郾城县颍河拦河闸水闸设计计划书

1 郾城县颍河拦河闸水闸设计计划书 述 颍河拦河闸位于郾城县境内， 闸址位于颍河京广铁路桥上游和吴工渠入颍河口下游之间，流域面积 2234 平方公里 ，流域内耕地面积 288 万亩。 农作物以种植小麦、棉花等经济作物为主 1/6200。 本工程等别为等 3 级建筑物设计。 本工程投入适使用后 ，在正常蓄水位时，可蓄水 2230 万立方米。上游 5 个县 25 个乡已建成排灌站 42 处有效面积 25 万亩。闸上游开南、北两干渠，配支干 23 条， 修建各类建筑物 1230 座 ，可自流灌溉下游三县 21 万亩农田 ，效益巨大，是 解决颍河流域农田的灌溉动脉，同时，也是解决颍河地区浅层地下水贫水区的重要水源。 本资料 质资料 1、根据地质钻探资料，闸址附近地层为中粉质壤土，厚度约 25m，其下为 不透水层，其物理力学性质如下： 湿重度 r=m3 r=和重度 r=重度 r=自然含水量时，内摩擦角 =23 饱和含水量时，内摩擦角 =20 土壤的凝聚力 =地基允许承载力 d=150KN/混 凝土、砌石与土基摩擦系数 f=地基应力的不均匀系数【】 =渗透系数 K=10秒 2、 本地区地震烈度为 6度以下 筑材料 1、石料： 本工程位于平原地区、山丘少，石料需从外地供给，距京广线很近，交通条件好。 2、粘土：经调查本地区附近有丰富的粘土材料。 3、闸址处有足够多的砾料。 文气象 1、气温： 本地区年最高气温 42度，最低气温为 2、风速： 最大风速 V=20米 /秒，吹程 D= 2 3、降雨量 ; 非汛期（ 10个月最大流量为 130m/秒。 年平均最大流量 Q=秒，最大年径流总量为 m。 年平均最小流量 Q=秒 ,最小年径流总量为 亿 m。 4、冰冻：颍河流域冰冻时间短，冻土很薄，不影响施工。 5、上下游河道断面 ： 糙率： 河床 滩地 6、批准的规划成果为： （一）灌溉用水季节，拦河闸的正常挡水位为 游无水。 （二）洪水标准。 1、设计洪水位 50 年一遇，相应的洪峰流量 ，闸上游的洪水位为 应的下游水位 。 2、校核洪水位 200年一遇，相应的洪峰流量 ，闸上游的洪水位为 ，相应的下游水位 。 程综合说明 本工程为 级拦河闸 设计采用开敞式水闸。水闸由上游连接段、闸室段、下游连接段三部分组 成。闸室段位于上、下游连接段之间 是水闸工程的主体 其作用是控制水位、调节流量。包括闸门、闸墩、边墩、底板、工作桥、检修便桥、交通桥、启闭机等。上游连接段的作用是将上游来水平顺地引进闸室。包括两岸的翼墙、护坡、铺盖、护底和防冲槽。下游连接段的作用是引导过闸水流均匀扩散 通过消能防冲设施 以保证闸后水流不发生有害的冲刷。包括消力池、海漫、防冲槽以及两岸的翼墙和护坡。具体尺寸设计、布置 详见下面的章节介绍。 3 第 2 章 水力计算 室的结构形式及孔口尺寸的确定 水闸选择平底板宽顶 堰闸孔形式，闸底板高程为 。 孔净宽的计算 计洪水位时： Q=s， g=道横截面积 A 为： 222112 1 1 3 1 1 2 5 8 . 5 5 1 . 9 2 2 5 8 . 5 5 1 . 9 2222 7 5 5 9 . 5 5 1 . 9 2 7 0 9 . 4 m 流速： v=Q/A=s 222 1 . 6 1 3 2 9 . 8 1 0 . 1 3 上游水深： 1 5 9 . 5 5 1 . 9 2 7 . 5 8 H m 堰上水深： 20 2 7 . 5 8 0 . 1 3 7 . 7 1H H v g m 下游水深：2 5 9 . 3 5 5 1 . 9 2 7 . 4 3 H m 0 7 . 4 3 7 . 7 0 . 9 6 0 . 9 堰流处于高淹没度，则闸孔总净宽 0 002h g H h 22000 . 8 7 7 0 . 6 5 0 . 8 7 7 0 . 9 6 0 . 6 5 0 . 9 7 3 4 则 01 1 4 4 . 4 5 580 . 9 7 3 7 . 4 3 2 9 . 8 1 7 . 7 1 7 . 4 3 核洪水位时： Q=s， 1m， g=道横截面积： 22212 6 1 5 8 . 5 1 3 6 1 5 8 . 5 2 6 1 5 8 . 5 5 8 . 5 5 1 . 9 2212 5 8 . 5 5 1 . 9 222 7 5 6 1 5 1 . 