H江水利枢纽工程毕业设计解读

1、精选优质文档-倾情为你奉上毕业设计设计题目 土坝枢纽施工组织设计 专 业 水利水电工程 年 级 2012水工（1）班 姓 名 陈 广 兵 学 号 指导教师 王润英、陈海雄、胡秀君 日 期 2014年04月 目 录专心-专注-专业1 工程兴建缘由和效益涵江位于我国华东地区，流向自东向西北，全长375km，流域面积176万km²，是鄱阳湖水系的主要支流，也是长江水系水路运输网的组成部分。该流域气候温和，水量充沛，水面平缓，含沙量小，对充分开发这一地区的水路运输具有天然的优越条件。流域内有耕地700多万亩，土地肥沃，矿藏资料十分丰富，工矿企业发达，有国家最大的有色金属冶炼工程铜基地及腹地内

2、的建材轻工，电力等工业部门和十多个粮食基地；原料及销售地大部分在长江流域各省，市地区，利用水运的条件十分优越。流域梯级开发后，将建成一条长340km通航千吨级驳船的航道和另一条长50km通航300吨级驳船的航道，并与长江、淮河水系相互贯通形成一个江河直达的内河水路运输网。同时也为沿江各县市扩大自流灌溉创造条件，对促进沿河地区的工农业发展具有重要的作用，该工程是以航运为主体，兼有泄洪、发电、灌溉、供水和适应站各需要的综合开发工程，它在经济上将会具有非常显著的效益。2 设计基本资料2.1 工程等级及设计标准2.1.1 工程等级本枢纽定为三等工程；主要建筑物按3级建筑物设计；次要建筑物按4级建筑物设

3、计。2.1.2 洪水标准设计洪水按50年一遇标准；校核洪水按300年一遇标准；最大通航洪水按5年一遇标准。2.2 枢纽地形、地质及当地材料2.2.1 闸址地形闸址左岸与一座山头相接，山体顺流向长700m，垂直向长2000m，山顶主峰标高110m，靠岸边山顶标高65m；山体周围是河漫滩冲积平原，滩面标高（18.520.0）m；沿河两岸筑有防洪大堤，堤顶宽4m，堤顶标高24.5m；闸址处河宽700m；主河槽宽500m，深泓区偏右，河床底标高（13.014.0）m，右岸滩地标高18.5m。2.2.2 闸址地质闸址河床土质，主要由沙砾 卵石层组成，表面为中细砂层，层厚（25）m，左厚右薄并逐步消失；河

4、床中层主要是砂砾卵石层，卵石含量3050%，粒径213cm，层厚（1020）m。属于强透水层渗透系数K=1.84*105*10（cm/s）允许坡隆=0.150.25；河床底层为基岩，埋深标高从左标高10米向右增深至标高15米以下。其岩性为上古生界二迭长兴阶灰岩及硅质岩。河床土质有关资料如下：中砂：Dr=0.6，Eo=310kg/cm²，N=20砂砾石：Dr=0.66，Eo=360kg/cm²2.2.3 当地建筑材料块料石：在闸址左岸的山头上，有符合质量要求的块石料场，其储量50万方，平均运距1.0km。砂砾料：闸址上、下游均有宽阔的冲积台地，在上、下游（35）km的沙滩台地

5、上，均有大量的砂砾料，可满足混凝土的粗、细骨料之用，且水运方便。土料：闸址上游约2km有刘冢、八圩土料场，储量丰富，符合均质土坝质量要求，还有可作为土坝防渗体的粘性土，其质地良好。2.3 基本资料2.3.1 气象洪水期多年平均最大风速；20.7m/s风向：按垂直坝轴线考虑吹程：3km2.3.2 水文2.3.2.1 设计洪水各设计频率洪水流量及相应坝下水位表设计频率（%）0.33220洪水流量Q（m³/s）1235095405730坝下水位H下（m）2380234022252.3.2.2 水位流量关系曲线水位（m）141516171819流量（m3/s）5030065012001800

6、2480水位（m）2021222324流量（m3/s）3200414053407700138002.3.3 地震本地区地震基本烈度为6度。2.3.4 回填土干容重干(Tm3)湿容重(Tm3)饱和容重(Tm3)内摩擦角粘聚力ckgcm2含水量砂性土1.551.852.05270粘性土1.501.92180.2282.4 建筑物的设计参数(一)船闸(五级航道标准)1）水位：最高通航水位22.32m，最低通航水位19.0m；正常蓄水位19.0m；下游最低水位14.25m。2）船型、船队：船型300吨驳船，单驳尺度35× 9.2×1.3m(长×宽×吃水深)；船队

