水闸课程设计

水水闸闸课课程程设设计计( (总总 2 22 2 页页) ) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1 -CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除 水利与生态工程学院水利与生态工程学院 水工建筑物课程设计水工建筑物课程设计 班级：班级： 学号：学号： 姓名：姓名： 指指导导 ——水闸设计 水闸设计 老老师师：： 目录目录 1 基本资料 1.1 工程概况 1.2 地质资料 1.3 水文气象 1.4 建筑材料 1.5 批准的规划成果 2 闸孔设计 2.1 闸址的选择 2.2 闸型的确定 2.3 拟定闸孔尺寸及闸墩厚度 2.4 校核泄洪能力 3 消能设计 3.1 消能防冲设计的控制情况 3.2 消力池尺寸及构造 3.3 海漫设计 3.4防冲槽设计 3.5上下游岸坡防护 4 防渗排水设计 4.1闸底地下轮廓线的布置 4.2排水设备的细部构造 4.3防渗计算 5 闸室布置 5.1 底板和闸墩 5.2 闸门与启闭机 5.3 上部结构 5.4 闸室的分缝与止水 6 闸室稳定计算 6.1 设计情况及荷载组合 6.2 完建无水期地基承载力验算 6.3 正常挡水期闸室抗滑稳定验算 7 上下游连接建筑物 7.1 上游连接建筑物 7.2 下游连接建筑物 水水 闸闸 设设 计计 1 1 基本资料基本资料 1.1 工程概况及拦河闸的任务 某拦河闸闸址以上流域面积 2234 平方公里，流域内耕地面积 288 万亩， 河流平均纵坡 1/6200。本工程属三级建筑物。 本工程投入使用后，在正常高水位时，可蓄水 2230万立米。上游 5个县 25个乡已建成提灌站 42处，有效灌溉面积 25 万亩。闸上游开南、北两干渠， 配支干 23 条，修建各种建筑物 1230座，可自流灌溉下游三县 21 万农田，效益 巨大，是解决某河流域农田的灌溉动脉，同时，也是解决地区浅层地下贫水区 的重要水源。 1.2 地质资料 （一）根据地质钻探资料，闸址附近地层中粉质壤土，厚度约 25m，其下 为不透水层，其物理力学性质如下： 1、湿重度 r 湿=20.2KN/m 3 土壤干重度 r 干=16.0KN／m 饱和重度 r 饱=22.2KN／m 3 浮重度 r 浮=12.2KN／m 3 2.自然含水量时，内摩擦角φ=230 饱和含水量时，内摩擦角φ=200 土壤的凝聚力 C=0.1KN／m2 3.地基允许承载力[P 地基]=150KPa 4.混凝土、砌石与土基摩擦系数 f=0.36 5.地基应力的不均匀系数[η]=1.5～2.0 6.渗透系数 K=9.29×10-3cm／s (二)本地区地震烈度为 60以下 3 1.3 文水气象 (一)气温：本地区年最高气温 42 度，最低气温为-18 度。 (二)风速：最大风速 V=20m／s，吹程 D=0.6Km。 (三)降雨量：非汛期(1～6 月及 10～12 月)9 个月河流平均最大流量为 10m3/s；汛期(7～9 月)3 个月河流平均最大流量为 130m3/s。年平均最大流量 36.1 m3/s，最大年径流总量为 9.25 亿 m3。年平均最小流量 15.6 m3/s，最小年 径流总量为 0.42 亿 m3。 (四)冰冻：颖河流域冰冻时间短，冻土很薄，不影响施工。 (五)上下游河道断面 1.4 建筑材料 本工程位于平原地区、山丘少，石料需从外地供给，距京广线很近，交通 条件较好。经调查本地区附近有较丰富的粘土材料。闸址处有足够多的砂料。 