9 2 9 4 0 . 9 流速： v=Q/A=s 222 1 . 7 4 5 2 9 . 8 1 0 . 1 7 上游水深：1 6 1 5 1 . 9 2 9 . 0 8 H m 堰上水深： 20 2 9 . 0 8 0 . 1 5 9 . 2 3H H v g m 下游水深：2 6 0 . 8 2 5 1 . 9 2 8 . 9 H m 0 8 . 9 9 . 2 3 0 . 9 6 0 . 9 堰流处于高淹没度，则闸孔总净宽 0 002h g H h 22000 . 8 7 7 0 . 6 5 0 . 8 7 7 0 . 9 6 0 . 6 5 0 . 9 7 3 则 01 6 4 2 . 3 5 7 2 . 60 . 9 7 3 8 . 9 2 9 . 8 1 9 . 2 5 8 . 9 因校核洪水时的闸孔净宽度大于设计洪水时的闸孔净宽度，故取 设 单 孔 净 宽 度 14m, 则闸孔孔数00 7 2 . 6 1 4 5 . 1 9n B b 故取 n=5。 5 取闸墩厚度 d 为 闸室总宽度 0 1 5 1 4 5 1 1 . 2 7 4 . 8L n b n d m 闸泄水能力验算 计算的过水能力与设计流量的差值，不得超过 5%， 0 0 032 7 0 0 . 9 7 3 8 . 92 9 . 8 1 9 . 2 5 8 . 9 1 5 8 3 . 5 9 /s s u h g H 1 5 8 3 . 5 9 1 6 4 2 . 3 51 0 0 % 1 0 0 % 3 . 6 % 5 %1 6 4 2 . 3 5 符合要求 闸的消能防冲设计 定消能控制情况及消力池尺寸 根据情况分析，在闸门局部开启时多为最不利的消能情况，应根据列表试算法确定消力池的各项尺寸。表格形式如下： 开启孔数 开启高度e 过闸流量 Q m) 0 单宽流量q (m) (m) Z（ m） 池深 d（ m) m) t(m) 1 2 3 3 9 4 7 6 6 故选定 24m， d=t= 海漫设计 漫的长度为 L 1 1 1 3 . 2 4 6 . 8 3 . 6 6 5 3 . 2 8 q H m 取海漫的长度为 53m。 冲槽的设计 经计算， d （ 34 ）足要求。 其地下轮廓布置图如下： 8 渗和排水设计 定地基有效深度 地下轮廓的水平投影长度 0+16=36m 地下轮廓线垂直投影长度 m 36/6=65，故地基的有效深度8m 化 地下轮廓 将实际的地下轮廓进行简化，使之成为垂直和水平两个主要部分，出口处齿墙的入土深度应予保留，如下图，将地下轮廓分成七段： 9 力系数的计算 口段：将齿墙简化为短板桩，板桩入土深度为 盖厚度为 =8m，而另一侧的 2=17m，计算进口段阻力系数为： 01=321221 . 5 0 . 4 4 1 l n c o t 1 0 . 5 44 盖水平段： m、 算铺盖水平段阻力系数为 1 1 210 . 7 0 . 9 1 桩垂直段： m， 7m，与 墙垂直段阻力系数为 12122l n c o t 1 l n c o t 1 0 . 5 944 板水平段：1 2 1 ，2 1 4 计算底板水平段的阻力系数 2x 2 1 220 . 7 ( ) 0 . 6 5 墙垂直段： S=1m ,T= 则齿墙垂直段的阻力系数为22 l n c o t ( 1 ) 0 . 0 64 10 （ 6）齿墙水平段：120，3 1 T = 1 5 ， 计算齿墙水平段的阻力系数 3x 3 1 23 0 . 7 ( S ) = 0 . 0 6 （ 7） 出口段 ： S= T=,计算出口段阻力系数 02 3202 S= 1 . 5 ( ) + 0 . 4 4 1 = 0 . 4 7T算渗透压力 段水头损失的计算情况 hi=i ， 正常蓄水情况 H=则 进口段 铺盖水平段 板桩垂直段 底板水平段 齿墙垂直段 齿墙水平段 出口段 出口水头损失值的修正 口处修正 系数11 211 . 2 1 1 2 ( ) 2 0 . 0 5 9 = H=m/2=为深水波，因此 20 122341 / 2 6 . 2 4 / 2 9 . 8 6 . 2 4 / 2 0 . 1 2 0 . 5 5 1 516 . 2 4 / 2 9 . 8 7 . 7 8 9 . 8 4 . 6 6 1 521 7 3 8 . 2 3 7 3 3 . 