【正文】 在水閘設(shè)計中，如采用較大的過閘水位差，可縮減閘孔總凈寬，降低水閘工程造價但抬高了水閘的上游 水位，不僅要加高上游堤頂高程而且可能增加上游淹沒損失，因此為了減輕上游堤防負(fù)擔(dān)也不允許過分抬高水閘的上游水位，因此采用較小的過閘水位差選用 Δ H=。由于閘孔寬度一般小于河道寬度，水流過閘時側(cè)向收縮，并使上游水面雍高而形成閘上下游水位差Δ H。由設(shè)計資料給出，該節(jié)制閘的最高設(shè)計蓄水位為▽ 。 ⑶設(shè)計水閘的防滲排水設(shè)施，使水閘避免滲透變形。 消能防沖布置 水閘消能防沖布置應(yīng)根據(jù)閘基地質(zhì)情況，水力條件以及閘門控制運用方式等因素進(jìn)行綜合分析確定。 兩岸連接布置 水閘兩岸連接應(yīng)能保證岸坡穩(wěn)定改善水閘進(jìn)出水流條件提高泄流能力和消能防沖效果，滿足側(cè)向防滲需要，減輕閘室底板邊荷 載影響，且有利于環(huán)境綠化等。 （ 4） 啟閉機 其型式可根據(jù)門型尺寸及其運用條件等因素選定。閘墩通常采用實體式，其外形輪廓設(shè)計應(yīng)能滿足過閘水流平順，側(cè)向收縮小，過流能力大的要求。根據(jù)已知資料，初步采用 開敞式閘室。開啟下層閘門，則利用底孔沖刷閘前淤泥的泥沙。這種泄流方式最適合于沖沙閘的工作條件，有其突出的優(yōu)點。 當(dāng)閘門全開時，自由水面仍受阻擋，水流只能通過固定洞孔泄入下游，稱為孔流式閘室，也成為封閉式閘室。水閘的主體是閘室，其結(jié)構(gòu)型式是多種多樣的，主要取決于泄放水流的方式以及閘門的構(gòu)造和操作方式。 ⑵水流條件 是另一主要因素閘的位置應(yīng)使進(jìn)閘和出閘水流平順，防止上，下游 產(chǎn)生有害的沖刷和淤積。 壩址選擇是水閘規(guī)范設(shè)計中的一項重要工作，閘址合適與否，不僅涉及到水閘建設(shè)的成敗，并且關(guān)系到整個地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展，因此對閘址選擇的工作應(yīng)十分重視。在渠系中一般位于支、斗渠分水口稍下游，跨越干、支渠修建也稱節(jié)制閘。關(guān)閉閘門時，它可攔洪蓄水，擋潮或抬高閘前水位；開啟閘門時，又可泄洪，排澇或?qū)ο掠魏拥阑蚯拦?水。 level gate。包括底板自重，中、邊墩及上部結(jié)構(gòu)重，水重 ，揚壓力及不平衡剪力并對其進(jìn)行分配，按彈性地基梁郭氏法查表計算，求得地基反力及計算板條各截面的內(nèi)力，分析計算結(jié)果進(jìn)行底板配筋設(shè)計。 ⑶ 、上游翼墻的防滲設(shè)施及下游翼墻的排水設(shè)施設(shè)計。分別按完建期，正常蓄水期，正常蓄水加特殊荷載組合三種工況進(jìn)行閘室抗滑穩(wěn)定性和地河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（水利水電工程） 第 7 頁 共 73 頁 基承 載力驗算，并對地基應(yīng)力分布狀態(tài)及沉降差進(jìn)行計算分析，判斷水閘地基是否滿足承載力、抗滑穩(wěn)定和變形要求。 ③ 、防沖槽：計算海漫末端河床沖刷深度，設(shè)計計算防沖槽斷面形狀、尺寸、確定拋石量及護坡砌置深度。 ⑵ 、 消能防沖設(shè)計 為了消除水流過閘后的能量，設(shè)計了消力池、海漫和防沖槽。 本次設(shè)計主要分為以下六部分： 分析資料及水閘樞紐布置 已提供的資料是設(shè)計的基本依據(jù)，為使設(shè)計成果安全、適用、經(jīng)濟，首先應(yīng)熟悉并分析各種資料，如地形、地質(zhì)情況，各有關(guān)高程，特征水位及相應(yīng)流量等，然后根據(jù)閘址地 形、地質(zhì) 、水流等條件以及該樞紐中各建筑物的功能、特點、運用要求，確定樞紐布置，做到緊湊合理，協(xié)調(diào)美觀，組成整體效益最大的有機聯(lián)合體。