【正文】 () Q (m3/s) 30 64 102 144 根據(jù)上表，繪制 ht—Q 曲線。由《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》表 查得? Q——過(guò)閘流量。 堰型選擇水閘一般采用寬頂堰或低檻實(shí)用堰，本設(shè)計(jì)初設(shè)時(shí)已選定不帶胸墻，因此胸墻式不予以考慮。缺點(diǎn)1. 自由泄流時(shí)，流量系數(shù)較??；2. 下游產(chǎn)生波狀水躍的可能性較大。⑵閘孔出流有多種流態(tài)，在閘門(mén)控制泄水時(shí)，呈孔口自由出流或淹沒(méi)出流狀態(tài)；在閘門(mén)全開(kāi)時(shí)，則呈淹沒(méi)堰流狀態(tài)。 消能設(shè)計(jì)條件節(jié)制閘在宣泄設(shè)計(jì)洪水時(shí)，閘門(mén)全部提出水面，上、下游落差很小，過(guò)閘水流呈緩流狀態(tài)，只要使水流均勻擴(kuò)散，以安置回流的發(fā)展，毋需特別的消能設(shè)施。相應(yīng)的下游水位可根據(jù) ht～Q 曲線確定。其目的為保持水流對(duì)稱(chēng)，不致過(guò)大沖刷下游河床。cth? 水閘的消能方式水閘的消能方式大致有下列三種類(lèi)型：底流式消能、挑流式消能、面流式消能。加上下游水位變幅往往較大，也無(wú)法采用面流消能。本設(shè)計(jì) =；0? q——過(guò)閘單寬流量， （ ） ；2s Z?——池池落差， （m） ；1b、 ——消力池首、末端寬度， （m） ；2中空全開(kāi)時(shí) ， 為自由出流。j閘底板與挖深后的消力池之間常用 1:3～1:4 的斜坡連接，本設(shè)計(jì)取 1：4， 所以： =4d=4=確定消力池長(zhǎng)度的條件：h c” hC最大時(shí)。混凝土標(biāo)號(hào)為 C15,根據(jù)已建水閘實(shí)例，在護(hù)坦內(nèi)配置構(gòu)造鋼筋。⑴海漫長(zhǎng)度的確定 由《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》P58 當(dāng) =1～9，且消能擴(kuò)散良好時(shí)海漫的長(zhǎng)度可按 39。海幔起始段一般布置 5～10m 或 1/3 海?？傞L(zhǎng)的水平30pLm?段，本設(shè)計(jì)取海幔水平段為 8m。本設(shè)計(jì)砌石厚度為 米。?????3m防沖槽一般采用寬淺式以便施工，上游坡率與沖刷坑上游坡率相同，下游坡率取為 ，兩岸邊坡與河岸相同。滲流對(duì)閘身的影響主要為：①沿閘基的滲流對(duì)閘室產(chǎn)生向上的滲透壓力，從而減輕閘室的有效重量，降低抗滑穩(wěn)定性。水平防滲設(shè)施比較簡(jiǎn)單，用各種相對(duì)不透水材料（與地基的透水性 相比而言）在地基表面作一層鋪蓋，一般布置在閘室上游，與閘室底板聯(lián)合成不透水的地下輪廓線，在鋪蓋上游端和河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)第 28 頁(yè) 共 91 頁(yè)閘室上游端布置一定深度的齒墻。通常在閘的上游布置防滲設(shè)備。⑶粉土和粉細(xì)沙地基，這類(lèi)地基也包括輕粉治沙壤土，就水閘防滲角度來(lái)說(shuō)是最危險(xiǎn)的地基，地下輪廓的布置首先要保證閘室地基的抗?jié)B穩(wěn)定性，最好用板樁包圍起來(lái)。其防滲設(shè)備為水平鋪蓋，淺齒河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)第 29 頁(yè) 共 91 頁(yè)墻。⑶閘基防滲長(zhǎng)度在工程規(guī)劃和初級(jí)階段，閘基防滲長(zhǎng)度即地下輪廓線 L 的長(zhǎng)度，為保證閘基滲透穩(wěn)定性，初擬時(shí)防滲長(zhǎng)度 L 應(yīng)滿足下式； L≥ （） HC??min式中： ——最小閘基防滲長(zhǎng)度，m；iL ——水閘上下游最大水位差，m。 T——地基透水層深度（m） 。0S所以: ==，因?yàn)椴煌杆畬訛闊o(wú)限深所以有效深度 為閘基透水層eT eT的計(jì)算深度。 鋪蓋長(zhǎng)度一般為（3～5）H， （H 為上下游最大水位差）本設(shè)計(jì)取 倍 H，得。