水閘課程設(shè)計(jì)

第一章總述

第一節(jié)概述

本工程是西通河灌區(qū)第一級(jí)抽水站的攔河閘，其主要任務(wù)是攔蓄西通河的河

水，抬高水位滿足抽水灌溉的需要；洪水期能夠宣泄洪水，保證兩岸農(nóng)田不被洪

水淹沒。

第二節(jié)基本資料

（-）閘的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范.》SD133-84（以下簡稱SD133-84）,該閘按IV級(jí)建筑物

設(shè)計(jì)。

（二）水位流量資料

運(yùn)用情況上游水位（米）下游流量（m3/s）

正常蓄水198.000

設(shè)計(jì)洪水198.3661.40

校核洪水198.9079.70

卜.游水位流量關(guān)系見表

HT(m)195.00196.00197.00197.50198.00198.15198.50198.65

Q(m3/S)0.008.6327.9641.0755.4061.4073.9879.70

（三）地形資料

閘址附近，河道順直，河道橫部面接近梯形，底寬18米，邊坡1:1.5,河底

高程195.00米，兩岸地面高程199.20米。

180F

（四）閘基土質(zhì)資料

閘基河床地質(zhì)資料柱狀圖如圖所示

▽5nn

▽對(duì)雜

拈土

層序高程（M）土質(zhì)擷況

I195.00-191.8細(xì)砂

II191.8—183.32組砂

III183.32粘土

閘址附近缺乏粘性土料，但有足夠數(shù)量的混凝土骨料和砂料。閘基細(xì)砂及墻后回

填砂料土工試驗(yàn)資料如下表；

天然容重飽和容重內(nèi)摩擦角凝聚力不均勻系數(shù)相對(duì)密實(shí)度

細(xì)砂18.6420.6122012

0.46

砂土料18.2020.2132015

0.62

細(xì)砂允許承載力為150KN/m2-其與混凝土底板之間的摩擦系數(shù)f=0.35o

（五）其他資料

1.閘上交通為單車道，按汽?10設(shè)計(jì)，帶?50校核。橋面凈寬4.0m,總寬為

4.4mo

2.閘門采用平面鋼閘門，有3米，4米，5米三種規(guī)格閘門。

3.該地區(qū)地震設(shè)計(jì)烈度為4度。

4.閘址附近河道有干砌石護(hù)坡。

5.多年平均最大風(fēng)速12米/秒，吹程0.15公里。

第三節(jié)工程綜合說明書

本工程為IV級(jí)攔河閘。設(shè)計(jì)采用開敞式水閘。

水閘由上游連接段、閘室段、下游連接段三部分組成。

閘室段位于上、下游連接段之間。是水閘工程的主體。其作用是控制水位、

調(diào)節(jié)流量。包括閘門、閘墩、邊墩、底板、工作橋、檢修便橋、交通橋、啟用機(jī)

等。

上游連接段的作用是將上游來水平順地引進(jìn)閘室。包括兩岸的翼墻、護(hù)坡、

鋪蓋、護(hù)底和防沖槽。

下游連接段的作用是引導(dǎo)過閘水流均勻擴(kuò)散。通過消能防沖設(shè)施。以保證閘

后水流不發(fā)生有害的沖刷。包括消力池、海漫、防沖槽以及兩岸的翼墻和護(hù)坡。

第二章水力計(jì)算

第一節(jié)閘室的結(jié)構(gòu)型式及孔口尺寸確定

(-)閘孔型式的選擇

該閘建在天然河道上，河道橫部面接近梯形，因此采用開敞式閘室結(jié)構(gòu)。該

閘建在天然河道上，為了滿足泄洪、沖沙、排污的要求，宜采用結(jié)構(gòu)簡單，施工

方便，自由出流范圍較大的無坎寬頂堰，考慮到同基持力層是粘細(xì)砂，土質(zhì)一般,

承載能力不好，并參考該地區(qū)已建工程的經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)一般情況卜?,攔河閘的底板

頂面可與河底齊平。RJ閘底板頂面(即堰頂)與西通河河底齊平，所以高程為

195.00mo

(二)閘孔尺寸的確定

初擬孔口尺寸，該閘的尺寸必須滿足攔洪灌溉以及泄洪的要求。

1.計(jì)算閘孔總凈寬B。

(1)在設(shè)計(jì)情況下：①、上游水H=198.36-195=3.36m

②、下游水深h『198.15T95.00=3.15m

③、下泄流量Q=61.40?