7、300马力+2× 300吨。船队尺度91×9.2×1.3m(长×宽×吃水深)。3）船闸、引航道尺寸及高程：闸室有效尺寸闸室顶高程24.0m，室底高程10.5m；长×宽×槛上水深=135×12× 2.5m。上闸首平面尺寸长×宽18×24m；墩顶高程 25.0m(注：该高程控制公路桥面高程)，门槛高程16.5m，基底高程 8.5m。下闸首平面尺寸长×宽17×24m；墩顶高程24.5m、门底高程10.5m、基底高程70米。上、下游导墙段长度50m。上、下游引航道直线段长度

8、应满足L5倍设计船队长度，引航道底宽35m；边坡1：2.5；引航道底高程；上游15.0m，下游11.0m；引航道转弯半径R5倍设计船队长度；进出口轴线与主河流基本流向的交角20°4）闸上公路桥设在上闸首的上游端。(二)电站1）机型水轮机型号：GE(F302)WP380机型；发电机型号：SFG200703960； 总装机：3×2200KW。2）水头 设计水头3.5m；最高水头7.0m，最小水头2.0m；最大引用流量225m3/s。3）主厂房平面尺寸及高程主厂房底板长度48m；总宽36.2m；机组进水室宽2.8m；中墩厚3.4m；进口高程 7.5m，出口高程 7.8m；基底最低

9、高程 2.0m；基底平均开挖高程 5.0m；进水口前混凝土铺盖长10m，并在1：5反坡向上游与原河床高程衔接，并在上游端应设拦沙槛。尾水出口后设混凝土护坦、护坦水平段15m并用1：5的倒倒坡段与尾水渠相连。上部厂房宽15米(顺流向)，长36.2m，厂房地面高程24.5m，水轮机安装同程 10.5m厂房屋顶高程 37.0m，厂房边墙距底板上游端15.0m。4）站上的公路桥设在三房的上游端。(三)泄水闸1）水位： 正常蓄水位19.0m，灌溉水位19.50m； 设计洪水Q2=9540m3s，相应闸下水位H下23.40m 校核洪水Q0.33%=12350m3s，相应闸下水位H下23.80m2）计算水位

10、组合： 闸孔净宽计算水位 设计流量Q2=9540m3s，相应H下23.40m 设计水位差H：甲组H0.25m(H上23.65m) 校核流量Q0.33%=12350m3s，相应闸下水位H下23.80m 计算闸上壅高水位H上(供墩顶高程用) 消能计算水位 闸上水位H上=19.50m 闸下水位H下=甲组H下14.50m 下泄流量：以闸开启启度e_m、_m、以及全开时的泄量。 闸室稳定计算水位(关门) 闸上设计水位 H上19.5米，甲：H下=14.50m 闸上校核水位 H上20.0m(与门顶齐平) 甲：H下=14.5m3）其它参数 单孔净宽：(812)m 门型结构：平面钢闸门 闸门类型： 升卧门 底板

11、与中砂的摩擦系数f0.4 闸孔的允许单宽流量q=30m3sm(四)公路桥 公路功重按汽20设计，挂100校核，双车道桥面净宽7.0m，两侧人行道2×2.0m，总宽9m，采用T型结构。梁高1.0m，梁腹宽0.2米，梁翼宽1.6m，用5根组粱组成，两侧人行道为悬臂式。每米延长重量按8m计。3 主要设计成果3.1 枢纽总体布置根据水闸设计规范SL265-2001第4.1.6条规定：水闸枢纽中的船闸、泵站或水电站宜靠岸布置，但船闸不宜与泵站或水电站布置在同一岸侧，船闸、泵站或水电站与水闸的相对位置，应能保证满足水闸通畅泄水及各建筑物安全运行的要求。因此，本设计在枢纽布置时，将泄水闸布置在河床

12、中间，船闸布置在左岸，水电站布置在右岸。其中：泄水闸每孔净宽12m，共27孔，高12m，直升式平板钢闸门控制，闭闸时拦截江流，稳定上游水位，开闸时泄水，排沙防淤。设计流量9540m3/s，校核流量12350m3/s。船闸1座，闸室有效长度为135m，净宽12m，槛上水深2.5m，闸室顶高程24.0m，底高程10.5m。闸上公路桥设在上闸首的上游端。水电站厂房宽15m(顺流向)，长36.2m。厂房地面高程24.5m，水轮机安装高程10.5m。水电站设计水头3.5m，最高水头7.0m，最大引用流量225m3/s，总装机3×2200KW。站上公路桥设在厂房的上游端。具体布置见附图一：总平面

13、布置图。3.2 水闸设计3.2.1 水闸水力设计1)、堰型、堰顶高程闸孔采用结构简单、施工方便的无坎平底宽顶堰（平底水闸属无坎宽顶堰）。拟定闸底板顶高程为13.0m。2)、水闸总宽度本次设计分段长度：中块：2×1.0+12×2+1.4=27.4m，边块：1.0+1.2+2×12+1.4=27.6m。闸室总宽度：27.4×11+27.6×212+2=370.4m。3.2.2 水闸消能防冲设计1)、消力池消力池采用钢筋砼结构，深1.3m，消力池长L=15m，厚度0.6m。2)、海漫 海漫长度L=57m，50cm厚C25砼框格内填M7.5浆砌块石。3

