【文章內(nèi)容簡介】 連接建筑物 74 第一節(jié) 上、下游連接建筑物的作用 74 第二節(jié) 上游連接建筑物 74 第三節(jié) 下游連接建筑物 75 第四節(jié) 閘室與岸坡連接建筑物 76 總 結 77 致謝信 78 參考文獻 79 1 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，它是某河流梯級開發(fā)中最末一級工程。該河屬穩(wěn)定性河流，河 面寬約 200m，深約 7~10m。由于河床下切較深又無適當控制工程，雨季地表徑流自由流走，而雨過天晴經(jīng)常干旱，加之打井提水灌溉，使地下水位愈來愈低，嚴重影響兩岸的農(nóng)業(yè)灌溉和人畜用水。為解決當?shù)?40 萬畝農(nóng)田的灌溉問題，經(jīng)上級批準的規(guī)劃確定，修建擋水樞紐工程。 二、攔河閘任務 攔河閘所擔負的任務是正常情況下攔河截水，抬高水位，以利灌溉。洪水時開閘泄水，以保安全。 本工程建成后，可利用河道一次蓄水 800 萬 m3，調(diào)蓄河水兩岸溝塘，大量補給地下水，有利于進灌和人蓄用水，初步解決 40 萬畝農(nóng)田的灌溉問題，并為工業(yè)生產(chǎn)提供足 夠的水源，同時漁業(yè)、航運業(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，兩岸地勢平坦，地面高程約為 。河床坡降平緩，縱坡約為 1/10000，河床平均標高約為 ，主槽寬度約為 80— 100m，河灘寬平，至復式河床橫斷面，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蟓更新世 Q3與第四紀全新世 Q4 的層交錯現(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： 重粉質(zhì)壤土：分布在 河床表面以下，深約 3m。 細砂：分布在重粉質(zhì)壤土以下（河床部分高程約在 。） 中砂：分布在細砂層以下，在河床部分的厚度約為 5m左右。 重粉質(zhì)壤土：分布在中砂層以下（深約 22m以下）。 2 中粉質(zhì)壤土：分布在重粉質(zhì)壤土以下，厚度 5— 8m。 三、土的物理力學性質(zhì)指標 濕容重 γ a=19kN/m3 飽和容重 γ 飽 =21kN/m3 浮容重 γ 浮 =11Kn/m3 細砂比重 γ g= 27kN/m3 細砂干容重 γ 干 =15kN/m3 2．內(nèi)摩擦角 自然含水量時 φ =280 飽和含水量時 φ =250 ： 【 δ 】 =200kN/m3 、砌石與土基摩擦系數(shù) 密實細砂層 f= 粘土（ η ） =— 砂土（ η ） = 中細砂層 k=5 10 3 平均厚度約 5m 以下土層 k=5 10 5 作為相對 不透水層 四、工程材料 石料：本地區(qū)不產(chǎn)石料，需從外地運進，距離公路很近，交通方便。 3 粘土：經(jīng)調(diào)查本地區(qū)附近有交豐富的粘土材料。 閘址處有足夠的中細砂。 五、地震烈度 本地區(qū)地震烈度在 6 度以下。 六、水文氣象 氣溫：本地區(qū)年最高氣溫 ，最低氣溫 ，平均氣溫 。 風速：最大風速 V=20m/s，吹程 。 徑流量：非汛期（ 1— 6 月及 10— 12 月） 9 個月份渦河月平均最大流量 汛期（ 7— 9）三個月，渦河月平均最大流量為 149m3/s，年平均 最大流量 Q=，最大年徑流總量為 億 m3。 冰凍：閘址處河水無冰凍現(xiàn)象。 七、河槽整治斷面及水位流量關系曲線 經(jīng)批準的規(guī)劃決定：對原河槽將適當調(diào)整，并在兩岸作矮堤，以擴大泄洪能力，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系曲線見圖 1— 1。 圖 1— 1 上下游河道橫斷面圖（單位： m） 八、施工條件 工期：兩年 材料供應： 水泥由某水泥廠運輸 260 Km至某市，再運輸 80 Km 至工地倉庫；其它他材料由市汽車運至工地。 電源：有電網(wǎng)供電，工地距電源線 公里。 地下水位： 平均 ～ m 九、批準的規(guī)劃成果 4 根據(jù)水利電力部《水利水電樞紐工程等級劃分及設計標準》（ SDJ 12— 78）的規(guī)定，本樞紐工程為三等工程，其中永久性 主要建筑物為 3 級。 灌溉用水季節(jié)，攔河閘正常擋水位為 。 洪水標準。 項目 重現(xiàn)（年） 洪水流量m3/s 閘前水位（ m） 下游水位（ m） 設計洪水 20 937 39 校核洪水 50 1220 第三節(jié) 工程綜合說明 本工程為攔河閘，建造在河道上。枯水期用以攔截河道，抬高水位，以利上游取水或航運要求；洪水期則開閘泄洪，控制下游流量。 一、河閘的特點 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。 1．穩(wěn)定方面 關門攔水時，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，為此，水閘必須具有足夠的重力，以維持自身的穩(wěn)定。 