【正文】 1 畢業(yè)設計 臺子水閘設計 院 系： 工程學院 專 業(yè)： 水利水電建筑工程 班 級： 學 號： 姓 名： 指導教師： 2 畢業(yè)設計（論文）開題報告 題目 臺子水閘設計 年級 /系 /專業(yè) /班級 2021 級工程系水利水電建筑工程 3 班 學號 姓名 指導教師 填報日期 2021 年 8 月 20 日 選題目的和意義 （填寫） 畢業(yè)設計（論文）主要內容 （ 1） 樞紐布置 （ 2） 泄水方案比選 （ 3） 過流能力驗算 （ 4） 閘孔寬度確定 （ 5） 消 能設計 （ 6） 附屬建筑物 研究技術路線、研究方法和要解決的關鍵問題 方法： （ 1） 根據(jù)《水閘設計規(guī)范》并依規(guī)范確定防洪標準。 （ 2） 閘址和閘檻高程的選擇。 （ 3） 水力設計。 （ 4） 防滲排水設計。 問題及解決： （填寫） 3 畢業(yè)論文（設計）階段進度及時間安排 2021 年 8 月 13 日 —8 月 20 日 開題報告相關內容 ； 2021 年 8 月 21 日 —8 月 31 日 開題報告相關內容； 2021 年 9 月 1 日 —10 月 20 日 水閘樞紐設計； 2021 年 10 月 21 日 —11 月 1 日 整理設計成果，寫設計說明書。 主要參考文獻 [1]鄭慶 和，水工建筑物 [M]，中國水利水電出版社， 1996 年。 [2]沈長松，水工建筑物 [M]，中國水利水電出版社， 2021 年。 [3]郭維東，水力學 [M]，中國水利水電出版社， 2021 年 9 月。 [4] 劉進寶，水工建筑物 [M]．北京：水利電力出版社， 2021 年。 [5] GB500172021，混凝土結構設計規(guī)范 [S]。 [6] 李煒，水力計算手冊 (第二版 )[M]北京：水利水電出版社， 2021 年。 [7] SL265—2021，水閘設計規(guī)范 [S] 指導教師意見 指導教師（簽名）： 年 月 日 教研室意見 教研室主任（簽字蓋章）： 年 月 日 4 畢業(yè)設計（論文）作者簽名： 作者專業(yè)： 作者學號： 年 月 日 1 目 錄 摘 要 ................................................................... 1 一、緒論 ................................................................ 1 （一）水閘除險加固背景 .................................................. 1 （二）臺子水閘工程概況 .................................................. 1 （三）水文地質條件 ...................................................... 2 ................................................................ 2 ........................................................ 2 ............................................................ 2 ................................................................ 3 二、樞紐布置設計 ....................................................... 4 （一）樞紐布置 .......................................................... 4 （二）泄水方案比選 ...................................................... 4 三、水力計算 ............................................................ 5 （一）過流能力驗算 ...................................................... 5 （二）閘孔寬度確定 ...................................................... 6 .................................................. 