毕业设计论文石安河第三泵站初步设计

1、中文摘要摘 要：石安河第三泵站位于东海县房山镇石安河东岸，与房山站，石梁河站及相关配套工程一起构成连云港市引淮入石补水工程。该泵站设计流量为8m3/s，设计扬程8.6m，最大扬程9.5m。选用900HLB-10型混流泵（叶片安放角度，转速r/min），配YSL5005-10型280kW电动机4台套。站房采用湿室墩墙结构，主要建筑物包括泵房、隔墩、进水池、出水池、后墙，主厂房，副厂房等。该泵站的兴建，将对抗旱灌溉及防洪排涝发挥重要作用。本论文为石安河第三泵站初步设计，报告内容包括水泵的选型，辅助设备选择，主要建筑物设计，稳定计算，结构计算等。关键词：灌溉，排涝，流量，扬程，稳定计算，结构计算英文

2、摘要AbstractABSTRACT： supplement irrigation water to south through the main, while meeting the irrigation, drainage, industrial and agricultural production, shipping and transportation requirements of people's living water, according to transfer function of the pumping station, decided in the new,

3、 between the old and the construction of the canal pass through Young Nanhe The third pumping station. The pump station design flow of 8 m3 / s, design head 8.6m, the maximum head 9.5m. Use 900HLB-10 Vertical axial flow pump (blade angle, speed r / min), with YSL5002-12 type 280kW electric motor 4 s

4、ets. Pier station house wet room wall structure, the main buildings, including pumping station, pier, into the pool, a pool, the back wall, the main plant, vice plant and so on. The construction of the pumping station, irrigation and drought would play an important role in flood control and drainage

5、. This paper is the first station through Nanhe the preliminary design report, including the selection of pumps, auxiliary equipment selection, the main building design, stability analysis, structure calculation.Key Words: irrigation drainage flow head structure type selection stability analysis str

6、ess analysis目 录1.综合说明11.1 兴建缘由11.2 设计流量与水位资料11.3 建筑物等级11.4 工程地质资料12.设计参数确定22.1 设计流量的确定22.2 水位分析与特征扬程的确定23.水泵的选型与配套23.1 水泵选型资料23.2水泵选型方案3 第一组方案3 第二组方案44.枢纽布置及泵站结构形式44.1 泵站枢纽布置45. 主要建筑物设计65.1 前池设计65.2 前池扩散角65.3 第一组方案6 前池池长6 池底纵向坡度65.4 第二组方案6 前池池长6 池底纵向坡度65.5前池构造75.6进水池设计7 第一组方案7 进水池的宽度7 悬空高度的确定7 后壁距的确

7、定8 进水池长度L8 站房平面设计95.6.8 泵房主要高程的确定9水泵吸水喇叭管管口高程9底板高程9电机层楼板高程9机房屋面大梁下缘高95.7出水设计10 出水管出口直径10 池底至管口下缘距离105.7.3 出水池墙顶高程和池底高程10 出水池宽度10 出水池长度11 干渠护长度11 出水池与干渠的渐变段115.8 第二组方案11进水池的宽度11 悬空高度的确定12 后壁距的确定12 进水池长度L13 站房平面设计135.8.6 泵房主要高程的确定13 水泵吸水喇叭管管口高程13 底板高程13 电机层楼板高程135.8.6.4 机房屋面大梁下缘高145.9 出水设计14 出水管出口直径14

8、 池底至管口下缘距离14 出水池墙顶高程和池底高程14 出水池宽度155.9.5 出水池长度15 干渠护长度15 出水池与干渠的渐变段155.10 附属设备选择和布置15 配电设备布置15 供、排水系统布置16 起重设备165.10.4 拦污清污设备166.水泵的工况点校核166.1管路布置166.2第一组方案17局部阻力系数计算17沿程阻力系数计算17设计运行情况17最高运行情况186.3第二组方案18局部阻力系数计算18沿程阻力系数计算18设计运行情况19最高运行情况197.泵房稳定计算207.1防渗计算20防渗长度校核20第一组方案20第二组方案227.4渗透坡降校核24第一组方案24第