關(guān)閉閘門時，它可攔洪蓄 水，擋潮或抬高閘前水位；開啟閘門時，又可泄洪﹑排澇或?qū)ο掠魏拥阑蚯拦┧? 該區(qū)平均氣溫 12 度 ,年平均降雨量 571 毫米 ,最大降雨量 1510 毫米 ,最小降雨量 毫米 ,70%集中在 9 三個月 ,多年平均蒸發(fā)量 931 毫米 ,該區(qū)風(fēng)速一般在 4m/s,最大風(fēng)速 13m/s,吹程 150 m,無霜期平均 220 天。 第 V 單元 , 巖性主要為裂隙黏土和裂隙壤土 ,頂高 程 ~ 米 ,分布穩(wěn)定 ,河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（水利水電工程） 第 5 頁 共 73 頁 局部夾薄層粉砂。其下為壤土、黏土及砂壤土 ,總厚 ~ 米， 底板標(biāo)高在 ~ 米之間。 三． 地形情況 閘區(qū)西部位于丘陵地區(qū)，西高東低，地面坡度為 1／ 400～ 1／ 1000，東部為沖積平原，地勢較平坦，地面坡度為 1／ 2500～ 1／ 4000。 二． 工程簡況 1． 閘址位置： A 河為一古老河道，彎彎曲曲，河道呈 S 彎狀；選 S 彎的兩個凸岸為閘址較為適當(dāng)，優(yōu)點是地域開闊，工程布置在自然土基上，施工導(dǎo)流與主體工程施工無干擾，閘址基本在河道中心線上。其缺陷為上、下游連接段較長，工程量較大。 四． 工程地質(zhì)情況 在閘址范圍內(nèi)鉆孔 5 個，孔深 20 米，總進(jìn)尺 米，取原狀樣 5 個，散狀樣 24 個，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗 56 個，作以上土樣的物理力學(xué)試驗及擊實實驗各一組。 第 II 單元 ,自上而下為淤泥質(zhì)壤土、砂壤土、裂隙粘土，總厚度 ~ 米 ,底板高程在 ~ 米，分布連續(xù)穩(wěn)定。 閘底板高程與河床齊平在 米處 ,相當(dāng)于第 II 工程地質(zhì)單元頂部 ,持力層影響范圍內(nèi)的第 II、 III、 IV、 V 單元土的壓縮性不均 ,一般土層為中偏低壓縮性 ,建筑物主要持力層地基土為軟塑的淤泥質(zhì)壤土及連續(xù)分布的裂隙土。 六 交通情況 閘本身無專門交通要求 ,考慮農(nóng)田耕作及水閘自身施工運行要求設(shè)人行便橋。這次我們主要設(shè)計修建在平原河道上的節(jié)制閘。 水力計算 主要包括閘孔設(shè)計、消能防沖設(shè)計、防滲排水設(shè)計。 ① 、消力池：計算在設(shè) 計蓄水位下，閘門在各種運行工況和不同開啟高度時的泄流量，確定是否設(shè)消力池。 ⑶ 、防滲排水設(shè)計 首先擬定水閘地下輪廓線型式，初步計算所需長度， 然后依次確定閘室底板、鋪蓋長度及材料，設(shè)計反濾層及排水孔位置，最后計算閘基滲透壓力，繪制滲透壓力分布圖。 ⑶ 、閘基深層滑動及地基沉降量計算 根據(jù)設(shè)計資料給出的土壤物理力學(xué)特性指標(biāo)，驗算在荷載作用下基礎(chǔ)是否發(fā)生帶動一部分地基土向下游深層滑動，并確定是否進(jìn)行地基沉降量計算。 閘室結(jié)構(gòu)計算 ⑴ 、閘墩應(yīng)力分析 將閘墩視為固接于底板上的懸臂梁，以閘墩和底板的結(jié)合面作為計算控制面，分別按運用期（閘門關(guān)閉擋水）和檢修期（一孔檢修其它孔過水）兩種工況，計算中墩墩底水平截面垂直正應(yīng)力、剪應(yīng)力、門槽應(yīng)力、墩底水平截面?zhèn)认驊?yīng)力，并分析計算結(jié)果，進(jìn)行配筋設(shè)計。 