則上游行近流速：

V0=Q/A

根據(jù)和斷面尺寸：

A=(b+mH)11=(18+1.5X3.36)X3.36=77.4m2

其中b為河道寬：b=18min為邊坡比：m=l:1.5

Vo-Q/A-61.40/77.41-0.793m/s

H0=H+aV2/2(取a=1.0)

=3.36+0.7937(2X9.81)

=3.39m

則2=3.15/3.39=0.929>0.8故屬于淹沒出流。

“0

在設(shè)計(jì)情況下：

由公式Q=am￡B.\3gH

所以，在設(shè)計(jì)情況下

Q______________6L4______________

50.74X0.90X0385x3393Z2V2X9.81

=8.66m

在校核情況卜.：

B_______________________7_9_.7_______________

02一--0.74x0.90x0385x3.94%2x961

611卬2咻

=9.0m

整理上述計(jì)算如下表

淹

行

沒

計(jì)算上游下游流量行進(jìn)進(jìn)流量側(cè)收

數(shù)

頭

系

水B。

情況水深水深流速系數(shù)m縮系

Q6

”數(shù)￡

II工O

設(shè)

“

3.363.1561.400.7933.390.740.3850.908.66

情

況

下

核

校

3.903.6579.700.863.940.740.3850.909.0

況

情

下

一

2.閘孔孔數(shù)n及單孔凈寬b0

單孔寬度b0根據(jù)水閘使用要求，閘門型式及啟閉機(jī)容量等因素，并參照閘

門尺寸選定。由BOI>B02比較得,取凈寬較大的值,則取B。=9.0m。

以上為B。的第一次近似值，據(jù)此可計(jì)算￡的第二次近似值，按力,/〃。=0.93,

及閘墩邊形狀，查《水力學(xué)》，得%二0.502,（『0.70。側(cè)收縮系數(shù)按式計(jì)算為:

￡=1-02[^+(n-l)5ol-T

naD

=1-0.2X[0.7+(3-1)X0.502]X3.9/9

=0.85

凈寬Bo的第二次計(jì)算近似值為

Q______________797______________

0X一--0.74xO3Sx0385x3.943/2^2x931

amW2gH6

=9.5m

再將凈寬B0的第二次近似值代入式中，可得￡=0.86,再次試算后仍得

e=0.86,計(jì)算得出叫m=9.4m,根據(jù)所給閘門的型號(hào)尺寸，則選擇孔數(shù)n=3,每

孔凈寬b0=3.2m,則間孔總凈寬BO=3.2X3=9.6m,

3.閘孔泄流能力校核

中墩采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范SL265-2001,取中墩厚d=1.5m,

墩首、墩尾均采用尖圓形。邊墩厚度為LOm,墩首、尾采用半圓形。

根據(jù)擬定的閘孔尺寸凈寬瓦二9.6m,用設(shè)計(jì)情況進(jìn)行檢驗(yàn)。根據(jù)堰流公式:

Q=amsBo<2iHj3

3/2

Q,}.=0.86x0.74x0.385xJ2x9.81x3.39x9.6

=64.28w3/5

則：|手卜1009(=1(64.28-61.40)/61.40|X100%=4.7%<5%

實(shí)際過流能力滿足泄水的設(shè)計(jì)要求

由此得該閘的孔口尺寸確定為：選擇孔數(shù)n=3,每孔凈寬"二3.2m,2個(gè)中

墩各厚d=L5m,邊墩厚度為1.0m,閘孔總凈寬B0=9.6m,閘室總長度B=3X

3.2+2X1.5=12.6mo

第二節(jié)消能防沖型式

水閘閘門開啟時(shí)，下泄水流具有較高能量，為防止高速水流及波狀水躍的沖

擊等不利作用，閘下應(yīng)采取防沖措施。

（一）消能型式

水閘上、下游水頭一般較低，下游一般為土基，宜采用底流式消能。因此，

消能設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是確定下游消力池深度與長度，護(hù)坦型式與構(gòu)造、海漫長度

與構(gòu)造一集防沖槽等。

（二）消力池設(shè)計(jì)

1.消力池設(shè)計(jì)依據(jù)

當(dāng)過閘流量不變，上游水位較高時(shí)往往是消力池設(shè)計(jì)的依據(jù)，而實(shí)際運(yùn)行中,

流量卻是變化的。因而，消能設(shè)計(jì)依據(jù)應(yīng)是上游為較高水位、下游為較低水位時(shí),

通過某一流量，下泄水流能量E=最大時(shí)，相應(yīng)的數(shù)據(jù)即為消力池設(shè)計(jì)依

據(jù)。為了降低工程造價(jià)、確保水閘安全運(yùn)行，可以規(guī)定閘門的操作規(guī)程，本次設(shè)

