水闸毕业设计.doc

第一章 基本资料第一节 工程概况该取水枢纽位于清河东明市附近河段，以清河明山水库为水源，除工业、城市及电站用水外，由该库及明山至东明市区间水量供给灌溉用水7.07亿立方米。渠首工程的主要任务是保证大明、东光两灌区全部净灌溉88.3万亩。其中大明灌区为48.8万亩。东光灌区为39.5万亩。第二节 地形资料清河及东陵以上为山谷河道，距离主要灌区大明、东光较远。西苏堡以下因河道弯曲、水位较低、控制面积过小，故灌区的渠须在东陵和西苏堡之选择。该河道长约39.0公里，河道纵坡1/40001/2100之间，东陵至浑河堡为1/1400，浑河堡至永清公路桥为12000，公路桥至西苏堡为1/2100。东陵以上河槽宽浅、河道紊乱，且多河叉。东陵以下至曹仲屯，河道逐渐规整，一般主河槽宽400米。曹促屯至西苏堡段河宽250300米,沿河两岸有广阔滩地,宽约12公里,除局部地区有沙滩外,多为耕地。清河自东陵至永清公路河段右岸为东明市防洪大堤，全长27.7公里，左岸仅有曹仲屯至前漠家堡段有堤防2.9公里。以下重点给出李官堡及漠家堡附近河道的情况。李官堡附近河道情况：河道顺直段长1.5公里,因有东清铁路控制,河道比较稳定,河槽宽400420米,河底高程34.20米,深槽靠近左岸,右岸为河漫滩,两岸滩地高程38.038.5米,右岸距堤防160米,左岸 无堤,河床比降1/2000,洪水比降1/2500。漠家堡附近河道情况：此段河道规整，顺直段长2.5公里,河槽宽270300米,深槽靠近右岸,河底高程最深处31.3米,一般为32.0米河岸较陡,高约4.0米,两岸滩地高程35.036.0米,多为耕地,左岸距堤防300米,堤高2.0米,堤顶宽2.0米,内外边坡1:1.5,较为薄弱。右岸堤防距河槽1200米，堤高2.5为，堤顶宽4.5米，迎水坡1：2.5，背水坡1：3.0，右岸滩地有隐约低洼沟一条，蜿蜒下伸达后漠家堡村北，长约3公里，河道自1991年以来尚无变动，自修永清公路路基之后情况更为稳定。按防洪总体规划要求，闸址右岸大堤顶高程为百年一遇洪水位（见表1-1）加超高2米即39.74米。左岸堤顶高程为百年一遇洪水加超高1.5米即39.24米。为便于堤防维护，保证在100年一遇1000年一遇洪水威胁下，东明市区的安全，希望两岸堤高不高于4米。第三节 工程地质及水文地质在推荐渠首处,河道顺直,河床宽270米左右,河床部分均为砾质粗砂,右30米内,由上到下可分为:砾砂含卵石，厚4.711.9米；砾质粗砂含砾石及土，厚618米；以下为粗砂含土。河床两岸滩地表层为松散粉砂及中砂覆盖，厚2.44.5米，其下仍为砾质粗砂。地下水埋深分布随地形变化，一般在2.5米左右，风积沙丘附近较深，大于3.5米；洼地较浅，约1.5米，因土透水性较强，地下水位变化受河道水位影响，丰水期河水补给地下水，水位较高，枯水期地下水补给河水，水位较低。第四节 水文资料一、道处河道水位流量关系，见表1-1。二、泥沙资料：根据现有泥沙资料估算，灌溉保证率7%的推移质（dcp=1.0mm）来量为16.735万立方米/年，洪水期推移质（dcp=5.0mm，dmax=610mm）来量：w10%=85800m3,w2%=1727000 m3.。设计中必须考虑冲砂问题。 （表1-1）设计频率（%）流量（mp/s）上游水位(m)下游水位(m)0.15000.038.3537.8414020.037.7437.3853320.037.2636.98102800.036.8436.63252015.036.1035.9875400.033.9033.7585287.033.5633.54三、气象资料：推荐渠首距东明气象站较近，该站观测项目较完整。降雨、风速、地温、气温等均可采用其资料。1、降雨：年平均降雨量729mm，大部分集中在7、8月份，占全年降雨量的48.8%。水稻生长期59月上旬，降雨量552.5mm，占全年降雨量的75.5%。平均月雨量最大者为7、8两个月，均为160mm以上，最小者为12、1、2月，不足10mm。2、风速：年平均风速4.1m/s，各月平均风速以35月为大，极端最大风速发生于1954年4月22日，达29.7m/s，汛期最大风速21.0m/s，多年平均最大风速8.4m/s。