14、)、防冲槽 防冲槽采用梯形断面，槽深2.5m，槽底宽4.0m，上游设板桩，厚15cm，下游坡比为1：3，槽内抛填块石，块石直径不小于0.3m，上方设合金钢丝网石笼护面，厚0.5m，下设碎石垫层，厚30cm，垫层下铺400g/m2无纺土工布一层。3.2.3 闸室布置1)、闸室结构闸室采用开敞式布置，钢筋砼U型结构，闸门选择直升式平板钢闸门，液压启闭，闸上布置净7m交通桥，两侧人行道2×1.0m，总宽9.0m、宽4m工作桥和启闭房，启闭房宽11.0m，底板长度取20m。底板采用整体式，二孔一分缝，最中间一孔，底板长度为20m，顶高程为13.0m，闸底板厚1.5m 。闸墩长度采用与底板同长

15、20m，。检修门槽深25cm，宽30m；工作门槽深40cm，宽60cm。闸墩上下游端部均采用半圆形墩头。 闸墩顶高程为25.0m。闸墩厚度受控于闸门槽处最小厚度为50cm，中墩厚度取1.4m，缝墩厚度为2×1.0m，边墩厚度为1.2m。公路桥布置在闸门上游侧，公路桥载重按汽-20设计，挂100校核，双车道桥面净宽7.0m，两侧人行道1×1.0m，总宽9.0m。公路桥采用T型结构，梁底高程为25.0m，梁高1.0m，梁腹宽 0.2m，梁翼宽1.6m，用5根组梁组成，两侧人行道为悬壁式。2)、上下游翼墙上游连接采用扶壁式翼墙，圆弧连接，半径为20m，下游翼墙采用扶壁式八字型翼墙

16、加圆弧型翼墙连接，扩散角为8°，圆弧半径为20m。上游翼墙顶标高为24.5m，下游翼墙顶标高为24.0m。3.2.4 闸基防渗排水设计由于本工程闸址地基主要由砂砾卵石层组成，为强透水土质，故在采用水平防渗措施的同时还必须采取垂直防渗措施。铺盖采用C25钢筋砼结构，长20m。铺盖与闸底板之间设水平止水。在消力池水平段前端与闸底板连接处设置水平止水；消力池末端依次铺设碎石垫层、中粗砂和无纺土工布反滤，排水孔孔径15cm，间距1.5m，呈梅花形布置，顺水流方向长度为7.5m。3.2.5 闸门及启闭机设计1)、闸门根据门顶高程及闸底标高，确定平面钢闸门高为8m，闸门净宽12m，毛宽12.6。

17、2)、启闭机启闭机型号：QPQ2×3003.2.6 闸室稳定计算1)、闸室整体稳定水闸整体稳定分别对完建期、正常运用期及非常运用期三种工况进行闸室的偏心距、基底应力、基底应力的不均匀系数及沿闸室底面的抗滑稳定系数计算，均满足规范要求。2)、闸室沉降计算经分析，本次不必计算闸室的沉降量。3.2.7 两岸连接建筑物设计采用扶壁式挡土墙，上游翼墙顶标高为24.5m，下游翼墙顶标高为24.0m。上游翼墙，墙高为12.5m，底宽取10m，扶壁间距取5m，厚度取1m，立板厚顶端为1m，底部取1m，底板厚度1m，墙趾外挑3.5m，具体见示意图。下游翼墙，墙高为13.3m，底宽取10.5m，扶壁间距

18、为取5m，厚度取1.0m，立板厚顶端为1.0m，底部取1.0m，底板厚度1.0m，墙趾外挑3.5m，具体见示意图。上游护坡，顶高程为24.5m，底高程13.0m，采用坡比为1:3，40cm厚浆砌块石护坡。下游护坡，顶高程为24.0m，底高程13.0m，采用坡比为1:3，40cm厚浆砌块石护坡。3.2.8 闸底板配筋经计算，面、底层钢筋均按22150配置。4 水闸水力设计4.1 堰型、堰顶高程的确定经分析，初拟闸孔采用结构简单、施工方便的无坎平底宽顶堰（平底水闸属无坎宽顶堰），判别堰的出流情况。根据闸址的地形地质条件，砂土的地基标准贯入击数N63.5=20>8，可直接作为水闸的天然地基。（