中孔開啟。分別開啟不同高度進(jìn)行計(jì)算，找出消力池池深和池長的控制條件。閘

3

門的開度擬分三級(jí)開啟。第一級(jí)泄流量8.63m/s;待下游水位穩(wěn)定后，開度增

大至設(shè)計(jì)流量61.4m3/s；最后待下游水位穩(wěn)定后，再增大開度至最大下泄流量

79.7m3/so

消力池尺寸計(jì)算表

消

單力水

垂直泄收縮躍后下游

開啟寬池池躍

收縮流水深水深水深流H

高度流深長長

系數(shù)量態(tài)■

e量%h；鼠d更

￡Q4

q

L＜）

遠(yuǎn)

離

0.170.6128.190.650.100.881.00式0.071.130.57.57.3

水

躍

淹

沒

2.420.66698.567.823.800.673.15式\\\\\

水

躍

淹

沒

3.910.97347.613.783.620.853.65式\\\\\

水

躍

其中按以下公式計(jì)算

垂直收縮系數(shù)￡與閘孔相對(duì)開度e/H有關(guān)，查《水力學(xué)》表9-8可得。

泄流量：Q=//eB0V2gH

流量系數(shù)：〃=即

消力池深度：d=b0h；-瓦-AZ

收縮水深：hc=ee

消能計(jì)算公式:

q2

a=4

2g。

0.25

T償

-1

出池落差：AZ=-^,“2

2g叫2ghe-

消力池長：L^=Ls+j3Li

其中消力池與閘底板以1:4的斜坡段連接

水躍長度:4=6.恥-

h；是出池河床水深

八是從消力池底板頂面算起的總勢能

。為水流動(dòng)能校正系數(shù)取1.0。B為水躍長度校正系數(shù)取0.75。水躍淹沒系數(shù)

cr()=l.05o流速系數(shù)夕=0.95。

2.消力池深度d及消力池長度的計(jì)算

結(jié)論：通過計(jì)算上述計(jì)算可知，當(dāng)閘孔開度為0.17m時(shí)滿足控制條件，其

余兩組都不滿足條件，根據(jù)下列計(jì)算：

以下泄流量Q=8.63m3/5作為確定消力長度的計(jì)算依據(jù)。

（1）消力池力池深

依據(jù)SL265-2001,附表Bl.1,則計(jì)算出消力池的相關(guān)參數(shù):

2g9a2ghe

0.72xl__________0,72xl

-2X9.81X12X12-2X9.81X0.912

=-0.006m

其中AZ為出池落差、h；為出池河床水深、a為水流動(dòng)能校正系數(shù)取1.0。

則d=<70h；-/z；-AZ

=1.05X0.921-1+0.006

=-0.0385m

則計(jì)算出消力池池深d=-0.0385m,但為了穩(wěn)定泄流時(shí)的水流，根據(jù)規(guī)范

取池深d=0.5mo

（2）消力池長度計(jì)算：

由前面的計(jì)算，以下泄流量8.63m3/s作為確定消力池長度計(jì)算的依據(jù)。略

去行進(jìn)流速v”則:

7；）="+d=3.9+0.5=4.4m

根據(jù)公式

q2_0..682

其中:=0.02

2g/2x9.81

=0.07m

0.07J1?8x0.68?]

~2~V+9.8lx0.073-

=1.13m

水躍長度：4=6.9位_4)=6.9(1.13-0.07)=7.3m

消力池與閘底板以1:4的斜坡段連接，Ls=dp=0.5X4=2m,則消力池長度:

%=Ls+俄）=2+0.75X7.3=7.5m

所以取消力池長度為7.5mo

3.消力池底板厚度/

（1）消力池底板厚度，為減少作用于底板揚(yáng)壓力，消力池底板可以做成透水的,

始端厚度可按抗沖和抗浮要求確定。

抗沖t=

U-W土&

抗浮

/1

其中占為消力池底板計(jì)算系數(shù)取0.18,q為消力池進(jìn)口處的單寬流量，△“為相

應(yīng)于單寬流量的上、下游水位差。

此結(jié)構(gòu)按抗沖條件計(jì)算得：

t=kiy[qy/^H

消力池底板厚度計(jì)算表

下游水

流量

上游水深

q(m5/s?m)AH(m)t(m)