3、气温：根据19051955年资料统计，年平均气温7.5c,7月份最高,月平均气温24.8c,1月份气温最低,月平均气温-12.8c,月平均最高气温为7月,达30.2c,月平均最低气温为1月份,达-18.6c。4、冻层深度：1.5m。四、补充资料： 1、进水闸后引水干渠底部高程33.1m，边坡1：1.75，干渠底宽26.0m，纵坡1:3500； 2、最大引水流量78m3/s,闸下相应水位35.8m。两岸引水量相同，引水条件相似； 3、拦河闸上交通桥按二级公路桥设计，桥面宽按双车道考虑（净宽7.0m,总宽9.0m）； 4、本枢纽为二等工程，枢纽中主要建筑物为2级建筑物，次要建筑物为3级，临时建筑物为4级；设计洪水标准为100年一遇，校核洪水标准为1000年一遇； 5、拦河闸闸址下游河道流量水位关系，见附图：漠家堡处河道qh关系图。第二章 枢纽位置选定与总体布置第一节 枢纽位置的选定一、主要考虑的问题：从两岸引水的角度看：本枢纽的作用是给两个灌区供水（东明、东光灌区），灌溉面积接近，引水流量相等，均为78m3/s，为满足两灌区的用水要求，需两岸引水。从防洪的角度看：枢纽位于东明市附近，为市区安全，枢纽建成后壅水不能过高，否则会影响市区防洪安全或加强防洪负担。从经济性角度看：永清公路在枢纽附近，跨过清河，为了节省造价，把桥建在闸上。二、枢纽位置选定的基本原则：根据河流的河势情况，最大限度满足上面所述的基本要求，综合考虑二者。从两岸引水角度来看，枢纽应选择在以下地方：1、 河流顺直、稳定；2、 主河槽较窄、两岸陡；3、 水流在两岸靠岸。从河道地形上看：把东陵以上、西苏堡垒以下排除，从李官堡与漠家堡之间来考虑，现分析如下：1、东陵以上属山谷河道，枢纽布置不便，而且距灌区较远，因此引渠较长，所以排除在此修建枢纽。 2、西苏堡以上河道弯曲，不便于两岸引水且河流水位低，可控制的灌溉的面积小，做有坝建筑物或拦河建筑物工程量大，所以排除在此处建枢纽。据以上分析，枢纽的位置应选在东陵与西苏堡之间的河道上。在东陵与西苏堡之间有以下三处可选：1、 浑家堡段属弯道段，也不适宜建两岸取水枢纽，所以排除在此建枢纽。2、 枢纽的位置应在李官堡与漠家堡之间选择，因素比较如下：（1） 李官堡：a、顺直段长1.5km,河道稳定；b、河宽400420m；c、河底高程34.2m。（2） 漠家堡：a、河道顺直段长2.5km，河道稳定，且从1911年至今尚无变化；b、主河槽宽270300m；c、河底高程32.0m。比较上述因素：从两岸引水而言，顺直段越长，越有利，主河槽宽度越小，水流两侧靠岸的程度较好；从河底高程角度而言，河底高程越低，在河流同样来水的情况下，对上游的水位壅高越小，对市区的防洪越有利。综合上述因素，选择漠家堡处河段作为枢纽位置。拦河闸的轴线见地形图。第二节 枢纽的型式选定一、从运用的要求考虑：本枢纽为东明、东光两灌区供水，每侧引水流量均为78m3/s，引水保证率p=75%。根据灌区的水利计算，要求进水闸出水口处水位为35.8m。二、从河道来水情况考虑：对应于p=75%的情况来看，河流来水量q=400m3/s ,大于782=156m3/s。因此，流量上满足要求。三、从河流的水位上看：对应于p=75%的情况来看：河道水位33.9m小于引水水位，不能满足自流引水的要求，需建立拦河建筑物壅高水位。综上所述，本枢纽应采用有坝引水枢纽。第三节 拦河建筑物的型式对于有坝取水枢纽，拦河建筑物有两种型式：（1）壅水坝 （2）拦河坝下面对这两种型式作技术与经济比较而定。一、壅水坝：（一）从技术上来看：坝位于河中央，两端须设冲沙闸，冲沙闸的作用是为进水闸定期冲沙。壅水坝易引起以下几方面不利因素：1、坝前淤沙往往严重，而不易冲走，甚至会淤平坝顶，容易引起河流上游主流摆动，使一侧取水口被堵，不能够正常引水。2、洪水期不能够通过闸门来调节上游的壅水水位，因此对市区防洪不利。3、要下泄同样的洪水流量，由于堰顶高于河床，所以泄水时比设泄洪闸需要的过水宽度大，坝长大，工程量大，相应的防渗措施、防冲消能措施也会增加。（二）从经济（施工）上来看：坝的施工比闸的施工简单些，但工程量可能会大些，但不需要年运行费用。