【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 開(kāi)啟角度 3 引水 3 本階段根據(jù)水閘規(guī)模和河道運(yùn)行水位，對(duì)不同引、排水工況下的過(guò)閘流量進(jìn)行了計(jì)算，計(jì)算時(shí)用淹沒(méi)堰流基本公式，計(jì)算最大的過(guò)閘流量見(jiàn)表 。 12 根據(jù)朱家浜泵閘地勘資料， 河床土質(zhì)為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土夾粉土，參照《水力計(jì)算手冊(cè)》粘性土的取值，河床不沖流速取為 ～ ，因此，內(nèi)河河道允許的最大流量詳見(jiàn)表 。 表 最大過(guò)閘流量計(jì)算值 工況 內(nèi)河水位 (m) 外河水位 (m) 過(guò)閘流量 (m3/s) 排澇 (一 ) 排澇 (二 ) 排澇 (三 ) 引水 表 內(nèi)河河道允許最大流量 河道名稱 工況 內(nèi)河水位 (m) 允許流量 (m３ /s) 朱家浜 最高水位 常水位上限 常水位下限 根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，受內(nèi)河河床不沖流速的限制，考慮水閘消能防沖設(shè)計(jì)的富余，因此本工程取水閘排澇允許流量 25m3/s，引水允許流量 11m3/s。 消力池設(shè)計(jì) 為了降低工程成本，保證水閘安全運(yùn)行，應(yīng)制定合理的閘門開(kāi)啟程序。根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》 (SL_2652021)，主要計(jì)算公式如下 ： 孔口流量 Q 為 00 2gHnbhQ e?? (21) 消力池的深度 d 應(yīng)滿足 Zhhd t ???? 2? （ 22） 躍后水深為 13 )181(2 2112 ??? rFhh (23) 111 / ghVFr ? (24) 出池落差為 )11(2 2222222 hhgbQZ t ?? ??? （ 25） 式中： d—— 池深， m s?—— 水躍淹沒(méi)度取 s?= h2—— 池中發(fā)生臨界水躍時(shí)的躍后水深， m ht—— 消力池出口下游水深， m △Z—— 消力池尾部出口水面躍落， m Q—— 流量， m3/s b—— 消力池寬度， m φ —— 消力池出口段流速系數(shù)，取 L—— 自由水躍的長(zhǎng)度， m。 計(jì)算過(guò)程 第一種排澇情況，內(nèi)核水位 ,外河水位 ,單寬流量 。易得臨界水深 hk=,同時(shí)取φ =。查《水力計(jì)算手冊(cè)》 203 頁(yè)的 hc/hk=,計(jì)算得 hc=,hc” =，計(jì)算第二種排澇情況及第三種排澇情況，的如下計(jì)算表格。 躍后水深 工況 內(nèi)河水位 外河水位 總水頭 單寬流量 hk φ h1 h2 m m m m3/s m m m 排澇（一） 排澇（二） 排澇（三） 14 有上表可以清楚地看出 hc,所以不需要建造消力池。但是考慮到實(shí)際情況，為保證水閘的穩(wěn)定性，耐久性，安全性等，必要的設(shè)置消力池以留富余。考慮成本等因素取池深 . 消力池長(zhǎng)度計(jì)算 閘室與消力池之間用一個(gè) 1:3 的斜坡連接。消力池水平段的長(zhǎng)度由最大泄流量下的水躍長(zhǎng)度控制。經(jīng)計(jì)算第二種情況所需的池長(zhǎng)最大 。 Lj=(hc＂ hc)=179。 ()= 池長(zhǎng) Lk=(~)Lj=(~)179。 =~ 取池長(zhǎng) mLk 8? 消力池底板厚度計(jì)算 消力池底板承受水流沖擊力、水流脈動(dòng)壓力和底部楊壓力等作用，應(yīng)具有足夠的重量、強(qiáng)度、抗沖耐磨和抗浮的能力。 根據(jù)抗沖要求 Hqkt ?? 1 （ 26） 其中， k1— 底板計(jì)算系數(shù)，可采用 ~； △ H— 閘孔泄水時(shí)的上下游水位差， m； q— 消力池進(jìn)口處的單寬流量， m3/s. 由上述公式得： ???t . 取消力池的底板厚度為 海漫設(shè)計(jì) 由于出池后水流仍不穩(wěn)定，對(duì)下流河床仍有較強(qiáng)的沖刷能力，所以應(yīng)通過(guò)海漫進(jìn)一步消除余能，調(diào)整流速分布，是水流底部流速恢復(fù)正常狀態(tài)，以免引起嚴(yán)重沖刷，并排除閘基滲水。 當(dāng) Hq ? =1~9 時(shí)，且消能擴(kuò)散良好時(shí)，海漫長(zhǎng)度可按下列公式進(jìn)行計(jì)算，選取最大值 。 