6 .................................................. 8 ............................................................ 8 .......................................................... 9 ........................................................... 13 ......................................................... 14 （ 三）附屬建筑物 ....................................................... 14 參 考 文 獻 ............................................................ 15 致 謝 ................................................................... 16 1 摘 要 水閘是一種低水頭擋水兼泄水的水工建筑物，依靠可以升降啟閉的閘門控制水位、調節(jié)流量，在防洪、灌溉、排水、航運、發(fā)電等水利工程中 應用的十分廣泛。本次設計的臺子水閘工程位于內蒙古赤峰市西遼河上游老哈河水系英金河二級支流西路嘎河中游。臺子水閘工程對當?shù)剞r(nóng)牧業(yè)經(jīng)濟發(fā)展至關重要。 根據(jù)設計資料，結合當?shù)厮?、地質條件，按照水閘設計相關規(guī)范規(guī)定，設計該水閘結構型式。根據(jù)河道洪水季節(jié)行洪要求，確定水閘工程中的堰、泄水閘的型式、尺寸，根據(jù)當?shù)毓鄥^(qū)灌溉要求，確定水閘工程中進水閘的型式、尺寸。確定水閘工程的整體工程布置之后，對水閘進行泄流、供水能力復核計算，滲流計算，消能工的設計、復核以及閘室的穩(wěn)定計算。完成水閘設計文本內容并繪制相關工程布置圖。 通 過臺子水閘工程的整體設計計算，工程圖紙繪制以及設計說明書的編寫，能過對大學本科所學專業(yè)知識加以系統(tǒng)的整合、運用，是一次學以致用的實踐過程。同時，通過此次水閘工程設計，認識到水利工程對于國民經(jīng)濟發(fā)展、生活水平的提高的巨大重要性，作為一個水利人，要認識到自己的肩頭責任。 關鍵詞： 水閘設計；泄流供水；消能防沖 1 一、 緒論 （一） 水閘除險加固背景 我國是一個人均水資源緊缺的國家，加之水資源在時間和空間分布不均，導致水資源供需矛盾更加尖銳。隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，水利事業(yè)在國民經(jīng)濟建設中占有越來越重要的作用。在國家十二 五規(guī)劃中，更是提出要大力發(fā)展水利事業(yè)，加強水利基礎設施建設。 水閘作為重要的取水建筑物，在水利工程中廣泛應用。但目前現(xiàn)存的水閘工程有較多因運行期過長，不同程度的存在著破損問題，影響著工程效益的發(fā)揮。 水閘除險加固的任務和編制原則： （ 1）堅持全面規(guī)劃、統(tǒng)籌兼顧、標本兼治、綜合治理的原則，按照各地區(qū)病險水閘的不同特點，研究綜合性的除險加固措施，恢復和完善病險水閘應有的防洪減災和興利效益。 （ 2）掌握已實施的病險水閘除險加固工程情況，總結經(jīng)驗，并對工程遺留問題進行規(guī)劃補充和完善。 （ 3）規(guī)劃體現(xiàn)可行性和科學性， 做好各項前期工作，包括注冊登記、安全鑒定、初步設計等。 （二） 臺子水閘工程概況 臺子水閘工程位于赤峰市西遼河上游老哈河水系英金河二級支流西路嘎河中游，赤峰市松山區(qū)老府鎮(zhèn)境內，距赤峰市區(qū) 70km，地里坐標東經(jīng) 118176。16′″，北緯 42176。11′″。于 1968 竣工投入使用，由于工程設計標準偏低，在運行中年久失修，雖然在 1985 年進行了部分工程除險加固，但最終沒有徹底解決工程的病險問題，灌溉引水受到限制，該工程是以灌溉為主兼顧防洪等綜合利用水閘。 臺子水閘工程原有工程由溢流壩、泄洪閘、進水閘組成 。溢流壩采用折線型實用堰，溢流壩壩頂高程為 ，下游壩底高程為 ，壩高 ，壩頂寬度 1m，壩長為 80m，溢流壩兩側都設有進水閘和泄洪閘，左右岸各設有 2孔泄洪閘，泄洪閘位于溢流壩和進水閘之間，每孔凈寬 ，閘室長度為 5m，閘底板高程 ，木制閘門。