2．防滲方面 由于上下游水位差的作用，水將通過地基和兩岸的土壤會被掏 空，危及水閘的安全。滲流對閘室和兩岸連接建筑物的穩(wěn)定不利。因此，應妥善進行防滲設計。 3．能防沖方面 水閘開閘泄水時，在上下游水位差作用下，過閘水流往往具有較大的動能，流態(tài)也較復雜，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，會進一步加劇對河床和兩岸的淘刷。因此，設計水閘除應保證閘室具有足夠的過水能力外，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。 5 4．沉降方面 土基上的建閘，由于土基的壓縮性大，抗剪強度低，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導致水閘傾斜，甚至斷裂。在水閘設計時，必須合理選擇閘型、構造，安排好施工程序，采取必要的地基處理等措施，以減少過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水流平穩(wěn)地進入閘室，同時起防沖、防滲、擋土等作用。一般包括上游翼墻、鋪蓋、護底、兩岸護坡及上游防沖槽等。上游翼墻的作用是引導水流平順地進入閘孔并起側向防滲作用。鋪蓋主要起防滲作用，其表面應滿足抗沖要求。護坡、護底和上游防沖槽（ 齒墻）是保護兩岸土質(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、胸墻、工作橋及交通橋等。底板是閘室的基礎，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、工作橋等上部結構。閘門的作用是攔水和控制下瀉流量。工作橋供安置起閉機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散水流的作用。一般包括護坦、海漫、下游防沖槽、下游翼墻及護坡等。下游翼墻引導水流均勻擴散兼有防沖及 側向防滲作用。護坦具有削能防沖作用。海漫的作用是進一步消除護坦出流的剩余動能、擴散水流、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設施，避免沖刷向上游擴展。 6 第二章 水力計算 第一節(jié) 閘址及形式選擇 一、閘址選擇 閘址選擇關系到工程建設的成功和經(jīng)濟效益的發(fā)揮，是水閘設計中的一項重要內(nèi)容。應根據(jù)水閘的功能、特點和運用要求，以及區(qū)域經(jīng)濟條件，綜合考地形、地質(zhì)、建筑材料、交通運輸、水流、潮汐、冰情、泥砂、施工、管理、周圍環(huán)境等因素，經(jīng)技術經(jīng)濟比較確定。 閘址應選擇在地形開闊、岸坡穩(wěn)定、巖土堅實 和地下水位較低的地點。閘址應選用地質(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、細砂地基，必要時，應采取妥善的處理措施。 攔河閘應選擇在河道順直、河勢相對穩(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河道上。應考慮材料來源、對外交通、施工導流、場地布置、基坑排水、施工水電供應等條件，同時還應考慮水閘建成后工程管理維修和防洪搶險等條件。 水閘中心線的布置應考閘室與兩岸建筑物均勻，對稱的要求。攔河閘的中心線一般應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 閘室按結構形式可分為：開敞式水閘和涵洞式水閘。 （一）開敞式水閘 閘室上面不填土封閉的水閘。一般有泄洪、排水、過木等要求時，多采用不帶胸墻的開敞式水閘，多用于攔河閘、排冰閘等。當上游水位變幅大，而下泄流量又有限制時，為避免閘門過高，常采用帶胸墻的開敞式水閘，如進水閘、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壓的。 綜合考慮該工程特點，上、下游水位差較小，不須控制 流量，泄洪時可能有漂浮物等因素，可采用無胸墻的開敞式水閘。 （三）閘孔形式的選擇 7 閘孔形式一般有寬頂堰型、實用堰低型和胸墻孔口型三種。 1．寬頂堰型。這是水閘最常用的底板結構形式。主要優(yōu)點是結構簡單、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；其缺點是自由泄流時流量系數(shù)小，容易產(chǎn)生波狀水。 2．實用堰低型。有梯形、曲線型和駝峰型。實用堰型自由泄流時，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．胸墻孔口型。這種堰可以減小閘門 高度和啟門力，也可降低工作橋高和工程造價。 根據(jù)各種形式的適用條件，綜合考慮該工程特點，河槽蓄水，閘前基本沒有淤積，閘底高程應盡可能底。因此，采用無底砍平底版寬頂堰，堰頂高程與河床同高，即閘底板高程為 。 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的任務、泄流或引水流量、上下游水位及河床地質(zhì)條件等因