【導讀】解決問題的能力。握現代設計方法。，能運用有關參考書籍手冊和規(guī)范。，并能適當地運用到設計中。5000漢字的外文資料翻譯。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。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。重影響兩岸的農業(yè)灌溉和人畜用水。為解決當地40萬畝農田的灌溉問題，經上級批準。的規(guī)劃確定，修建擋水樞紐工程。泄水，以保安全。全新世Q4的層交錯出現，閘址兩岸高程均在41m左右。閘址處地層向下分布情況如下表1所示。經調查本地區(qū)附近有較豐富的粘土材料。最大年徑流總量為億m3。從此次畢業(yè)設計的要求來看，原始資料并不是都用得上的，學生必須從中選擇使用。畢業(yè)設計是教學計劃中最后一個教學環(huán)節(jié)。擬定和選擇施工方法，是畢業(yè)設計中很重要的部分，應該通過技術經濟比較來論證。水源，同時對漁業(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。

　　

【正文】 T0=H0+d=+2=（ m） 22239。0 2 ???cc hg qhT ? 即 =239。22 cc hh ??? 用迭帶法求得 39。ch = hc＂ =???????? ?? 1812 32cc ghqh ? = ???????? ???? 18 5 5 32=（ m） Δ z=2222222 ?????? ??cs hgqhgq??= ? ?22222 ????? =（ m） 驗算水躍淹沒系數σ，由《水力學》教材公式求： σ 0 =（ d+hs +Δ z） /hc＂ （ 2— 17） 得 σ 0=（ ++） /= 符合在 ~ 之間的要求。 2． 消力池池長 根據池深 ，用式（ 2— 15）、式（ 2— 16）求得相應的 消力池長度為32m。 3． 消力池護坦厚度 消力池底板（即護坦）承受水流的沖擊力、水流脈動壓力和底部揚壓力等作用，應具有足夠的重量、強度和抗沖耐磨的能力。護坦一般是等厚的，也可采用不同的厚度，始端厚度大，向下游逐漸減小。 護坦厚度可根據抗沖和抗浮要求，分別計算，并取其最大值。 按抗沖要求計算消力池護坦厚度公式為： 18 t=k1 Hq ?? （ 2— 18） 按抗浮要求計算消力池護坦厚度公式為： t=k2 bmPWU ? ?? （ 2— 19） 式中 t—— 消力池底板始端厚度， m； k1—— 消力池底板計算系數，可采用 ~； k2—— 消力池底板安全系數，可采用 ～ ； U—— 揚壓力， kpa； Δ H＇ —— 泄水時上、下游水位差， m； Pm—— 消力池底板上的脈沖壓力， KN，其值可取躍前收縮斷面流速水頭值的 5%； W—— 消力池底板頂面的水重， KN； γ —— 水的重度， kN/m3； γ b—— 消力池底板的飽和重度， kN/m3。 該工程可根據抗沖要求，按式（ 2— 18）計算消力池底板厚度。其 中 k1取為 ， q 為確定池深時的過閘單寬流量，此處 q=（ sm），Δ H`為相應于單寬流量的上、下游水位差（上游水深 ，下游水深 ），則其底板厚度為： t= ?=（ m） 可取消力池底板厚度為 t=。 4． 消力池的構造 19 底流式消力池設施有三種形式：挖深式、消力檻式和綜合式。