【導讀】水閘由閘室段、上游連接段及下游連接段等三部分組成。水閘設(shè)計主要包括水力設(shè)計、消能防沖設(shè)計、閘基滲流計算、閘室。堰頂高程的確定.........

　　

【正文】 位 流量 河底高程 引水 150 m3/s 排水 220 m3/s 堰型及堰頂高程的確定 堰型的確定 堰型也就是水閘的底板形式中，以寬頂堰應(yīng)用較廣，因為其具有自由岀流范圍大、泄流能力較大而且比較穩(wěn)定的優(yōu)點，但是流量系數(shù)較小。低堰型底板是在底板上設(shè)置曲線或或梯形的低堰，曲線型包括實用堰和駝峰堰，這種低堰的流量系數(shù)較大，但其泄流能力受下游水位變化的影響比較顯著。由于此水閘的主要作用是 防洪排澇、灌溉、通航、改善內(nèi)河水質(zhì) 。因此要求自 由出流范圍大且有較大的泄流能力，綜合比較以上三種堰型最后確定采用寬頂堰。 堰頂高程的確定 堰頂高程定的與河底同高，高程為 。 閘孔寬度的確定 閘底板高程為 ,閘上水位為 ，閘下水位 ，過水流量 150 m3/s。 揚州大學本科生畢業(yè)設(shè)計 5 A引 =（ b+mh） h=(30+5)5=——過水斷面面積 v0=Q引 /A引 =150/=——行進流速 ? ? mgvh ????? ? ——行進 水頭 mH ??? ——堰上總水頭 堰頂算起的下游水深 sh =+=，則0Hhs =／ = 故采用堰流公 式 ? ?shHgh sBQ ?? 000 2? 計算。 淹沒堰流的綜合流量系數(shù)： 985 200????????? ??? Hh s? 閘孔總凈寬： ? ? ? ? mhHgh QB ss 1502 000 ????????? ? 引 取 0B =24m ，取閘孔凈寬 0b = m8 。 300 ?? bBn 選 3 孔閘 ， 每孔寬度 8m，中墩厚 ， 邊墩厚 。 實際過水能力： ? ?ss hHghBQ ?? 000 2?實 ? ? 8 5 ??????? m3/s150 m3/s 00000000 ??????引引實 Q ，滿足要求。 驗算閘孔過水能力 閘底板高程為 ， 閘上水位為 ，閘下水位 ，過水流量 220 m3/s。 A排 =（ b+mh） h=(30+)=——過水斷面面積 揚州大學本科生畢業(yè)設(shè)計 6 v0=Q排 /A排 =220/=——行進流速 ? ? mgvh ????? ? ——行進 水頭 mH 7 2 2 ??? ——堰上總水頭 堰頂算起的下游水深 sh =+=，則0Hhs =／ = 故采用堰流公 式 ? ?shHgh sBQ ?? 000 2? 計算。 淹沒堰流的綜合流量系數(shù)： 200????????? ??? Hh s? 則： ? ?shHgh sBQ ?? 000 2? = ? ? 5 46 .27 2 5 ?????? m3/s220 m3/s ，滿足要求。 閘孔布置圖 閘孔布置如圖 21 所示 。 30001: 2.51:2. 58080 010 080 010 080 0802760 圖 21 閘室布置圖 （單位 ： cm） 揚州大學本科生畢業(yè)設(shè)計 7 3 消能防沖設(shè)計 消能防沖水位組合 消能防沖水位組合見表 31。 表 31 消能防沖水位組合表 計算情況 長江 水位 內(nèi)河 水位 流量 河底高程 引水 開度確定 排水 開度確定 閘門初始開度及出閘水流初始流量的確定 計算閘門初始開度 e、出閘水流初始流量 Q 采用公式 gHbeQ 2?? 計算： eH ≤， 為閘孔出流 ,計算流量采用孔流公式 . He ,為堰流 ,計算流量采用堰流公式 . 2? 為 垂直收縮系數(shù)，取值查《水力學》上冊表 （ P329）； ? 為 流量系數(shù) u? eH? ch 為 收縮水深 ehc ?? 2? 39。39。ch 為 躍后水深 )181(239。39。 2 ???cccc ghvhh cv 為 收縮斷面流速 gHuvc 22?? b 為 閘孔寬度 H 為 閘前水深 具體計算結(jié)果如表 32 所示 。 揚州大學本科生畢業(yè)設(shè)計 8 表 32 閘門初始開度 e、出閘水流初始流量 Q 計算表 參數(shù) e H e/H ε2 hc μ vc hc Q 引水 情況 排水情況 因為當閘門初始開度小于門前總水頭的 倍時，門體容易振動；閘門開度為門前總水頭 H 的 ~ 倍時門體也容易產(chǎn)生振動 ； 又由以上表格結(jié)果分析知， 閘門的初始開啟高度對躍后水深的影響最大。因此閘門初始開度和初始流量取 ： 引水 情況 ： e =， 引Q =81 m3/s； 排水 情況 ： e =， 排Q =127 m3/s。 