9、二组方案30 第一组方案36第二组方案38运行期稳定校核418.泵房结构设计及配筋计算518.1底板结构计算52裂缝校核648.4泵房后墙结构计算68配筋计算708.5电机梁结构计算72电机梁内力计算72电机梁配筋计算73裂缝宽度验算758.6水泵梁结构计算75水泵梁的内力计算759.连接建筑物设计829.1下游翼墙设计82 截面的选择84 稳定校核88 下游翼墙结构计算及配筋89 前趾结构计算及配筋92 地板结构计算及配筋94 扶壁结构计算及配筋969.2 上游翼墙98参考文献1161.综合说明1.1兴建缘由为与房山站，石梁河及相关配套工程一起共同构成连云港市引淮入石补水工程。1.2设计流量

10、与水位资料经规划设计，确定石安河第三泵站的设计流量为8m3/s。泵站上、下游水位组合资料见表1.1。 表1.1 工程水位情况工况下游水位（m）上游水位（m）最低扬程9.517.5设计扬程9.418.0最高扬程9.018.5防 洪9.718.71.3建筑物等级泵站设计流量8m3/s，根据规范，泵站等别为三等，泵站规模为中型，泵站建筑物等级为3级。1.4工程地质资料根据省钻探队勘探试验报告站址地基为棕黄，棕黄夹灰黄色粘土或粉质粘土，中部夹有中，轻粉质壤土，层厚不一，并夹有砂礓，铁锰结核。标准贯入击数N=14击，天然容重1.98g/cm3，C=0.45，F=，天然孔隙比0.76地基允许承载力为P=1

11、50kpa。2.设计参数确定2.1设计流量的确定经规划设计资料，确定石安河第三泵站的设计流量为8m3/s。2.2水位分析与特征扬程的确定设计扬程：H设=H设上 H设下=18.0-9.4=8.6m；最大扬程：H高=H最高上H最低下=18.59.0=9.5m；最低扬程：H低=H最低上H最高下=17.59.5=8.0m。3.水泵的选型与配套由于水泵的选型是动力机、传动及辅助设备等的配套、泵站工程建筑物设计以及经济运行的重要依据。水泵的选型不合理不仅会增加工程投资，而且会降低水泵的运行效率，增加泵站能耗和运行费用。所以，水泵的选型必须十分重视。水泵的基本选型原则主要有：（1） 必须满足生产需要的流量和

12、扬程要求；（2） 水泵应在高效范围内运行；（3） 水泵在长期运行中，泵站的效率较高，能量消耗少，运行费用低；（4） 按所选的水泵型号和和台数建站，工程投资应较少；（5） 在设计标准的各种工况下，水泵机组能正常安全运行，即不允许发生汽蚀、振动和超载等现象；（6） 便于安装、维修和运行管理。3.1水泵选型资料根据该泵站灌溉的需要，泵站总设计流量为8m3/s，估计水力损失为净扬程的20%，则水泵的设计扬程为，最大扬程为。3.2水泵选型方案第一组方案1、水泵选型：选择8台水泵，查高邮水泵厂水泵选型样本，选择600HLB-9，叶片安放角度 ，设计扬程时所对应的流量为1.0m3/s，效率为86.0%，平均

13、扬程时水泵在高效区运行。2、电动机选型：确定水泵的配套功率时，必须按照水泵工作范围内最大轴功率来计算。配套功率按下式计算：水泵的配套功率为： 式中：Q为水泵工作范围内对应于最大轴功率的最大流量，m3/s；H为水泵工作范围内对应于最大轴功率的扬程，m；K为动力机备用系数，按参考书水泵与水泵站表7-2选取；为水泵效率；为传动效率。Q=0.94m3/s，,K=1.05(按水泵轴功率>100kW查用)，。水泵的配套功率。配套电动机选择：动力机YL4501-6（额定功率130kW，额定转速980r/min，电动机重1.65t）。图3.1 3.2.2第二组方案1、水泵选型：选择4台水泵，查高邮水泵厂

14、水泵选型样本，选择900HLB-10，叶片安放角度，设计扬程时所对应的流量为2.2m3/s，效率为87%，平均扬程时水泵在高效区运行。2、电动机选型：Q=2.0m3/s，,K=1.05(按水泵轴功率>100kW查用)，。 水泵的配套功率。配套电动机选择：动力机选择4台YSL5005-10（额定功率280kW,额定转速590r/min，电动机重2.538t）。图3-24.枢纽布置及泵站结构形式4.1泵站枢纽布置为与房山站，石梁河及相关配套工程一起共同构成连云港市引淮入石补水工程。因此，站址宜选在灌区的高处。根据地形布置、拟建泵站站址及水源水流方向等，各方案枢纽如图4.1、4.2 所示图4.