①當閘下游尾水深度小于躍后水深時，可采用挖深式消力池消能；②閘下游尾水深度略小于躍后水深時，可采用消力檻式消力池消能；③閘下游尾水深度遠小于躍后水 深，且計算深度應較深時，可采用挖深式與消力檻式相結合的綜合式消力池消能。 護坦與閘室、岸墻及翼墻之間，以及其本身沿水流方向均應用縫分開，以適應不均勻沉陷和溫度變形。護坦自身縫距可取 10～ 20m，靠近翼墻的取小些，縫寬 ～ 。護坦在垂直水流方向通常不設縫，以保證其穩(wěn)定性。縫若在閘基防滲范圍內，縫中應設止水設置，其他一般鋪設瀝青油毛氈。為增強護坦的抗滑穩(wěn)定性，常在消力池末端設置齒墻，深一般為 ～ ，寬為 ～ 。 結合本工程的特點，選用挖深式消力池。為了便于施工，消力池的底板作成等 厚，為了降低底板下部的滲透壓力，在水平底板的后半部設置排水孔，孔下鋪設反濾層，排水孔孔徑為 10cm，間距為 2m，呈梅花形布置。 消力池構造尺寸如下圖 2— 4。 圖 2— 4 消力池構造尺寸圖 （單位：高程 m、尺寸 cm） 四、防沖加固措施 （一）海漫設計 1． 海漫的作用 水流經過消力池，雖已消除了大部分多余能量，但仍留有一定的剩余動能，特別是流速分布不均，脈動仍較劇烈，具有一定的沖刷能力。因此，護坦后仍需設置海漫等防 20 沖加固設施，以使水流均勻擴散，并將流速分布逐步調整到接近天然河道的水流形態(tài)。 2． 漫的布置和構造 一般海漫起始端做成 5～ 10m水平段，頂面高程可與護坦齊平或在消力池尾坎頂以下，水平段后作成不陡于 1： 10 的斜坡以使水流均勻擴散，調整流速分布，保護河床不受沖刷。對海漫的要求有：①表面有一定的粗糙度，以利進一步消除余能；②具有一定的透水性，以便使?jié)B水自由排除，降低揚壓力；③具有一定的柔性，以適應下游河床可能的沖刷變形。常用的有以下幾種形式。（如圖 2— 5） （ 1）干砌石海漫。一般由顆粒粒徑大于 30cm的塊石砌成，厚度為 ~，下面鋪設碎石、粗砂墊層，層厚 10~15cm，如下 圖（ a）。干砌石海漫的抗沖流速為 ~。為了加大其抗沖能力，可每隔 8~10m設一漿砌石埂。干砌石常用在海漫后段。 （ 2）漿砌石海漫。砌石粒徑大于 30cm，厚度為 ~，砌石內設排水孔，下面鋪設反濾層或墊層，（如下圖（ b））。漿砌石海漫的抗沖流速可達 3~6m/s，但柔性和透水性較差，一般用于海漫的前部約 10cm范圍內。 （ 3）混凝土板海漫。整個海漫由板塊拼鋪而成，每塊板長 2~5m，厚度為 ~，板中有排水孔，下面層，（如圖（ c）、（ d））?；炷涟搴Ｂ目箾_流速可達 6~10m/s，但造價高。有時為增加表面糙率，可采用斜面式或城垛式混凝土塊體（如圖（ e）（ f））。鋪設時應注意順水流流向不宜有通縫。 （ 4）鋼筋混凝土板海漫。當出池水流的剩余能量較大時，可在尾欖下游 5~10m 范圍內采用鋼筋混凝土板海漫，板中有排水孔，下面鋪設反濾層或墊層，（如圖（ g））。 （ 5）其他形式海漫。如鉛絲石籠海漫，（如圖（ h）） 。 圖 2— 5 海漫構造示意圖（單位： cm） 21 3． 海漫長度計算 根據可能出現的不利條件、流量組合計算。當 Hqs ?? =1～ 9，且消能擴散條件良好時，海漫長度可按《水工建筑物》中公式（ 2— 20）計算，并選取最大值。 