二、拦河闸：（一）从技术性上看：1、枯水期可以观察闸前壅水及调节水位，满足引水要求。2、洪水期，可以开闸泄洪，且通过泄洪来冲刷闸前淤沙，也可稳定主河槽 。3、由于闸底板高程低于壅水坝坝顶高程，所以泄洪的单宽流量大，过水宽度可以小些，闸长可以小于坝长。（二）从经济性上看：1、过水宽度小，可能会省一些工程量，但建筑物的高度会大一些；2、对于泄水闸会增加每年的运行管理费用。综合上述因素，从保证引水、防洪、冲沙、泄洪等方面考虑，拦河建筑物选用拦河闸。第四节 枢纽防沙措施一、来沙情况：根据资料，引水时，即p=75%时，河流推移质（dcp=1.0mm）来沙量为16.735万m3/年，洪水期推移质（dcp=5.0mm，dmax=610mm）来沙量分别是w10%=85.8万m3，w2%=172.7万m3，所以枢纽需要设防沙措施。二、防沙设施型式：根据工程经验，枢纽内防沙设施有两种形式：沉沙槽 冲沙廊道下面对以上两种情况分析如下：1、对于沉沙槽，它属于定期冲沙，运用于山区及平原河道，应用较广。2、对于冲沙廊道，它属于连续冲沙，冲沙时用水量大，适用于冲积形河道，不适宜于推移质较多的山谷河道。由于东陵以前属山谷河道，推移质多，且冲沙廊道结构复杂，所以采用沉沙槽式的防沙设施。第五节 枢纽建筑物组成及基本设计参数与设计条件一、枢纽建筑物的组成：综合前面数节内容，主枢纽包含建筑物有：拦河闸、进水闸（两个）、沉沙槽（两个）、冲沙槽（两个）。二、建筑工的基本设计参数和设计条件：1、进水闸、引水率：u=qs1/qs2|p=75%=782/400=39%、引水角：即进水口的水流方向与河道主流的夹角,一般=3060， 合适，可以减免入口处水流产生的横向环流。本枢纽的=30。根据印度的经验，引水口边缘与拦河闸夹角=105110时，防沙入渠效果最好。本枢纽取=103。、进水闸上、下游水位有以下四种情况：a、正常引水时，下35.8m，引取q=78m3/s，闸上、下游水位差h=0.2m，所以上游水位上=36.0m。b、c、当遭遇设计设计洪水和校核洪水时，进水闸关闭不引水，拦河闸开启泄洪，特征水位如下：设计洪水上=37.74m, 下=渠底=33.1m(见下面)校核洪水上=38.35m, 下=33.1m、对于进水闸消能防冲设计不利情况的水位：考虑到水闸可能在来水量较大的丰水年引水，来水的频率1%p75%，但为不常遇到情况，对灌区引水。此时，上游水位较高，下游水位可能较低或水位与渠底齐平，对于进水闸的消能防冲是不利的。本设计取p=10%作为消能防冲的设计条件。此时，上=河|p=10%=36.1m，下取最不利情况，即下游无水时， 下=渠底=33.1m。综合上述四种特征水位：a作为闸孔尺寸设计的条件；bc作为闸顶高程设计条件；下=渠底=33.1m作为进水闸消能防冲设计条件。、闸底板的形式与高程：a、底板形式：采用平底板（宽顶堰），它的优点是洪水泄水稳定，构造简单，施工方便。b、底板高程：取与进水口拦河坝齐平，对于多泥沙的大、中河流，坝顶应比设计水位下的河底平均高程高出1m至2m（或取沉沙槽水深的1/3），本枢纽取1.1m,所以：坝顶=进闸底=32.0+1.1=33.1m、闸孔形式：因为闸前水位变化幅度较大，引水=36.0m，最高=校核=38.35m。为了降低闸门高度及启闭设备容量，孔口设胸墙，墙底高程应高出引水水位(36.0m)，取36.2m，墙顶高程与闸顶高程齐平，取39.5m。（见后）2、拦河闸:、底板形式与底板高程:a、底板形式:因为河道纵坡较小,宜采用平底板,且有利于加快排沙与泄洪。b、底板高程：取与河床平均高程齐平，即拦底=32.0m。c、孔口形式：为了加快泄洪，减少洪水期对上游水位的壅高，采用开敞式（不设胸墙）。、对拦河闸有以下六种特征水位：a、正常引水时：上=36.0m, 下=|q=782=33.6mb、通过设计流量q=4020m3/s, 下=37.74m, 下=37.78m,c、通过校核流量q=5000m3/s, 下=38.35m, 下=37.78m,d、进水闸全部检修，p=75%相应q=400m3/s,全部由拦河闸下泄，相应上、下游水位为：上=36.0m, 下始=|q=2440m3/s=33.6m。