15 HqksP ??L (27) 其中， Lp— 海漫長(zhǎng)度， m。 q— 消力池末端單寬流量， m3/s； △ H— 泄水時(shí)的上下游水位差， m。 ks— 海漫長(zhǎng)度計(jì)算系數(shù)。 海漫構(gòu)造。因?yàn)閷?duì)海漫的要求為有一定的粗造度一邊進(jìn)一步消除余能，有一定的透水性，有一定的柔性。所以選擇的海漫為 15m 漿砌石段，因?yàn)闈{砌石的抗沖能力強(qiáng)，其頂面高程與護(hù)坦齊平。 15m 做成坡度為 1： 15 的干砌石段，意識(shí)水流均勻擴(kuò)算，保護(hù)河床不受沖刷。海漫厚度為 ,下面鋪設(shè) 15cm 的砂墊層。 表 海漫長(zhǎng)度計(jì)算表 工況 內(nèi)河水位 (m) 外河水位 (m) 單寬流量(m3/s) △ H (m) ks Lp(m) 排澇（一） 排澇（二） 排澇（三） 引水 防沖槽設(shè)計(jì) 海漫末端河床沖刷坑深度按以下公式計(jì)算： ? ? tvq m ?? 0m (28) 由于海漫末端的流速 v=3/9=[v]=~,所以不需要設(shè)置防沖槽，但考慮實(shí)際情況，設(shè)置防沖槽的深度為 . 三、防滲排水設(shè)計(jì) 閘底地下輪廓線的布置 （ 1）防滲的目的。防止閘基滲透變形；減少水量損失；合理選用地下輪廓尺寸。 16 （ 2）布置原則。防滲設(shè)計(jì)一般采用防滲和排水相結(jié)合的原則，即在高水位側(cè)采用鋪蓋、板樁、齒墻等防滲措施，用以延長(zhǎng)滲透坡降和閘底板下的滲透壓力；在低水位側(cè)設(shè)置排水措施，如面層排水以減少滲透壓力，并防止?jié)B流出口附近發(fā)生滲透變形。 （ 3）地下輪廓線的布置 1）閘基防滲的長(zhǎng)度的確定。由于地基土質(zhì)為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，所以取滲徑系數(shù) C為 4，根據(jù) L≥ C△ H，即閘基的地下輪廓線長(zhǎng)度不應(yīng)小于地基允許的滲徑系數(shù)與上下游最大水位差的積。 L=4179。 =10(m) 2）防滲設(shè)備。由于閘基土質(zhì)以粘性土為主，防滲設(shè)備采用粘性鋪蓋，閘底板設(shè)置齒墻。 3） max底L ???? 根據(jù)閘基土質(zhì)的為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土 A 取 ，則 L 底 =179。 =(m) 考慮長(zhǎng)度綜合考慮上部布置及地基承載力等要求，確定為 24m. t=179。 9=(m),實(shí)際取 . c。鋪蓋 長(zhǎng)度根據(jù) 3~5 倍的上下有水位差，確定為了 10m, 防滲排水計(jì)算滲流壓力計(jì)算 計(jì)算原理 （ 1）滲流計(jì)算的目的 計(jì)算閘底板各點(diǎn)的滲透壓力；驗(yàn)算地基土在初步擬定的地下輪廓線下的滲透穩(wěn)定性。 （ 2）計(jì)算方法 計(jì)算方法有直線比例法、流網(wǎng)法和改進(jìn)阻力系數(shù)法。 進(jìn)阻力系數(shù)法是一種以流體力學(xué)為基礎(chǔ)的近似解法。對(duì)于比較復(fù)雜的地下輪廓，先將實(shí)際的地下輪廓進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化，使之成為垂直和水平兩個(gè)主要部分。再?gòu)暮?jiǎn)化的地下輪廓線上各角點(diǎn)和板樁尖端引出等勢(shì)線，將整個(gè)滲流區(qū)域劃分為幾個(gè)簡(jiǎn)單的典型流段。 17 由于改進(jìn)阻力系數(shù)法計(jì)算結(jié)果精確，本設(shè)計(jì)采用此種方法進(jìn)行滲流計(jì)算。 （ 3） 改進(jìn)阻力系數(shù)法計(jì)算滲透壓力 （一）計(jì)算公式（出自《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》） 1．確定地基的有效計(jì)算深度 Te 當(dāng)?shù)鼗煌杆畬勇癫剌^深時(shí)，須有一個(gè)有效計(jì)算深度 Te來(lái)代替實(shí)際深度 T， Te可根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》公式確定： 當(dāng) L0/s0≥ 5時(shí)， Te= （ 31） 當(dāng) L0/s0＜ 5時(shí)，5T000e??SLL （ 32） 式中 Te—— 土基上水閘的地基有效計(jì)算深度， m； L0—— 地下輪廓的水平投影長(zhǎng)度， m； s0—— 地下輪廓的垂直投影長(zhǎng)度， m。 