【正文】 線形邊 墩的形 狀 系 數(shù) ζ k=，查表 86 得半 圓 形 閘 墩形 狀 系 數(shù) ζ 0=。 =15 1 √ 2 =≈ Q 校 =126m3/s 校‘ 校校Q ?≤ 5% （故假 設(shè) 成立） ▽ 校上 =▽ 底 +Ho=2061+= 兩種情況下過流能力都小于 5%，說明孔口尺寸的選擇較為合理，所以不再進(jìn)行調(diào)整。 四、驗算過閘單寬流量 根據(jù)地質(zhì)資料，本工程地基屬于砂壤土地基，允許單寬流量 1015 m3/, 取 [q]=10m3/。 一、過閘水流的特點 13 1．水流形式復(fù)雜 初始泄流時，閘下水深較淺，隨著閘門開度的增大而會逐漸加深，閘下出流由孔口 到堰流，自由出流到淹沒出流都會發(fā)生，水流形態(tài)比較復(fù)雜。 閘下易形成波狀水躍 由 于 水 閘 上 下 游 水 位 差 較 小 ， 出 閘 水 流 的 拂 汝 得 數(shù) 較 低（ Fr），容易產(chǎn)生波狀水躍，消能效果差。 閘下容易出現(xiàn)折沖水流 一般水閘的寬度較上下游河道窄，水流過閘時先收縮而后擴散。 二 、消能防沖方式選擇 底流式銜接消能主要用于中、低水頭的閘、壩，可適應(yīng)較差的地質(zhì)條件，消能效果較好。由于本工程水頭低，下游水位變幅大，河床的抗沖刷能力較低，采用底流式消能 。一般以上游最高水位、 下游始流水位為可能出現(xiàn)的最低水位，閘門部分開啟、單寬流量大作為控制條件。 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， 應(yīng)先擬定閘門開啟孔數(shù)，然后由水利計算的躍后水深..hc與下游實際水深 hs 比較， 選取 ? ?, tchh?最大值的情況 ， 判別水躍形式 ，作為閘門 最不利的情況，消能防沖設(shè)計的控制情況。 孔口出流流量公式：（ e/H＜ ；計算取 H0≈ H） Q=μσ enb√ 2g（ H0hc） =φε ＇ σ enb√ 2g（ H0e?? ） 式中： u—— 寬頂堰上孔流流量系數(shù)，μ =φε ＇ ε＇ —— 收縮系數(shù)；查《水力學(xué)》教材表 81 φ —— 流速系數(shù)，φ =~，取φ = e—— 開度 . hc —— 挖池前收縮水深 ； hc= e?? nb—— 凈寬 . H0—— 堰頂全水頭 . hs＜ hc″ (自由出流 ) σ =1； hs＞ hc″ (淹沒出流 ) 躍后水深： hc″ =???????? ? 1ghq812h 3c2c 15 通過躍后水深與下游水深的比較進(jìn)行流態(tài)判別，經(jīng)過計算，找出最大的池深，池長作為相應(yīng)的控制條件。關(guān)于流態(tài)判別如下： h c＂ hs 為淹沒出流； h c＂ =hs 為臨界狀態(tài)； h c＂ hs 為自由出流的遠(yuǎn)驅(qū)式水躍。 設(shè)計水位情況： （ H0設(shè) =） 表 2 消力池池深池長估算表 開啟孔數(shù) n 出流形式 開啟高度 e 收縮 系數(shù) ?? 收縮 水深 hc 躍后水深 hc″ 泄流量 Q 單寬流量 q 下游水深hs ? ?, tchh? 流態(tài)判別 1 閘孔出流 自由出流 16 2 閘孔出流 自由出流 3 閘孔出流 自由出流 根據(jù)以上計算結(jié)果表，算出在設(shè)計水位情況下，開啟 1孔閘門，開啟度為 時， hc” ht=，為最不利情況。 （二） 消力池尺寸及構(gòu)造 1．消力池深度的計算 根據(jù)三種情況所選擇的控制條件，分別估算正常水位池深為 、 17 設(shè)計水位池深為 、校核水位池深為 ，用《水力學(xué)》教材公式95，計算挖池后的收縮水深 hc1 和相應(yīng)的出池落差Δ z 及躍后水深 hc＂ 。ch = hc＂ =???????? ?? 1812 32cc ghqh ? = ???????? ???? 32=（ m） 出池落差：Δ z= 22222 22 ??cs hgqhg q???? =22222 ????? =（ m） 驗 算水躍淹沒系數(shù)σ，由《水力學(xué)》教材公式： d= 0? hc″－ sh －Δ z σ 0 =（ d+hs+Δ z） /hc＂ 得 σ 0=（ ++） /= 符合在 ~ 之間的要求。