大型水閘設(shè)計(jì)水利水電畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的與要求鞏固所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)和專業(yè)知識(shí)，并能實(shí)際運(yùn)用于設(shè)計(jì)中，培養(yǎng)獨(dú)立分析和 解決問(wèn)題的能力。明確當(dāng)前工程設(shè)計(jì)的任務(wù)，執(zhí)行黨和政府的有關(guān)政策，培養(yǎng)正確的設(shè)計(jì)思想，掌 握現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。善于運(yùn)用圖表和文字表達(dá)設(shè)計(jì)意圖，能運(yùn)用有關(guān)參考書(shū)籍手冊(cè)和規(guī)范。了解國(guó)內(nèi)最新的科學(xué)技術(shù)成就，并能適當(dāng)?shù)剡\(yùn)用到設(shè)計(jì)中。畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)有5000漢字的外文資料翻譯。二、原始資料和已知條件：（一）設(shè)計(jì)資料本工程位于河南省某縣城郊處，它是某河流梯級(jí)開(kāi)發(fā)中最末一級(jí)工程。該河屬穩(wěn)定 性河流，河面寬約200 m深約710由于河床下切較深又無(wú)適當(dāng)控制工程，雨季地

2、表徑流自由流走，而雨過(guò)天晴經(jīng)常干旱，加之打井提水灌溉，使地下水位愈來(lái)愈低，嚴(yán) 重影響兩岸的農(nóng)業(yè)灌溉和人畜用水。為解決當(dāng)?shù)?0萬(wàn)畝農(nóng)田的灌溉問(wèn)題，經(jīng)上級(jí)批準(zhǔn)的規(guī)劃確定，修建擋水樞紐工程。攔河閘所擔(dān)負(fù)的任務(wù)是：正常情況下攔河截水，抬高水位，以利灌溉，洪水時(shí)開(kāi)閘 泄水，以保安全。本工程建成后，可利用河道一次蓄水800萬(wàn)m,調(diào)蓄水至兩岸溝塘，大量補(bǔ)給地下 水，有利于進(jìn)灌和人畜用水，初步解決 40萬(wàn)畝農(nóng)田的灌溉問(wèn)題并為工業(yè)生產(chǎn)提供足夠 的水源，同時(shí)對(duì)漁業(yè)、航運(yùn)業(yè)的發(fā)展，以及改善環(huán)境，美化城鄉(xiāng)都是極為有利的。1 地質(zhì)條件根據(jù)鉆孔了解閘址地層屬河流沖積相，河床部分地層屬第四紀(jì)蟓更新世 q3與第四紀(jì) 全新世Q

3、4的層交錯(cuò)出現(xiàn)，閘址兩岸高程均在 41m左右。閘址處地層向下分布情況如下表1所示。表1閘址處地層分布情況土質(zhì)名稱重粉質(zhì)壤土細(xì)砂中砂重粉質(zhì)壤土中粉質(zhì)壤土分布范圍由上而下河床表面以下深約3m咼程28.8m以下厚度約5m高程22m以下厚度5-8m地形閘址處系平原型河段、兩岸地勢(shì)平坦，地面高程約為40.00 m左右，河床坡降平緩, 縱坡約為1/10000，河床平均標(biāo)高約30.00 m，主河槽寬度約80-100 m，河灘寬平，呈 復(fù)式河床橫斷面，河流比較順直。土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)主要包括物理性質(zhì)、允許承載力、滲透系數(shù)等，具體數(shù)字如 表2、3所示。表2 土的物理性質(zhì)指標(biāo)表濕重度飽和重度

4、浮重度細(xì)砂比重細(xì)砂干重度319KN/m321 KN/m311 KN/m327 KN/m315 KN/m表3 土的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)表內(nèi)摩擦角土基允許承載力摩擦系數(shù)不均勻系數(shù)滲透系數(shù)cm/s自然含水量時(shí)=28 =& 】=200KN/m混凝土、砌 石與土基的 摩擦系數(shù)當(dāng) 土基為密實(shí) 細(xì)砂層時(shí)值 為f =0.36粘土h 】=1.52.0中細(xì)砂層K =500飽和含水量時(shí) 25砂土乂 1=2.4以下土層K =5汶10，工程材料石料本地區(qū)不產(chǎn)石料，需從外地運(yùn)進(jìn)，距公路很近，交通方便。粘土經(jīng)調(diào)查本地區(qū)附近有較豐富的粘土材料。閘址處有足夠的中細(xì)砂。水文氣象氣溫本地區(qū)年最高氣溫42.2最低氣溫-20.7 V,平均氣溫

5、14.4 Co風(fēng)速最大風(fēng)速V =20 m/s,吹程0.6 km。徑流量非汛期(16月及1012月)9個(gè)月份月平均最大流量9.1 m3/s。汛期(79)三個(gè)月，月平均最大流量為149 m/s，年平均最大流量Q = 26.2m/s, 最大年徑流總量為8.25億m。冰凍閘址處河水無(wú)冰凍現(xiàn)象。6 批準(zhǔn)的規(guī)劃成果 根據(jù)水利電力部水利水電樞紐工程等級(jí)劃分及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(SD112-78)的規(guī)定，本樞紐工程為川等工程，其中永久性主要建筑物為3級(jí)。 灌溉用水季節(jié)，攔河閘正常擋水位為38.50 m。洪水標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表4所示。表4洪水標(biāo)準(zhǔn)表項(xiàng)目重現(xiàn)年洪水流量(m/s)閘前水位(m下游水位(m設(shè)計(jì)洪水2093739.1539

6、校核洪水50122040 .3540.27.施工條件工期為兩年材料供應(yīng)情況水泥由某水泥廠運(yùn)輸260 km至某市，再運(yùn)輸80 km至工地倉(cāng)庫(kù)；其它他材料由市汽車(chē) 運(yùn)至工地；電源由電網(wǎng)供電，工地距電源線 1.0 km ;地下水位平均為28.030.0 m。(二)注意事項(xiàng)由于要使學(xué)生對(duì)本樞紐工程有比較完整的了解，故第二部分所給的原始資料較為全面。從此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求來(lái)看，原始資料并不是都用得上的，學(xué)生必須從中選擇使用工程名稱、工程地點(diǎn)及規(guī)模，本工程在發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用，政府的有關(guān)決定和 指標(biāo)，包括施工期限和建筑物及設(shè)備的投產(chǎn)日期。水文、地質(zhì)、氣象等資料壩址附近河道水位流量關(guān)系；水庫(kù)水位一一面積一一