19、根据工程经验，如果当粘土层的标准贯入击数大于5，砂土地基的大于8时，小型水闸可直接建在天然地基上。水工建筑物第213页）泄水闸的设计洪水位较高，如底板定得低，则单宽流量太大，根据闸孔允许单宽流量 q=30 m3/s/m 的要求，因此底板宜定得高些。底板高程的高低直接影响水闸的造价。底板高程定得低些，虽可加大过闸水深和单宽流量，从而减小闸室总宽，但却增加了水闸高度，若将底板高程定得高些，情况则相反。综上所述，宜利用闸址天然地基，根据闸址处现状河床高程1314m，为减少开挖、避免淤积和降低工程投资，拟定闸底板顶高程为13.0m。4.2 水闸净宽确定已知设计流量QS=Q2%=9540 m3/s，相应

20、的上游水位为23.65m，闸坎高程为13.0m，则宽顶堰堰上水头 =23.65-13.0=10.65 (m) 已知主河槽宽B0=500m，则 =9540/(500×10.65)=1.792 (m/s) 1.1×1.7922/(2×9.8)=0.18（m） =10.65+0.18=10.83(m)下游水位为23.40m，则下游水面超过堰顶的高度 =23.40-13.0=10.40 (m) 10.4/10.83=0.96>0.8由水力学式(8.20)知，宽顶堰为淹没出流。 由宽顶堰淹没出流流量公式 可得水闸净宽 对于平底闸，当堰流处于高淹没度（0.9）时，闸孔总

21、净宽也可按以下公式（水闸设计规范第53页）计算：=0.877+(0.96-0.65)2=0.973 =9540/(0.973×10.4×)=324.7(m) 根据资料要求，允许单宽流量 q=30 m3/s/m所以 B>Q2%/q=9540/30=318 (m)4.3 校核泄流能力闸孔单孔净宽在812m范围内选择。为了减少工程量，降低工程总投资，现选8m、10m、12m三种方案进行设计情况和校核情况下的比较。4.3.1 设计水位时计算流量设计流量QS=Q2%=9540 m3/s，H上=23.65m，H下=23.40m，闸坎高程为13.0m。1、 单孔净宽b=12m时，n

22、=B/b=325/1227孔拟定2孔为一个整体底板，中墩厚度取1.4m，缝墩厚度为2×1.0m，边墩厚度为1.2m。边孔流量系数：两半边孔B=(1.2+6)×2=14.4m，翼墙圆弧r =20m r/b=20/12=1.670.5， b/B=12/14.4=0.833 查水力学表8.6得：m1=0.376中孔流量系数： 两闸墩中线间距B=12+0.7+1.0=13.7m， 闸墩头半径r =1 m（有16孔）r/b=1/12=0.083， b/B=12/13.7=0.876 查水力学表8.6得：m2=0.377平均流量系数： =0.377因流量和行近流速都未知，假设不计行近流

23、速，即=10.65m，=23.4-13.0=10.4。所以=10.4/10.65=0.98>0.8，由水力学式(8.20)知，为淹没出流。查水闸设计规范表A.0.1-2得：淹没系数=0.47。将上述各值代入流量公式得第一次流量近似值： =0.47×1×0.377×27×12×(2×9.8) 1/2×10.653/2=8833.6 m3/s则： =8833.4/(500×10.65)=1.659(m/s) 1.0×1.6592/(2×9.8)=0.14（m） =10.65+0.14=10.7

24、9(m)=10.4/10.79=0.96>0.8，为淹没出流，=0.61。计算第二次流量近似值： =0.61×1×0.377×27×12×(2×9.8) 1/2×10.793/2=11692.3m3/s则：=11692.3/(500×10.65)=2.196(m/s) 1.0×2.1962/(2×9.8)=0.246（m） =10.65+0.246=10.896(m)=10.4/10.896=0.95>0.8，为淹没出流，=0.66。计算第三次流量近似值：=0.66×1&#

25、215;0.377×27×12×(2×9.8) 1/2×10.8963/2=12836.8m3/s则：=12836.8/(500×10.65)=2.411(m/s) 1.0×2.4112/(2×9.8)=0.296（m）=10.65+0.296=10.946(m)=10.4/10.946=0.953>0.8，为淹没出流，=0.66。计算第四次流量近似值：=0.66×1×0.377×27×12×(2×9.8) 1/2×10.9463/2=12

26、926.2m3/s第四次流量与第三次计算值甚为接近,误差值小于1%，不必再算。单宽流量： =9540/(27×12)=29.4 m3/s/m<q =30 m3/s/m,满足设计要求。2、当单孔净宽b=10m、8m时，计算过程同上，现将计算过程用Excel编制成表格，具体见表3-1。当单孔净宽b=10m时，n=B/b=325/1033孔，拟定3孔为一个整体底板，中墩厚度取1.4m，缝墩厚度为2×1.0m，边墩厚度为1.2m。当单孔净宽b=8m时，n=B/b=325/842孔，拟定3孔为一个整体底板，中墩厚度取1.4m，缝墩厚度为2×1.0m，边墩厚度为1.2m