ch = 18 hc＂ =???????? ?? 1812 32cc ghqh ? = ???????? ???? 17 6 6 32=（ m） 出池落差：Δ z= 22222 22 ??cs hgqhg q???? =22222 ????? =（ m） 驗算水躍淹沒系數(shù)σ，由《水力學(xué)》教材公式： d= 0? hc″－ sh －Δ z σ 0=（ d+hs+Δ z） /hc＂ 得 σ 0=（ ++） /= 符合在 ~ 之間的要求。ch = hc＂ =???????? ?? 1812 32cc ghqh ? = ???????? ???? 10 0 1 2 0 32=（ m） 出池落差：Δ z= 22222 22 ??cs hgqhg q???? =22222 ????? =（ m） 驗算水躍淹沒系數(shù)σ，由《水力學(xué)》教材公式： d= 0? hc″－ sh －Δ z 19 σ 0=（ d+hs+Δ z） /hc＂ 得 σ 0=（ ++） /= 符合在 ~ 之間的要求。 2．消力池池長 消力池 長度公式： 消力池長度： Lsj=Ls+β Lj 式中 Lsj—— 消力池長度， m； Ls—— 消力池斜坡段水平投影長度，斜坡段坡率取 m=8； β —— 水躍長度校正系數(shù)，可采用 ～ ； Lj—— 水躍長度， m。護(hù)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。 按抗沖要求計算消力池護(hù)坦厚度公式為： t=k1 Hq ?? 20 按抗浮要求計算消力池護(hù)坦厚度公式為： t=k2bmγ PWU ?? 式中 t—— 消力池底板始端厚度， m； k1—— 消力池底板計算系數(shù)，可采用 ~； k2—— 消 力池底板安全系數(shù)，可采用 ～ ； Δ H＇ —— 泄水時上、下游水位差， m； U—— 作用在消力池底板底面的揚壓力（ kPa）； W—— 作用在消力池底板底面的水重（ kPa）； Pm—— 作用在消力池底板上的脈動壓力（ kPa），其值可取躍前收縮斷面流速水頭值的 5%，通常計算消力池底板前半部的脈動壓力時取“ +”號，計算消力池底板后半部的脈動壓力時取“ ”號； γ 1—— 消力池底板的飽和重度， kN/m3。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(yīng)于單寬流量的上、下游水位差（上游水深 2m，下游水深 ），則其底板厚度為： t= =（ m） 可取消力池底板厚度為 t=。①當(dāng)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 21 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(yuǎn)小于躍后水深，且計算深度應(yīng)較深時，可采用挖深式與消力檻式相結(jié)合的綜合式消力池消能。護(hù)坦自身縫距可取 10～ 20m，靠近翼墻的取小些，縫寬 ～ ?？p若在閘基防滲范圍內(nèi)，縫中應(yīng)設(shè)止水設(shè)置，其他一般鋪設(shè)瀝青油毛氈。 結(jié)合本工程的特點，選用挖深式消力池。消力池末端設(shè)置齒墻，深為 ，寬為 。 圖 2— 4 消 力 池 構(gòu) 造 尺 寸 圖 （ 單 位 ： 高 程 m、 尺 寸 cm） 四、防沖加固措施 （一）海漫設(shè)計 22 1．海漫的作用 水流經(jīng)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。 2．海漫的布置和構(gòu)造 海漫一般采用將起始端做成 5m 水平段，頂面高程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，同時沿水流方向在平面上向兩側(cè)逐漸擴散，以便使水流均勻擴散，調(diào)整流速分布，保護(hù)河床不受沖刷。本工程采用干砌石海漫。干砌石海漫的抗沖流速為 ~。干砌石常用在海漫后段。當(dāng) Hqs ?? =1～ 9，且消能擴散條件良好時，海漫長度可按《水工建筑物》教材公式 419 算。 