⑷砂礫石和中粗沙地基，這類(lèi)地基雖有強(qiáng)烈的透水性，但是抵抗?jié)B透變形的穩(wěn)定性比粉細(xì)沙強(qiáng)的多，可以采取懸掛式板樁防滲。地下輪廓線長(zhǎng)度 L——為從鋪蓋最前端開(kāi)始至鋪蓋末端齒墻至閘室底板末端齒墻，中間段末端齒墻至排水處（滲流出口處） 。但是垂直防滲的施工比水平防滲困難的多，在水閘工程中采用并不普遍。③嚴(yán)重的水量損失將造成水量損失而達(dá)不到蓄水要求。土基上的水閘建成擋水后，由于形成一定的水頭差，促使水自閘上游經(jīng)過(guò)閘基或繞過(guò)翼墻向下游流動(dòng)。防沖槽橫斷面大小與沖坑深度有關(guān)，沖坑深度愈大需要的防沖槽斷面也愈大。干砌石海漫，一般用大于 30cm 的塊石嵌砌而成，厚度為 ～，其下鋪設(shè)碎石。sqH?計(jì)算多個(gè)水位差與單寬流量的組合情況來(lái)確定 最大值，列表如下：39。消力池與閘底板、海漫、兩岸翼墻之間均應(yīng)設(shè)置沉降縫，位于防滲范圍內(nèi)的縫應(yīng)設(shè)止水。 抗沖 （） Hqkt??1 式中：k 1——消力池底板計(jì)算系數(shù)，可采用 ～，本設(shè)計(jì)??； △H ’ ——閘孔泄水時(shí)的上、下游水位差，m。本設(shè)計(jì)取 =? ?——閘門(mén)開(kāi)度，為 的倍數(shù)；e——閘孔總凈寬，本設(shè)計(jì)取 =；BB——重力加速度， （ ）g2ms——堰流淹沒(méi)系數(shù)， 查表（）得 5? ??——收縮水深， （m）孔流時(shí)chche?表 中孔單開(kāi)時(shí)計(jì)算表e e e/H ?c?Q q chctcht△Z d 全開(kāi) 1 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)第 22 頁(yè) 共 91 頁(yè)表 雙孔對(duì)稱(chēng)開(kāi)時(shí)計(jì)算表e e e/H ?ch?Q q ch cthct△Z d 表 三孔全開(kāi)時(shí)計(jì)算表e e e/H ?ch?Q q ch cthct△Z d 綜述：由上面三個(gè)表格在三種不同工況下的計(jì)算結(jié)果得知，當(dāng)開(kāi)度 e 越大，所需要消力池深度越小。消力池的作用：使閘后水流產(chǎn)生淹沒(méi)水躍，并保護(hù)水躍范圍內(nèi)的河床免受沖刷。⑵面流式消能 ：當(dāng)下游水深較大而且比較穩(wěn)定時(shí)，可采取一定的工程措施，將下泄的高速水流導(dǎo)向下游水流的上層，主流與河床之間由巨大的底部漩滾隔開(kāi)，可避免高速主流對(duì)河床的沖刷，余能主要通過(guò)水舌擴(kuò)散，流速分布調(diào)整及底部漩滾與主流的相互作用而消除，由于銜接段中，高速的主流位于表層，故稱(chēng)為面流式消能。消能設(shè)計(jì)的目的是：當(dāng)閘門(mén)按規(guī)定程序和方式開(kāi)啟時(shí)，必須保證閘下水流產(chǎn)生淹沒(méi)式水躍。因此，閘門(mén)控制的泄水的泄量也是經(jīng)常變化的，這樣就應(yīng)對(duì)各種泄量進(jìn)行下游消能計(jì)算。因此必須在各種可能出現(xiàn)的各種水力條件下，都能滿足消能的要求，合理的確定消能設(shè)計(jì)條件是非常必要的，也是保證消能工程既安全可靠又經(jīng)濟(jì)合理的前提。tc02()ceg淹沒(méi)出流： , 。其泄流特點(diǎn)為：⑴閘門(mén)控制泄流時(shí)，流量和水位差多變。河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)第 16 頁(yè) 共 91 頁(yè)表 寬頂堰與實(shí)用堰的優(yōu)缺點(diǎn)比較表堰型比較 寬頂堰 實(shí)用堰優(yōu)點(diǎn)，施工方便；，泄流能力比較穩(wěn)定；，地基開(kāi)挖量小。（m）0H河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)第 15 頁(yè) 共 91 頁(yè) ——淹沒(méi)堰流流量系數(shù)；?