【正文】 利于排除漂浮物，因此采用不設(shè)胸墻的開敞式水閘。同時，由于河槽蓄水，閘前淤積對洪水位影響較大，為便于排出淤沙，閘底板高程應(yīng)盡可能低。因此，采用無底坎平頂板寬頂堰，堰頂高程與河床同高。 擬定閘孔尺寸及閘墩厚度 現(xiàn)擬定該水閘為多孔出流水閘，閘墩墩頭為半圓形， 攔河閘寬頂堰出流情況判斷由于已知上、下游水位，可推算上游水頭及下游水深計算公式如下式11114所示：上游水深： （21）下游水位： （22）上游過水?dāng)嗝婷娣e： （23）行進(jìn)流速： （24）水頭： （25）其中：如表21所示： 表21 上游水頭計算 序號流量Q（m3/s）下游水深hs（m） 上游水深H（m） 過水?dāng)嗝娣e（m2） 行近流速（m3/s） 上游水頭H0（m） 1設(shè)計流量937 2校核流量1220 注：考慮壅高15~20cm。閘門全開泄洪時，為平底板寬頂堰堰流，根據(jù)以下公式26判別出流情況。 （26）表22 淹沒出流判別表序號計算情況下游水深 hs（m）上游水頭H0（m）流態(tài)1設(shè)計水位淹沒出流2校核水位淹沒出流根據(jù)表22判斷在遇到設(shè)計洪水和家和洪水時該攔河水閘均以淹沒出流的方式出流。 閘門總凈寬計算根據(jù)設(shè)計洪水和校核洪水兩種情況分別用試算法計算閘門總凈寬，計算公式如下式27,、28所示： （27）（28）其中 為堰流側(cè)收縮系數(shù)，；； 由趙振興、何健京主編的《水力學(xué)》具體計算如下表23所示：表23 閘門總凈寬計算表序號流量Q（m3/s）側(cè)收縮系數(shù)流量系數(shù)上游水頭H0（m） 淹沒系總凈寬（m） 1設(shè)計流量937 2校核流量1220 閘孔尺寸設(shè)計和布置根據(jù)《閘門設(shè)計規(guī)范》SL 2652001中閘孔尺寸和水頭系列標(biāo)準(zhǔn)，選定單孔凈寬，同時為了保證閘門對稱開啟，防止不良水流形態(tài)，選用7孔，閘墩的邊墩寬度設(shè)計為1m。設(shè)2條永久性直通式伸縮縫。閘孔總寬度為： 由于閘基為軟基河床，選用整體式底板，縫設(shè)在閘墩上，整體布置如圖11所示。 圖21 閘孔尺寸布置圖 (單位：m) 校核泄洪能力 閘墩采用半圓形墩頭，根據(jù)孔口與閘墩的尺寸可計算側(cè)收縮系數(shù)，由趙振興、何健京主編的《水力學(xué)》 （29）其中：n=7， b=9m由于墩頭均為半圓形，和值查由趙振興、何健京主編的《水力學(xué)》，其中實際過閘流量按一下式29計算 （29）其中：，g=表24 過流能力校核計算表序號計算情況 堰上水頭H0（m） 　 　校核過流能力1設(shè)計流量937 % 2校核流量1220 % 從表24可以看出設(shè)計情況超過了規(guī)定的要求，但又未超過規(guī)定的5%，說明孔口尺根據(jù)校核情況滿足要求，所以不再進(jìn)行孔口尺寸的調(diào)整。綜上所述決定采用水閘溢流寬度第二章 消能防沖設(shè)計由于本閘位于平原地區(qū)，河床的抗沖刷能力較低，所以采用底流式消能。設(shè)計水位或校核水位時閘門全開渲泄洪水，為淹沒出流無需消能。，部分閘門局部開啟，只宣泄較小流量時，下流水位不高，閘下射流速度較大，才會出現(xiàn)嚴(yán)重的沖刷河床現(xiàn)象，需設(shè)置相應(yīng)的消能設(shè)施。為了保證無論何種開啟高度的情況下均能發(fā)生淹沒式水躍消能，所以采用閘前水深H=，閘門局部開啟情況，作為消能防沖設(shè)計的控制情況。