(m'/s)深（m）

瓦（m）

8.633.901.000.682.900.19

27.963.902.002.221.900.31

41.073.902.503.261.400.35

55.403.903.004.400.900.37

61.403.903.154.870.750.37

73.983.903.505.870.400.35

79.703.903.656.320.250.32

計(jì)算取最大值尸0.37<0.5,故取消力池池底厚度取t=0.5m。

（2）消力池構(gòu)造

消力池一般可用漿砌石或混凝土建成，下設(shè)0.3m的卵石墊層，透水底板設(shè)排水

孔，孔徑0.2m,孔距2m,梅花狀布置,底部設(shè)反濾層「為使出閘水流在池中

產(chǎn)生水躍，在消力池與閘底板連接處留一寬為1.5m的平臺(tái)，為了增強(qiáng)護(hù)坦班的

抗滑穩(wěn)定性在消力池的末端設(shè)置齒墻，墻深1m,寬為0.6m

(三)防沖加固措施

1.海漫

水流經(jīng)過消力池，雖已消除了大部分多余能量，但仍留有一定的剩余動(dòng)能，

特別是流速分布不均、脈動(dòng)仍較劇烈，具有一定的沖刷能力。因此護(hù)坦后仍需

設(shè)置海漫等防沖加固設(shè)施，以使水流均勻擴(kuò)散，并將流速分布逐漸調(diào)整到接近天

然河道的水流形態(tài)。

(1)海漫的長度計(jì)算由式：Lp=Ksyjqs^H

K、為海漫長度計(jì)算系數(shù)，根據(jù)閘基土質(zhì)為河床為細(xì)砂取K「14.0,必為消

力池出口處的單寬流量。

海漫長度計(jì)算表

下游水

流量上游

深

水深q(m'/s)AH(m)KJ/JAHL(m)

(m3/s)sn

(m)

8.633.901.000.482.900.9012.66

27.963.902.001.551.901.4620.46

41.073.902.502.281.401.6422.99

55.403.903.003.080.901.7122.93

61.403.903.153.410.751.7224.06

73.983.903.504.110.401.6122.57

79.703.903.654.430.251.4920.84

計(jì)算取表中最人值％=24m,河床寬度為18m。

(2)海漫構(gòu)造。海漫使用厚度45cm的塊石材料，海漫起始段做10m長的水平段

漿砌塊石，其頂面高程與護(hù)坦齊平。水平段后做成1：10的斜坡干砌塊石，以使

河流均勻擴(kuò)散，調(diào)整流速分布，保護(hù)河床不受沖刷。漿砌塊石海漫上設(shè)排水孔，

干砌塊石上設(shè)漿砌塊石格填。海漫底部鋪設(shè)20cm厚的砂粒墊層。

2.防沖槽

海漫與下游渠道相交處，應(yīng)設(shè)防沖槽，以保護(hù)海漫免受沖刷。按下列公式：

海漫末端水

流量。單寬流心[v0]d,”

深心

設(shè)計(jì)洪水61.403.413.150.801.54

校核洪水79.704.433.650.802.44

根據(jù)計(jì)算防沖槽的深度太大，如按計(jì)算深度作為防沖槽深度、很不經(jīng)濟(jì)、施工也

困難。故取防沖槽深度為2.0m,槽頂高程與海漫末端齊平，底寬取5m。上游

邊坡系數(shù)為2,下游邊波系數(shù)為3。

第三章水閘防滲及排水設(shè)計(jì)

第一節(jié)防滲設(shè)施及閘底輪廓布置

水閘的地下輪廓是指水閘底板與地基的接觸部分，由不透水和透水部分組

成，對(duì)于砂土層地基通常采用直板樁和鋪蓋增加防滲長度，地下輪廓的設(shè)計(jì)主要

包括底板，防滲鋪蓋，板樁等的設(shè)計(jì)。

］底板

底板既是閘室的基礎(chǔ)，乂兼有防滲、防沖刷的作用。它既要滿足上部結(jié)構(gòu)布

置的要求，又要滿足穩(wěn)定及本身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等要求。

（1）底板順?biāo)鞣较虻拈L度L：

有經(jīng)驗(yàn)公式:L=3.5H=3.5X（198.90-195.00>13.6m

為了滿足上部結(jié)構(gòu)布置的要求，L必須大于交通橋?qū)挕⒐ぷ鳂颉⒐ぷ鞅銟蚣?/p>

其之間間隔的總和，即取L=14.0m。

（2）底板厚度d:

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，底板厚度為（1/5-1/7）單孔凈跨，?般為1.0?2.0m由此初

擬底板厚度d=1.0m

（3）底板構(gòu)造：

底板采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，采用C20混凝土，上下游兩端各設(shè)1.0m深的齒

墻嵌入地基，底板分縫設(shè)以“v”型銅片止水，由于地基為砂性土的細(xì)砂地基，

抵抗?jié)B流變形的能力較差，滲流系數(shù)也較大，由此得在底板兩端分別設(shè)置不同深

度的板樁，由于一般為水頭的（0.6?1.0）倍，由水頭大小可知，上游端設(shè)板樁

深為3.0m,下游端不設(shè)板樁。

2.鋪蓋

鋪蓋用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，采用C20,其長度為上下游最大水位差的（3?5）