初步設(shè)計(jì)閘孔凈寬取 = 0B⑶閘孔孔數(shù)尺寸與閘室總寬度的確定：大中型水閘采用平面鋼閘門(mén)時(shí)，每孔凈寬b 一般為 6～9 米，當(dāng)水閘孔數(shù)較少，過(guò)去多采用弧形鋼閘門(mén)，平底板的結(jié)構(gòu)形式，而近年采用了鋼筋混凝土閘門(mén)和反拱式底板，將閘孔凈跨縮為 6m，顯然，如不縮減閘孔凈跨，采用鋼筋混凝土閘門(mén)是不利的，閘門(mén)過(guò)重，門(mén)上主梁受力過(guò)大，易斷裂，即使采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，閘孔也不宜超過(guò) 8m。河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)第 14 頁(yè) 共 91 頁(yè)⑶上游水位▽ 上 =▽ 下 +ΔH=+= m﹤ 滿足要求。該水位差的大小關(guān)系到閘室工程量和上游淹沒(méi)損失。閘孔尺寸：包括閘底板的頂面高程，閘孔凈寬和孔數(shù)。 防滲排水布置 當(dāng)閘基為中壤土，輕壤土或重壤土?xí)r閘室上游宜設(shè)置鋼筋混凝土或黏土鋪蓋或土工膜防滲鋪蓋，閘室下游護(hù)坦底部應(yīng)設(shè)反濾層。⑶ 閘門(mén) 其結(jié)構(gòu)的選型布置應(yīng)根據(jù)其受力情況控制運(yùn)用要求、制作、運(yùn)輸、安裝維修條件等，結(jié)合閘室結(jié)構(gòu)布置合理選定。有時(shí)在特別軟弱的淤泥質(zhì)地基上建閘，為了加強(qiáng)閘室的橫向剛度，借以減小地基的不均勻沉降和閘室的結(jié)構(gòu)變形，在閘室的過(guò)水?dāng)嗝嬷性O(shè)一層水平橫隔板，型式上亦構(gòu)成了上下兩層泄水通道，但常常共用一個(gè)閘門(mén)，在運(yùn)用要求上與混合泄流式閘室不盡相同。一般把閘室頂部封閉。⑶施工、管理?xiàng)l件 也是閘址選擇時(shí)要考慮的一個(gè)因素要求有足夠?qū)拸V的施工場(chǎng)地，并且盡可能使土方工程量最小。用于抬高干、支渠水位，供支、斗渠取水。①計(jì)算中墩及邊墩的形常數(shù)。⑵、門(mén)槽埋設(shè)構(gòu)件①、確定門(mén)槽各軌道型式，斷面尺寸，對(duì)主軌進(jìn)行強(qiáng)度校核。③、水平次梁、頂、底梁設(shè)計(jì)：均采用型鋼。⑶、防滲排水設(shè)計(jì)首先擬定水閘地下輪廓線型式，初步計(jì)算所需長(zhǎng)度，然后依次確定閘室底板、鋪蓋長(zhǎng)度及材料，設(shè)計(jì)反濾層及排水孔位置，最后計(jì)算閘基滲透壓力，繪制滲透壓力分布圖。水力計(jì)算 主要包括閘孔設(shè)計(jì)、消能防沖設(shè)計(jì)、防滲排水設(shè)計(jì)。七．設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)地基土壤物理力學(xué)性質(zhì)及力學(xué)指標(biāo) 流限 WT=% 滲透系數(shù) KT=10 6 m/s 塑限 WP=% 凝聚力(室內(nèi)值) C=2T/m 2 塑性系數(shù) IP=8 　　　　 內(nèi)摩擦角(室內(nèi)值)￠ =16176。第 III 單元, 巖性主要為淤泥質(zhì)壤土,總厚 ～ 米，底版高程在 ～米,土質(zhì)均勻,中高壓縮性,頂部有零星分布的砂壤土,底部局部分布有黏土。2． 工程規(guī)模：該水利工程按 5 年一遇洪水設(shè)計(jì)，20 年一遇洪水校核，引渠邊坡 m=2，縱坡 i=1/4000,渠底高程 米，設(shè)計(jì)流量 Q 設(shè)＝ 立方米／秒。校核流量 Q 校=237 立方米/秒，最高設(shè)計(jì)蓄水位 米，一次蓄水量 50 萬(wàn)立方米，灌溉農(nóng)田面積 萬(wàn)畝。第 IV 單元,巖性主要為砂壤土,夾薄層壤土,還有零星分布的細(xì)砂層,總厚度 ～米,底板高程 ～ 米。 地基壓縮模量 E ＝９０Kg/cm 2 濕容重 r 濕= 含水量 W=% 　　　　　　　 飽和容重 r 飽＝ 孔隙比 e= 　　　　　　 干容重 r 干=地基承載力 σ=15T/m 2 　　　　 浮容重 r 浮=閘底板與地基土摩擦系數(shù) f=　　 夯實(shí)回填土內(nèi)摩擦角￠=25176。1.、閘孔設(shè)計(jì)首先根據(jù)上面擬定的水閘型式及設(shè)計(jì)流量，確定閘孔凈寬及適宜孔數(shù)。