7、容積關(guān)系；年平均流量過(guò)程線，洪水、中水枯水的設(shè)計(jì)頻率控制洪峰值數(shù)據(jù)表，不同頻率的洪峰流量過(guò)程線；歷年氣溫、風(fēng)向、風(fēng)速的統(tǒng)計(jì)表；(5 )河床及河岸的地質(zhì)條件，主要建筑物地基的地質(zhì)剖面圖。設(shè)計(jì)文件對(duì)基礎(chǔ)處理的 要求；(6)地下水位、流向及滲透系數(shù)等。水工設(shè)計(jì)資料：水利樞紐總布置圖，樞紐中主要建筑物的平面圖、剖面圖、細(xì)部結(jié)構(gòu)圖及樞紐設(shè)計(jì) 說(shuō)明等。其它：當(dāng)?shù)嘏c外來(lái)材料的種類，產(chǎn)地和運(yùn)輸距離，料場(chǎng)的布置，地形圖及地質(zhì)剖面圖；工地附近主要交通運(yùn)輸方式，距離樞紐最近的鐵路，公路運(yùn)輸情況；房屋條件與水電動(dòng)力供應(yīng)情況；勞動(dòng)力與施工機(jī)具供應(yīng)情況；主要材料的預(yù)算價(jià)格和消耗額等。三、設(shè)計(jì)內(nèi)容提要畢業(yè)設(shè)計(jì)是教學(xué)計(jì)劃中最

8、后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。學(xué)生應(yīng)在教師指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行工作。學(xué) 生應(yīng)充分發(fā)揮獨(dú)立思考能力，解決設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題。指導(dǎo)教師可根據(jù)具體情況，對(duì)下 列設(shè)計(jì)內(nèi)容提要作適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充和刪減。必須指出，擬定和選擇施工方法，是畢業(yè)設(shè)計(jì)中很重要的部分，應(yīng)該通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì) 比較來(lái)論證。設(shè)計(jì)中使用和列出的數(shù)據(jù)都應(yīng)該是有根據(jù) (如根據(jù)參考文獻(xiàn)、手冊(cè)、計(jì)算 和繪圖等)；文字說(shuō)明應(yīng)力求通順、確切、扼要和清楚；圖表要整潔，能表達(dá)設(shè)計(jì)意圖。蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) #蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告課題名稱大型水閘設(shè)計(jì)課題來(lái)源工程實(shí)際課題類型AX導(dǎo)師學(xué)生姓名學(xué)號(hào)200803155專業(yè)水利水電工程一、選題的

9、依據(jù)本工程位于河南省某縣城郊處，它是某河流梯級(jí)開(kāi)發(fā)中最末一級(jí)工程。 該河屬穩(wěn)定性 河流，河面寬約200m,深約710m。由于河床下切較深又無(wú)適當(dāng)控制工程，雨季地表徑 流自由流走，而雨過(guò)天晴經(jīng)常干旱，加之打井提水灌溉，使地下水位愈來(lái)愈低，嚴(yán)重影響 兩岸的農(nóng)業(yè)灌溉和人畜用水。為解決當(dāng)?shù)?40萬(wàn)畝農(nóng)田的灌溉問(wèn)題，經(jīng)上級(jí)批準(zhǔn)的規(guī)劃確 定，修建擋水樞紐工程。擬定和選擇施工方法，是畢業(yè)設(shè)計(jì)中很重要的部分，應(yīng)該通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來(lái)論證。二、課題的意義本工程主要任務(wù)是正常情況下攔河截水，以利灌溉，而當(dāng)洪水來(lái)臨時(shí)，開(kāi)閘泄水，以 保防洪安全。本工程建成后，可利用河道一次蓄水 800萬(wàn)m3,調(diào)蓄水至兩岸溝塘，大量補(bǔ)給

10、地下 水，有利于進(jìn)灌和人畜用水，初步解決 40萬(wàn)畝農(nóng)田的灌溉問(wèn)題并為工業(yè)生產(chǎn)提供足夠的 水源，同時(shí)對(duì)漁業(yè)、航運(yùn)業(yè)的發(fā)展，以及改善環(huán)境，美化城鄉(xiāng)都是極為有利的。三、設(shè)計(jì)的目的與要求1、鞏固所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)和專業(yè)知識(shí)，并能實(shí)際運(yùn)用于設(shè)計(jì)中，培養(yǎng)獨(dú)立分析和 解決問(wèn)題的能力。2、明確當(dāng)前工程設(shè)計(jì)的任務(wù)，執(zhí)行黨和政府的有關(guān)政策，培養(yǎng)正確的設(shè)計(jì)思想，掌 握現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。3、善于運(yùn)用圖表和文字表達(dá)設(shè)計(jì)意圖，能運(yùn)用有關(guān)參考書(shū)籍手冊(cè)和規(guī)范。4、通過(guò)調(diào)查研究，查閱文獻(xiàn)資料，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工作作 風(fēng)。5、通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，要求學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立完成設(shè)計(jì)課題所規(guī)定的全部?jī)?nèi) 容。全面提升

11、學(xué)生綜合能力，使之在我國(guó)以后的水利工程事業(yè)中發(fā)揮更大作用。必須指出，設(shè)計(jì)中使用和列出的數(shù)據(jù)都應(yīng)該是有根據(jù) （如根據(jù)參考文獻(xiàn)、手冊(cè)、計(jì)算和繪圖等）；文字說(shuō)明應(yīng)力求通順、確切、扼要和清楚；圖表要整潔，能表達(dá)設(shè)計(jì)意圖四、施工組織畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度安排時(shí)間內(nèi)容第1周熟悉基本資料，收集資料、參考書(shū)。兀成開(kāi)題。第2周水閘等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)第3-4周閘址選擇、總體布置、第5-6周水力設(shè)計(jì)第7周防滲排水設(shè)計(jì)第8周結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第8周一10周專題設(shè)計(jì)部分（包括上機(jī)計(jì)算）分下述三個(gè)專題：、閘上工作橋設(shè)計(jì)、岸墻、翼墻設(shè)計(jì)、閘墩、閘底板設(shè)計(jì)第1112周整理說(shuō)明書(shū)及繪圖第13周整理、修改設(shè)計(jì)成果，準(zhǔn)備并參加答辯五、主要參考文獻(xiàn)1、

12、天津大學(xué)林繼鏞主編水工建筑物北京：中國(guó)水利電力出版社 ，20062、武漢大學(xué)袁光裕主編.水利工程施工.北京：中國(guó)水利電力出版社，20053、 李家星，趙振興主編.水力學(xué)（上、下）.南京：河海大學(xué)出版社.2001.14、 河海大學(xué)，大連理工大學(xué)，西安理工大學(xué)，清華大學(xué)合編.水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 學(xué).北京：中國(guó)水利水電出版社，2007指導(dǎo)教師意見(jiàn)簽名：年 月曰蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)生自查表學(xué)生姓名楊俊專業(yè)水利水電工程班級(jí)水利081指導(dǎo)教師姓名李明順職稱教授課題名稱大型水閘設(shè)計(jì)個(gè)人精力 實(shí)際投入日平均工作時(shí)間4小時(shí)周平均工作時(shí)間20小時(shí)迄今缺席天數(shù)0天出勤率

13、%100指導(dǎo)教師每周指導(dǎo)次數(shù)2次每周指導(dǎo)時(shí)間（小時(shí)）6小時(shí)備注畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文）工作進(jìn)度（完成） 內(nèi)容及比 重已完成重要內(nèi)容%待完成重要內(nèi)容%熟悉基本資料，收集資料、 參考書(shū)，完成開(kāi)題報(bào)告水閘等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)閘址選擇、總體布置水力計(jì)算防滲排水設(shè)計(jì)6閘室布置及其穩(wěn)定計(jì)算75閘底板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算整理說(shuō)明書(shū)及繪圖整理、修改設(shè)計(jì)成果25存在冋題對(duì)于專業(yè)理論知識(shí)掌握的不夠系統(tǒng)全面，對(duì)設(shè)計(jì)方法、步驟掌握不足對(duì)本課題方面的資料搜集不足指導(dǎo)教師簽字：年 月曰摘要本畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是大型水閘設(shè)計(jì)，本工程位于河南省某縣城郊處，該河屬穩(wěn)定性 河流，河面寬約200 m,深約710 m。攔河閘所擔(dān)負(fù)的任務(wù)是：正常情況下