27、。表4-1 不同方案过闸流量计算表4.3.2 校核水位时上游壅高和上下游水位差计算校核流量QS=Q0.33%=12350 m3/s， H下=23.80m，闸坎高程为13.0m。=23.80-13.0=10.80 (m)1、当单孔净宽b=12m时，n=B/b=325/1227孔。假设=10.946m，则=10.8/10.946=0.9870.9，为高淹没出流。可采用公式： ，其中：，则：=0.877+(10.8/10.946-0.65) 2=0.990，=/(27×12×0.990×10.8)2×19.6)+ 10.8=11.448m。进行第二次试算：=0

28、.877+(10.8/11.448-0.65) 2=0.963，=/(27×12×0.963×10.8)2×19.6)+ 10.8=11.485m。进行第三次试算：=0.877+(10.8/11.485-0.65) 2=0.961，=/(27×12×0.961×10.8)2×19.6)+ 10.8=11.488m。与上次试算值甚为接近，不必再算。计算上游壅高值时，先假设H=H0=11.488m，则：=12350/(500×11.488)=2.150 (m/s)， 1.0×2.1502/(2

29、15;9.8)=0.236（m），=11.488-0.236=11.252(m)。进行第二次试算：=12350/(500×11.252)=2.195(m/s)， 1.0×2.1952/(2×9.8)=0.246（m）。=11.488-0.246=11.242(m)，与上次试算值甚为接近,不必再算。上下游水位差：=11.242+13-23.8=0.442m。2、 单孔净宽b=10m、8m时，计算过程同上，现将计算过程用Excel编制成表格，具体见表4-2。表4-2 不同方案上游壅高和上下游水位差计算表 对三个方案进行比较，虽然三个方案都能满足设计和校核的要求，相比之

30、下，方案一结构经济合理，经综合分析，决定选择方案一，即单孔净宽b=12m，孔数n=27，总净宽为324m。4.4 闸室总宽度的确定4.4.1 闸墩厚度的确定闸墩厚度应满足强度和稳定性的要求，一般取用闸孔净跨度1/61/10，本设计拟定2孔为一个整体底板，最中间孔为一孔。中墩厚度取1.4m，缝墩厚度为2×1.0m，边墩厚度为1.2m。4.4.2 闸室总宽度的确定根据水闸设计规范闸室结构垂直水流向分段长度应根据闸室地基条件和结构构造特点结合考虑采用的施工方法和措施确定。本次设计分段长度：中块：2×1.0+12×2+1.4=27.4m，边块：1.0+1.2+2×

31、;12+1.4=27.6m。闸室总宽度：27.4×11+27.6×212+2=370.4m。5 水闸消能防冲设计5.1 消力池设计根据本闸设计要求，闸下消能按上游水位H上=19.50m，下游水位H下=14.50m，堰顶高程13.0m。由e/H是否大于或小于0.65为判断孔流与堰流的分界线。本次设计中，对闸门开启度为e=0.5m，e=1.0m，以及全开时的泄量进行计算。当e=0.5m和e=1.0m时，因为H=19.5-13=6.5m，所以e/H均小于0.65，属孔流；当闸门全开时，因e/H大于0.65，所以属堰流。孔流计算公式引用水力学公式8.25： 其中： 为下泄流量；为淹

32、没系数；为闸孔流量系数；为孔数； 为闸门净宽；为闸门开启度； 计入行进流速水头的堰上水头。对于平底上平板闸门闸孔流量系数为：堰流计算公式引用水力学公式8.2： 其中： 下泄量； 淹没系数； 侧收缩系数； 堰流流量系数； 孔数； 闸门净宽； 计入行进流速水头的堰上水头。从水闸设计规范中可知，消力池收缩水深公式： ，其中：为收缩水深；为总势能；为单宽流量；为水流动能校正系数；为流量系数，对于平底无坎宽顶堰上闸孔，。跃后水深公式： 其中为水流动能校正系数可取1.01. 05出池落差为： ， (式中：为出池河床水深)。消力池深度公式：， （式中：为水跃淹没系数）。消力池长度为：其中：为消力池长度；为消

33、力池斜坡段投影长度；为水跃长度；为水跃长度校正系数，可采用。拟定闸门控制运用方式：一般规定闸门分几个开启度，初始开启度0.51.0m（取0.5m）。先开启中间孔，再依次开启对称闸门，当全部闸门均开启到该开启度，待水位上升后，再将中间孔向上提起到下一个开启度，接着再依次开启对称闸门。依次类推，直到闸门全部开启，关闭闸门时顺序相反。可见下游水位越低则对消能越不利，所以每个开启度时，开中间孔时是最不利的情况。1、 开启度e1=0.5时， 0.5/6.5=0.0770.65 属孔流。下游水位为H下=14.5m，查H下Q曲线得Q=140 m3/s闸孔垂直侧收缩系数由水力学表8.8查得：0.614=0.5