15、1 方案一枢纽布置图图4.2 方案二枢纽布置图4.2泵房结构形式的选择泵房是泵站的主要建筑物，用以安装主机组、辅机设备、机电设备及部分管路，为机组的安装，维修运行提供良好的工作环境。泵房设计原则：（1） 泵房必须满足设备布置、安装、运行及检修的要求；（2） 满足结构布置和整体稳定要求，各构件具有足够的强度和刚度，安全可靠；（3） 满足通风、采暖及采光的要求，符合防潮、防火、防噪音等技术规定；（4） 泵房内外交通便利，便于管理；（5） 厂房设计时应注意建筑造型，做到合理紧凑，实用美观，并与环境协调。本泵站拟采用墩墙式湿室型泵房。泵房共分为上层的电机层，和下层的水泵层两层，结构较为简单。该泵房进水

16、条件好，各机组可以单独检修，互不干扰。本地的地质条件较好，能够满足承载力要求，而且站址所在地交通方便，材料等资源充足，综合以上分析石安河第三泵站采用墩墙式湿室型泵房。5.主要建筑物设计5.1前池设计一般泵站进水池的宽度比引渠底宽大，因此需要在引渠和进水池之间设一连接段，这就是前池。其作用是为了保证水流在从引渠流向进水池的过程中能够平顺的扩散，为进水池提供良好的流态。本站采用进水条件较好的正向进水前池。前池尺寸的确定：5.2前池扩散角前池扩散角是影响前池进水流态及其尺寸的主要因素，根据实际工程经验，前池扩散角的取值一般为。本工程取。5.3第一组方案5.3.1前池池长5.3.2池底纵向坡度由于水泵

17、淹没深度的要求，进水池池底的高程一般低于引渠末端的渠底高程。因此，还需要将前池池底做成斜坡，使其在立面上起连接作用。引渠末端渠底高程与进水池池底高程差：h=0.52m，为减小挖方，前池21.58m做成平直段，高程和引渠底一致，后5.2m做成倾斜段，边坡系数：5.4第二组方案5.4.1前池池长池底纵向坡度由于水泵淹没深度的要求，进水池池底的高程一般低于引渠末端的渠底高程。因此，还需要将前池池底做成斜坡，使其在立面上起连接作用。引渠末端渠底高程与进水池池底高程差：h=1.435m,为减小挖方，前池14.37m做成平直段，高程和引渠底一致，后7.65m做成倾斜段，边坡系数： 5.5前池构造在泵站防渗

18、排水设计时，常在前池的下面布置排水系统，即在前池底下铺设水平滤层（包括排水），并在前池中设排水孔。渗流由滤层搜集，在通过排水孔排至下游。这样，作用在前池底面的渗压水头几乎为零。前池底板为混凝土结构，厚20cm。反滤层共设三层，第一层为碎石，厚20cm，第二层为瓜子石，厚10cm，底三层为中砂，厚10cm。排水孔的孔径为5cm，孔间距1m，按梅花形布置。5.6进水池设计5.6.1第一组方案进水池是供水泵吸水管直接吸水的水工建筑物。主要作用是进一步调整从前池进入的水流，为泵进口提供良好的进水条件。另外还要设置拦污栅门槽，检修门槽，以方便拦污和检修作用的发挥。进水池边壁的形式及主要几何参数的确定:进

19、水池采用开敞式矩形“W”型后壁，水泵喇叭口仅靠蜗舌布置。所选泵型的喇叭口直径D=750m，以此来确定进水池各部分尺寸。进水池的宽度5.6.3悬空高度的确定悬空高度指吸水喇叭管进口至进水池底部的距离，其值对喇叭管附近的流态和土建投资的影响都非常显著。悬空高度的确定与所用喇叭管的进口直径有一定得关系，较大的喇叭管所需悬空高度较小，而较小的喇叭管几口直径则需要较大的悬空高度。通常C取：取0.8m。5.6.4后壁距的确定本工程采用“W”型后壁。在各种形状的进水池中，平面对称蜗形的后壁形状比较符合流线形状，水流条件好。由于蜗形后壁的隔舌靠近进水管进口，可以起到限制水流环绕进水管旋转地作用，漩涡和环流都不