14、攔河截水， 抬高水位，以利灌溉，洪水時(shí)開(kāi)閘泄水，以保安全。本工程建成后，可利用河道一次蓄水800萬(wàn)m，調(diào)蓄水至兩岸溝塘，大量補(bǔ)給地下水，有利于進(jìn)灌和人畜用水，初步解 決40萬(wàn)畝農(nóng)田的灌溉問(wèn)題并為工業(yè)生產(chǎn)提供足夠的水源，同時(shí)對(duì)漁業(yè)、航運(yùn)業(yè)的發(fā)展， 以及改善環(huán)境，美化城鄉(xiāng)都是極為有利的。本設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括水閘等級(jí)劃分、閘址選擇、總體布置、閘型確定、擬定閘孔尺寸 及閘墩厚度、防滲排水設(shè)計(jì)、閘墩、閘底板設(shè)計(jì)、閘室的穩(wěn)定計(jì)算。其中通過(guò)設(shè)計(jì)流量 與校核流量確定閘孔總凈寬，再根據(jù)閘門(mén)設(shè)計(jì)規(guī)范選定單孔凈寬。根據(jù)閘基地質(zhì)條件 決定出閘底板形式以及閘墩厚度。由于本閘位于平原地區(qū)，河床的抗沖刷能力較低，所 以采用底流

15、式消能。閘門(mén)局部開(kāi)啟情況，作為消能防沖設(shè)計(jì)的控制情況。防滲設(shè)計(jì)中采 用改進(jìn)阻力系數(shù)法進(jìn)行滲流計(jì)算。閘室的穩(wěn)定計(jì)算中考慮到了完建無(wú)水期和正常擋水期 兩種情況下的荷載組合進(jìn)行驗(yàn)算。關(guān)鍵詞：閘門(mén)、閘墩、消力池、滲流、地基承載力、穩(wěn)定計(jì)算蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) AbstractThe school design on the topic of major flood gate design. This project is located in Henan Province a county and city outskirts. The River is stability Ri

16、ver. river width of about 200m, about 7 to 10m. The River Gate the tasks are: Under normal circumstances the river damming water to raise water for irrigation, flood, open the gate sluicing to ensure safety. This project is completed, and you can use river a water 8 millio n m 3, to water and the tw

17、o sides of Tong, a large supply underground water, and conducive to irrigation and irrigation water, has in itially solved 400,000 mu of farmla nd irrigati on and in dustrial producti on to provide sufficient water for fishing, shipping industry, and improve the environment and beautify urba n and r

18、ural areas are extremely ben eficial.The design of the sluice gates hierarchy, site selection, overall arrangements, gates, established in gate Hole size and desig n gate Tun thick ness, impermeable drain age desig n, Gates Tun, Gates plate desig n, I ock the stable basis. The adopti on of the desig

19、 n of the flow of traffic nu clear school gates hole the total net width, selected in accorda nee with sin gle hole net wide. In accordanee with the base gate conditions on board the gates and gate Tun thickness. The gate is located in the plains, River Plate of resistance against soil erosion is co

20、mparatively low, so the bottom streaming consumer. Gates partially open, as a consumer can preve nt Chong desig n of the situati on un der con trol. impermeable desig n of the adopti on of improved resistance coefficient of seepage. lock the stable basis, taking into account the end up without water

21、 and no rmal and water for two of the load comb in ati on residue.Keywords : Gates, Gates Tun, stilling basin, transfusion, Foundation capacity, stable basis目 錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 第一章總論1 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 第一節(jié)閘位概述 1 HYPERLINK l bookmark40 o

22、 Current Document 第二節(jié)基本資料 1 HYPERLINK l bookmark68 o Current Document 第三節(jié)工程綜合說(shuō)明 4 HYPERLINK l bookmark74 o Current Document 第二章水力計(jì)算6 HYPERLINK l bookmark76 o Current Document 第一節(jié)閘址及形式選擇 6 HYPERLINK l bookmark82 o Current Document 第二節(jié)閘孔尺寸確定 7 HYPERLINK l bookmark90 o Current Document 第三節(jié) 消能防沖設(shè)計(jì) 12 HY

23、PERLINK l bookmark100 o Current Document 第三章防滲與排水設(shè)計(jì) 25 HYPERLINK l bookmark102 o Current Document 第一節(jié)閘底地下輪廓線的布置 25 HYPERLINK l bookmark114 o Current Document 第二節(jié)滲流計(jì)算 29 HYPERLINK l bookmark122 o Current Document 第四章閘室布置37 HYPERLINK l bookmark124 o Current Document 第一節(jié) 底板和閘墩 37 HYPERLINK l bookmark13

24、2 o Current Document 第二節(jié)閘門(mén)與啟閉機(jī) 40 HYPERLINK l bookmark140 o Current Document 第三節(jié)上部結(jié)構(gòu) 43 HYPERLINK l bookmark148 o Current Document 第四節(jié)閘室的分縫與止水 44 HYPERLINK l bookmark150 o Current Document 第五章閘室穩(wěn)定計(jì)算及地基應(yīng)力計(jì)算 46 HYPERLINK l bookmark152 o Current Document 第一節(jié)設(shè)計(jì)情況及相應(yīng)荷載組合 46 HYPERLINK l bookmark158 o Curr

25、ent Document 第二節(jié)完建無(wú)水期荷載計(jì)算及地基應(yīng)力計(jì)算 46 HYPERLINK l bookmark164 o Current Document 第三節(jié)正常擋水期驗(yàn)算及地基應(yīng)力計(jì)算 48 HYPERLINK l bookmark191 o Current Document 第六章閘底板結(jié)構(gòu)計(jì)算51 HYPERLINK l bookmark193 o Current Document 第一節(jié)閘室計(jì)算方法和情況選擇 51 HYPERLINK l bookmark201 o Current Document 第二節(jié) 設(shè)計(jì)水位的計(jì)算 52 HYPERLINK l bookmark229 o

26、 Current Document 第三節(jié)完建無(wú)水期的荷載計(jì)算 63 HYPERLINK l bookmark245 o Current Document 第四節(jié)底板配筋計(jì)算 71 HYPERLINK l bookmark251 o Current Document 第七章下游連接建筑物74 HYPERLINK l bookmark253 o Current Document 第一節(jié)上、下游連接建筑物的作用 74 HYPERLINK l bookmark255 o Current Document 第二節(jié)上游連接建筑物 74 HYPERLINK l bookmark257 o Current