1.5 批准的规划成果 (一)灌溉用水季节，拦河闸的正常挡水位为 58.63m，下游无水。 (二)洪水标准。 1.设计洪水位 50 年一遇，相应的洪峰流量 1113m3／s，闸上游的洪水位为 59.5m，相应的下游水位 59.35m。 2.校核洪水位 200 年一遇，相应洪峰流量 1642.35 m3／s，闸上游的洪水位 6l.00m，闸下游水位 60.82m。 2 2 闸孔设计闸孔设计 2.1 闸址的选择 闸址、闸轴线的选择关系到工程的安全可靠、施工难易、操作运用、工程量及投资大小 等方面的问题。在选择过程中首先应根据地形、地质、水流、施工管理应用及拆迁情况等 方面进行分析研究，权衡利弊，经全面分析比较，合理确定。 本次设计中闸轴线的位置已由规划给出。 2.2 闸型确定 本工程主要任务是正常情况下拦河截水，以利灌溉，而当洪水来临时，开闸泄水， 以保防洪安全。由于是建于平原河道上的拦河闸，应具有较大的超泄能力，并利于排除漂 浮物，因此采用不设胸墙的开敞式水闸。 同时，由于河槽蓄水，闸前淤积对洪水位影响较大，为便于排出淤沙，闸底板高程 应尽可能低。因此，采用无底坎平顶板宽顶堰，堰顶高程与河床同高，即闸底板高程为 51.92m。 2.3 拟定闸孔尺寸及闸墩厚度 由于已知上、下游水位，可推算上游水头及下游水深，如表1 所示： 表 1上游水头计算 流量 Q（m3/s） 下游水深上游水深 过水断面积 行近流速 hs（m）H（m）（m2）（m3/s） 上游水头 H0（m） 设计流量 11137.437.58759.711.470.117.69 校核流量 1642.358.99.08947.691.730.159.23 注：考虑壅高 15~20cm。 闸门全开泄洪时，为平底板宽顶堰堰流，根据公式1 判别是否为淹没出流。 表 2 淹没出流判别表 计算情况 下游水深hs （m） 上游水头 H0 （m） 流态 设计水位 校核水位 7.43 8.90 7.69 9.23 7.43≥6.152 8.9≥7.384 淹没出流 淹没出流 中  为堰流侧收缩系数，取0.96； m 为堰流流量系数，取 0.385。 表 3 闸孔总净宽计算表 下游水深上游水头 hs（m）H0（m） 7.43 8.9 7.69 9.23 0.966 0.964 按照闸门总净宽计算公式(2)，根据设计洪水和校核洪水两种情况分别计算如下表。其 流量 Q（m3/s）淹没系数  B 0（m） 55.57 61.08 设计流量 1113 校核流量 1642.35 0.574 0.586 根据《闸门设计规范》中闸孔尺寸和水头系列标准，选定单孔净宽b=9m，同时为了 保证闸门对称开启，防止不良水流形态，选用7孔，闸孔总宽度为： L＝nb0+(n－1)d=（7×9）+（2×1.6+4×1.2）=71m 由于闸基为软基河床，选用整体式底板，缝设在闸墩上，中墩厚1.2m，缝墩厚 1.6m，边墩厚 0.5m。如图 1 所示。 图图 1 1闸孔尺寸布置图闸孔尺寸布置图 (单位：m) 2.4 校核泄洪能力 根据孔口与闸墩的尺寸可计算侧收缩系数，查《水闸设计规范》（规范表2-2），结 果如下： 对于中孔 靠缝墩孔 b 0 9 0.870，得 b s 9 1.2 中1 0.980 ； 对于边孔 b b 0 9 0.849， 得 b s 9 1.6 中2 0.975 ； 9 0.0.910 239，得 中3 b928.66 s ； 0 所以 与假定接近，根据选定的孔口尺寸与上下游水位，进一步换算流量如下表所示： 表 4过流能力校核计算表 计算情况 设计流量 1113 堰上水头 H0 （m） 7.691262 校核过流能