故確定海漫長度為 。后 作 成坡度為 1： 10 的干砌石段，以便使水流均勻擴散，調(diào)整流速分布，保護(hù)河床不受沖刷。 （二）防沖槽設(shè)計 1．作用 防止沖刷坑向上游擴展，保護(hù)海漫末端的安全。為了保證安全和節(jié)省工程量，常在海漫末端設(shè)置防沖槽或采取其他加固措施。 3．尺寸 24 根據(jù)水閘的構(gòu)造要求采用寬淺式梯形斷面防沖槽，槽深取 ，底寬為槽深的（ 2～ 3）倍，此處取為取 ，上游坡率為 2，下游坡率為 3，如圖 2— 6 所示。采用漿砌石護(hù)坡，厚度為 ，下設(shè) 的砂墊層。 第三章 水 閘防滲及排 水 設(shè)計 第 一節(jié) 閘 底 輪 廓布置 一、防滲設(shè)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(chǎn)生滲透破壞。 三、防滲設(shè) 施 根據(jù)閘址附近的地質(zhì)情況來確定相應(yīng)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(jié)構(gòu)，在板樁與地基間造成滲流通道。 1．鋪蓋 為水平防滲措施，適用于粘性和砂性土基。 3．齒墻 一般設(shè)在底板上、下游端，利于抗滑穩(wěn)定，延長滲徑。初擬時可參考已建工程的經(jīng)驗數(shù)據(jù)選定，當(dāng)?shù)鼗鶠樗槭梁偷[（卵）石時，底板長度?。?24） H（ H 為水閘上下游最大水位差）；砂土和砂壤土?。?） H；粉質(zhì)壤土和壤土?。?24） H；黏土取（ ）H。 26 2．閘底板厚度的擬定 對于小型水閘，底板厚度不小于 可取 t=。 齒墻尺寸的確定 一般深度為 ~，厚度為閘孔凈寬的 1/5~1/8。如圖 3— 1 所示。鋪蓋常用黏土、黏壤土或瀝青混凝土等材料，有時也可用鋼筋混凝土作為鋪蓋材料。根據(jù)上述原則，本工程鋪蓋采用混凝土鋪蓋，其混凝土 強度等級一般不低于 C20，其長度確定取 L=6m；鋪蓋的厚度，取 ，兩端設(shè)齒墻深度取 ，寬度取 ，以便和閘底板連接。 L=C H=5*2=10（ m） 6．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。 第二節(jié) 防滲 和排水 設(shè)計及滲 透 壓力計 算 一、滲流計算的目的 計算閘底板各點的滲透壓力；驗算地基土在初步擬定的地下輪廓線下的滲透穩(wěn)定性。 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。再從簡化的地下輪廓線上各角點和板樁尖端引出等勢線，將整個滲流區(qū)域劃分為幾個簡單的典型流段。 28 三、改進(jìn)阻力系數(shù)法計算滲透壓力 （一） 計算公式（出自《水閘設(shè)計規(guī)范》） 1．確定地基的有效計算深度 Te 當(dāng)?shù)鼗煌杆畬勇癫剌^深時，須有一個有效計算深度 Te 來代替實際深度 T， Te 可根據(jù)《水閘設(shè)計規(guī)范》公式確定： 當(dāng) L0/s0≥ 5 時， Te= 當(dāng) L0/s0＜ 5 時， Te=5L0/（ +2） 式中 Te—— 土基上水閘的地基有效計算深度， m； L0—— 地下輪廓的水平投影長度， m； s0—— 地下輪廓的垂直投影長度， m。再從簡化的低下輪廓線上各角點和板樁尖端引出等勢線，將整個滲流區(qū)域劃分為幾個典型流段：進(jìn)、出口段，內(nèi)部垂直段和水平段。 ② 內(nèi)部垂直段： ε y=2/π ln ctg（π /4（ 1－ S/T）） 式中 ε y—— 內(nèi)部垂直段的阻力系數(shù)。 4．計算各典型段的水頭損失 hi=ε iΔ H/Σε i 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)、出口水頭損失與實際情況相差較大，需進(jìn)行必要的修正。 ?? —— 阻力修正系數(shù)，按式（ 3— 9）計算： 30 ?????? ?????????? ??????? ????2TSTT? 式中 S＇ —— 底板埋深與