34、6式中：流速系数 ，宽顶堰上闸孔的流速系数见水力学第52页表8.9， 取0.95单宽流量q=Q/B=1eB(2gH0)1/2/B=1e(2gH0)1/2 =0.569*0.5*(2*9.8*6.5)1/2=3.21m3/s/m收缩断面水深=0.614×0.5=0.307m，的共轭水深为=2.46 m由于=1.5(查H下Q图得H下=14.7 m)，所以闸孔为自由出流出池落差为：= 0.172m消力池深度公式：=1.034 m水跃长度：=14.9 m消力池水平长度：=0.8×14.9=11.9 m2、 开启度为e2=1.0时， 1.0/6.5=0.1540.65 属孔流。闸孔垂

35、直侧收缩系数由水力学表8.8查得：0.618=0.558 先假定为3个下游水位，可计算出3个对应的Q，画曲线与H下Q图交于一点，此点H下=16.9m，Q=1138.2 m3/s，单宽流量为：=0.558×1×（2×9.8×6.5）0.5 =6.3m3/s/m收缩断面水深=0.618×1.0=0.618m，的共轭水深为=3.32 m由于=3.9 发生淹没式水跃。 当跃后水深小于下游水深时，肯定产生淹没式水跃，可不需设消力池。但通常还是将护坦高程降低0.51.0m形成消力池，这样对稳定水跃位置，充分消能和调整消力池中的流速分布都是有利的。 3、 全

36、开， 10.65属堰流。先假定为3个下游水位，可计算出3个对应的Q，画曲线与H下Q图交于一点，此点H下=18.6m，Q=2095.2 m3/s，根据hs/H0=5.6/6.5=0.8615>0.8 淹没出流查水力学中表8.7得=0.947 ；m因无坎宽顶堰，取流量系数为0.385；侧收缩系数为1。单宽流量为：=26.77 m3/s/m用试算法计算收缩水深hc: T0=hc+q2/2g 2hc2=hc+26.772/（19.6*0.952*hc2）=6.5 经试算得 hc=4.2m收缩断面水深4.2m，的共轭水深为=4.16 m由于=5.6，发生淹没式水跃综合水闸三种开启度e1=0.5，e

37、2=1.0m及全开时的消能计算，根据最不利情况，取消力池尺寸为：消力池深1.3m，消力池长L=15m，厚度0.6m。消力池计算根据本闸设计要求，闸下消能按上游水位H上=19.5 m，下游水位H下=14.5 m，闸门开启高度e1=0.5 m；e2=1.0 m及全开三种情况，计算结果详见下表：表4-1 闸门不同开启度情况消力池尺寸计算结果开启度（m）过闸流量Q(m3/s)下游水深ht（m）单宽流量 (m2/s)收缩水深（m）跃后水深（m）消力池深（m）消力池长（m）0.51401.53.210.312.461.1151.01138.23.96.300.623.32/-全开2201.35.626.7

38、74.24.16/-5.2 海漫设计海漫长度采用下式计算： （水闸设计规范第58页式B.2.1） 其中： k系数，河床土质为中砂，取k=11 代入： L=11× 26.7× 11/2 1/2=56.8(m)取海漫长度L=57m，为50cm厚C25砼框格内填M7.5浆砌块石。5.3 防冲槽设计防冲槽采用梯形断面，槽深2.5m，槽底宽4.0m，上游设板桩，厚15cm，下游坡比为1：3，槽内抛填块石，块石直径不小于0.3m，上方设合金钢丝网石笼护面，厚0.5m，下设碎石垫层，厚30cm，垫层下铺400g/m2无纺土工布一层。6 闸室布置6.1 闸室结构布置6.1.1 底板底板采用

39、整体式，二孔一分缝，最中间一孔，底板长度为20m，顶高程为13.0m，闸底板厚度=1/61/8(闸孔净宽)=2.01.5m，取1.5m 。（对于大、中型水闸，闸室平底板厚度可取闸孔净宽的1/61/8，其值约为1.02.0 m，最小厚度不宜小于0.7 m。-水闸设计规范第147页），上下游端设齿墙，齿墙深度采用1.0 m，上游侧宽1.5m，下游侧宽1.0m。(闸室底板的上、下游端均宜设置齿墙，齿墙深度可采用0.51.5 m。-水闸设计规范第16页)闸室采用开敞式布置，钢筋砼U型结构，闸型选择直升式平板钢闸门，液压启闭，闸上布置净7m交通桥，两侧人行道2×1.0m，总宽9.0m（由指导书

40、得）、净4m工作桥（桥面宽度不小于3m-水工设计手册6-16）和启闭房，启闭房宽度考虑布置启闭机、操作平台及人行通道等因素，取启闭房宽11.0m，底板长度取20m（安徽、江苏两省大型水闸闸室底板顺水流向长度多数为1520 m。-水闸设计规范SL265-2001第150页）。6.1.2 闸墩闸墩长度采用与底板同长20m，。检修门槽深25cm，宽30m；工作门槽深40cm，宽60cm。闸墩上下游端部均采用半圆形墩头，以便于设置沉降缝和施工缝。 闸墩高度确定： 1、对迎水面：为最高水位+超高。即泄水时，应高于设计或校核水位加安全超高；关门时，应高于设计或校核水位加波浪计算高度和超高。 对应泄洪和关门

