【文章內容簡介】 行設計。 船閘布置 在函江的左岸，船閘本身由三部分組成：上游引航道、閘室和下游引航道。 上游引航道：長度不小于 5倍設計船隊的長度，根據經驗五級航道標準的設計船隊的長度為 91m，故上游引航道的長度為 455m，設計時取為 500m；上游引航道的底寬度為 35m，兩岸采用漿砌石護坡，邊坡采用 1： ；上游引航道的底高程為 。 下游引航道：長度不小于 5倍設計船隊的長度，根據經驗五級航道標準的設計船隊的長度為 91m，故下游引航道的長度為 455m，設計時取為 600m；下游引航道的底寬度為 35m，兩岸采用漿砌石護坡，邊坡采用 1： ；下游引航道的底高程為 。 閘室：閘室的長度為 135m，寬度為 ；閘室的頂高程為 ，底高程為。上下閘首控制船只的進出。 水電站的布置 考慮河床的主槽比較靠近右岸，上下游不容易發(fā)生淤積，為最大的可能提高水電站的出力，發(fā)揮水電站的效益，將水電站布置在函江的右岸。 水電站的廠房的平面尺寸：主廠房的長度為 米，上下游方向的寬度為 米，主廠房總高度為 米。 水輪機的型號為： GE(F02)WP380 發(fā)電機的型號為： SFG20070/3960 總 裝機： 3179。 2200KW 設計水頭： 最高水頭： 最小水頭： 最大引用流量 225m3/s。 泄水閘的布置 泄水閘布置在水電站和船閘之間。 泄水閘主要有三部分組成：上游連接段、閘室段和下游連接段。 H 江水利樞紐工程泄水閘設計說明書 13 主要建筑物（泄水閘） 閘孔設計 水閘閘孔設計主要是確定閘孔型式、尺寸河設置高程，以保證水閘在設計水位組合情況下有足夠的過流能力。 一、堰型和堰頂高程確定 根據設計任務書提供的資料顯示，函江流域水面平緩，含砂量少，本 水閘的主要功能為擋水灌溉和泄水，故 本次設計采用堰流 式閘室，堰型采用無檻寬頂堰。 這種型式閘室對于泄洪較為有利，它能使閘前漂浮物隨著水流下泄，而不會阻塞閘孔而影響泄洪。 根據資料提供的地形圖，考慮水閘的運行、河道沖刷淤積以及閘孔允許單寬流量和工程造價等因素，本次設計取堰頂高程與河床底高程齊平為 。 二、閘孔凈寬計算、泄流能力校核 水位 Q2%＝ 9540m3/s， H 上 ＝ ， H 下 ＝ ； %＝ 12350m3/s， H 上 ＝待算， H 下 ＝ ； 閘孔凈寬計算 閘孔總凈寬的確定，主要涉及兩個問題：一個是過閘單寬流量的大??； 另一個是閘室總寬度與河道總寬度的關系。如果采用的閘孔總凈寬過小，使過閘單寬流量過大，將增加閘下游消能布置的困難，甚至影響水閘工程的安全；反之，如果采用的閘孔總凈寬過大，使過閘單寬流量過小，工程量加大，造成浪費。 根據設計任務要求，閘孔允許單寬流量不大于 30m3/s， 初步擬定閘孔總凈寬為 倍主河槽寬為 350m，閘孔 分成 35孔，每孔寬 10m，中墩厚 ，縫墩厚 。 水閘底板為無檻寬頂堰，閘孔泄流能力計算公式如下： 2300 2 HgmBQ ??? (《水閘設計規(guī)范》以下簡稱《規(guī)范 》附 A） 式中： Q—— 過閘流量（ m3/s）； ? —— 淹沒系數，根據上下游的堰上水深查得； ε —— 側收縮系數； H 江水利樞紐工程泄水閘設計說明書 14 m—— 流量系數； B0—— 閘孔總凈寬（ m）； H0—— 堰頂以上上游總水頭（ m）。 ①堰上總水頭 H0 H1（上游水頭） =－ = Hs（下游水頭） =－ = 行近流速 V0=Q/A=9540/[700179。 (－ )]＝ H0=H1+V2/2g=+(2179。 )= ②淹沒系 數? hs/H0=查《規(guī)范》附表 ， 得?＝ ； ③流量系數 m 按 P/H0=0查表得 m＝ ； ④側收縮系數ε 水閘中墩厚度取為 ，縫墩取 ，根據《規(guī)范》附錄 公式 計算得ε = 根據以上公式可以試算出閘孔總凈寬 2300 2 HgmQB??? =9540/(179。 179。 179。 179。 3/2)=333m 一般來說，采用的閘孔總凈寬要略大于計算值，本次設計閘孔總凈寬取 350m，相應單寬流量為 ，小于閘孔允許單寬流量 30 m3/s/m，滿足要求。 但校核工況下，水閘單寬流量為 ，大于閘孔允許單寬流量[q]=30m3/s/m，若本次設計水閘總凈寬以校核工況下通過閘室的單寬流量為控制，水閘規(guī)模將偏大，工程量加大，與消能工造價比較而言，會造成浪費。校核工況稍大于允許單寬流量，可能會出現(xiàn)局部破壞，但只要工程消能防沖設施得當，個人認為是能滿足工程安全運行要求。 因此，經綜合考慮本次設計水閘總凈寬取 350m，閘孔總數為 35 孔，單孔凈寬為10m。根據規(guī) 范的要求，中墩厚取 ，縫墩厚取 。因此水閘總寬度為： B=350+36H 江水利樞紐工程泄水閘設計說明書 15 179。 = 校核工況上游水位 根據水閘泄流能力計算公式，可以試算出校核情況下的上游水位。 設△ H＝ ，則 H 上 ＝ +＝ ； hs=－ =； 行近流速 V0=Q/A=12350/[700179。 (－ )]＝ ； H0=H+V2/2g=(－ )+(2179。 )=； hs/H0=，查《規(guī)范》附表 ＝ ； 按 P/H0=0查表 得 m＝ ； ε＝ ； Q 試 ＝ B?ε m(2g)178。 H3/2 =350179。 179。 179。 179。 (2179。 )179。 =11589m3/s %＝ 12350m3/s； 假設不符，重新假設試算。 經試算，當△ H＝ 時， Q 試 ≈ %＝ 12350m3/s。 相應上游洪水位 H 上 =。 消能防沖設計 消能防沖設計主要包括消能防沖設備形式 的選擇、以及各種消能設施尺寸設計和上下游兩岸護坡的設計。本工程消能形式采用消力池消能，消力池后布置一定長度的海漫，海漫末端設置柔性防沖槽。 一、消力池尺寸擬定 消能水力計算 消能計算水位： H 上 ＝ ， H 下 ＝ ； 1）單寬流量計算 a． e= e/H=，為孔口出流。 根據上、下游水位可假定為自由出流。 根據孔流公式： q=μ 0e(2gH0)1/2 其中μ＝ － （《水計算手冊》 336水利出版社） H 江水利樞紐工程泄水閘設計說明書 16 ＝ － 179。 ； 因孔流狀態(tài) e 很小，行近流速 V0較小，在計算時可不計入，即 H0≈ H，因此， q=μ 0e(2gH)1/2＝ 179。 179。 (2179。 179。 )1/2 ＝ ； b． e＝ e/H=，為孔口出流。 根據上、下游水位可假定為自由出流。 μ 0＝ － ＝ － 179。 ； q=μ 0e(2gH)1/2 ＝ 179。 179。 (2179。 179。 )1/2 ＝ ； c．閘門全開 出流情況屬堰流。 q＝?178。ε178。 m178。 (2g)178。 H3/2 ＝ 179。 179。 179。 (2179。 )1/2179。 ＝ ； 2）判別下游水流銜接形式 經計算當水閘閘孔全開時，閘后將發(fā)生淹沒式水躍，無需建消力池；從運行角度來講，泄水時只開啟 1孔閘門也是不符實際的。經分析比較，結合水閘運行特點，本次設計考慮水閘 1/7 閘孔開啟作為本次設計工況。 由上述計算結果，判別水閘開啟 1/7 閘孔（開 5 扇閘門）時下游水流銜接形式。 當 e= 時 3 2gqhk ? =(2/)(1/3)= 用試算法計算收縮水深 hc，試算公式如下： 2220 2 cc hgqhT ???= 《水力學教材》 113 經試算 hc= H 江水利樞紐工程泄水閘設計說明書 17 將該值代入水躍方程可得 )181(2 32 ???ccc ghqhh = 查 H 下 ～ Q曲線， H 下 ＝ ， ht=； 同理 ,可算出當 q=、 ,相應的 hc” 、 hk，計算結果列入下表： q hk hc hc ht hc ht(m 3 /) (m) (m) (m) (m) (m)e= e= 閘門全開 4 計算工況 從表中可以看出，當上游水位為 、水閘開啟 1/7 孔時，閘門開度 e=、 以及全開時， hc” ht，說明都發(fā)生遠離式水躍銜接，故需修建消力池。當q=， (h” ht)值最大。因此，應按該流量設計消力池。 消力池深度計算 e＝ ， q＝ ， hc=， hc” =， ht=； 按近似公式估算池深 d，即 d=? hc” ht=179。 = 設 d＝ ，則上游總水頭為 T0‘ =+=； 由公式2220 239。 cc hg qhT ???= 試算 求得 hc=； hc” =((1+8α q2/(qhC3))1/2－ 1) hC/2 水躍方程 =((1+8179。 (179。 ))1/2－ 1)179。 =； 消力池的流速系數ψ ’ =，則池中水流得水面降落Δ Z 為 Δ Z=q2[1/(ψ ’ht)2— 1/(? ht”)2]/2g 《水力學 教材》 1111 =[1/(179。 )2— 1/(179。 )2]/2/ = 將該值代入公式 d=? hc” （ ht+Δ Z） 《水力學教材》 119 H 江水利樞紐工程泄水閘設計說明書 18 =179。 (+)= 與假設數據不符，故需重新試算。 經試算，假設 d= 時 ,d 試 =，兩者數據接近， 故取消力池深度 d=。 消力池長度計算 水躍長度按公式： Lj=（ hc” － hc）計算 《規(guī)范》 Lj=179。（ － ） =； 消力池長度按公式： Lsj＝ Ls＋β Lj計算 《規(guī)范》 水平長度β Lj＝ 179。 =，取 Lj=15m 斜坡段 Ls按 1： 4放坡，取 。 消力池底板厚度計算 t=k1(qΔ Hˊ ) ＝ 179。 (179。 ())＝ ； 取消力池底板厚度為 。 二、海漫長度計算 Lp= kS (qsΔ Hˊ ) 《規(guī)范》 =179。 (179。 ())=； 取 Lp=40m； 式中 kS=11～ 12； qs＝ 179。 50/=； H 下 = 海漫水平段長 15m，采用 60cm 厚鋼筋混凝土澆筑，斜坡段長 25m， 1:10 放坡，采用 60cm 厚漿砌塊石砌筑。底部墊層分別鋪設 350g/m2土工布一層和 20cm 厚碎石層。海漫每 設Φ 50 排水孔。 三、防沖槽設計 沖刷坑深度計算 hp=(kq/((ht/d)1/6))