平面鋼閘門設(shè)計 平面鋼閘門的門葉結(jié)構(gòu)設(shè)計，水平次梁、頂梁和底梁的設(shè)計， 頂梁和底梁的截面計算，橫隔板設(shè)計，縱向連接系設(shè)計，邊梁設(shè)計，上部結(jié)構(gòu)配筋圖，支架的計算與配筋。 prevention of seepage drain off water and design to defend to disappear。這次我們主要設(shè)計修建在平原道上的 節(jié)制閘。用于抬高干、支渠水位，供支、斗渠取水。 水閘位置時應(yīng)考慮 的幾個因素 ⑴地基條件 是影響水閘總體布置的主要因素之一應(yīng)盡可能選擇土質(zhì)密實，均勻。 ⑶施工、管理條件 也是閘址選擇時要考慮的一個因素要求有足夠?qū)拸V的施工場 地，并且盡可能使土方工程量最小。按照閘室的泄流特點分類，可以分為以下幾種型式： 當(dāng)閘門全開時過閘水流具有自由水面的水閘成為溢流式閘室，也稱開敞式閘室。當(dāng)閘檻高程較低，閘室高度較大，需要泄放或取用底層水流時，常采用這種型式。 這是一種既具有面流溢流能力，又具有底孔泄流能力的閘室結(jié) 構(gòu)。這種類型的閘室多用于攔河節(jié)制閘或引水系統(tǒng)的進(jìn)水閘上。 （ 1） 底板 是整個閘室結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，承受水閘上部結(jié)構(gòu)的重量及荷載并向地基傳遞的結(jié)構(gòu)，同時兼有防滲及防沖作用，防止地基由于受滲透水流作用可能產(chǎn)生的滲透變形并保護地基免受水流沖刷。本設(shè)計初步采用上游墩頭半圓形，下游墩頭流線形的型式。本設(shè)計初步采用卷揚式平面閘門啟閉機。上下游翼墻宜與閘室及兩岸岸坡平順連接。本設(shè)計初步采用底流消能方式。 閘孔設(shè)計 閘孔型式：包括閘底板的型式（堰型）、閘門、閘門頂部胸墻。 下游水位：因水閘上下游為人工開挖渠道，其表面糙率沿程不變，設(shè)渠道中無任何阻礙水流運動的建筑物，故下游可按明渠均勻流計算。該水位差的大小關(guān)系到閘室工程量和上游淹沒損失。（一般情況下，平原區(qū)水閘的過閘水位差可采用 m） 下面先假設(shè) ht根據(jù)水力學(xué)公式 Q AC Ri? 式 () 式中： A—— 明渠斷面積 ()A b mh h?? R—— 水力半徑 C—— 謝齊系數(shù) I—— 縱坡， 求得流量 Q，列表如下 第 17 頁 共 73 頁 表 水頭 流量計算表 H (m) A (m2) X (m) R (m) C () Q (m3/s) 30 64 102 4 1 144 7 0 根據(jù)上表，繪制 ht— Q曲線。根據(jù)《水閘設(shè)計規(guī)范》，一般情況下，平原水閘的過閘水位差可采用 ～ 。 閘孔凈寬的控制情況通常是宣泄設(shè)計或校核流量時，此時閘門全部開啟，多為淹沒流態(tài)。 上下游水位的確定 上游水位：在河道上建閘后，上下游將形成一定水頭差，上游水位是由規(guī)劃決定。 ⑵設(shè)計水閘的消能防沖設(shè)施 ，使水閘避免沖刷。本設(shè)計初步采用鋼筋混凝土鋪蓋。本設(shè)計初步選用梁板式。本設(shè)計初步采用平面鋼閘門。 （ 2） 閘墩 是閘門和各種上部結(jié)構(gòu)的支撐體，由閘門傳來的水壓力和上部結(jié)構(gòu)的重量和荷載通過閘墩傳布于底板。 本水閘設(shè)計閘門全開時具有自由水面，擋水高度較小，且依靠閘門擋水，故可采用開敞式閘室。開啟上層閘門，利用面層溢流泄放洪水和漂流物。例如設(shè)置胸墻擋水，底部設(shè)置孔口泄水，這樣可以減少閘門尺寸。當(dāng) 閘門全部打開時，水河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（水利水電工程） 第 14 頁 共 73 頁 閘的過水面積和泄流量都隨水位的抬高而增大，對于需要泄放洪水的攔河閘和分洪閘來說，這是一個很大的優(yōu)點。 