左右岸泄洪閘外側設有 2 孔進水閘，左右岸閘孔凈寬相同為 ，右岸設計過閘流量為 2m3/s，左岸設計過閘流量為 1m3/s。 2 臺子水閘工程的工程原設計洪峰流量為 ，校核洪峰流量為。根據(jù)《水利水 電工程等級劃分及洪水標準》，該水閘為 Ⅲ 等，主要建筑物為 3 級，次要建筑物為 4 級。依據(jù)《臺子水閘工程安全鑒定報告書》中的水閘安全鑒定成果結論以及上級主管部門的意見本次設計的主要任務是： (1)拆除重建供水閘，重做消能防沖設施； (2)拆除重建泄洪閘，重做消能防沖設施； (3)新建啟閉機室，增加閘門及啟閉設備； (4)維修加固上游防洪堤，恢復建設下游防洪堤，并增加防護措施； (5)新建管理房、安設電氣設施、完善觀測設施及管理設施。 （三） 水文地質條件 本流域屬于溫帶季風型半干旱氣候區(qū)，具有明顯大陸性特 征。冬季寒冷干燥，降水稀少，最低氣溫零下 28 攝氏度；夏季酷熱，降水集中，最高氣溫達 39 攝氏度。年平均氣溫約為 5～ 7 攝氏度，一月份平均氣溫最低，約在零下 15 攝氏度左右，七月份氣溫最高，約為 50 攝氏度左右。 流域內六個雨量站，據(jù) 1958～ 2021 年共 39 年的降水資料統(tǒng)計，多年平均降水量為 ，最大 685mm（ 1959 年），最小 （ 1966 年），年際變化 倍，多年平均最大一日降水量為 70mm， 6～ 9 月降水量約占全年的 80%左右，7～ 8 月的降水量占全年的 60～ 70%。 風向多西北風，風力最 大 7～ 8 級，一般為 2～ 3 級，夏秋季風小。流域內多年平均蒸發(fā)量為 。結凍期約為 160 天，凍土深 ～ 2m。 根據(jù)內蒙水設院 98 年大洪水后對赤峰地區(qū) “各水文站及重點水庫設計洪峰流量成果 ”，采用的年限是截止到 1998 年，考慮到資料年限延長后枯水年偏多，對工程較為不利，從安全角度出發(fā)本次設計洪水計算仍采用內蒙水設院計算成果，根據(jù)松山地實測洪水資料，采用面積比法計算得出： P%=5 時， Q=540m3/s, P%=2 時， Q=610m3/s。 本區(qū)屬干旱的中低山區(qū)水文地質類型 。其地下水類型為：松散堆積層孔隙水， 3 碎屑孔隙裂隙層間水，基巖裂隙水三大類型。松散堆積層孔隙水分布于河谷沖積平原、山前坡洪積扇裙與黃土丘陵區(qū)。以河谷沖積平原富水性最強，含水層為全新統(tǒng)及上更新統(tǒng)沖積砂礫石層?？辈旆秶鷥鹊叵滤宦裆罴s 。 區(qū)內地下水主要補給來源為大氣降水，次為區(qū)外河谷潛水補給。地下水動態(tài)變化受氣候、地貌及含水層埋藏條件等因素控制。一般規(guī)律是 89 月份水量最大，水位最高， 5 月份或 12 月至次年 3 月份水量最小，水位最低。 區(qū)內溝谷水系發(fā)育，地形切割較深，溝谷坡降大。本區(qū)地表水，地下水徑流條件良好，河流是本區(qū)地下水地表水排泄的良好通道。 據(jù) 2021 年國家地震局編制的國家標準（ GB183062021）《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》，工程區(qū)地震動峰值加速度為 ,地震烈度為 7 度。根據(jù)《水工建筑物抗震設計規(guī)范》，需要考慮抗震設計。 4 二、 樞紐布置設計 （ 一 ） 樞紐布置 臺子水閘工程位于二道子河水庫下游西路嘎河中游，汛期有泄洪要求。河道兩岸有需要灌溉的灌區(qū)，因此，臺子水閘需要滿足灌區(qū)供水需要。 西路嘎河河道較寬，不宜全河段布置閘室，因此，綜合考慮泄洪、供水要求，采取閘壩聯(lián)合布置。 考慮原水 閘工程將泄水閘布置在溢流壩兩側，壩腳處常年淤積，泄水閘常年泄水沖刷，河道斷面已形成主河槽位于河道兩側的復式斷面。此次臺子水閘的工程布置依據(jù)河道復式斷面，河道中間設置溢流壩，泄水閘緊靠溢流壩，左右岸對稱布置，泄水閘之外布置供水閘，因左右岸灌區(qū)需要灌水量不同，左右岸供水閘閘室凈寬不同。進水閘上游側布置胸墻。 修建工作橋，啟閉機室。 （二） 泄水方案比選 經(jīng)過水文計算，水閘的設計洪峰流量對應河道內 20 年一遇洪峰流量540m3/s，校核洪峰流量對應河道來水量 50 年一遇的洪峰流量 610m3/s。根據(jù)國家《水利水電工程等 級劃分及洪水標準》 (SL2522021)中規(guī)定，依據(jù)水閘的過閘流量，臺子水閘工程為 Ⅲ