閘門開啟制度與初始開度 表 33 閘門開度 e、出閘水流流量 Q 計算表 參數(shù) e H e/H ε2 hc μ vc hc Q Q 設(shè) 引水情況 排水情況 由表 33 可知： 引水 情況：分 2 級打開； e≤ 排水 情況：分 2 級打開； e≤ 揚州大學本科生畢業(yè)設(shè)計 9 消力池 設(shè)計 消力池形式的選定 水閘閘下采用底流式消力池， 消力池有三種類型： （ 1） 挖深式 消力池，適 用于閘下尾水深度小于躍后水深的情況。 （ 2） 突檻式消力池，適用于閘下尾水深度略小于躍后水深的情況。 （ 3） 綜合式消力池，當閘下尾水深度遠小于躍后水深，且計算出的消力池的深度又較深時，可采用下挖式消力池和突檻式消力池相結(jié)合的綜合式消力池。 由表 32 分析， 閘下尾水深度 大于 躍后水深， 產(chǎn)生淹沒式水躍，理論上不需要設(shè)消力池，故按構(gòu)造要求采用 構(gòu)造 式消力池 ，池深取 。 消力池長度的計算 消力池 長度 計算水位組合見表 34。 表 34 消力池 長度 計算水位組合表 計算情況 長江 水位 內(nèi)河 水位 初始流量 引水 情況 150 m3/s 排水 情況 220 m3/s ?水躍 長度 計算 1)、流速 ? =AQ (m/s) 2)、閘前總水頭 H0 =H+ g22?? (m) ? 為水流動能矯正系數(shù)，可采用 ,取 3)、由消力池底板頂面算起的池深 T0= H0+d(m) 4)、單寬流量 q=Q/B(m3/) 5)、由公式 02/ 22203 ??? ?? gqhTh cc迭代計算收縮斷面水深 ch 1cih? = )(20 cihTgq ?? (m) （流速系數(shù) ? 取 —— 高教版《水學力》下冊表 查得） 6)、躍后水深 239。39。 0 .2 513 28( 1 1 ) ( )2ccch bqh g h b?? ? ?(m)（ 12bb 近似為 1） 揚州大學本科生畢業(yè)設(shè)計 10 1b 為 消力池首段寬度 ， m； 2b 為 消力池末段寬度 ， m； 7)、 水躍長度 )h( 39。39。cj chL ?? 計算結(jié)果見表 35。 表 35 水躍 長度 計算 工況 Q A v H0 d0 T0 q hc hc Lj （ m179。/s） (m178。) (m/s) (m) (m) (m) (m179。/s) (m) (m) (m) 引水情況 排水情況 ?消力池池長 計算 1） 消力池長度 sjL 的計算： 斜坡段采用 1： 4 的坡度，消力池斜坡水平投影長度 sL =4d， 其中水躍 長 度 校正系數(shù) ? =， 則 jssj LLL ??? 2） 消力池長度 sjL 的計算： 設(shè)平臺為 ，則總寬 L = sjL + 計算結(jié)果見表 36。 表 36 消力池池 長 計算 工況 d hc hc Lj Ls Lsj Lsj 取 L (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) 引水情況 排水情況 由表 36 計算結(jié)果，初定長江側(cè)消力池長為 ，內(nèi)河側(cè)消力池長為 。 消力池 構(gòu)造的確定 ?底板的厚度 計算 消力池底板厚度應(yīng)根據(jù)抗沖和抗浮要求計算，因為消力池底板下有冒 水孔和反濾層，故沒有抗浮要求，僅 按抗沖要求計算， Hqkt ??? 1 ，分 引水 與 排水情況計算 ,計算結(jié)果如表 37。 揚州大學本科生畢業(yè)設(shè)計 11 表 37 消力池底板厚度計算表 工況 Q A q k1 ΔH39。 t （ m3/s） (m2) (m3/) （ m） (m) 引水情況 排水情況 注： t 為 消力池底板始端厚度 ， m； H?? 為 閘孔泄水時上下游水位差 ， m； q 為 過閘單寬流量 m3/； 1k 為 消力池底板計算系數(shù)，可采用 ～ ，此處取 ； 由表 37 的計算結(jié)果 ， 初定長江側(cè)消力池底 板厚 t 為 ，內(nèi)河側(cè)消力池底板厚t 為 。 ?冒水孔的設(shè)計 由于該攔河閘承受單向來水，為了降低 消力池 底部的滲透壓力故在消力池底板設(shè)冒水孔，孔徑 10cm，間距 1m，呈梅花形布置。 排水孔里填充碎石并設(shè)置 反 濾層，由上至下分別 為中石子 10cm、小石子10cm、粗砂 10cm。消力池末端設(shè)有尾坎，高 。 1） 長江側(cè) 消力池的構(gòu)造如圖 3圖 32 所示。 消力池池首寬度 b1=26m，消力池末端的寬度 b2=30m， 消力池總長為 。 則 長江側(cè) 翼墻的擴散角 θ=6176。12176。，滿足要求。 10020xx6040141050501:420xx中石子10 cm小石子10 cm粗 沙10 cm670