結(jié)構(gòu)布置 閘室的結(jié)構(gòu)布置 水閘一般由上游連接段，閘室，下游連接段三部分組成。此外，由于閘基土質(zhì)的抗沖能力直接影響單寬流量的選擇和閘后消能防沖設(shè)備的設(shè)計，而地下水位的高低及承壓水的有無對地基的穩(wěn)定性和施工期的排水措施也有所影響，故在選擇閘址時應(yīng)考慮這些條件。閘址處于上下游河道直線段長度均不短于 5— 10倍水面寬度，且不宜小于 300m。用于枯水期蓄水，抬高水位以及供進(jìn)水閘取水，洪水期開閘泄洪。它是一種利用閘門進(jìn)行擋水或泄水的低水頭建筑物，既可控制流量又可調(diào)節(jié)水位。 floodgate room。按完建期和運用期兩種工況，計算作用于板條上的荷載。 ⑵ 、按完建期 和正常蓄水期兩種工況，對岸、翼墻的地基承載力，基底最大最小應(yīng)力比值及基底面抗滑穩(wěn)定進(jìn)行計算。 ⑵ 、閘室穩(wěn)定計算 選取計算單元，計算作用于閘室的荷載，并按計算條件進(jìn)行組合。 ② 、海漫：消力池能消除水流 50℅的能量，其余能量由海漫消除，根據(jù)水閘不同泄量的水力計算，布置海漫，確定長度及建筑材料。然后再驗算初擬閘孔尺寸的過流量是否滿足泄流要求。在渠系中一般位于支、斗渠分水口稍下游，跨越干、支渠修建，用于抬高干、支渠水位，供支、斗渠取水。 上下游引渠糙率 n= 引渠底寬 (上 ,下游 ) b=28m 引渠邊坡系數(shù) (上 ,下游 ) m=2 混凝土容重 r=鋼筋混凝土容重 r= 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（水利水電工程） 第 6 頁 共 73 頁 設(shè)計總說明 水閘是灌排工程的主要建筑物之一，它是一種利用閘門進(jìn)行擋水或泄水的低水頭水工建筑物，既可控制流量又可調(diào)節(jié)水位。 五 .水文氣象 由水文分析 ,東風(fēng)閘以上流域面積 ,其中山區(qū) km2,平原 km2,年徑流量 95%年份有 317 萬立方米 ,扣除 60%沿途水量損失及 的不均勻系數(shù) ,還有 萬立方米 ,滿足本閘一年一次蓄水量 ,保證灌溉效益。 第 IV 單元 ,巖性主要為砂壤土 ,夾薄層壤土 ,還有零星分布的細(xì)砂層 ,總厚度~ 米 ,底板高程 ~ 米。 第 I 單元， 表層為耕植壤土，厚 米，可塑。校核流量 Q 校 =237 立方米 /秒，最高設(shè)計蓄水位 米，一次蓄水量 50 萬立方米，灌溉農(nóng)田 面積 萬畝。河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（水利水電工程） 第 1 頁 共 73 頁 目錄 東風(fēng)水閘設(shè)計原始數(shù)據(jù) .......................................................................... 4 設(shè)計總說明 ............................................................................................. 6 DESIGN THE LEADER ............................................................................... 8 第一章 水閘樞紐布置 ...................................................................... 13 總體布置 .................................................