倍，則取鋪蓋L=12.0m,鋪蓋厚度為0.5m。鋪蓋兩端各設(shè)設(shè)0.5m深的小齒墻,

其頭部不再設(shè)防沖槽，為了防止上游河床的沖刷，鋪蓋上游設(shè)塊石護(hù)底，厚為

0.3m,其下設(shè)0.2m厚的砂石墊層。順?biāo)鞣较蛟O(shè)置永縫，縫距為8m。

3.板樁

（1）根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn):用鋼筋混凝土板樁，板樁長度3m,厚度0.2m,寬度

0.4mo

（2）板樁的構(gòu)造：采用現(xiàn)場預(yù)制，樁的兩側(cè)做成舌槽形，以便相互貼緊，板

樁與閘室的連接形式是把板樁頂嵌入底板面特留的的凹槽內(nèi)，樁頂填塞可塑性較

大的不透水材料

4.其它防滲設(shè)施

側(cè)向防滲主要靠上游翼墻和邊墩，則上游翼墻為曲線形式，從邊墩開始向上游延

伸至鋪蓋頭部，以半徑為7.0米的圓弧插入岸坡。閘底板的上、下游端均設(shè)置齒

墻，用來增強(qiáng)閘室的抗滑穩(wěn)定，并延長滲徑，齒墻深1m。

綜上所述

閘基防滲的計(jì)算必須的防滲長度滿足：

I尸C?AH

△H為上下游最大水位差，則△H=3.9m,C為允許滲徑系數(shù)值，由于為砂性

土則取C=9.00得最小允許防滲長度L二C-△11=3.9X9.0=35.1m。則地下輪廓布

置見下圖。

實(shí)際閘基防滲長度L:

L=0.5+0.5+0.7+11+0.7+0.5+3+1+1.4+10+1.4+1+1.5=36.0m

則L=36.0m>L=35.1m閘基防滲長度滿足要求

第二節(jié)防滲和排水設(shè)計(jì)及滲透壓力計(jì)算

采用改進(jìn)阻力系數(shù)法進(jìn)行滲流計(jì)算

為了便于計(jì)算，將復(fù)雜的地下輪廓進(jìn)行簡化。由于鋪蓋頭部及底板上下游兩

端的齒墻均較淺，可以將它們簡化成短板的形式如下圖：

V195.00

WZZ^

7^.______________V194Q0_____________JA194.jo

rA194.50

cofe94.oo

lJ

3\/\,pZIT9300

/L^90.00II

[?\?\⑥⑦⑧

3000-L14000

1.確定地基的有效深度

根據(jù)鉆探資料，閘基透水層深度很大。故在滲流計(jì)算中必須取一有效深度代

替實(shí)際深度。由地下輪廓線簡化圖知：地下輪廓的水平投影長度L產(chǎn)12+14=26明

地下輪廓的垂直投影長度S二195.00-190.00=5nioL°/S=26/5=5.2>5時(shí)，故地基

的有效深度Tc=0.5xLF13m0而地基的實(shí)際計(jì)算深度了二195.0-183.32=11.68m,

則TV，，故地基的實(shí)際計(jì)算深度，=T=11.68m。

2.滲流區(qū)域的分段和阻力系數(shù)的計(jì)算

過地下輪廓的角點(diǎn)、尖點(diǎn)，將滲流區(qū)域分成八個(gè)典型段。如上圖，1、8段

為進(jìn)出口段，2、4、5、7則為內(nèi)部垂直段，3、6、二段為內(nèi)部水平段。

（1）設(shè)計(jì)洪水位情況

各流段阻力系數(shù)為

編名

計(jì)算公式ST\L%

號(hào)稱3h；

①進(jìn)1.011.680.4780.4330.294

出

4=1.5日|+0.441

口

⑧1.510.980.5170.4680.397

段

②0.511.180.0450.0410.082

內(nèi)

部

④4.511.180.4570.414

垂匕2」syi

J=-Incot-1---

直乃L41T)\

⑤4.010.680.3790.343

段

⑦1.010.680.0910.0820.155

S,=0.5

T=ll.18

③0.7600.6880.786

內(nèi)

L=\2

部S2=4.5

水匕1-0.7(5,4-52)

LT

平

段S,=4.0

T=10.68

?0.9830.890

L=14.0

S2=1.0

△H=198.36-195.00=3.36mo根據(jù)水流的連續(xù)條件，經(jīng)過各流段的單寬滲流

流量均應(yīng)相等。

①各流段的水頭損失的計(jì)算九二手多，則得

/?1=0.433nl/z2=0.041m

/?3=0.688m/?4=0.414m

h5=0.343m/z6=0.890

%;0.082m/:8=0.468m

②進(jìn)出口段進(jìn)行必要的修正：進(jìn)出口修正系數(shù)又為

1

Pt=1：21-------------:----------------------

[12仔）+2]岸+0.059]

T=11.18m7=11.68mS=lm

則得：01=0.68<[0]=1.0故需要修正

進(jìn)水口段水頭損失的修正為：

h；=P1XhI=0.68X0.433=0.294m

進(jìn)口段水頭損失的修正量為：

△h=h]-/2；=0.434-0.294-0.140m

修正量應(yīng)轉(zhuǎn)移給相鄰各段

/72+/23=O.73>0.140

所以￡=0.041x2=0.082m

h3=0.688+（0.139-0.041）=0.786m.