e、在引水期遇到校核洪水，进水闸关闭，拦河闸泄洪，上、下游水位为：上=38.35m, 下=33.6m.f、在引水期遇到设计洪水时，进水闸关闭，拦河闸泄洪，上、下游水位为：上=37.74m, 下=33.6m。综合上述六种特征水位：（1）a作为门高设计条件；（2）b、c作为闸孔宽度和闸顶高程设计条件；（3）d、e、f作为防冲消能设计条件。、拦河闸适宜宽度：根据水闸设计规范（sd133-84）编制说明，拦河闸闸孔宽度b闸与河道宽度b河适宜的比值b闸/b河=0.85。（当b河200m时）所以拦河闸适宜宽度b闸=0.85(270300)=230m255m。、容许过闸的单宽流量q：q根据河床地质情况确定，河床面以下4.711.9m属砾沙含卵石，11.9m以下属于砾质粗砂含砾石及土，厚18m，根据以上地质情况，q=2030m3/s.m。、交通桥：按二级公路的标准设计，净宽不小于7.0m，设计验算荷载汽车-20。验算荷载挂车-100。3冲沙闸：、闸孔宽度取1/31/10或1/51/20的宽，与冲沙槽末端宽度相同。、冲沙闸的特征水位：取冲沙时的水位，冲沙方式采用拦河闸进水闸及另一侧的冲沙闸全部关闭，对应p=75%的流量q=400m3/s全由一个冲沙槽下泄。上=36.0m, 下= |q=244m3/s=33.6m,以上述的条件作为冲沙闸消能防冲的设计条件。4防洪墙：上游防洪墙：为1001000年一遇洪水时，枢纽不被淹没，进水闸上游胸墙与永清公路基构上游防洪堤，堤顶高程应满足以下两点要求：与堤顶防洪高程协调一致；枢纽不被洪水淹没。所以堤顶高程取为39.5m.。下游防洪堤：由进水闸背水一侧及冲沙槽下游胸墙构成，堤顶高程应使枢纽不被淹没的条件是： 堤顶=38.5m比 校下=37.87m高出0.63m。第三章 拦河闸设计主要内容：闸孔设计、消能防冲设计、防渗排水设计、闸室布置、闸室稳定计算、两岸连接建筑物计算。第一节 闸孔设计主要内容：闸孔宽度、闸孔高度、闸门计算一、闸孔的形式1、孔口采用开敞式，不设胸墙。2、底板采用平底板（无坎宽顶堰），底板=32.0m。二、闸孔宽度（一）净宽nb：1、设计条件：要求枢纽通过：q设=4020m3/s(设计洪水流量)；q校=5000m3/s(校核洪水流量)。2、计算公式：采用淹没宽顶堰公式：q=mb2gh03/23、计算孔宽nb:r=a/x=(285+25.74) 5.74/(285+25.741+22)=5.48 c=1/nr1/6=1/0.02255.481/6=59v=crj=595.481/2000=3.04m3/sht =37.38-32.0=5.38mh=37.74-32.0=5.74m所以h0=0.87查得=0.93则：nb=q/m2gh03/2 =4020/0.930.3850.929.86.213/2 =4020/22.08=182.06m式中：m：无侧面收缩的流量系数，取0.385。：侧收缩系数。取0.9：淹没系数。取0.93即nb 取190m。因为n=20，所以b=190/20=9.5m4、分缝分孔确定闸墩的形状与厚度：分孔：取20孔，每孔宽9.5m。墩厚：两边墩取1.0m，缝墩取1.6m，中墩取1.2m。墩形：中墩采用半圆形，边墩采用方形。因孔宽9.5m，且平面闸门的水压力较大，会相应增加启闭机容量，所以采用弧形闸门。采用两孔一联为拦河闸的形式，两孔一联和一单孔为冲沙闸的形式，因两孔一联，其结构布置匀称，基底压力偏心距小，整体性、抗震性均较好，可以有效减少不均匀沉降，且砼铺盖长度为2030m，如果用三孔一联，砼铺盖长度已接近30m，铺盖过长会降低单位长度的防渗效果，所以综合上述因素，采用两孔一联。