(shè)施，只要引導(dǎo)水流均勻擴(kuò)散，限制回流的發(fā)展。急流——須采取適當(dāng)?shù)南艽胧Ｊ辜绷鬓D(zhuǎn)變成緩流。

水閘的消能設(shè)計(jì)控制條件沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)根據(jù)水閘的特點(diǎn)，選擇幾種可能的水位流量組合，結(jié)合考慮合理的閘門(mén)操作方案，通過(guò)計(jì)算或試驗(yàn)分析比較后確定。還應(yīng)根據(jù)各種可能出現(xiàn)的不利水位流量組合計(jì)算比較確定。第11頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期六（二）消能設(shè)計(jì)水閘一般采用底流式水躍消能

消力池是主要的底流消能設(shè)備，作用是造成產(chǎn)生淹沒(méi)式水躍所必需的尾水深度。

工程中多采用挖深的辦法形成消力池通常將護(hù)坦高程降低0.5~1.0m，使其形成消力池，以增加水深，促使水躍在消力池中發(fā)生，從而達(dá)到消能的目的.包括斜坡段和水平段兩部分。第12頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期六消力池底板(護(hù)坦)要具有足夠的重量、強(qiáng)度和抗沖耐磨能力第13頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期六（三）上下游防沖措施

消力池一般只能消掉40~70%的能量，所以消力池護(hù)坦后還需設(shè)防沖措施。一般設(shè)置海漫和防沖槽

第14頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期六1、海漫海漫是土基上水閘緊接消力池護(hù)坦后的防沖措施長(zhǎng)度一般用以下為經(jīng)驗(yàn)公式第15頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期六海漫的兩種結(jié)構(gòu)型式第16頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期六海漫不僅要求堅(jiān)固耐沖，還應(yīng)具有一定的柔性，以適應(yīng)下游河床可能的沖刷變形為了使?jié)B水能自由排出，減小可能存在的揚(yáng)壓力，以增強(qiáng)海漫的穩(wěn)定性，海漫應(yīng)具有一定的透水性，其下應(yīng)設(shè)反濾層或墊層海漫表面要求具有足夠的粗糙度，以增加其消能效果通常海漫的前段可用設(shè)置排水孔的混凝土板或漿砌石，其厚度為0.3～0.5m后段則可用厚0.4m左右的干砌塊石，在海漫下面還應(yīng)設(shè)置厚0.1～0.3m的卵石及毛砂墊層第17頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期六由于出池水流的流速和紊動(dòng)較大，所以在緊接消力池后的5~10m范圍內(nèi)，一般采用水平的漿砌石海漫，為使水流更好的擴(kuò)散，減緩流速，往往在水平段后接以向下游傾斜的干砌石海漫。第18頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

2、防沖槽

為進(jìn)一步消能，一般海漫末端都設(shè)有防沖槽。防沖槽深為1.5~2.5m，底寬為深的2~3倍。槽內(nèi)拋填塊石，拋石粒徑為0.3~0.5m第19頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期六3、上游河床的防護(hù)：由于進(jìn)閘水流的平面收縮和水面跌落，水流流速增大，容易造成河床沖刷，因此上游也需防護(hù)。閘室前的鋪蓋主要是防滲，但表面應(yīng)滿(mǎn)足抗沖要求，鋪蓋前要用漿砌塊石及干砌石護(hù)底，下設(shè)碎石及粗砂墊層。第20頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期六4、上下游岸坡的防護(hù)在水閘上下游范圍內(nèi)，水流流速較大，常有回流旋渦，因此對(duì)河岸岸坡也需加以防護(hù)靠近翼墻側(cè)常采用漿砌石護(hù)坡。第21頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期六三、閘基的防滲排水布置第22頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期六滲流的危害：1、閘基滲流對(duì)閘室底板產(chǎn)生向上的滲透壓力，從而減少了閘室的有效重量，對(duì)閘室的抗滑穩(wěn)定不利，兩岸的繞滲對(duì)翼墻的側(cè)向穩(wěn)定也不利可能造成閘基的滲透變形，嚴(yán)重的滲透變形可導(dǎo)致閘基的破壞，甚至使水閘失事。2、可使土中可溶物質(zhì)的溶解，有可能導(dǎo)致閘基的破壞。3、會(huì)造成漏水，引起水量損失防滲原則：“上堵下排”第23頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期六（一）防滲設(shè)備1.水平鋪蓋

它可延長(zhǎng)滲徑，從而減少滲透坡降和作用在閘底板上的滲透壓力第24頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2.板樁板樁常布置在底板上游端或鋪蓋前端，可降低揚(yáng)壓力；有時(shí)也布置在底板下游端，可減小滲流出逸坡降，但增加了底板所受揚(yáng)壓力板樁材料有：木材、鋼筋混凝土、鋼管、砂漿板樁第25頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期六第26頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期六3、定