為了降低工程造價，確保水閘安全運行，可以規(guī)定閘門的操作規(guī)程，本次設(shè)計按7孔對稱方式開啟，分別對不同開啟孔數(shù)和開啟度進(jìn)行組合計算，找出消力池池深和池長的控制條件。 消力池池長估算為了能找到合理的消力池池長估計，現(xiàn)將水閘開啟1孔、~。計算公式如下式所示：收縮斷面水深： （31）其中：由趙振興、何健京主編的《水力學(xué)》。泄流量： （32）其中：。單寬流量： （33）其中：b=9m。躍后水深： （34）將下游河道看成是矩形斷面河流，水深與水力半徑相等，河寬100m，永明渠均勻流計算公式計算下游水深： （35）其中：i為1/10000，n查由趙振興、何健京主編的《水力學(xué)》。消力池池深： （36） （37）其中：σ0水躍淹沒系數(shù),~；α水流動能校正系數(shù),～。消力池長度： （38） （39） （310）其中：　β水躍長度校正系數(shù),～。，由于該水閘為無坎寬頂堰=d 。池長、池深估算具體計算見下表31所示： 表31 消力池池深池長估算表開啟孔數(shù)n開啟高度 收縮系數(shù)泄流量Q 單寬流量q 收縮水深躍后水深 下游水深流態(tài)判別消力池尺寸備注池深d池長Ls水躍長Lj1自由孔口出流 池深控制 143 14淹沒 5限開限開限開限開淹沒限開 為了節(jié)省工程造價，防止消力池過深。 消力池尺寸及構(gòu)造計算 消力池深度計算根據(jù)所選擇的控制條件，用下式31312用式算法計算收縮斷面水深： （311） （312）其中：，。 表32 收縮斷面水深試算表/m/m由表32可以看出：出池落差ΔZ按式3312計算如下： 躍后水深： ～。 因為：，所以池深符合要求。 消力池池長計算 m，用公式33310計算出相應(yīng)的消力池長度如下。 為了便于修建選取消力池長度為30ｍ。 消力池的構(gòu)造采用挖深式消力池。為了便于施工，消力池的底板做成等厚，為了降低底板下部的滲透壓力，在水平底板的后半部設(shè)置排水孔，孔下鋪設(shè)反濾層，排水孔孔徑為10cm，間距為2m，呈梅花形布置。根據(jù)抗沖要求，按式313計算消力池底板厚度。其中 為消力池底板計算系數(shù)，～； 為確定池深時的過閘單寬流量； 為相應(yīng)于單寬流量的上、下游水位差。 （313）由于泄洪時取消力池底板的厚度t=。 圖31 消力池構(gòu)造尺寸圖 (單位：高程m，尺寸cm) 海漫設(shè)計 海漫長度計算用公式314計算海漫長度結(jié)果列入表2。其中 為海漫長度計算系數(shù)，根據(jù)閘基土質(zhì)為中粉質(zhì)壤土則選12。取計算表中的最大值42m。 (314)表33 海漫長度計算表序號流量Q上游水深 下游水深 q 1100220033004400550066007700 海漫構(gòu)造因為對海漫的要求為有一定的粗糙度以便進(jìn)一步消除余能，有一定的透水性，有一定的柔性。所以選擇在海漫的起始段為12米長的漿砌石水平段，因為漿砌石的抗沖性能較好，其頂面高程與護(hù)坦齊平。后30米做成坡度為1：15的干砌石段，以使水流均勻擴(kuò)散，調(diào)整流速分布，保護(hù)河床不受沖刷。，下面鋪設(shè)15cm的砂墊層。 防沖槽設(shè)計 海漫末端河床沖刷坑深度按公式31316計算，其中河床土質(zhì)的不沖流速可按下式計算。按不同情況計算如表3所示。 (315)式中?。