同樣對(duì)出口段修正如下

Bz=口1------------=----------------------

[12（J）+2]洋+0.059]

T=10.68m7=11.68mS=2m

則得：B廣849V[即=1.0故亦需要修正

出口段的水頭損失修正為

=

4二PjXh80.397m

進(jìn)口段水頭損失的修正量為：

M=h「鼠=0.467-0.397=0.070m

將該修正量轉(zhuǎn)移給相鄰各段，則

h'7=0.085+0.070=0.155

③計(jì)算各角點(diǎn)的修正后的滲壓水頭：由上游進(jìn)口段開始，逐次向下游從作用

水頭值中相繼減去各分段的水頭損失值，即可求得各角隅點(diǎn)的滲壓水頭值:

乩=3.36m

/二”廠K=3.066m

H=H.-h2=2.984m

H^-Hy-hy-2.198m

/75=/74-/J4=1.784m

/76=/75-/25=1.441m

H/H6一兒、=0.551m

HS=H7-/?7=0.396m

%%f8=0

④作出滲透壓力分布圖：根據(jù)以上算得滲壓水頭值，并認(rèn)為沿水平段水頭損

失呈線形變化，則作出設(shè)計(jì)洪水位是滲透壓力分布圖

H，=0.55：m

ZZTHfe=1.441nHB=0.396n

Hs=17S4m

H*=2.198m

H3=2.984m

Hi=3.36m

設(shè)計(jì)洪水位時(shí)滲透壓力分布圖

單位寬度底板所受滲透壓力：

匕=0.5X(”6+H7)x14X1=0.5X(1.441+0.551)X14X1

=136.91kN

單位寬鋪蓋所受的滲透壓力：

P2=0.5X(H3+H4)X12X1=0.5X(2.984+2.198)X12X1

二304.49AW

2.校核洪水位情況

各流段阻力系數(shù)為

編名

計(jì)算公式ST\L%兒

號(hào)稱

①進(jìn)1.011.680.4780.5020.341

出

+0.441

口

⑧1.510.980.5170.5430.461

段

②0.511.180.0450.0470.094

內(nèi)

部

4.511.180.4570.480

④垂

?2,71

直“”卜。「。力

⑤段4.010.680.3790.398

⑦1.010.680.0910.0960.178

S,=0.5

T=ll.18

③內(nèi)0.7600.7990.913

L=12

部52=4.5

水￡-07(5?+Sz)

平「T

段S,=4.0

丁二10.68

⑥0.9831.033

L=14.0

52=1.0

△H=198.90-195.00=3.90mo根據(jù)水流的連續(xù)條件，經(jīng)過各流段的單寬滲流

流量均應(yīng)相等.

①各流段的水頭損失的計(jì)算4=手。.，則得

九二0.502m/z2=0.047m

%二0.799mh4=Q.480m

h5=0.398m4=1.033

h7=0.096m/78=0.343m

②進(jìn)出口段進(jìn)行必要的修正：進(jìn)出口修正系數(shù)又為

1

氏=121------------5--------------------

卜2件)+2牌+0.059]

T=11.18mT=11.68m5=lm

則得：P^O.68<[p]=1.0故需要修正

進(jìn)水口段水頭損失的修正為：

ftI'=P1Xh1=0.68X0.502=0.341m

進(jìn)口段水頭損失的修正量為：

△h=Z?1-h；=0.502-0.341=0.161m

修正最應(yīng)轉(zhuǎn)移給相鄰各段

h2+h3=0.846>0.047

所以/?2=0.047x2=0.094m

生=0.799+(0.161-0.047)=0.913m.