20、易发生，具有良好的水力条件，可获得满意的进水流态。平面对称蜗形进水池后壁轮廓线的设计（参照中小型泵站设计与改造技术）：设计方法：采用双圆弧线绘型法，此法适应于进水池宽度B大于2D的平面对称蜗形后壁。设计步骤：先根据喇叭口直径D作出喇叭口的圆周线，在喇叭口后侧作一条直线1-1 与喇叭口相切，且与进水池中心线垂直，再以进水池宽度的一半B/2 为半径，以进水管中心O圆心在后侧作一半圆。在1-1 直线上找出一点O1，以O1 为圆心，R为半径做圆弧，使该圆弧的一端与以O为圆心所作的半圆弧相切，另一端与进水池中心线相切。由几何关系可以看出：R=0.5mT=R+D/2=0.875m取T=0.88m5.6.5

21、 进水池长度L 式中：K秒换水系数，流量较大时通常取（3050）s； Q单台水泵的设计流量，m3/s； B进水池的宽度，m； h最低运行水位所对应的水深，m。由于该泵站流量较大，K取40；Q=1.0m3/s；B=2.25m；h=1.72m。计算出L=10.34m，取11m。5.6.7站房平面设计（1）站房宽度确定计算得：B=7.5+0.2×2+0.36×2=8.62m（2）站房长度的确定：进水池中墩厚取0.6m，边墩厚取0.8m，站房每间的长度为4.0m，共5间.另外加一间检修间长4m，配电间长4m。站房净长为：7×2.25+8.0+0.6×4+0.8&

22、#215;2+0.36×2=29.67m站房采用框架结构，屋顶采用钢筋混凝土板梁结构。泵房主要高程的确定5.6.9.1水泵吸水喇叭管管口高程 h2为叶轮中心和喇叭管口的高程差，为1.22m。5.6.9.2底板高程 h1为水泵悬空高度，为0.6m。5.6.9.3电机层楼板高程机房屋面大梁下缘高式中：泵房高度，m； 屋面梁到起重钩中心的距离， ； 起重绳的垂直长度，对于电动机为1.2x，对于水泵为0.85x（x为起重部件的宽度）； 水泵或电动机高度，水泵最长构件； 吊起部件底部和泵房地面的距离，放在车上时； 。最后确定泵房高度为：6.765m。吊装时先将设备吊起，移动到主交通道路上，然后

23、移动到检修间进行检修；安装时在检修间起吊，然后用起重机移动到安装位置进行安装。5.7出水设计5.7.1出水管出口直径取。 5.7.2池底至管口下缘距离为便于出水管道及拍门的安装，也为了避免泥沙或杂物堵塞管口，出水管口与出水池池底应留有一定得空间，这里取P=1.2m。5.7.3出水池墙顶高程和池底高程出水池墙顶高程：式中：为出水池最高水位，18.7m； 为安全超高，参考水泵与水泵站表11-1选取。出水池池底高程：出水池高度：5.7.4出水池宽度出水管的间距保持与机组间距一致，以便泵站出水池的平行布置。出水管出口直径Dc=0.8m，5.7.5出水池长度出水池长度的计算方法较多，采用水面旋滚法计算。

24、水平式淹没出流不可避免形成了出水池面层的旋滚，若出水池长度不够，将导致此旋滚延伸至出水干渠，很可能造成渠道的冲刷。水面旋滚法的目的是：使出水池长度等于旋滚长度，从而限制旋滚发生在出水池以内。按下式计算： 式中： 最大淹深，为=3.95m； 实验系数 计算得：5.7.6干渠护长度取L护=12m5.7.7出水池与干渠的渐变段取收缩角，5.8第二组方案进水池是供水泵吸水管直接吸水的水工建筑物。主要作用是进一步调整从前池进入的水流，为泵进口提供良好的进水条件。另外还要设置拦污栅门槽，检修门槽，以方便拦污和检修作用的发挥。进水池边壁的形式及主要几何参数的确定:进水池采用开敞式矩形“W”型后壁，水泵喇叭口