27、Document 第三節(jié)下游連接建筑物 75 HYPERLINK l bookmark259 o Current Document 第四節(jié)閘室與岸坡連接建筑物 76總結(jié)77 HYPERLINK l bookmark263 o Current Document 致謝信 78 HYPERLINK l bookmark265 o Current Document 參考文獻(xiàn)79蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) #蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第一章總論第一節(jié)閘位概述一、工程概況本工程位于河南省某縣城郊處，它是某河流梯級(jí)開(kāi)發(fā)中最末一級(jí)工程。該河屬穩(wěn)定 性河流，河面寬約200m,深約710m。由于河床下

28、切較深又無(wú)適當(dāng)控制工程，雨季地 表徑流自由流走，而雨過(guò)天晴經(jīng)常干旱，加之打井提水灌溉，使地下水位愈來(lái)愈低，嚴(yán) 重影響兩岸的農(nóng)業(yè)灌溉和人畜用水。為解決當(dāng)?shù)?0萬(wàn)畝農(nóng)田的灌溉問(wèn)題，經(jīng)上級(jí)批準(zhǔn)的規(guī)劃確定，修建擋水樞紐工程。二、攔河閘任務(wù)攔河閘所擔(dān)負(fù)的任務(wù)是正常情況下攔河截水，抬高水位，以利灌溉。洪水時(shí)開(kāi)閘泄 水，以保安全。本工程建成后，可利用河道一次蓄水 800萬(wàn)m3,調(diào)蓄河水兩岸溝塘，大量補(bǔ)給地 下水，有利于進(jìn)灌和人蓄用水，初步解決 40萬(wàn)畝農(nóng)田的灌溉問(wèn)題，并為工業(yè)生產(chǎn)提供 足夠的水源，同時(shí)漁業(yè)、航運(yùn)業(yè)的發(fā)展，以及改善環(huán)境，美化城鄉(xiāng)都是極為有利的。第二節(jié)基本資料一、地形資料閘址處系平原型河段，兩岸

29、地勢(shì)平坦，地面高程約為 40.00m左右。河床坡降平緩， 縱坡約為1/10000,河床平均標(biāo)高約為30.0m，主槽寬度約為80100m,河灘寬平，至 復(fù)式河床橫斷面，河流比較順直。二、地質(zhì)資料（一）根據(jù)鉆孔了解閘址地層屬河流沖積相，河床部分地層屬第四級(jí)蟓更新世Q3與第四紀(jì)全新世Q4的層交錯(cuò)現(xiàn)象，閘址兩岸地面高程均在 41m左右。閘址處地層向下分布情況如下：1、 重粉質(zhì)壤土：分布在河床表面以下，深約3m。2、 細(xì)砂：分布在重粉質(zhì)壤土以下（河床部分高程約在28.8m以下。）3、 中砂：分布在細(xì)砂層以下，在河床部分的厚度約為5m左右。4、重粉質(zhì)壤土：分布在中砂層以下（深約 22m以下）。5、中粉質(zhì)壤

30、土：分布在重粉質(zhì)壤土以下，厚度 58m三、土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)1.物理性質(zhì)濕容重丫 a=19kN/m3飽和容重丫 飽=21kN/m3浮容重丫 浮=11Kn/m3細(xì)砂比重丫 g= 27kN/m3細(xì)砂干容重Y 干=15kN/m32.內(nèi)摩擦角自然含水量時(shí) =280飽和含水量時(shí) =2503土基許可承載力：【S 】=200kN/m34混凝土、砌石與土基摩擦系數(shù)密實(shí)細(xì)砂層f=0.365.地基應(yīng)力不均勻系數(shù)粘土（ n）=1.5 2.0砂土（ n）=2.56滲透系數(shù)中細(xì)砂層k=5 X 10-3平均厚度約5m以下土層k=5 X 10-5作為相對(duì)不透水層四、工程材料1、石料：本地區(qū)不產(chǎn)石料，需從外地運(yùn)進(jìn)，距離公路

31、很近，交通方便蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 2、粘土：經(jīng)調(diào)查本地區(qū)附近有交豐富的粘土材料。3、閘址處有足夠的中細(xì)砂。五、地震烈度本地區(qū)地震烈度在6度以下。六、水文氣象1、氣溫：本地區(qū)年最高氣溫 42.20C,最低氣溫-20.7C，平均氣溫14.40C。2、風(fēng)速：最大風(fēng)速 V=20m/s，吹程0.6km。3、 徑流量：非汛期（1 6月及1012月）9個(gè)月份渦河月平均最大流量 9.1m3/s汛期（79）三個(gè)月，渦河月平均最大流量為149m3/s，年平均最大流 量Q=26.2m3/s，最大年徑流總量為8.25億m3。4、冰凍：閘址處河水無(wú)冰凍現(xiàn)象。七、河槽整治斷面及水位流量關(guān)系曲線經(jīng)批

32、準(zhǔn)的規(guī)劃決定：對(duì)原河槽將適當(dāng)調(diào)整，并在兩岸作矮堤，以擴(kuò)大泄洪能力，提 高防洪安全的保證率。規(guī)劃確定的上下游河道整治后斷面如附圖。下游河道水位流量關(guān) 系曲線見(jiàn)圖1 1。圖1 1上下游河道橫斷面圖（單位：m）八、施工條件1、工期：兩年2、材料供應(yīng)：水泥由某水泥廠運(yùn)輸260 Km至某市，再運(yùn)輸80 Km至工地倉(cāng)庫(kù)；其它他材料 由市汽車(chē)運(yùn)至工地。3、電源：有電網(wǎng)供電，工地距電源線 1.0公里。4、 地下水位：平均28.030.0 m九、批準(zhǔn)的規(guī)劃成果1、 根據(jù)水利電力部水利水電樞紐工程等級(jí)劃分及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(SDJ 12-78)的規(guī) 定，本樞紐工程為三等工程，其中永久性2、主要建筑物為3級(jí)。3、灌溉用水季

33、節(jié)，攔河閘正常擋水位為 38.50m。4、洪水標(biāo)準(zhǔn)。項(xiàng)目重現(xiàn)(年)洪水流量3/ m /s閘前水位(m)下游水位(m)設(shè)計(jì)洪水2093739.1539校核洪水50122040.5040.2第三節(jié)工程綜合說(shuō)明本工程為攔河閘，建造在河道上?？菟谟靡詳r截河道，抬高水位，以利上游取水 或航運(yùn)要求；洪水期則開(kāi)閘泄洪，控制下游流量。一、河閘的特點(diǎn)攔河閘既用以擋水，又用于泄水，且多修建在軟土地基上，因而在穩(wěn)定、防滲、消 能防沖及沉降方面都有其自身的特點(diǎn)。1 .穩(wěn)定方面關(guān)門(mén)攔水時(shí)，水閘上、下游較大的水頭差造成較大的水平推力，使水閘有可能沿基 面產(chǎn)生向下游的滑動(dòng)，為此，水閘必須具有足夠的重力，以維持自身的穩(wěn)定。