同樣對(duì)出口段修正如下

Bz=5------------5--------------------

[12(Y)+2]岸+0.059]

T=10.68mT=11.68mS'=2m

則得：P2=0.849<[p]=l.0故亦需要修正

出口段的水頭損失修正為

%=P2Xh8=0.461m

進(jìn)口段水頭損失的修正量為：

她二兒o一鼠0二0.543-0.461=0.082m

將該修正量轉(zhuǎn)移給相鄰各段，則

h7=0.096+0.082=0.178

③計(jì)算各角點(diǎn)的修正后的滲壓水頭：由上游進(jìn)口段開始，逐次向下游從作用

水頭值A(chǔ)H中相繼減去各分段的水頭損失值，即可求得各角隅點(diǎn)的滲壓水頭值：

=3.9m

“2二559m

=H2~/I2=3.465m

H4=H11^=2.552m

H=3H4.~4h=2.072m

%二/一A=L674m

%二〃6一〃6二0-641m

H8=H7-/77=0.461m

H9=H8-/?8=0.000

④根據(jù)以上計(jì)算作出校核洪水位是滲透壓力分布圖，如圖

H7=0.641ri__——

6=1674mH8=0.461n

Hs=2073n

H<=2,552r

3=3.465門

He=3.559n

校核洪水位時(shí)滲透壓力分布圖

單位寬度底板所受滲透壓力：

6=o.5X（乩+H7）X14X1

=158.97kN

單位寬鋪蓋所受的滲透壓力：

P2=O.5X（H3+HOX12X1

=353.87kN

3.抗?jié)B穩(wěn)定驗(yàn)算

閘底板水平段的平均滲透坡降和出口處的平均逸出坡降:

（1）閘底板水平段的平均滲透坡降人為：

設(shè)計(jì)情況

Jr=&==0.0636<[JX]=0.07-0.10

r

-Lx14L'」

校核情況

J、="==0.072<[JX]=0.07-0.10

(2)滲流出口處的平均逸出坡降為

設(shè)計(jì)情況

4=生==0.265<[Jo]=0.3?0.35

s1.5

校核情況

4=區(qū)=空處=0.307<[J()]=0.3?0.35，所以閘基的防滲滿足抗?jié)B穩(wěn)定的要求。

s1.5

第三節(jié)排水設(shè)施及細(xì)部構(gòu)造

為加厚反濾層中的大顆粒層，形成平鋪式。排水反濾層一?般是2-3層不同粒

徑的砂和砂礫石組成的。層次排列應(yīng)盡量與滲流的方向垂直，各層次的粒徑則按

滲流方向逐層增大。

反濾層的材料應(yīng)該是能抗風(fēng)化的砂石料，并滿足被保護(hù)土壤的顆粒不得穿過

反濾層，各層次的粒不得發(fā)生移動(dòng)，相鄰兩層間，較小一層的顆粒不得穿過較粗

一層的空隙，反濾層不能被阻塞。應(yīng)具有足夠的透水性，以保證排水暢通。同時(shí)

還應(yīng)保證耐久、穩(wěn)定，其工作性能和效果應(yīng)不隨時(shí)間的推移和環(huán)境的改變而變差。

本次設(shè)計(jì)中的反濾層有碎石、中砂和細(xì)砂組成，其中上部為20cm厚的碎石，中

間為10cm厚的中砂，下部為10cm厚的細(xì)砂。

第四章閘室布置

第一節(jié)閘底板、閘墩

（1）閘底板

采用整體式平底板。詳細(xì)敘述見第三章第一節(jié)。底板順?biāo)鞣较虻拈L度

I尸14m,底板厚度d=1.0m。

（2）閘墩

閘墩承受閘門傳來的水壓力，也是壩頂橋梁的支撐。

閘墩順?biāo)较虻拈L度取與底板相同，取14.0m。閘墩為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，中

墩厚均為1.5m。邊墩與岸墻合二為一，采用重力式結(jié)構(gòu)。閘墩上游部分的頂部

高程在泄洪時(shí)應(yīng)高于設(shè)計(jì)或校核洪水位加相應(yīng)的安全超高；擋水時(shí)應(yīng)高于設(shè)計(jì)或

校核洪水位加波浪計(jì)算高度加安全超高。

波浪計(jì)算

水位高程安全加高閘頂高程閘墩高程

高程

設(shè)計(jì)洪水

198.360.30.2198.863.86

位

擋水時(shí)

校核洪水

198.900.20.2199.304.30

位

設(shè)計(jì)洪水

198.360.50.2199.064.06

位

泄水時(shí)

校核洪水

198.900.40.2199.504.50

位

由已知的多年平均最大風(fēng)速為12m/s,吹程為0二5公里，計(jì)算破浪高:

根據(jù)官廳水庫公式：

/?,=0.0166%%力％=0.0166x12^0.15^=0.2m

其安全超高查SL265-2001,表4.2.4得，泄水時(shí)：設(shè)計(jì)洪水位時(shí)為0.5m。

校核洪水位時(shí)為0.4m；擋水時(shí)：設(shè)計(jì)洪水位時(shí)為0.3m。校核洪水位時(shí)為0.2m。

依據(jù)表格得，閘墩高度為4.5m。

閘墩下游部分的高度只要比下游最高水位適當(dāng)高些，不影響泄流即可。由于

校核洪水位時(shí)下游最高水位▽=198.65m,由此取閘墩下游部分的頂部高程為▽

=199.2m,閘墩上設(shè)兩道門槽（檢修門槽和工作門槽），檢修門槽在上游，槽深為

0.2m,寬0.4m,工作槽槽深為0.40m,寬0.5m。兩者相距2.0m。具體位置見下

圖。下游不設(shè)檢修門，閘墩下游頭部均為流線形。

第二節(jié)閘門和啟閉機(jī)

閘門采用露頂式平面鋼閘門,則阿門頂高程為199.40山，閘門高4.4山,門寬

為4.Om?