5、求：实=1-0.2(n-1)0+kh0/nb =1-0.2(20-1)0.66+0.76.21/182.06 =1-0.213.240.034 =0.916、验算实际过流能力：q=实mnb2gh03/2 =0.910.3850.93190/29.86.213/2=4241m3/s4241m3/s4020m3/s满足要求7、验算校核情况下过流能力：ht=37.87-32=5.87mh=38.35-32=6.35mk=a/x=(285+26.38)6.38/（285+26.381+22）=6.06c=1/nr1/6=1/0.02256.061/6=60v=crj=606.06(1/2000)=3.3m3/sh0=h+v2/2g=6.35+3.32/29.8=6.91m由ht/h0=5.87/6.91=0.85查出=0.96q=实mnb2gh03/2 =0.910.3850.9619029.86.913/2 =5138m3/s5138m3/s5000m3/s满足要求（二）、每孔宽度：b孔=nb+101.6+91.2 =190+16+10.8 =216.8m（三）、验算闸孔宽及河宽比：据水闸设计规范sd133-84知：b河200mb孔/b河=216.8/285=0.760.85b孔=216.82850.850.85为经验值 验算结果接近它就认为满足要求。（四）、验算过闸单宽流量q：据水利计算手册查得q =25m3/s.m通过设计流量时：q=q设/b孔=4020/216.8=18.54m3/s.m25m3/s.m通过校核流量时：q= q校/b孔=5000/216.8=23.06m3/s.m25m3/s.m满足要求三、闸顶高程：根据规范，闸顶高程应满足下列两种情况：泄水时：顶=设计洪水+a设 =37.74+1.0 =38.74m 顶=校核洪水+a校 =38.37+0.7 =39.08m所以，应取顶=39.08m考虑，枢纽防洪应该和两岸顶一致，也可取为39.5m。闸孔高度=39.5-32=7.5m.四、闸门高度由于闸门作用是在枯水期壅高水位供进水闸取水，所以顶应不低于36.0m，为了防止水流漫过闸顶，锈蚀闸门结构，门顶高程应该高于36.0m。所以：门顶=36.0+d浪 =36.0+0.5 =36.5m第二节拦河闸消能防冲设计消能的方式与简单的设计内容：方式：根据资料，河床抗冲能力较差，所以采用底流消能，消能工的形式采用挖深式消力池。设计内容：池深d、池长lk、护坦厚t、海漫长l漫、防冲槽w、两岸护坡护底及构造设计。二、闸门的开启运用方式及操作规程1、运用方式：对于20孔水闸有多种运用方式。如：各孔同步均匀分级开启，隔孔对称均匀分级开启等。2、规程应遵守：对称性（指孔数、开度、对称性）、均匀性、分级开启（指每级开度一般不超过半米，与流量等因素有关）。三、消能防冲设计条件：（d、lk、t、l漫、tp等不利情况的确定）。（一）池深d:1、不利情况:按照水利学水跃理论，闸下泄q产生远驱水跃，需设d，当hc-ht差最大时，d 最大，最不利，所以d的设计条件指hc-ht最大时。2、设计要求：对于最不利情况设计d，使下泄水流过池内发生稍淹淹没没水跃，使初始水面衔接满足：hc=(d+ht+z)/ hc=1.051.1 z与池内水量有关系。式中：hc跃后水深。hc下游水深。d池深。淹没安全系数。z消力池出口处水面落差。（二）池长lk：1、不利利情况：挖池深d以后，按1:31:4边坡与底板连接，据实验结果，池内水跃始断面在斜坡末端，池内水跃长度是自由水跃长度的0.70.8倍。lk=（34）d+(0.70.8)lj所以，最不利的情况是自由水跃lj最大时。2、计算公式：lj=6.9(hc-hc)式中：lj自由水跃 hc收缩水深根据经验，当通过最大流量时，lj最大。（三）护坦厚t：1计算公式： 按抗冲要求t=kqh式中：k经验系数，取0.1750.2 q入消力池单宽流量h上、下游水位差 2不利情况：qh最大时是最不利的情况。（四）海漫长l漫1计算公式：按抗冲要求： l漫=k qh 式中：k海漫长度计算的经验系数，取12。q出池的单宽流量。h上、下游水位差。2不利情况：qh最大时是最不利的情况。（五）冲刷坑深：1计算公式：tp=1.1q/v 式中：q出池的单宽流量。v下游河床流量，取0.8m/s-1.0m/s . 2.不利情况: q最大时是最不利的情况.四、d、lk、l 漫、t等不利情况与水闸计算工况及闸门开启方式之间的关系.（一）关系： 1d、lk、l 漫、t等不利情况可能发生在某一种工况下，某一种闸门的开启方式下的某一个开度下。 2d、lk、l 漫、t等不利情况没有同步性，d最不利不一定就是lk、l 漫、t等的最不利情况。（二）计算内容： 应该是对于每一种的闸门开启方式下的每一个开度进行计算，对最不利情况进行计算。