34、防滲方面由于上下游水位差的作用，水將通過(guò)地基和兩岸的土壤會(huì)被掏空，危及水閘的安全 滲流對(duì)閘室和兩岸連接建筑物的穩(wěn)定不利。因此，應(yīng)妥善進(jìn)行防滲設(shè)計(jì)。能防沖方面水閘開(kāi)閘泄水時(shí)，在上下游水位差作用下，過(guò)閘水流往往具有較大的動(dòng)能，流態(tài)也 較復(fù)雜，而土質(zhì)河床的抗沖能力較低，可能引起沖刷。此外，水閘下游常出現(xiàn)波狀水夭 和折沖水流，會(huì)進(jìn)一步加劇對(duì)河床和兩岸的淘刷。因此，設(shè)計(jì)水閘除應(yīng)保證閘室具有足 夠的過(guò)水能力外，還必須采用有效的消能防沖措施，以防止河道產(chǎn)生有害的沖刷。4 沉降方面土基上的建閘，由于土基的壓縮性大，抗剪強(qiáng)度低，在閘室的重力合外部荷載作用 下，可能產(chǎn)生較大的沉降影響正常使用，尤其是不均勻沉降會(huì)導(dǎo)

35、致水閘傾斜，甚至斷裂 在水閘設(shè)計(jì)時(shí)，必須合理選擇閘型、構(gòu)造，安排好施工程序，采取必要的地基處理等措 施，以減少過(guò)大的地基沉降和不均勻沉降。二、攔河閘的組成攔河閘通常由上游連接段，閘室段和下游連接段三部分組成。（一）上游連接段上游連接段的主要作用是引導(dǎo)水流平穩(wěn)地進(jìn)入閘室，同時(shí)起防沖、防滲、擋土等作 用。一般包括上游翼墻、鋪蓋、護(hù)底、兩岸護(hù)坡及上游防沖槽等。上游翼墻的作用是引 導(dǎo)水流平順地進(jìn)入閘孔并起側(cè)向防滲作用。鋪蓋主要起防滲作用，其表面應(yīng)滿足抗沖要 求。護(hù)坡、護(hù)底和上游防沖槽（齒墻）是保護(hù)兩岸土質(zhì)、河床及鋪蓋頭部不受沖刷。（二）閘室段閘室是水閘的主體部分，通常包括底板、閘墩、閘門(mén)、胸墻、工作橋

36、及交通橋等。 底板是閘室的基礎(chǔ)，承受閘室的全部荷載，并比較均勻地傳給地基，此外，還有防沖、 防滲等作用。閘墩的作用是分割閘孔，并支承閘門(mén)、工作橋等上部結(jié)構(gòu)。閘門(mén)的作用是 攔水和控制下瀉流量。工作橋供安置起閉機(jī)和工作人員操作之用。交通橋的作用是連接 兩岸交通。（三）下游連接段下游連接段具有消能和擴(kuò)散水流的作用。一般包括護(hù)坦、海漫、下游防沖槽、下游 翼墻及護(hù)坡等。下游翼墻引導(dǎo)水流均勻擴(kuò)散兼有防沖及側(cè)向防滲作用。護(hù)坦具有削能防 沖作用。海漫的作用是進(jìn)一步消除護(hù)坦出流的剩余動(dòng)能、擴(kuò)散水流、調(diào)整流速分布、防 止河床沖刷。下游防沖槽是海漫末端的防護(hù)設(shè)施，避免沖刷向上游擴(kuò)展。第二章水力計(jì)算第一節(jié)閘址及形式選

37、擇一、閘址選擇閘址選擇關(guān)系到工程建設(shè)的成功和經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)揮，是水閘設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要內(nèi) 容。應(yīng)根據(jù)水閘的功能、特點(diǎn)和運(yùn)用要求，以及區(qū)域經(jīng)濟(jì)條件，綜合考地形、地質(zhì)、建 筑材料、交通運(yùn)輸、水流、潮汐、冰情、泥砂、施工、管理、周?chē)h(huán)境等因素，經(jīng)技術(shù) 經(jīng)濟(jì)比較確定。閘址應(yīng)選擇在地形開(kāi)闊、岸坡穩(wěn)定、巖土堅(jiān)實(shí)和地下水位較低的地點(diǎn)。閘址應(yīng)選用 地質(zhì)條件良好的天然地基。壤土、中砂、粗砂、砂礫石適與作為水閘的地基。盡量避免 淤泥質(zhì)土和粉砂、細(xì)砂地基，必要時(shí)，應(yīng)采取妥善的處理措施。攔河閘應(yīng)選擇在河道順直、河勢(shì)相對(duì)穩(wěn)定和河床斷面單一的河段，或選擇在彎曲的 河段采彎取直的新開(kāi)河道上。應(yīng)考慮材料來(lái)源、對(duì)外交通、施工導(dǎo)流、

38、場(chǎng)地布置、基坑 排水、施工水電供應(yīng)等條件，同時(shí)還應(yīng)考慮水閘建成后工程管理維修和防洪搶險(xiǎn)等條件。水閘中心線的布置應(yīng)考閘室與兩岸建筑物均勻，對(duì)稱的要求。攔河閘的中心線一般 應(yīng)與河道中泓線相吻合。該攔河閘選在鹿邑縣城北約1km處，閘軸線如地形圖所示。二、閘室型式選擇閘室按結(jié)構(gòu)形式可分為：開(kāi)敞式水閘和涵洞式水閘。（一）開(kāi)敞式水閘閘室上面不填土封閉的水閘。一般有泄洪、排水、過(guò)木等要求時(shí)，多采用不帶胸墻 的開(kāi)敞式水閘，多用于攔河閘、排冰閘等。當(dāng)上游水位變幅大，而下泄流量又有限制時(shí), 為避免閘門(mén)過(guò)高，常采用帶胸墻的開(kāi)敞式水閘，如進(jìn)水閘、排水閘、擋潮閘多用這種形 式。（二）涵洞式水閘閘身上面填土封閉的水閘，又

39、稱封閉式水閘。常用于穿堤水或排水的水閘。洞內(nèi)水 流可以是有壓的或無(wú)壓的。綜合考慮該工程特點(diǎn)，上、下游水位差較小，不須控制流量，泄洪時(shí)可能有漂浮物 等因素，可采用無(wú)胸墻的開(kāi)敞式水閘。（三）閘孔形式的選擇閘孔形式一般有寬頂堰型、實(shí)用堰低型和胸墻孔口型三種。寬頂堰型。這是水閘最常用的底板結(jié)構(gòu)形式。主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便、 泄流能力比較穩(wěn)定，有利于泄洪、沖沙、排淤、通航等；其缺點(diǎn)是自由泄流時(shí)流量系數(shù) 小，容易產(chǎn)生波狀水。實(shí)用堰低型。有梯形、曲線型和駝峰型。實(shí)用堰型自由泄流時(shí)，流量系數(shù)較大， 水流條件較好，選用適宜的堰面形式可以消除波狀水。但泄流能力受尾水位變化的影響 較為明顯，不穩(wěn)定。3胸墻孔口

40、型。這種堰可以減小閘門(mén)高度和啟門(mén)力，也可降低工作橋高和工程造 價(jià)。根據(jù)各種形式的適用條件，綜合考慮該工程特點(diǎn)，河槽蓄水，閘前基本沒(méi)有淤積， 閘底高程應(yīng)盡可能底。因此，采用無(wú)底砍平底版寬頂堰，堰頂高程與河床同高，即閘底 板高程為30.00m。第二節(jié)閘孔尺寸確定一、底板高程確定底板高程與水閘承擔(dān)的任務(wù)、泄流或引水流量、上下游水位及河床地質(zhì)條件等因素 有關(guān)。閘底板應(yīng)置于較為堅(jiān)實(shí)的土層上，并應(yīng)盡量利用天然地基。在地基強(qiáng)度能夠滿足要 求的條件下，底板高程定得高些，閘室寬度大，兩岸連接建筑物相對(duì)較低。對(duì)于小型水 閘，由于兩岸建筑物在整個(gè)工程中所占比重較大，因而適當(dāng)降低底板高程，常常是有利 的。當(dāng)然，底板高