41、的超高值查水闸设计规范表4.2.4水闸安全超高下限值 ，得泄洪时：设计洪水位为0.7m，校核洪水位为0.5m；关门时：设计洪水位为0.4m，校核洪水位为0.3m。 波浪计算高度h: 该水闸位于平原地区，按水闸设计规范应按莆田试验站的公式计算平均波高和平均周期，公式如下： = 式中：平均波高（m） 计算风速（m/s），当浪压力参与作用基本组合时，采用重现期为50年的年最大风速，多采用平均年最大风速的1.5倍计算；当参与作用偶然组合时，采用多年平均年最大风速，为20.7m/s。 有效吹程（m），为3000m。 风区内的平均水深（m） 平均波周期（s） 设计水位时： 在设计水位时多采用平均年最大风速

42、的1.5倍计算（相当于重现期为50年的年最大风速），即1.5×20.7=31.05m/s则= =0.0106 =0.0106×31.052/9.8=1.04 m =1.429 =1.429×31.05/9.8=4.53 (s) 由表E.0.1-1查得，波列累积频率为P=5% 由=1.04/6.5=0.16，查表E.0.1-2查得，波高与平均波高的比值=1.804，则 =1.804×1.04=1.88m 平均波长 与平均波周期的关系可按如下公式换算： 则 经试算，Lm=28.54m 波浪中心线在静水位上的高度hz为： =×1.882/28.54=

43、0.39m 于是，波浪高度为 =1.88+0.39=2.27m 同理，计算校核水位时： 采用多平均年最大风速计算，即20.7m/s， Hm为7m。 则 =2.66 (s)， =0.69 m , =11.04m， =0.14m 波浪计算高度为 =0.69+0.14=0.83m 闸墩迎水面高程: 泄水时： 设计洪水位：23.65+0.7=24.35m 校核洪水位： 24.242+0.5=24.74m 关门时： 设计水位：19.50+2.27+0.4=22.17m 校核水位：20.00+0.83+0.3=21.13m 取闸墩迎水面高程为25.0m。 2、对闸墩下游部分：闸墩高程取公路桥梁底高程为25

44、.0m。 闸墩厚度的确定：闸墩厚度必须满足稳定和强度要求。本次设计闸墩厚度受控于闸门槽处最小厚度为50cm，中墩厚度取1.4m，缝墩厚度为2×1.0m，边墩厚度为1.2m。6.1.3 交通桥公路桥位置应根据闸室稳定及两岸公路连接情况确定，现布置在闸门下游侧，公路桥载重按汽-20设计，挂100校核，双车道桥面净宽7.0m，两侧人行道1×1.0m，总宽9.0m。公路桥采用T型结构，梁底高程为25.0m，梁高1.0m，梁腹宽 0.2m，梁翼宽1.6m，用5根组梁组成，两侧人行道为悬壁式。6.1.4 上下游翼墙顶高程为尽量减少翼墙工程量，取上游翼墙顶标高为24.5m，取下游翼墙顶标

45、高为24.0m。6.1.5 闸门闸门设置在距上游端4.1m处。6.1.6 启闭层高程本工程闸门采用直升式平板钢闸门，为不影响泄洪及闸门检修要求，启闭层高程取为33.5m。6.2 长度拟定6.2.1 铺盖长度上游铺盖长度一般采用上、下游最大水位差的35倍（水闸设计规范SL265-2001第16页），为16.527.5m，铺盖长度取20m，满足水平防渗要求。6.2.2 板桩长度采用钢筋砼板桩，布置在闸底板上游一侧。由于闸址位置不透水层距底板约有16m，为便于施工和降低造价，采用“悬挂式板桩”。板桩入土深度为4.4m，厚20cm。（根据江苏省大型水闸实践经验，钢筋砼板桩长度多数采用35 。-水闸设计

46、规范SL265-2001第162页）。6.2.3 防渗长度验算铺盖与闸底板及翼墙间用水平止水连接，共同组成水平防渗区。按防渗要求，闸基防渗长度LC×H。（水闸设计规范SL265-2001第14页）式中：L为防渗长度；H为上下游水位差；C 为渗径系数。设计水位时，H=H上-H下=19.5-14.5=5.0m，C=7.0，CH=35m。校核水位时，H=H上-H下=20.0-14.5=5.5m，C=7.0，CH=38.5m。根据上述拟定的尺寸，设计防渗长度L38.5m，满足防渗要求。6.2.4 消力池长度消力池长度根据消能计算，采用挖深式消力池，长度拟定为15m。按水闸消能防冲设计计算复核