25、仅靠蜗舌布置。所选泵型的喇叭口直径D=1.25m，以此来确定进水池各部分尺寸。进水池的宽度B1=3D=3×1.25=3.75m5.8.2悬空高度的确定悬空高度指吸水喇叭管进口至进水池底部的距离，其值对喇叭管附近的流态和土建投资的影响都非常显著。悬空高度的确定与所用喇叭管的进口直径有一定得关系，较大的喇叭管所需悬空高度较小，而较小的喇叭管几口直径则需要较大的悬空高度。通常C取，取0.8m。5.8.3后壁距的确定本工程采用“W”型后壁。在各种形状的进水池中，平面对称蜗形的后壁形状比较符合流线形状，水流条件好。由于蜗形后壁的隔舌靠近进水管进口，可以起到限制水流环绕进水管旋转地作用，漩涡和环

26、流都不易发生，具有良好的水力条件，可获得满意的进水流态。平面对称蜗形进水池后壁轮廓线的设计(参照中小型泵站设计与改造技术)：设计方法：采用双圆弧线绘型法，此法适应于进水池宽度B大于2D的平面对称蜗形后壁。设计步骤：先根据喇叭口直径D作出喇叭口的圆周线，在喇叭口后侧作一条直线1-1 与喇叭口相切，且与进水池中心线垂直，再以进水池宽度的一半B/2 为半径，以进水管中心O 为圆心在后侧作一半圆。在1-1 直线上找出一点O1，以O1 为圆心，R 为半径做圆弧，使该圆弧的一端与以O为圆心所作的半圆弧相切，另一端与进水池中心线相切。由几何关系可以看出：R=0.833mT=R+D/2=1.458m取T=1.

27、5m5.8.4进水池长度L 式中：K秒换水系数，流量较大时通常取（3050）s； Q单台水泵的设计流量，m3/s； B进水池的宽度，m； h最低运行水位所对应的水深，m。由于该泵站流量较大，K取40；Q=2.2m3/s；B=3.75m；h=2.45m。计算出L=9.58m，取10m。5.8.5站房平面设计（1）站房宽度确定计算得：B=7.5+0.2×2+0.36×2=8.62m（2）站房长度的确定：进水池中墩厚取0.6m，边墩厚取0.8m，站房每间的长度为4.0m，共6间.另外加一间检修间长4m，配电间长4m。站房净长为：4×3.75+8.0+0.6×5

28、+0.8×2+0.36×2=27.12m站房采用框架结构，屋顶采用钢筋混凝土板梁结构。5.8.6泵房主要高程的确定5.8.6.1水泵吸水喇叭管管口高程 h2为叶轮中心和喇叭管口的高程差，为1.55m。5.8.6.2底板高程 h1为水泵悬空高度，为0.9m。5.8.6.3电机层楼板高程5.8.6.4机房屋面大梁下缘高 式中：泵房高度，m； 屋面梁到起重钩中心的距离， （见附录3） 起重绳的垂直长度，对于电动机为1.2x，对于水泵为0.85x（x为起重部件的宽度）， 水泵或电动机高度，水泵最长构件； 吊起部件底部和泵房地面的距离，放在车上时； 。最后确定泵房高度为：9.027m

29、。吊装时先将设备吊起，移动到主交通道路上，然后移动到检修间进行检修；安装时在检修间起吊，然后用起重机移动到安装位置进行安装。5.9出水设计5.9.1出水管出口直径取。 5.9.2池底至管口下缘距离为便于出水管道及拍门的安装，也为了避免泥沙或杂物堵塞管口，出水管口与出水池池底应留有一定得空间，这里取P=1.29m。5.9.3出水池墙顶高程和池底高程出水池墙顶高程：式中：为出水池最高水位，18.7m； 为安全超高，参考水泵与水泵站表11-1选取。出水池池底高程：出水池高度：5.9.4出水池宽度出水管的间距保持与机组间距一致，以便泵站出水池的平行布置。出水管出口直径Dc=1.2m，5.9.5出水池长

30、度出水池长度的计算方法较多，采用水面旋滚法计算。水平式淹没出流不可避免形成了出水池面层的旋滚，若出水池长度不够，将导致此旋滚延伸至出水干渠，很可能造成渠道的冲刷。水面旋滚法的目的是：使出水池长度等于旋滚长度，从而限制旋滚发生在出水池以内。按下式计算： 式中： 最大淹深，为=4.35m； 实验系数 计算得：5.9.6干渠护长度取L护=14m5.9.7出水池与干渠的渐变段取收缩角，5.10附属设备选择和布置5.10.1配电设备布置配电柜为一端式布置，在泵房进线端建单独的配电间。这种布置方式的优点是机房跨度小，进出水侧都可以开窗，有利于通风和采光。在水泵的工作走道一侧设置电缆沟，以便电缆线的布置。5