41、程也不能定的太低，否則，由于單寬流量加大，將會(huì)增加下游消能防 沖的工程量，閘門(mén)增高，啟閉設(shè)備的容量也隨之增大。另外，基坑開(kāi)挖也較困難。選擇底板高程前，首先要確定合適的最大過(guò)閘單寬流量。它取決于閘下游河渠的允 許最大單寬流量。允許最大過(guò)閘單寬流量可按下游河床允許最大單寬流量的1.21.5倍確定。根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，一般在細(xì)粉質(zhì)及淤泥河床上，單寬流量取510m3/ ( sm)；在砂壤土地基上取1015m3/ (sm);在壤土地基上取1520m3/ (sm);在黏土地基上取 2025m3/ (sm)。下游水深較深，上下游水位差較小和閘后出流擴(kuò)散條件較好時(shí)，宜選 用較大值。一般情況下，攔河閘的底板頂面與

42、河床齊平，即閘底板高程30.0m。二、擬定閘孔尺寸及閘墩厚度1 由已知上、下游水位及閘底板高程，由公式(2 1)、式(22)可求得上游水頭及下游水深。Vo=Q/A( 2 1)Ho=H+V o2/2g( 2 2)其中Vo行進(jìn)流速，m/s；3Q過(guò)流流量，m/s；A過(guò)水?dāng)嗝婷娣e，m2;H o含有行進(jìn)流速水頭在內(nèi)的閘前水頭，m。推算的上游水頭及下游水深見(jiàn)表 2 1。表2 1上游水頭計(jì)算流量Q(m3/s)下游水深hs (m)上游水深H (m)過(guò)水?dāng)嗝娣e(m2)行進(jìn)流速V0 (m/s)2V0/2g上游水頭H0 (m)設(shè)計(jì)流量9379.009.15995.7680.9410.0459.195校核流量1220

43、10.2010.351166.7681.0460.05610.406判別出流流態(tài)閘門(mén)全開(kāi)泄洪時(shí)，一般屬于淹沒(méi)條件下的水流，所以采用平底板寬頂堰堰流公式, 根據(jù)設(shè)計(jì)，校核情況下的上、下游水位及流量進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于寬頂堰，其淹沒(méi)條件為:hs 0.8H o( 2 3)式中hs 下游水深，m；H o含有行進(jìn)流速水頭在內(nèi)的閘前水頭，m。根據(jù)公式(2 3)判別是否為淹沒(méi)出流，其判別計(jì)算見(jiàn)表 22。表2 2淹沒(méi)出流判別計(jì)算計(jì)算情況下游水深hs(m)上游水頭H。(m)hs0.8H0流態(tài)設(shè)計(jì)水位9.009.1959.007.357淹沒(méi)出流校核水位10.2010.40610.208.325淹沒(méi)出流3.確定閘門(mén)總凈寬

44、對(duì)于平底板寬頂堰，閘門(mén)設(shè)計(jì)規(guī)范中推薦的堰流公式為:B=Q廠 sm . 2gHo2(2 4)其中B閘孔凈寬，m ；Q流量，m3/s ；& 側(cè)收縮系數(shù)，初擬可按0.95 0.96估計(jì)；m 流量系數(shù)，初擬可按0.385計(jì)算；-s淹沒(méi)系數(shù)，可通過(guò)查表求得。按閘門(mén)總凈寬計(jì)算公式(2 4)，根據(jù)設(shè)計(jì)洪水和校核洪水兩種情況分別計(jì)算，見(jiàn)表2 3。其中堰流側(cè)收縮系數(shù)&取0.96 ;流量系數(shù)m取0.385 ;淹沒(méi)系數(shù)6 s根據(jù)hs/H 0查水力學(xué)教材。并取兩者的較大值。表23閘孔總凈寬計(jì)算流量Q(m3/s)下游水深hs (m)上游水頭H0 (m)hs/H0淹沒(méi)系數(shù)6 sB0 (m)設(shè)計(jì)流量9379.009.195

45、0.9790.04550.07校核流量122010.2010.4060.9800.05655.504.閘孔尺寸的選擇閘室單孔寬度應(yīng)根據(jù)閘的地基條件、運(yùn)用要求、閘門(mén)結(jié)構(gòu)形式、啟閉機(jī)容量以及閘 門(mén)等因素，進(jìn)行綜合比較確定。根據(jù)閘門(mén)設(shè)計(jì)規(guī)范中閘孔尺寸和水頭系列標(biāo)準(zhǔn)，選 定單孔凈寬b=8m,同時(shí)為了保證閘門(mén)對(duì)稱開(kāi)啟，防止不良水流形態(tài)，選用 7孑L。5.閘墩的厚度及墩頭形狀選用整體式底板，縫設(shè)在閘墩上，中墩厚 1.2m,縫墩厚1.6m,邊墩厚1m。墩頭采用圓弧形。閘孔布置如圖2 1所示：卜八H亠“ J：sl4卜：-電1卜并-%1nn/ /V /V /X/VA 丿XKYA/ f 圖2 1閘孔尺寸布置圖(單

46、位：m)閘孔總寬度為:L= ( 7X 8) + ( 2 X 1.6+4 X 1.2 )=64 ( m)三、校核閘孔的泄洪能力水閘設(shè)計(jì)規(guī)范中堰流的計(jì)算公式為：Q= EsmBj2gHo32( 2 5)式中B=n b o ( n為閘孔數(shù)，bo為單孔凈寬)，分別按設(shè)計(jì)、校核兩種情況確 定計(jì)算參數(shù)，求出相應(yīng)的實(shí)際過(guò)閘流量Q1，校核過(guò)流能力。一般其相對(duì)差 值不應(yīng)超過(guò)5%。(2 6)(2 7)根據(jù)孔口與閘墩的尺寸可計(jì)算側(cè)收縮系數(shù)，查水閘設(shè)計(jì)規(guī)范(2-2 ), 結(jié)果如下：對(duì)于中孔：bo/bs=8/( 8+1.2)=0.870得 6 1 =0.967 ;靠縫墩孔：bo/bs=8/ ( 8+1.6 ) =0.83

47、3得 6 2=0.973 ;對(duì)于邊孔：b0/bs=b0/( b0+bb) =8/ ( 8+11.98*3+2+( 80-64 ) /2 ) =0.148 得6 3=0.909所以E= ( n1* 6 中 1 + n2* 6 中 2+ n3* 6 中 3)/ ( n+n2+n3)=(1*0.976+4*0.973+2*0.909) / ( 1+4+2 )=0.955與假定接近，根據(jù)選定的孔口尺寸與上下游水位，進(jìn)一步換算流量如 下表所示：表24過(guò)流能力校核計(jì)算計(jì)算情況(m3/s)堰上水頭H0 (m)hs/H06 sQ校核過(guò)流能力設(shè)計(jì)流量9379.1950.9790.410.961048.0411.