47、。6.2.5 上游护底及下游海漫长度水闸进口段，水流速度加大，上游设梯形断面抛石防冲槽，槽深1.5m，槽底宽1.0m，下游坡比为1：2，后接20m长的浆砌块石护底（水流对上游河床发生冲刷，这会危及闸室安全，故在闸室上游除有铺盖保护外，还需设置护底，护底长度一般为35倍堰顶水头。水工建筑物第221页），防止上游进口水流速度加大对河床底的淘刷；同时在闸室以外到上游翼墙以上20m的范围采用浆砌块石护坡，以确保岸坡的稳定；消力池后接57m长水平浆砌块石海漫紧接消力池消除水流剩余动能（海漫常每块尺寸为810m），海漫后接面宽4m的防冲槽确保护坦稳定。6.3 其他尺寸拟定6.3.1 厚度上游砼铺盖厚度不宜

48、小于0.4m，取0.5m。-水闸设计规范第163页上游护底采用浆砌块石护底，厚度取0.5m。下游消力池采用C25钢筋砼，厚度取0.6m。下游海漫均采用砼框格浆砌石护底，厚度取0.5m。6.3.2 上下游连接上游连接采用扶壁式翼墙（一般来说，高度在6以下的挡土墙，采用重力式是较为经济。高度在10以上的挡土墙多采用扶壁式。-水闸设计规范第171页），圆弧连接，半径为20m，下游翼墙采用扶壁式八字型翼墙加圆弧型翼墙连接，扩散角为8°(水闸设计规范第172页规定水闸下游翼墙的平均扩散角每侧宜采用7°12°)， 圆弧半径为20m（此数值与砼铺盖长度相一致）。7 闸基防渗排水

49、设计7.1 拟定地下轮郭线由于本工程闸址地基主要由砂砾卵石层组成，为强透水土质，故在采用水平防渗措施的同时还必须采取垂直防渗措施。铺盖采用钢筋砼结构，长20m。铺盖与闸底板之间设水平止水。在消力池水平段前端与闸底板连接处设置水平止水；消力池末端铺设碎石垫层和无纺土工布反滤，排水孔孔径15cm，间距1.5m，呈梅花形布置，顺水流方向长度为7.5m。7.2 渗流计算主要内容：确定设计和校核水位条件下的闸基渗透压力、地基抗渗稳定性验算和渗流量。1、渗透压力计算：采用改进阻力系数法 a、设计水位条件下： 为简化计算，简化地下轮廓（如图1） 由各角隅点引出等势线将渗透区域分成、X等10个分段。 确定计算

50、深度：地下轮廓线的水平总长度= 40m，最大铅直投影长度=6.9m，根据=40/6.9=5.805，计算有效深度=0.5×40=20m16m其中：地基实际透水深度 =16m 水工建筑物 计算阻力系数及水头损失，（根据水工建筑物的阻力系数计算公式表）计算各段阻力系数及水头损失： ：=1.5×(1.0/16)1.5+0.441=0.464 ：=0.8-0.7×0/15=0.053 ：=0.032 ：=(19.95-0.7(0.5+6.4)/15.5=0.975 ：=0.445 ：=0.396 ：=(18.25-0.7×(5.4+1.0)/14.5=0.950

51、 ：= 0.069 ：=(1.0-0.7×0)/13.5=0.074 ：=1.5×(1.35/14.85)1.5+0.441=0.482 上述 =3.94各段水头损失： -水工建筑物公式（6-14）式中： H=19.5-14.5=5.0m 则：h1=0.464×5/3.94=0.589 ：h6=0.396×5/3.94=0.503 ：h2=0.053×5/3.94=0.067 ：h7=0.950×5/3.94=1.206：h3=0.032×5/3.94=0.041 ：h8=0.069×5/3.94=0.088：h4

52、=0.975×5/3.94=1.237 ：h9=0.074×5/3.94=0.094：h5=0.445×5/3.94=0.565 ：h10=0.482×5/3.94=0.612将上述计算结果列表如下：表7-1 渗流的阻力系数、水头损失计算表分段编号0.4640.0530.0320.9750.4450.3960.9500.0690.0740.482hi (m)0.5890.0670.0411.2370.5650.5031.2060.0880.0940.612 修正各角隅点的渗透水头：因进出口处底板埋深及板桩长度的总值较小，进出口段的水头损失需进行修正，才能使计算值接近于实际情况。 -水工建筑物第225页公式（616） 其中： 式中： 按式 计算的出、进口水头损失值 修正后的进、出口水头损失值 阻力修正系数 底板埋深与板桩入土深度之和，或力齿墙外侧埋深 板桩另一侧地基透水层深度，或力齿墙底部至计算深度线的铅直距离 进口段 ： =15 =16 =1 =0.5541 出口段