3 5 4 7 1 . 5 ( )1 / 2 5 . 6 7 . 9 9 . 8 2 . 3 1 5 2 2 8 2 . 2 ( )1 / 2 9 . 8 1 8 . 7 1 5 5 5 6 3 . 2 ( )1 / 2 9 . 8 8 . 7 1 0 . 6 1 . 2 3 1 5 1 7 4 4 . 8 ( N )浮托力和渗透压力分别为： 9 . 8 1 1 6 5 . 7 4 1 5 2 1 / 2 ( 1 2 ) 1 9 . 8 1 1 5 1 3 9 5 5 . 7U = 0 . 6 9 9 . 8 1 1 6 1 5 + 1 / 2 7 . 5 8 7 . 4 3 1 6 9 . 8 1 1 5 = 1 0 8 7 . 8 K N （ ）（ ） 21 校核情况下荷载和力矩的计算表 （对 B 点取距） 基应力验算 基应力验算 建无水及关门挡水情况 闸室基地压力计算 m a 1 6 )G 2 由完建期荷载计算表可知： G = M =16m A=6 =m 荷载名称 竖向力（ 水平力（ 力臂 （ m） 力臂（ 闸室结构重力 游水压力 下游水压力 573 托力 8 透压力 8 重力 合计 26510 308 ） ） ） 22 6 1 3 6 0 7 7 . 2- 0 . 1 (2 G 2 1 6 8 5 8 . 8e 偏 下 游 ） m a 8 5 8 . 8 0 . 1P (1 6 ) 1 6 7 1 . 9 K P (2 4 3 . 2 1 6G e （ ） 下 游 端 ） m i 8 5 8 . 8 0 . 1P (1 6 ) 1 6 6 6 . 7 K P (2 4 3 . 2 1 6G e （ ） 上 游 端 ） 地基承载力计算： m a x m i 1 / 2 ( P ) 1 / 2 ( 7 1 . 9 6 6 . 7 ) 6 9 . 3 1 5 0P K P a d K P a 基地压力满足要求。 不均匀系数计算： m a xm i 1 . 9 1 . 1 2 . 06 6 . 7P 故基地不均匀系数满足要求。 核情况 G = M =则， 6 8 4 2 0 5 . 9- 2 . 4 1 (2 G 2 1 5 0 7 3 . 4e 偏 上 游 ） m a 0 7 3 . 4 2 . 4 1P (1 6 ) 1 6 1 1 8 K P (2 4 3 . 2 1 6G e （ ） 上 游 端 ） m i 0 7 3 . 4 2 . 4 1P (1 6 ) 1 6 6 K P (2 4 3 . 2 1 6G e （ ） 下 游 端 ） 地基承载力计算： m a x m i 1 / 2 ( P ) 1 / 2 ( 1 1 8 6 ) 6 2 1 5 0P K P a d K P a 故地基承载力满足要求。 23 不均匀系数计算： m a xm i 18 1 9 . 7 1 . 5 2 . 06P 故基地不均匀系数不满足要求。 室稳定计 算 已知 20 . 1 /C K N m ， 023 ， （ 1）校核情况： 闸室抗滑稳定分析： 0 C 其中 00 0 . 9 2 0 . 7, 20 0 . 3 0 . 3 0 . 1 0 . 0 3 /C C K N m 由于本闸齿墙较浅，可取 A=196 2m ,则 000 2 0 . 7 1 5 0 7 3 . 4 0 . 0 3 2 4 3 . 2= 1 2 . 9 1 . 2 54 4 5 . 7g G C A 故闸室抗滑稳定 性满足要求。 24 第 6 章 水闸上下游两岸的连接建筑物 游连接建筑物 铺盖为粘土铺盖，顺水流方向长 16 米，厚 1 米。铺盖上游为块石护底，一直护至引水口。 上游翼墙为浆砌石重力式反翼墙，迎水面直立，墙背为 1:斜坡，收缩角为 15 度，圆弧半径为 。墙顶高程为 ，其上设 高的混凝土挡浪板。墙厚填土高程为 。翼墙底板为 厚的钢筋混凝土板。翼墙上游与铺盖头部齐平。 翼墙上游为干砌块石护坡，每个 14 米设一道浆砌石格梗。块石底 部设 15 厘米的砂垫层。 游连接建筑物 闸室下游采用挖深式消力池。其长为 24 米，深为 。消力池的底板为钢筋混凝土结构，其厚为 。消力池与闸室连接处有 1 米宽的平台，后以 1:4 的斜坡连接。消力池地板下按反滤的要求铺设厚 的砂，碎石垫层。 海曼长 53 米，分水平段和缓坡