48、8%校核流量122010.4060.9800.400.961230.990.8%設(shè)計(jì)情況超過(guò)了規(guī)定 5%的要求，說(shuō)明孔口尺寸有些偏大，但根據(jù)校核情況滿足要 求，所以不再進(jìn)行孔口尺寸的調(diào)整。閘孔選 7孔，單孔凈寬為8m。第三節(jié) 消能防沖設(shè)計(jì)水閘泄水時(shí)，部分勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，流速增大，具有較強(qiáng)的沖刷能力，而土質(zhì)河床 的抗沖能力又較低，因此，必須采取適當(dāng)?shù)南芊罌_措施。那么首先應(yīng)了解過(guò)閘水流的 特點(diǎn)。一、過(guò)閘水流的特點(diǎn)水流形式復(fù)雜初始泄流時(shí)，閘下水深較淺，隨著閘門(mén)開(kāi)度的增大而會(huì)逐漸加深，閘下出流由孔口 到堰流，自由出流到淹沒(méi)出流都會(huì)發(fā)生，水流形態(tài)比較復(fù)雜。因此，消能設(shè)施應(yīng)在任意 工作情況下，均能滿足消

49、能的要求并與下游很好的銜接。閘下易形成波狀水躍由于水閘上下游水位差較小，出閘水流的拂汝得數(shù)較低(Fs=11.7)，容易放生波狀水躍，特別是在平底板的情況下更是如此。此時(shí)，無(wú)強(qiáng)烈的水躍旋滾，水面波動(dòng)，消 能效果差，具有較大的沖刷能力。另外，水流處于急流狀態(tài)，不易向兩側(cè)擴(kuò)散，致使兩 側(cè)產(chǎn)生回流，縮小河槽有效過(guò)水寬度，局部單寬流量增大，嚴(yán)重地沖刷下游河道。閘下容易出現(xiàn)折沖水流一般水閘的寬度較上下游河道窄，水流過(guò)閘時(shí)先收縮而后擴(kuò)散。如工程布置或操作 運(yùn)行不當(dāng)，出閘水流不能均勻擴(kuò)散，將使主流集中，蜿蜒蛇行，左沖右撞，形成折沖水 流，沖毀消能防沖設(shè)施和下游河道。二、消能防沖方式選擇泄水建筑物下游水流的消能

50、防沖方式有以下幾種形式。底流式銜接消能能使下泄的高速水流在較短的距離內(nèi)有效地通過(guò)水躍轉(zhuǎn)變?yōu)榫徚鳎嗄?，與下 游河道的正常流動(dòng)銜接起來(lái)。平原地區(qū)的水閘，由于水頭低，下游水位變幅大，適用底 流式消能。挑能式消能在建筑物出流部位利用挑流鼻坎將水流拋射在較遠(yuǎn)的下游，不致影響建筑物安全。 適用山區(qū)灌溉渠道上的泄水閘和退水閘， 下游為堅(jiān)硬的巖體，又具有較大的水頭的情況。面流式消能對(duì)下游水深較大且穩(wěn)的情況，可采用低與下游水位的跌坎，將下泄的高速水流送入 下游河道水流表層，在坎后形成底部旋滾，減輕對(duì)河床的沖刷，并消除余能。由于本閘位于平原地區(qū)，河床的抗沖刷能力較低，采用底流式消能。三、消能防沖設(shè)施的設(shè)計(jì)（

51、一）消能控制條件分析設(shè)計(jì)水位或校核水位時(shí)閘門(mén)全開(kāi)，宣泄洪水，為淹沒(méi)出流，無(wú)須消能，閘前為常高 水位38.50m,部分閘門(mén)局部開(kāi)啟，只宣泄較小流量時(shí)，下游水位不高， 閘下射流速度較 大，才會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的沖刷河床現(xiàn)象，須設(shè)置相應(yīng)的消能設(shè)施。為了保證無(wú)論何種開(kāi)啟高 度的情況下均能發(fā)生淹沒(méi)式水躍消能，采用閘前水深H=8.5m,閘門(mén)局部開(kāi)啟情況，作為消能防沖設(shè)計(jì)的控制情況。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(mén)的操作規(guī)程，本設(shè)計(jì)按 1、3、 5、7孔對(duì)稱方式開(kāi)啟，分別對(duì)不同開(kāi)啟孔數(shù)和開(kāi)啟度進(jìn)行組合計(jì)算， 找出消力池池深和 池長(zhǎng)的控制條件。水閘設(shè)計(jì)規(guī)范中指出，消力池計(jì)算簡(jiǎn)圖及主要計(jì)算公式如下:圖2

52、3消力池計(jì)算簡(jiǎn)圖孔口出流流量公式:Q= Jebn 2g Ho -hc消力池池深：d= 6 he - hs -(2 9)(2 10)挖池后收縮水深：躍后水深:出池落差:hc= ；e(2 11 )hc2* I(2 12 )hc hc21-1(2 13)式中Q下泄流量:q2 z= 2g 隹2:q22ghc(2 14)m3/s;挖池前收縮水深:卩 寬頂堰上孔流流量系數(shù)，e 閘門(mén)開(kāi)啟咼度，m ； 流速系數(shù)， =0.91.0，取 =0.985 b閘孔單寬，m ；Ho堰上水頭，m;n開(kāi)啟孔數(shù);d消力池深度，m ；(T 0 水躍淹沒(méi)系數(shù)，可采用1.051.10 ,取1.05 ;he 躍后水深，m；h e收縮水

53、深，m ；T o總勢(shì)能，m; z出池落差，m；hs出池河床水深，m。對(duì)于消力池池深的計(jì)算，應(yīng)先計(jì)算出挖池前收縮水深，按水力學(xué)公式估算出池深，然后求出總勢(shì)能，再試算出挖池后的收縮水深。其計(jì)算式如下：消力池長(zhǎng)度：Lsj=Ls+ B Lj( 2 15)水躍長(zhǎng)度：Lj=6.9( he -he)( 2 16)式中 Lsj消力池長(zhǎng)度，m;Ls 消力池斜坡段水平投影長(zhǎng)度，m ;B水躍長(zhǎng)度校正系數(shù)，可米用0.70.8 ;Lj水躍長(zhǎng)度，m。通過(guò)躍后水深與下游水深的比較進(jìn)行流態(tài)判別，經(jīng)過(guò)計(jì)算，找出最大 的池深，池長(zhǎng)作為相應(yīng)的控制條件。同時(shí)考慮到經(jīng)濟(jì)及其他原因，對(duì)池深 較大的開(kāi)啟度采用限開(kāi)措施。關(guān)于流態(tài)判別如下：h