31、.10.2供、排水系统布置（1）供水系统布置略；（2）排水系统布置。由于本泵站为湿室型泵房，泵站的出水管路在泵房以下，泵房内的排水仅需考虑冷却水的渗漏，为保持泵房环境整洁和安全运行，这里仅设置一条排水沟集水，排到室外。5.10.3起重设备泵房中，机泵设备的安装与维修都需要设置起重设备。起重设备的服务对象主要为：水泵、电机及管道。起重机的选择主要取决于这些对象的起重量。单梁起重机的重量2.28t。跨度7.5m，可以在现场控制和控制室内控制。 5.10.4拦污清污设备开敞的水泵站引水渠道和河道中的杂物、垃圾随水流向泵站聚集，很容易堵塞泵站进水口，影响水泵的性能，严重时可导致水泵停机，不能运行。为了

32、拦截引水河道中的杂物，包括水草等，通常在水泵站的进水池处设置拦污栅。6.水泵的工况点校核6.1管路布置管路布置图见图6.1。图6.1 管路布置图（单位：mm）6.2第一组方案局部阻力系数计算表6.1 局部阻力系数计算部位dS局喇叭口进口0.150.750.039330º弯管0.20.60.128拍门1.50.80.3040扩散段0.020.60.80.0069沿程阻力系数计算表6.2 沿程阻力系数计算ndLS沿0.0120.6140.3158所以S= S局+ S沿 =0.944 Hr=H净+SQ2+0.15=8.85+0.944Q2设计运行情况相关数据见下表6.3。表6.3 设计情况

33、数据表Q0.70.80.91.01.1S0.9440.9440.9440.9440.944h0.46260.60420.76460.9441.1422H净8.78.78.78.78.7Hr校9.319.459.629.799.99Q设=1.03m3/s，满足流量要求；H=9.85m=115.73kW=115.73×1.05=121.52155kW电动机不超载，满足要求。最高运行情况相关数据见下表6.4。表6.4 最高运行情况数据表Q0.70.80.91.01.1S0.9440.9440.9440.9440.944h0.46260.60420.76460.9441.1422H净9.59

34、.59.59.59.5Hr校10.1110.2510.4210.5910.79Q设=0.98m3/s，满足流量要求；H=10.55m=117.94kW=117.94×1.05=123.83155kW电动机不超载，满足要求。6.3第二组方案局部阻力系数计算相关计算结果见表6.5。表6.5 局部阻力系数计算表部位dS局喇叭口进口0.151.250.005130º弯管0.210.90.0266拍门1.51.20.06扩散段0.020.90.00146.3.2沿程阻力系数计算表6.6 沿程阻力系数计算ndLS沿0.0120.9120.031所以S=0.1191Hr=H净+SQ2+0

35、.15=8.85+0.1191Q26.3.3设计运行情况表6.7 设计情况数据表Q1.61.82.02.22.4S0.11910.11910.11910.11910.1191h0.30490.38590.47640.57640.6860H净8.78.78.78.78.7Hr校9.169.249.339.439.54Q设=2.31m3/s，满足流量要求；H=9.46m=247.83kW=247.83×1.05=260.22280kW，电动机不超载，满足要求。6.3.4最高运行情况表6.8 最高运行情况数据表Q1.61.82.02.22.4S0.11910.11910.11910.119

36、10.1191h0.30490.38590.47640.57640.6860H净9.59.59.59.59.5Hr校9.9610.0410.1310.2310.34=256.58kW=256.58×1.05=269.41280kW电动机不超载，满足要求。7.泵房稳定计算7.1防渗计算为保证泵房地基土壤的渗透稳定性，泵房要有足够的地下轮廓线长度。防渗计算取最大水位差情况，水位差组合为上游18.5 m，下游9.0m。防渗长度校核建筑物地下轮廓线是从水流入渗点开始，沿建筑物地下不透水部分的轮廓，到渗流的逸出点为止。本设计中，在前池底部设置反滤层，并设冒水孔。反滤层由上至下分为3 层，分别是