五本设计采用计算工况及闸门开启方式：本设计只对于一种工况及一种闸门开启方式来计算。1 计算工况：选校核洪水对应的上游水位上=38.38m.下始=33.6m.闸门的初始开度:e0=0.3m q=uenb2gh02.闸门的开启方式:各孔闸门是同步分级均匀开启,每级开度可以取e0=0.3m0.5m。六、计算公式：（一）求各开度下的流量：1孔流：e/h0.65 q= uenb2gh0式中：u流量系数. 淹没系数. e开度. nb净宽. h0堰顶全水头.hthc(淹没出流). hthc(自由出流) =1.2.堰流: e/h0.65 q=mnb2gh03/2 式中: 侧面收缩系数. m无侧面收缩的流量系数. 淹没系数. nb净宽. h0流速水头.ht0.8h（自由出流） ht0.8h(淹没出流)（二）单宽流量q:1. 入池流量q: q=q/b孔2出池流量q:q=q/b河宽（三）求跃前跃后水深：1 跃前水深：hc=e式中：垂直收缩系数. e开度.2.跃后水深： hc=hc1+8aq2/ghc3-1/2式中：q入池流量 hc跃前水深(四)临界水深hk: hk=3q2/g(五)求下游水深ht: 先求出流量模数：k0=q/i再求出b河2.67/nk0.推出ht.(六)自由水跃lj: lj=6.9(hc-hc)(七)护坦厚t: t=kqh 式中:k经验系数，取0.175-0.20.(中小型取小值). q入池单宽流量. h上、下游水位差.（八）求海漫l漫 l漫=kqh式中：k海漫长度计算系数，取12。 q出池单宽流量。（九）冲刷坑深度tp: tp=1.1q/v 式中： q出池单宽流量。 v河渠土壤允许平均流速，取1.0m/s.七、计算方法和步骤 1、可以列表来计算不利情况。（见表3-1）表3-1qmax=5000m3/s (hc-ht) max=1.337m ljmax=23.58m tmax=0.747m l漫max41.783m tpmax=19.25m2.根据下列不利情况d、lk、t等八、计算结果：由表3-1知： tmax=0.747m 取 tmax=0.7m tpmax=19.25m 取tpmax=19mljmax=23.58m 取 ljmax=24ml漫max41.783m 取 l漫max42m (hc-ht) max=1.337m 取(hc-ht) max=1.34m所对应的hc=40417m ht=2.81m q=7.843m3/s.九、求池深d: 由表3-1知：htmax/hkmax由水力学附录表查得 d=0.92m十、求池长lk: lk=(34)d+(0.70.8) ljmax =30.92+0.724 =19.56m十一、布置海漫： 1海漫的作用：海漫能够削减水流剩余流量，使水流均匀地扩散，调整流速分布，减小底部冲刷。 2海漫布置： 海漫的布置一般接消力池，前面宜设置510m有水平段。（取10m）。首端适当加厚，为了加大水深减小流速，接水平段向下游砌筑1：10的斜坡，海漫全长42m.3.构造设计：（见图3-1）使用材料：水平段的流速较大，冲刷能力强，故水平段采用浆砌石砌筑，斜坡段采用干砌石砌筑。厚度0.30.5m 取0.4m垫层：为了改善地基应力和排水能力，采用碎石垫层1015m,取10cm.4.两岸的护坡材料，厚度、垫层都与河底海漫相同，护坡顶伸到岸坡内0.5m，护坡底做齿墙。十二、冲刷坑从槽顶算起冲坑深：t冲=t冲max-htht由表3-1所对应的t冲max得出：ht=5.87m=l海漫/10=42/10=4.2mht=5.87+4.2=10.07mt=19.25-10.07=9.18m十三、冲坑上游需要堆石面积：w石=t冲2+（mt冲）2式中：m冲刷坑上游边坡系数，取3。 护坡堆石厚，取0.5m。 w石=0.59.182+(39.18)2 =0.529.03 =14.51m2十四、防冲槽（见图3-2） 设h槽=12m， 取h槽=2m b槽=（12）h槽， 取b槽=12=2m 上游坡度：m1=23，取2。下游坡度：m2=3 w槽=（22+4+32）+4/22=18m2 w槽=18m2w石=14.51m2满足要求。