河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)第 7 頁(yè) 共 91 頁(yè)閘室的布置設(shè)計(jì)及閘室穩(wěn)定性計(jì)算⑴、閘室輪廓尺寸確定由水力條件及水閘功用，確定閘室總寬、閘頂高程、閘墩、閘門(mén)、底板的型式與尺寸，閘室上部結(jié)構(gòu)的工作橋、交通橋、啟閉設(shè)備的型式與尺寸。由各構(gòu)件的內(nèi)力，選擇各梁的截面，并進(jìn)行強(qiáng)度、剛度驗(yàn)算。②、確定止水座及門(mén)槽護(hù)角構(gòu)件型式。②墩底水平截面垂直應(yīng)力與剪應(yīng)力。閘址一般應(yīng)設(shè)置在河道直線段上。當(dāng)水閘是整個(gè)樞紐的一個(gè)組成部分時(shí)，應(yīng)就樞紐工程總體布置做方案比較，得出水閘最優(yōu)位置，以達(dá)到技術(shù)上先進(jìn)與經(jīng)濟(jì)上合理的要求。例如設(shè)置胸墻擋水，底部設(shè)置孔口泄水，這樣可以減少閘門(mén)尺寸。本水閘設(shè)計(jì)閘門(mén)全開(kāi)時(shí)具有自由水面，擋水高度較小，且依靠閘門(mén)擋水，故可采用開(kāi)敞式閘室。本設(shè)計(jì)初步采用平面鋼閘門(mén)。本設(shè)計(jì)初步采用鋼筋混凝土鋪蓋。 上下游水位的確定上游水位：在河道上建閘后，上下游將形成一定水頭差，上游水位是由規(guī)劃決定。水閘的過(guò)閘水位差應(yīng)根據(jù)上游淹沒(méi)影響，允許的過(guò)閘單寬流量和水閘工程造價(jià)等因素綜合比較選定。 閘孔尺寸設(shè)計(jì)⑴閘孔尺寸的設(shè)計(jì)條件：最大閘孔要滿足泄洪要求，在校核流量 237 m3/s，最高設(shè)計(jì)蓄水位 51．6 m 下保證能泄出，即 Q 孔 ≥Q 泄 。如底板采用反拱的結(jié)構(gòu)形式，同樣閘孔凈跨過(guò)大，則反拱的矢高過(guò)大，給反拱底板的施工帶來(lái)不利影響，故閘孔凈寬以 6～8m 為宜。，排沙。流量是隨著上游來(lái)水量逐漸變化的。hB??? e——閘門(mén)開(kāi)度；H——閘前水深。但若節(jié)制閘宣泄設(shè)計(jì)和校核洪水時(shí)，閘門(mén)全部提出水面，上下游落差則很小，過(guò)閘水流呈緩流，則就不必設(shè)消能設(shè)施。既對(duì)閘門(mén)不同的開(kāi)啟孔數(shù)及開(kāi)啟高度所對(duì)應(yīng)的下泄量及不同的上下游水位差均應(yīng)進(jìn)行下游消能計(jì)算。 （條件 ﹥ ） 。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)第 19 頁(yè) 共 91 頁(yè)⑶挑流式消能 ：利用下瀉水流所夾帶的巨大動(dòng)能，因勢(shì)利導(dǎo)將水流挑射至遠(yuǎn)離建筑物的下游，使下落水舌對(duì)河床的沖刷不會(huì)危及建筑物的安全。⑴消力池深度的確定：池深設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(jù)水閘泄流的最不利情況確定相應(yīng)的池深，一是水流在池內(nèi)形成稍淹沒(méi)水躍。根據(jù)水躍與下游水面銜接規(guī)律，池身控制情況應(yīng)發(fā)生在躍后水深與下游水深 差值最大時(shí)，而在實(shí)際應(yīng)用中 最大可能發(fā)生在水閘某種運(yùn)用情況chthcht下的閘門(mén)開(kāi)啟過(guò)程中開(kāi)度最小，即中孔單開(kāi) e= 的情況，此時(shí)池深 d=。 護(hù)坦上設(shè)有閘基滲水排出孔，可只按抗沖要求確定護(hù)坦厚度。圖 消力池尺寸圖（單位： ）m 海漫設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)消力池后，水流能量一般可被消除 40%～70%，剩余能量還較大，同時(shí)出池水流的單寬流量和底部流速還較大，由于流速沿水深的分布規(guī)律，同下游河道不沖不淤正常狀態(tài)的分布規(guī)律相比，還相差較大，因此出池水流還需要進(jìn)一步擴(kuò)散，消能和行進(jìn)流速的調(diào)整。表 不同流量計(jì)算表Q q th△Hˊ= th39。粗砂墊層厚 ～，縱