Lp =ks Hqs ?? （ 2— 20） 式中 Lp—— 海漫長度， m； qs —— 消力池末端單寬流量， m3/（ sm）； Δ H＇ —— 泄水時上、下游水位差， m； ks —— 海漫長度計算系數，查《水工建筑物》，取 ks =12。 用式（ 2— 20）計算海漫長度，結果列表如 2— 7 所示。 表 2— 7 海漫計算長度 流量 Q （ m3/s） 上游水深 H（ m） 下游水深 hs（ m） qs m3/（ sm） Δ H＇ （ m） Lp （ m） 100 200 300 400 500 600 700 取其中計算表中的最大值，確定海漫長度為 40m。 海漫的構造 因為對海漫要求有一定的粗糙度，以便進一步消除余能，有一定的透水性，有一定 22 的柔性，所以選擇在海漫的起始段為 10m長的漿砌石水平段，因為漿砌石的抗沖性能較好，其頂面高程與護坦齊平。后 30m作成坡度為 1： 15 的干砌石段，以便使水流均勻擴散，調整流速分布，保護河床不受沖刷。海漫厚度為 ，下面鋪設 15cm 的砂墊層。 （二）防沖槽設計 1． 作用 防止沖刷坑向上游擴展，保護海漫末端的安全。 2． 工作原理 水流經過海漫后，盡管多余能量得到 了進一步的消除，流速分布接近河床水流的正常狀態(tài)，但在海漫末端仍有沖刷現象。為了保證安全和節(jié)省工程量，常在海漫末端設置防沖槽或采取其他加固措施。 在海漫末端挖槽拋石預留足夠的石塊，當水流沖刷河床形成沖坑時，預留在槽內的石塊沿斜坡繼續(xù)滾下，鋪在沖坑的上游斜坡上，防止沖刷坑向上游擴展，保證海漫的安全。 3． 尺寸 根據《水閘設計規(guī)范》由沖刷坑估算防沖槽深度如下： t＂ =＇ /［ v0］－ t （ 2— 21） 式中 t＂ —— 海漫末端的可能沖刷深度， m； q＇ —— 海漫末端的單 寬流量， m3/（ sm）； ［ v0］ —— 河床土質的不沖流速， m/s； t —— 海漫末端的水深， m。 其中河床土質的不沖流速可按《水力學》教材公式（ 2— 22）求出： ［ v0］ = v0R1/ 4~ 1/ 5 （ 2— 22） 式中 ［ v0］ —— 河床土質的不沖流速， m/s； v0—— 查水力學表 65 可知，此處取 v0=； R—— 水力半徑， R=A/x； 23 hs＂ —— 海漫末端的河床水深， m。 海漫末端河床沖刷坑深度按式（ 2— 21）、式（ 2— 22）計算，按不同的情況計算結果如表 2— 8 所示。 表 2— 8 海漫沖刷坑的深度計算 計算 情況 q＂ m/（ sm） 相應過水面積 A（ m2） 濕周 x （ m） R1/ 5 ［ v0］ （ m/s） hs＂ （ m） d＇ （ m） 校核情況 設計情況 1243 根據計算結果可不設防沖槽，但根據水閘的構造要求可設置防沖槽的深度為 。采用寬淺式，底寬?。?2～ 3） d，此處取為取 ，上游坡率為 2，下游坡率為 3，出槽后做成坡率為 5 的斜坡與下游河床相連。如圖2— 6 所示。 圖 2— 7 海漫防沖槽構造圖（單位： m） 24 （三）上、下游岸坡防護 為了保護上、下游翼墻以外的河道兩岸岸坡不受水流的沖刷，需要進行護坡。采用漿砌石護坡，厚度為 ，下設 的砂墊層。保護范圍：上游自鋪蓋向上延伸 2~3倍的水頭，下游自防沖槽向下延伸 4~6 倍的水頭。 25 第三章 防滲與排水設計 第一節(jié) 閘底地下輪廓線的布置 一、防滲設計的目的 防止閘基滲透變形；減小閘基的滲透 壓力；減少水量損失；合理選用地下輪廓的尺寸，以延長滲徑，防止閘基和兩岸產生滲透破壞。 