2．典型段的劃分 先將實(shí)際的低下輪廓線進(jìn)行簡(jiǎn)化，使之成為垂直和水平兩個(gè)主要部分。再?gòu)暮?jiǎn)化的低下輪廓線上各角點(diǎn)和板樁尖端引出等勢(shì)線，將整個(gè)滲流區(qū)域劃分為幾個(gè)典型流段：進(jìn)、出口段，內(nèi)部垂直段和水平段。 3．計(jì)算各典型段的阻力系數(shù)（如圖 3— 1） 圖 3— 1 典型流段計(jì)算圖 （ 1）進(jìn)出、口段 ： 230 ??????????? （ 33） 18 式中 ε 0— 進(jìn)、出口段的阻力系數(shù)； S — 板樁或齒墻的入土深度， m； T — 地基透水層深度， m。 （ 2）內(nèi)部垂直段 ?????? ????????? TS14πcotlnπ2y? （ 34） 式中 ε y內(nèi)部垂直段的阻力系數(shù)。 (3)水平段： ? ?T SSL xx ???? （ 35） 式中 ε x — 水平段的阻力系數(shù)； L — 水平段長(zhǎng)度， m； S S2— 進(jìn)、出口段板樁或齒墻的入土深度， m。 （ 4） 計(jì)算各典型段的水頭損失 ????niii iHh1?? （ 36） 式中 ξ i— 各分段的阻力系數(shù)； N— 總分段數(shù)。 （ 5） 進(jìn)出口段水頭損失局部修正 進(jìn)、出口水力坡降呈急變曲線形式，算得的進(jìn)、出口水頭損失與實(shí)際情況相差較大，需進(jìn)行必要的修正。修正后的水頭損失 39。0h 為： 039。0 hh ??? （ 37） 式中 39。0h — 進(jìn)、出口段修正后的水頭損失值， m； h0— 按式ε 0=（ S/T） 3/2+ 計(jì)算出的水頭損失值， m。 ?? — 阻力修正系數(shù)，按式（ 3— 8）計(jì)算： 19 ???????? ?????????? ????????? ????2TSTT? （ 38） 式中 S? — 底板埋深與板樁入土深度之和， m； T? — 板樁另一側(cè)地基透水層深度， m。 修正后的進(jìn)、出口段修正后的水頭損失將減少Δ h。 ? ? 01 hh ????? （ 39） 有關(guān)進(jìn)、出口段水頭損失值的詳細(xì)計(jì)算如下，先用進(jìn)出口段的前一段水頭損失的減少值相比較： 若 hx≥Δ h，則按 hhh xx ???39。 修正； 若 hxΔ h，則按進(jìn)出口段的前兩段水頭損失的和相比較： 若 hx+hy≥Δ h，則按 xyyxx hhhhhh ????? ,239。 修正 若 hx+hyΔ h，則按 ? ?yxCDCDyxx hhhhhhhhhy ??????? 39。39。39。 ,2,2修正。 hCD為與進(jìn)出口相鄰的第三個(gè)典型流段的水頭損失。 6．計(jì)算角點(diǎn)的滲壓水頭 對(duì)于簡(jiǎn)化后的地下輪廓各角點(diǎn)的滲壓水頭可用下式計(jì)算，中間沒(méi)有計(jì)算到的點(diǎn)均用此段的上下游段滲透水頭差內(nèi)插計(jì)算。 各段滲壓水頭 =上段滲壓水頭－此段滲壓水頭損失值 7．驗(yàn)算滲流逸出坡降 為保證閘基的抗?jié)B穩(wěn)定性，要求出口段逸出坡降必須小于規(guī)定的容許值。出口處的逸出坡降 J為： SJ ?? 39。0出 h （ 310） 計(jì)算過(guò)程 簡(jiǎn)化地下輪廓。簡(jiǎn)化后地下輪廓，劃分 9 個(gè)基本段。 確定地基的有效深度。 由于 L0=24m； s0=+= 20 L0/s0=24/=＞ 5 地基的有效深度 Te為 Te==179。 24=12（ m） 根據(jù)地質(zhì)資料，河道縱坡降約 55%0，壩線下游向約 30m 處出露巖基，其地基透水層深度約 ，由于閘底板齒墻坐落在巖基上，基本上屬于不透水層，但實(shí)際情況還是有一定的滲透，故假設(shè)其實(shí)際的地基透水層深度為 5m。計(jì)算 Te 大于實(shí)際的地基透水層深度 Tp=5m，所以取 Te =5m,進(jìn)行滲流計(jì)算。 滲流區(qū)域的分段和阻力系數(shù)的計(jì)算 過(guò)地下輪廓的角點(diǎn)、尖點(diǎn)，將滲流區(qū)域分成十個(gè)典型段。 9段為進(jìn)出口段， 8二段為內(nèi)部水平段， 7則為內(nèi)部垂直段。 表 各流段阻力系數(shù)為ξ 流段 阻力系數(shù)為ξ 段號(hào) L S T ξ 進(jìn)口段和出口段 230 ??????????? 1 9 內(nèi)部垂直段 ?????? ????????? TS14πcotlnπ2y? 3 5 7 中間水平段 ? ?T SSL xx ???? 2 4 6 8 則ξ