37、碎石（20cm），瓜子石（10cm），中砂（10cm）。出水池与泵房采取分建的建筑布置形式。墙后地下水位为随上游水位的变化而变化，防渗计算取最大水位差情况（即校核工况），上下游水位分别为18.5m、9.0m，则上下游水位差h=18.59.0=9.5m。地下轮廓线如图7.1和图7.2所示。第一组方案图7.1 地下轮廓线1、紫铜片止水有效时防渗长度以1 点为入渗点，以20 点为出渗点开始算起：L= L12+L23+L34+L45+L56+L67+L78+L89+L910+L1011+L1112+L1213+L1314+L1415+L15-16+L1617+ L1718+L1819+L1920=0.

38、7+0.3+0.3+21.4+0.5+0.4+0.4×+13.11+0.4×+0.4+2.2+12.0+3.96+0.5+0.5×+9.0+0.5×+0.5+0.5+20=88.32m计算12、13 两点间的渗压水头： H12=m H13=m则 则12点，13点的渗压水头分别为：，。平均渗压水头为3.42m。所以墙后地下水位。故填土高程确定为14m，填土均为棕黄，棕黄夹灰黄色粘土或粉质粘土。则进水池后水位为12.42m，则泵房下部防渗长度重新计算： H为12.42-9.0=3.42m，由于进水池下土质为棕黄，棕黄夹灰黄色粘土或粉质粘土，回填土也采用这种土

39、质，故允许渗径系数C为35，L=CH=(3 5 )×3.42=10.26 17.10m，LL，故满足防渗长度要求。2、紫铜片止水失效时防渗长度以5 点为入渗点，以20 点为出渗点开始算起：L= L56+L67+L78+L89+L910+L1011+L1112+L1213+L1314+L1415+L15-16+L1617+ L1718+L1819+L1920=0.5+0.4+0.4×+13.11+0.4×+0.4+2.2+12+3.96+0.5+0.5×+9.0+0.5+0.5+0.5+20=65.62m计算12、13 两点间的渗压水头： H12=m H1

40、3=m则 则12点，13点的渗压水头分别为:，。平均渗压水头为4.60m。所以墙后地下水位。故填土高程确定为14.0m，填土均为棕黄，棕黄夹灰黄色粘土或粉质粘土。则进水池后水位为13.6m，则泵房下部防渗长度重新计算： H为13.6-9.0=4.6m，由于进水池下土质为棕黄，棕黄夹灰黄色粘土或粉质粘土，回填土也采用棕黄，棕黄夹灰黄色粘土或粉质粘土，故允许渗径系数C为35，L=CH=(3 5 )×4.6=13.8 23m，LL，故满足防渗长度要求。7.3.1第二组方案图7.2 地下轮廓线1、紫铜片止水有效时防渗长度以1 点为入渗点，以20 点为出渗点开始算起：L= L12+L23+L3

41、4+L45+L56+L67+L78+L89+L910+L1011+L1112+L1213+L1314+L1415+L15-16+L1617+ L1718+L1819+L1920=0.7+0.3+0.3+16.1+0.5+0.4+0.4×+11.4+0.4×+0.4+2.3+11.85+5.35+0.5+0.5×+8.0+0.5×+0.5+0.5+20=81.65m计算12、13 两点间的渗压水头： H12=m H13=m则 则12点，13点的渗压水头分别为:，。平均渗压水头为3.75m。所以墙后地下水位。故填土高程确定为14m，填土均为棕黄，棕黄夹灰黄色

42、粘土或粉质粘土。则进水池后水位为12.75m，则泵房下部防渗长度重新计算： H为12.75-9.0=3.75m，由于进水池下土质为棕黄，棕黄夹灰黄色粘土或粉质粘土，回填土也采用棕黄，棕黄夹灰黄色粘土或粉质粘土，故允许渗径系数C为35，L=CH=(3 5 )×3.75=11.25 18.75m，LL，故满足防渗长度要求。2、紫铜片止水失效时防渗长度以5 点为入渗点，以20 点为出渗点开始算起：L= L56+L67+L78+L89+L910+L1011+L1112+L1213+L1314+L1415+L15-16+L1617+ L1718+L1819+L1920=0.5+0.4+0.4&

