【文章內容簡介】 （CJJ5092） ；（10） 《水利水電工程等級劃分及洪水標準》 （SL2522022） ；（14）相關法律、法規(guī)及有關規(guī)范。 設計依據函江樞紐的主要建筑物有船閘、泄水閘和水電站三部分組成。船閘的通航能力，按照五級航道標準進行設計。水電站總裝機為 6600Kw，設計水頭為 ，水閘的泄洪能力為 13000m3/s。根據《畢業(yè)設計任務書》，本工程為三等工程，主要建筑物按3級建筑物設計，次要建筑物按4級建筑物設計?！「鶕懂厴I(yè)設計任務書》 ，泄水閘的設計洪水標準為 50 年一遇，校16 / 53核洪水標準為 300 年一遇，最大通航洪水標準為 5 年一遇。設計依據：函江樞紐畢業(yè)設計任務書；《水閘設計規(guī)范》(SL265─2022)；《水力計算手冊》（武漢水利電力學院水力學教研室編）《水工設計手冊》第6冊過壩與泄水建筑物； 《水工鋼筋混凝土設計手冊》1999年；《水利水電鋼閘門設計規(guī)范》DL/T 503995；《水利水電工程初步設計報告編制規(guī)程》（DL502193） 設計基本資料一、水位正常蓄水位：灌溉水位：設計洪水 Q2%=9540m3/s，相應閘下水位 H 下 =校核洪水 %=9540m3/s，相應閘下水位 H 下 =二、計算水位組合閘孔凈寬計算水位設計洪水 Q2%=9540m3/s，相應閘下水位 H 下 =；設計水位差△H＝（H 上 ＝） ；校核洪水 %=9540m3/s，相應閘下水位 H 下 =；計算閘上雍高水位 H 上 （供墩頂高程用） ；消能計算水位17 / 53閘上水位 H 上 ＝；閘下水位 H 下 ＝；下泄流量：以閘門開啟度 e＝、e＝ 以及全開時的泄量。閘室穩(wěn)定計算水位（關門）閘上設計水位 H 上 ＝，H 下 ＝；閘上校核水位 H 上 ＝，H 下 ＝；三、地震設防烈度本地區(qū)地震基本烈度為Ⅵ度，不考慮地震設防。四、安全系數安全超高　水閘為3級混凝土建筑物，根據《水閘設計規(guī)范》（SL 265─2022）安全超高下限值：泄洪時 (設計洪水位)，(校核洪水位)；關門時 (設計洪水位)，(校核洪水位)。 抗滑穩(wěn)定安全系數 土基上的3級混凝土建筑物，基本組合（設計）；特殊組合（核校）。五、其它資料單孔凈寬：8～12m； 門型結構：平面鋼閘門；閘門類型：直升門；底板與中砂的摩擦系數 f＝；18 / 53閘孔的允許單寬流量 q＝30m 3/s/m；六、公路橋公路橋載重按汽20 設計，掛100 校核，雙車道橋面凈寬 ，兩側人行道 2，總寬 ，采用 T 型結構。梁高 ，梁腹寬，梁翼寬 ，用 5 根組梁組成，兩側人行道為懸臂式，每米延長重量按 8T/m 計。 工程總體布置函江樞紐的主要建筑物有船閘、泄水閘和水電站三部分組成。船閘的通航能力，按照五級航道標準進行設計。水電站總裝機為 6600Kw，設計水頭為 ，水閘的泄洪能力為 13000m3/s。根據設計任務書提供的地形地質資料，以及功能要求，樞紐總體布置如下： 船閘的布置船閘的通航能力，按照五級航道標準進行設計。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19 / 53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：32200KW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。20 / 53 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%＝9540m 3/s，H 上 ＝，H 下 ＝；%＝12350m 3/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?。涣硪粋€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。21 / 53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： (《水閘設計規(guī)范》以下簡稱《規(guī)范》附 A）2300HgmBQ???式中：Q——過閘流量（m 3/s） ；σ——淹沒系數，根據上下游的堰上水深查得；ε——側收縮系數；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 H0H1（上游水頭）=－=Hs（下游水頭）=－=行近流速 V0=Q/A=9540/[700(－)]＝H0=H1+V2/2g=+(2)=②淹沒系數 σhs/H0=查《規(guī)范》附表 ，得 σ＝；③流量系數 m22 / 53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=9540/()=332300HgmQB???3m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]=30m 3/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+36=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。23 / 53設△H＝，則 H 上 ＝+＝；hs=－=；行近流速 V0=Q/A=12350/[700(－)]＝；H0=H+V2/2g=(－)+ 2/(2)=；hs/H0=，查《規(guī)范》附表 得σ＝；按 P/H0=0 查表 得 m＝；ε＝；Q 試 ＝Bσεm(2g) H3/2=350(2)=11589m3/s %＝12350m 3/s； 假設不符，重新假設試算。經試算，當△H＝ 時，Q 試 ≈Q %＝12350m 3/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24 / 53a．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）＝－；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＝(2) 1/2＝ 3/s/m；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＝－＝－；q=μ 0e(2gH)1/2＝(2) 1/2＝ 3/s/m；c．閘門全開出流情況屬堰流。q＝σεm(2g) H3/2 ＝(2) 1/225 / 53 ＝ 3/s/m；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=()(1/3)=2gqhk?用試算法計算收縮水深 hc，試算公式如下：= 《水力學教材》113 20cchgqT???經試算 hc= 將該值代入水躍方程可得=)18(232???ccghqh查 H 下 ～Q 曲線，H 下 ＝，h t=；同理,可算出當 q=、 3/s/m 時,相應的 hc”、h k，計算結果列入下表： q hk hc hc ht hcht(m3/) (m) (m) (m) (m) (m)e= e= 閘 門 全 開 4 計 算 工 況26 / 53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＝ 3/s/m，hc=，hc”=，h t=；按近似公式估算池深 d，即d=σhc”ht==設 d＝，則上游總水頭為T0‘=+=；由公式 = 試算2039。 cchgq???求得 hc=； hc”=((1+8αq 2/(qhC3))1/2－1) h C/2 水躍方程 =((1+8())1/2－1)=； 消力池的流速系數 ψ’=，則池中水流得水面降落 ΔZ 為ΔZ=q 2[1/(ψ’ht) 2—1/(σh t”)2]/2g 《水力學教材》1111 =[1/()2—1/()2]/2/ = 將該值代入公式d=σhc”（ht+ΔZ） 《水力學教材》119=(+)=與假設數據不符，故需重新試算。27 / 53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：L j=（h c”－ h c）計算 《規(guī)范》Lj=（－）=；消力池長度按公式：L sj＝L s＋βL j計算 《規(guī)范》水平長度