查SL265-2001和《水閘》,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式:

143008

G=KZ勺HB初估同門自重.

G為門重，10KN,8墩高度4.5m,8為孔口寬度為3.2m,采用滾輪式支承

/Cz=1.0,Kc采用普通低合金鋼結(jié)構(gòu)Kc=0.8,由于HV5.0m,取Kg=O.156,則

得門自重G=1.0x0.8x0.156x4.5L43x3.20°8=11.77kN,為滿足要求則取門

G=12.0Wo

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，初估計(jì)啟門力分=（O.l-O.2）P+1.2G,閉門力

Fw=（0.1-0.2）P-0.96Go則P為作用在門上的總水壓力（見圖），

不計(jì)浪壓力的影響，作用在每米寬門上游面的水壓力：

PL=1/2X9.81X3.9X3.9=74.60^

作用在每米寬門上游面的水壓力：

PK=1/2X3.65X3.65X9.81=65.35

則門上總的水壓力為：

當(dāng)處于開啟狀態(tài)時(shí)：

P=P,X3.2=238.72kN

FQ=0.2X74.6+1.2X12.0=62.41kN

當(dāng)處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)：

P=(P1-PV)X3.2=(74.6-65.35)X3.2=29.6AN

Fw=0.2X29.6-0.9X15.0二-7.58kN

%VO,表示閘門能靠自重關(guān)閉，則不需加壓重塊幫助關(guān)閉，根據(jù)計(jì)算所需

的啟門力心二62.14&M初選單吊點(diǎn)卷揚(yáng)式啟閉機(jī)QPQ-80,機(jī)架外輪廓尸1473mm

（查《閘門與啟閉設(shè)備》P240-242）o

第三節(jié)工作橋、公路橋、檢修便橋

（一）工作橋

工作橋的寬度不僅要滿足啟閉機(jī)布置的要求，且兩側(cè)應(yīng)留有足夠的操作度，

具寬度B二后閉機(jī)寬度+2X欄桿柱寬+2X操作寬度+2X欄桿外富裕寬度二1.473+2

XI.0+2X0.2+2X0.1=4.073m,故取工作橋凈寬4.0m。工作橋?yàn)榘辶菏浇Y(jié)構(gòu),

預(yù)制裝配，兩根主梁高0.8m,寬0.4m,中間活動(dòng)鋪板厚0.1m。其結(jié)構(gòu)見圖。

工作橋結(jié)構(gòu)圖

為了保證啟閉機(jī)的機(jī)腳螺栓安置在主梁上，主梁間的凈距為1.2m。在啟閉

機(jī)機(jī)腳處螺栓處設(shè)兩根橫梁,其寬0.3m,高為0.5m,工作橋設(shè)在實(shí)體排架上，排

架的厚度即閘墩門槽處的頸厚為0.7m,排架順?biāo)鞣较虻拈L度為2.2m,寬0.6m。

則排架高二門高+富裕高度+上游頂高程=4.4+0.6+199.4=204.4m。

（二）公路橋

在下游閘墩部分?jǐn)R置公路橋，橋面高程為▽=200.30m,梁的截面尺寸0.4X

0.7m,橋面凈寬為4.0m,總寬4.4m。

（三）檢修便橋

為了便于對(duì)閘門進(jìn)行檢修、觀測、在檢修門槽處設(shè)置有檢修便橋。橋?qū)?.5m。

橋身結(jié)構(gòu)僅為兩根嵌置于閘墩內(nèi)的鋼筋混凝土簡支梁，梁高0.4m,寬0.2cm。梁

中間鋪設(shè)厚0.1m的鋼筋混凝土板。由于檢修閘門使用頻率低，故不需設(shè)固空啟

閉機(jī)，檢修時(shí)可采用臨時(shí)啟閉設(shè)備。

第四節(jié)閘室的分縫和止水設(shè)備

水閘沿軸線每隔一定距離必須設(shè)置沉陷縫，兼作溫度縫，以免閘室因不均勻

沉陷及溫度變化產(chǎn)生裂縫。縫距一般為15-30小