二、防滲排水的布置原則 防滲設計一般采用防滲和排水相結合的原則，即在高水位側采用鋪蓋、板樁、齒墻等防滲設施，用以延長滲徑、減小滲透坡降和閘底板下的滲透壓力；在低水位側設置排水設施，如面層排水、排水孔排水或減壓井與下游連通，使低下滲水盡快排出，以減小滲透壓力，并防止在滲流出口附近發(fā)生滲透變形。 三、防滲設施 根據閘址附近的地質情況來確定相應的措施，防滲措施常采用水平鋪蓋，而不用板樁，以免破壞黏土的天然結構，在板樁與地基間造成 滲流通道。砂性土易產生管涌，要求防止?jié)B透變形是其考慮的主要因素，可采用鋪蓋與板樁相結合的形式。 1．鋪蓋 為水平防滲措施，適用于粘性和砂性土基。 2．板樁 為垂直防滲措施，適用于砂性土基，一般設在閘底板上游或鋪蓋前端，用于降低滲透壓力。 3．齒墻 一般設在底板上、下游端，利于抗滑穩(wěn)定，延長滲徑。 由于閘基土質以黏性土為主，防滲設備采用黏土鋪蓋，閘底板上、下游側設置齒墻，為了避免破壞天然的黏土結構，不宜設置板樁。 四、地下輪廓線布置 1． 防滲設備尺寸和構造 根據閘底板的形式，用經驗公式（ 3— 1）計算，并 綜合考慮閘上結構布置及地基承載力兩方面因素，擬定閘底板順水流方向長度。 L 底 =A H （ 3— 1） 26 式中 A—— 系數，對于砂礫石地基可取 ~，對于砂壤土可取~，對于黏壤土地基可取 ~，對于黏土地基可取~；該工程閘基為重粉質壤土，取 A=； H—— 上、下游最大水頭差。 L 底 =A H = =17（ m） 綜合考慮，上部結構布置及地基承載力要求，確定閘底板長度為 18m。 2． 防滲設備 由于閘基土質以粘性土為主，防滲設備采用粘土鋪蓋，閘底板上、下游側設置齒墻，為了避免破壞天然的粘土結構，不宜設置板樁。 （ 1） 閘底板厚度的擬定 可取 t=（ 1/5~1/8） 8=~。實際取為 。 （ 2） 齒墻尺寸的確定 一般深度為 ~，厚度為閘孔凈寬的 1/5~1/8。該設計取，厚度取 。如圖 3— 1 所示。 圖 3— 1 底板尺寸圖（單位： cm） 3．鋪蓋 主要用來延長滲徑，具有相對不透水性和一定的柔性。鋪蓋常用黏土、黏壤 土或瀝 27 青混凝土等材料，有時也可用鋼筋混凝土作為鋪蓋材料。鋪蓋的長度采用上、下游最大水頭差的 3~5 倍。鋪蓋的厚度應根據鋪蓋土料的允許水力坡降值計算確定，即 =H/J，其中， H 為鋪蓋頂、底面的水頭差， J 為材料允許坡降，黏土為 4~8，壤土為 3~5。鋪蓋上游端的最小厚度一般為 ~，逐漸向閘室方向加厚至 ~。 根據上述原則，鋪蓋的長度確定為為（ 3~5） =40（ m）；鋪蓋的厚度，上端取 ，末端取 ，以便和閘底板連接。為了防止水流沖刷及施工時破壞黏土鋪蓋，在其上設置 30cm厚漿砌塊 石保護層， 10cm厚的砂墊層。如圖 3— 2。 圖 3— 2 黏土鋪蓋的結構圖（單位： cm） 4．閘基防滲長度的確定 初步擬定閘基防滲長度應根據《水閘設計規(guī)范》公式（ 3— 2） ： L≥ C H （ 3— 2） 式中 L—— 閘基防滲長度，即閘基輪廓線防滲部分水平段和垂直段長度的總和， m； C—— 允許滲徑系數值，見表 53，因為地基土質為中粉質壤土，查表取 C=7； H— — 上、下游最大水頭差， m。 由于閘基土質以粘性土為主，防滲設備采用黏土鋪蓋，底板上下游設置齒墻，由式