篸m 海漫末端河床沖刷深度(m)；　 qm 海漫末端單寬流量(m2 /s)；　 ［v0］河床土質(zhì)允許不沖流速(m/s)；　 hm 海漫末端河床水深(m). （316） 式中 ：—河床土質(zhì)的不沖流速，m/s； —由趙振興、何健京主編的《水力學(xué)》； —水力半徑， ； —海漫末端河床水深，m。具體計算見下表34所示：表3 沖刷坑深度計算表序號計算情況 相應(yīng)過水水面積 濕周 　 　 　 1設(shè)計情況 9001182校核情況 1020根據(jù)規(guī)范確定防沖槽的深度為2m。采用寬淺式，底寬取4m，上游坡率為2，下游坡率為3，出槽后作成坡率為5的斜坡與下游河床相連。如圖31所示。 圖32 海漫防沖槽構(gòu)造圖 (單位：m) 上、下游岸坡防護(hù)設(shè)計 為了保護(hù)上、下游翼墻以外的河道兩岸岸坡不受水流的沖刷，需要進(jìn)行護(hù)坡。采用漿砌石護(hù)坡。保護(hù)范圍上游自鋪蓋向上延伸2～3倍的水頭，現(xiàn)設(shè)計延長為30m，下游自防沖槽向下延伸4～6倍的水頭，先設(shè)計為延長50m。第四章 閘底地下輪廓線的布置 防滲設(shè)計的目的防止閘基滲透變形；減小閘基滲透壓力；減少水量損失；合理選用地下輪廓尺寸。 布置原則 防滲設(shè)計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、齒墻等防滲設(shè)施，用以延長滲徑減小滲透坡降和閘底板下的滲透壓力；在低水位側(cè)設(shè)置排水設(shè)施，如面層排水、排水孔排水或減壓井與下游連通，使地下滲水盡快排出，以減小滲透壓力，并防止在滲流出口附近發(fā)生滲透變形。 地下輪廓線布置 閘基防滲長度的確定。其中 為滲徑系數(shù)，因為地基土質(zhì)為重粉質(zhì)壤土，查林繼鏞主編《水工建筑物》表63取7。具體計算如下 （41） 防滲設(shè)備設(shè)計 由于閘基土質(zhì)以粘性土為主，防滲設(shè)備采用粘土鋪蓋，閘底板上、下游側(cè)設(shè)置齒墻，為了避免破壞天然的粘土結(jié)構(gòu)，不宜設(shè)置板樁。 防滲設(shè)備尺寸和構(gòu)造。1）閘底板順?biāo)鞣较蜷L度根據(jù)公式42計算。底板長度綜合考慮上部結(jié)構(gòu)布置及地基承載力等要求，確定為25m。 （42） 2）閘底板厚度為取 。3）齒墻具體尺寸見圖1。圖41 閘底板尺寸圖 （單位：cm） 4）鋪蓋長度根據(jù)（3 ~5）倍的上、下游水位差，確定為40m。鋪蓋厚度確定為：。為了防止水流沖刷及施工時破壞粘土鋪蓋，在其上設(shè)置30cm厚的漿砌塊石保護(hù)層，10cm厚的砂墊層。 校核地下輪廓線的長度根據(jù)以上設(shè)計數(shù)據(jù)，實際的地下輪廓線布置長度應(yīng)大于理論的地下輪廓線長度，通過校核，滿足要求。鋪蓋長度+閘底板長度+齒墻長度= 40+21+== 排水設(shè)備的細(xì)部構(gòu)造 排水設(shè)備的作用采用排水設(shè)備，可降低滲透水壓力，排除滲水，避免滲透變形，增加下游的穩(wěn)定性。排水的位置直接影響滲透壓力的大小和分布，應(yīng)根據(jù)閘基土質(zhì)情況和水閘的工作條件，做到即減少滲壓又避免滲透變形。 排水設(shè)備的設(shè)計（1）水平排水 水平排水為加厚反濾層中的大顆粒層，形成平鋪式。反濾層一般是由2~3層不同粒徑的砂和砂礫石組成的。層次排列應(yīng)盡量與滲流的