十五、构造要求（一）消力池：（见图3-3、3-4、3-5）1、材料：采用砼c152、分缝：顺水方向分缝，缝距2030m，位置不可在孔内。3、排水：护坦上设排水孔，直径510cm，间距12m，交错布置，成梅花状布置。（取7cm，取2m），下游设反滤层，粒径510cm，厚0.5m。4、尾水坎：高程：=32m或=32.5m 厚度：与护坦末端相同或稍薄。（二）、防冲槽：（见图3-6） 内设堆石，粒径2030cm。（三）、护坡海漫防冲槽段内的护坡与底相同，槽末以后护坡长(46)h.。第四章 拦河闸结构布置一、闸门（一）型式尺寸1、型式：因为跨度大于810米，所以采用双主横梁式弧形钢闸门。2、尺寸：宽高=9.54.5m（二）面板支承结构：支臂、肢杆二支，支承右横梁，底梁距闸底处等于0.10.2倍的门高（取0.9m），顶横梁距闸顶处等于0.4倍的门高（取1.8m），吊耳在底横梁处。（三）支铰高程：取高于下游最高水位约0.5m。37.74+0.5=38.24m（四）支臂长度：取1.11.5倍门高。此处为8m。（五）牛腿尺寸：宽：0.50.7m,取0.6m。 长：0.81.0m,取1.0m。 斜率为：12.513.5,取13.5。（六）支臂与门面板连接：采用斜撑式连接，悬臂长为b/5，取1.9m。（七）支撑铰：支撑铰采用圆锥铰。（八）弧门自重：b10m, g=kckbh0.42b0.33hs式中：b孔口宽度。b=9.5m. h孔口高度。h=39.5-32=7.5m. hs设计水头。hs=38.35-32=6.35m. kc材料系数。普通低碳钢kc=1.0，低合金kc=0.8.此处kc=1.0 kb孔口宽度系数。5mb10m，kb取0.472。 g=kckbh0.42b0.33hs =1.00.4727.50.429.50.336.35 =14.67吨（九）止水布置：1、侧止水：采用p型橡皮止水，止水挤压宽b=610cm。长为面板弧曲线长，个数2个。2、底止水：采用胶木，橡皮均可。长度等于闸门的宽度。二、启闭机：取3倍的门重。（主要参数见表4-1，4-2，图4-1）fq=314.67=44.01吨表4-1启闭机型号启闭力（吨）启闭高度h（m）主要尺寸（mm）abcehgijmnqpg-24024091682892.51801322302000125420601300800表4-2启闭机型号吊点中距l(m)滚筒直径(mm)机重（不含电器设备）地脚螺栓作用力(kg)qpq-2403.1m96006.17/6.65m24600q1q2q3q49028110761491316653二、闸墩（一）、墩头形状、厚度见第三章第一节。（二）、闸门布置：1、工作闸门2、检修闸门：平面叠梁式闸门。3、两门间距：1.52.0m.（三）、检修桥：宽1.52.0m.（四）墩长：要满足布置检修桥、工作桥（3 5m）、交通桥（9 m）要求。（五）、墩顶高程：1、检修桥：39.5 m2、工作桥：要满足两项要求：闸门全开，底缘高出上游最高洪水r+超高（0.1 0.2）；闸门全开，顶缘要低于工作桥纵梁底部0.5 1 m。3、交通桥：39.5m。也可放低一点。三、工作桥（见图4-2）（一）总长：l总=nb+dz+df+2db =190+91.2+101.6+21 =218.8m（二）工作桥跨度：1、中孔：l0=2b+dz+df =29.5+1.2+1.6 =21.8m2、边孔：l0=b+db+df/2 =9.5+1+1.6/2 =11.3m（二）桥结构型式：由于l0810m，所以采用梁式双t型式。（四）尺寸：1、宽度：一般为35m，取4.5m。 2、高度：hl=(1/81/10)l0=11.2m ， 取1.0m。（五）桥面高程：43.0+1+0.2=44.2m四、交通桥（见图4-3）（一）宽、长及l0同工作桥。（二）结构型式：5t型梁式桥，纵梁门间距是1.52.0m，取1.6m。（三）高度：h交=（1/81/10）l0=1.31.5 取h交=1.5m（四）人行道：单侧宽0.8m，栏杆0.2cm，高出行车道0.2m，栏杆高1.0m。（五）路面：高铺装，砼采用c20，厚68 cm，取8 cm。（六）横坡：i=1.5 2.0，取i=2。（七）纵坡：i=2.0 3.0，取i=3。