54、e CX H（ 3 2）式中 L閘基防滲長(zhǎng)度，即閘基輪廓線防滲部分水平段和垂直段長(zhǎng)度 的總和，m ；C 允許滲徑系數(shù)值，見(jiàn)表5-3，因?yàn)榈鼗临|(zhì)為中粉質(zhì)壤土，查 表取C=7 ;H 上、下游最大水頭差，m。由于閘基土質(zhì)以粘性土為主，防滲設(shè)備采用黏土鋪蓋，底板上下游設(shè) 置齒墻，由式（3 2）計(jì)算閘基理論防滲長(zhǎng)度。其中C值因地基土質(zhì)為重 粉質(zhì)壤土取為7。L=C X L=7 X 8.5=59.5( m)5校核地下輪廓線的長(zhǎng)度根據(jù)以上設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，實(shí)際的地下輪廓線布置長(zhǎng)度應(yīng)大于理論的地下輪 廓線長(zhǎng)度。鋪蓋長(zhǎng)度+閘底板長(zhǎng)度+齒墻長(zhǎng)度=40+18+6.8=64.8( m) L=59.5( m)通過(guò)校核，地下輪廓

55、線的長(zhǎng)度滿足要求。五、排水設(shè)備的細(xì)部構(gòu)造排水設(shè)備的作用采用排水設(shè)備，可降低滲透壓力，排除滲水，避免滲透變形，增加下游的穩(wěn)定性。 排水的位置直接影響滲透壓力的大小和分布，應(yīng)根據(jù)閘基土質(zhì)情況和水閘的工作條件， 做到既減少滲透壓力又避免滲透變形。排水設(shè)備的設(shè)計(jì)(1)水平排水 水平排水為加厚反濾層中的大顆粒層，形成平鋪式。排水反濾層 一般由23層粒徑的砂和砂礫石組成。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(guò)反濾 層；各層次的顆粒不得發(fā)生移動(dòng)；相臨兩層間，較小一層的顆粒不得穿過(guò)較粗一層的空 隙；反濾層不能被阻

56、塞，應(yīng)具有足夠的透水性，以保證排水通暢；同時(shí)還應(yīng)保證耐久、 穩(wěn)定。本設(shè)計(jì)的反濾層由碎石、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。見(jiàn)下圖3 3:11丄*JL A*圖3 3反濾層構(gòu)造圖(單位：cm)（2） 鉛直排水設(shè)計(jì) 本工程在護(hù)坦的中后部設(shè)排水孔，孔距為 2m,孔徑為10cm, 呈梅花形布置，孔下設(shè)反濾層。（3）側(cè)向排水設(shè)計(jì) 側(cè)向防滲排水布置（包括刺墻、板樁、排水井等），并應(yīng)根據(jù) 上、下游水位、墻體材料和墻后土質(zhì)以及地下水位變化等綜合考慮，并應(yīng)與閘基的防滲排水布置相適應(yīng)，在空間上形成防滲整體。在消力池兩岸翼墻設(shè)23層排水孔，呈梅花形布置，孔后

57、設(shè)反濾層，排出墻后的側(cè) 向繞滲水流。止水設(shè)計(jì)凡具有防滲要求的縫，都應(yīng)設(shè)止水設(shè)備。止水分鉛直止水和水平止水兩種，前者設(shè) 在閘墩中間，邊墩與翼墻間以及上游翼墻鉛直縫中；后者設(shè)在黏土鋪蓋保護(hù)層上的溫度 沉陷縫、消力池與底板溫度沉陷縫、翼墻和消力池本身的溫度沉陷縫內(nèi)。在黏土鋪蓋與 閘底板沉降縫中設(shè)置瀝青麻袋止水。其構(gòu)造如圖 3 4。圖3 4 止水詳圖（單位：cm）第二節(jié)滲流計(jì)算一、滲流計(jì)算的目的計(jì)算閘底板各點(diǎn)的滲透壓力；驗(yàn)算地基土在初步擬定的地下輪廓線下的滲透穩(wěn)定 性。二、計(jì)算方法的選擇計(jì)算方法有直線比例法、流網(wǎng)法和改進(jìn)阻力系數(shù)法。直線比例法對(duì)于地下輪廓線比較簡(jiǎn)單，地基又不復(fù)雜的中、小型工程，可采用直

58、線比例法；直 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 線比例法是假定滲流沿地下輪廓流動(dòng)時(shí)，水頭損失沿程按直線變化，求地下輪廓各點(diǎn)的 滲透壓力。直線比例法有勃萊法和萊因法兩種。（1）勃萊法將地下輪廓予以展開(kāi)，按比例繪一直線，在滲流開(kāi)始點(diǎn)作一長(zhǎng)度為Hx的垂線，并由垂線頂點(diǎn)用直線和滲流溢出點(diǎn)相連，即得地下輪廓展開(kāi)成直線后的滲透壓力分布圖。 任一點(diǎn)的滲透壓力hx，可按比例求得：hx=Hx/L（2）萊因法根據(jù)工程實(shí)現(xiàn)，萊因法認(rèn)為水流在水平方向和垂直方向流動(dòng)，削能的效果是不一樣的，后者為前者的三倍。在防滲長(zhǎng)度展開(kāi)為一直線時(shí)，應(yīng)將水平滲徑除以3,再與垂直滲徑相加，即得折算后的防滲長(zhǎng)

59、度，然后按直線比例法求得各點(diǎn)滲透壓力。2、流網(wǎng)法對(duì)于邊界條件復(fù)雜的滲流場(chǎng)，很難求得精確的滲流理論解，工程上往往利用流網(wǎng)法 解決任一點(diǎn)滲流要素。流網(wǎng)的繪制可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)或圖解來(lái)完成。前者運(yùn)用于大型水閘復(fù) 雜的地下輪廓線和土基，后者運(yùn)用于均質(zhì)地基上的水閘，即簡(jiǎn)便，又有足夠的精度。3、進(jìn)阻力系數(shù)法這是一種以流體力學(xué)為基礎(chǔ)的近似解法。對(duì)于比較復(fù)雜的地下輪廓，先將實(shí)際的地 下輪廓進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化，使之成為垂直和水平兩個(gè)主要部分。再?gòu)暮?jiǎn)化的地下輪廓線上各 角點(diǎn)和板樁尖端引出等勢(shì)線，將整個(gè)滲流區(qū)域劃分為幾個(gè)簡(jiǎn)單的典型流段。由于改進(jìn)阻力系數(shù)法計(jì)算結(jié)果精確，本設(shè)計(jì)采用此種方法進(jìn)行滲流計(jì)算。三、改進(jìn)阻力系數(shù)法計(jì)算滲透壓

60、力（一）基本原理如上所述。（二）計(jì)算公式（出自水閘設(shè)計(jì)規(guī)范）確定地基的有效計(jì)算深度Te當(dāng)?shù)鼗煌杆畬勇癫剌^深時(shí)，須有一個(gè)有效計(jì)算深度Te來(lái)代替實(shí)際深度T，Te可根據(jù)水閘設(shè)計(jì)規(guī)范公式（3 3）確定：當(dāng) lo/so 5 時(shí)，Te=0.5l 0當(dāng) lo/soV 5 時(shí)，Te=5l o/ （ 1.6l o/so+2 ）（ 3 3）式中 T e 土基上水閘的地基有效計(jì)算深度，m ;lo地下輪廓的水平投影長(zhǎng)度，m ;so地下輪廓的垂直投影長(zhǎng)度，mlo/so= ( 40+18 ) /2.5=23.2 5地基的有效深度 Te 為 Te=0.5l 0=0.5 X( 40+18 ) =29 ( m)計(jì)算Te大于實(shí)