两侧在行车道边缘每隔10 m设排水孔。五、便桥（见图4-4）（一）总长：跨度同工作桥。（二）结构型式：双t型梁式桥。（三）桥高：h便=(1/8 1/10)l0=1.1 1.4m，取h便=1.2m（四）桥面高程：39.5+h+铺层厚，碎石厚0.1m 则：桥面=39.5+1.2+0.1=40.7m（五）铺层：碎石，厚0.1m。（六）栏杆：高取1.0m。六、底板（一）结构型式：整体式平底板。（二）底板厚：t=(1/5 1/8)b=1.2 1.9m，取1.5m。（三）齿墙：（见图4-5）第五章 拦河闸的防渗排水设计第一节 地下轮廓线设计一、设计要求：地下轮廓线长满足l1-14ch其中：c粗砂。取c=4.5。 h最大的水位差。（指闸上、下游）取引水时h=36-32=4.0mch=4.54=18 ml1-14=1+0.52+0.74+13+1+12+15+2=37.8m l1-14=37.8ch=18m 满足设计要求。二、型式（见图5-1）1、材料：钢砼铺盖。 铺盖+底板防渗2、尺寸：长：（2 4）h ，h=4.0m，取长=16 m 齿墙为（0.8 1.0）m，取1.0m，底板长取18 m3、垫层：采用砼c5，铺盖与底板各设10 cm。第二节渗透计算一、内容：1、底板下渗透压力分布图形。 2、形验算溢出坡降小于允许坡降值。 3、验算jxjx二、方法：采用直线法。三、计算步骤：1、先作渗压水头分布图。（见图5-2） 2、底板下的渗透压力分布图。（见图5-3） 3、j出=h13/h13-14j出 =0.21/2=0.11j出=0.45 4、jx=h/l1-14jx =4.0/37.8=0.11jx=0.17 尺寸合理，满足要求。 第六章 拦河闸稳定、地基应力计算第一节 概述一、设计内容：抗滑稳定与地基应力的验算。二、工况：正常挡水期（属于基本组合）。三、计算单元：1、顺水方向：长18m。 2、垂直方向：宽21.8m。四、公式：1、抗滑：k=fw/pk 式中：f砼与粗砂，取0.5。 2、地基应力：maxmin= w/bl+(-)6m0/bl2 （平均应力） 五、控制标准：1、抗滑：k=1.25(级基本组合) 2、=100150kn/m2，=2，属中等密实粗砂粒基。（属基本组合）第二节 正常挡水时抗滑稳定及地基应力计算一、荷载：1、结构自重：底板：w1=(1.6+1.2+29.5) 1.51825=14715kn闸墩：w2=7.5(0.8+1.2+0.8) 1825=9450knw2=3.54.5(0.8+1.2+0.8) 25=1102.5kn门重：g1=14.679.82=288kn工作桥重：w4=(0.1+0.2) 0.5+0.151.321.8252=718.7kn启闭机：g2=6.659.82=130.34kn交通桥：w5=(0.1+0.2) 1.725+0.31.5821.58252=1080.7kn2、水平荷载：上游水压力：（见图6-1）p1=1h12b /2 =19.84221.8/2=174.4kn p2=1h22b/2=19.82221.8=43.6kn p3=h22b=9.82221.8=87.2kn下游水压力：p4=h32b=9.81.6221.8=558kn水重：w水=24.56.521.81=12175.37kn扬压力（见图6-2）：1=686.71=686.7kn 2=0.2431821.81=95.35kn 3=10.2641821.81/2=444.2kn3、车辆荷载：（见图6-3）横向布置。（见图6-4）纵向布置。（见图6-5）二、荷载简化：1、简化中心o点在上、下游底板中心。2、列表计算（见表6-1）。荷载名称垂直力（kn）水平力（kn）力臂（m）力矩m0（knm）底板w114715闸墩w29450w31102.53.754134.38闸门g1288.03.751080.0工作桥w4718.73.752695.13交通桥w51080.74.54863.15启闭机g2130.343.75488.775上游压力p11744.02.513106.5p2436.0p3872.0下游水压力p4558.01.0650扬压力1686.7295.353444.26.0水重g3121752.5