43、#215;+11.4+0.4×+0.4+2.3+11.85+5.35+0.5+0.5×+8.0+0.5+0.5+0.5+20=64.25m计算12、13 两点间的渗压水头： H12=m H13=m则 则12点，13点的渗压水头分别为:，。平均渗压水头为4.79m。所以墙后地下水位。故填土高程确定为14m，填土均为棕黄，棕黄夹灰黄色粘土或粉质粘土。则进水池后水位为13.79m，则泵房下部防渗长度重新计算： H为13.79-9.0=4.79m，由于进水池下土质为棕黄，棕黄夹灰黄色粘土或粉质粘土，回填土也采用棕黄，棕黄夹灰黄色粘土或粉质粘土，故允许渗径系数C为35，L=CH=(3

44、 5 )×4.79=14.37 29.95m，LL，故满足防渗长度要求。7.4渗透坡降校核7.4.1第一组方案1、紫铜片止水有效时为了计算结果较为精确，泵房渗透压力采用改进阻力系数法进行计算，计算过程如下。（1） 确定地基计算深度。根据地质资料，认为地基不透水层埋深为无限深，地下轮廓线简化图见图7.3。在不透水层较深时，需要先计算有效深度Te，按下式进行计算。图7.3 地下轮廓线简化当时， 当时， 式中： 有效深度，m； 地下轮廓线的垂直投影长度，m； 地下轮廓线的水平投影长度，m。由图7.3可知，地下轮廓线的水平投影长度，地下轮廓线的垂直投影长度，则<5.0。所以，计算深度。

45、（2） 将渗流区按地下轮廓形状分为若干典型渗流段，见图7.3。并利用水工建筑物表7-3进行各段阻力系数及水头值hi计算。（3） 通过地下轮廓线的各角点和尖端将渗透区域分成7个典型段如图7.3所示。其中、段为进、出口段；、为内部铅直段；、为水平段。分段阻力系数的计算 ，参考水工建筑物表7-3，阻力系数计算公式如下：进、出口段：=1.5 + 0.441内部垂直段， 为水平段，式中：S 齿墙的入土深度，m； T 地基透水层深度，m。各分段水头损失值的计算按下式： 式中： i 段的水头损失值，m； i 段的阻力系数； 渗透总水头，m。根据分段情况和以上公式将计算结果列于表7-1。表7.1 阻力系数，水

46、头损失计算表(方案一：止水有效)分段编号分段名称SS1S2TL总水头H水头损失Hi进口段11.1711.361.90553.421.5173水平段055.180.503.420垂直段0.55.680.0883.420.07水平段0.50.55.68101.6373.421.3035垂直段0.55.680.0883.420.07水平段005.180.50.09653.420.0768出口段0.55.680.483.420.3822合计4.2953.42（3）进、出口段水头损失值的修正当进出口处底板埋深及板桩长度的总值较小时，进出口段的水头损失需按下式进行修正，才能使计算值更接近于实际情况： 式中

47、：为修正后的进、出口水头损失值，m； h0未修正的进、出口水头损失值，m； 为阻力修正系数，按下式计算； 为底板埋深与板桩入土深度之和，m； 为板桩另一侧地基透水层深度，或为齿墙底部至计算深度线的铅直距离。 其中当计算结果 1.0时，采用 ' = 1.0，修正后水头损失的减少值h=（1-）×Hi将进、出口出水头损失修正汇总于表7.2。 表7.2 修正后各段水头损失表进出口水头损失修正段别S'T'T'HihH'进口段12.725.1811.351.021.517301.5173出口段15.185.680.8550.38220.05540.3268

48、（4）进、出口段齿墙处水头损失修正对于进、出口段齿墙不规则部位，可按下列方法进行修正。因渗流区各段h 值的和必须等于总水头值，故上述进、出口水头损失的减少值，应该按不同情况分别加在附近的几个渗流段内分两种情况给予修正。当 h x h时，按h x =h x+h 修正，式中hx为水平段修正前的水头损失值；h x 为水平段修正后的水头损失值；当h xh时，分别按下列方法修正。、当 h x + h y h时，h x = 2h x , h y = h y + h h x，h y为内部铅直段修正前的水头损失，h y为修正后的水头损失值。、当h x + h yh时，h x=2h x，h y= 2h y，h水

49、平= h水平+h（h x +h y）。h水平为中间水平段修正前的水头损失，h水平为中间水平段修正后的水头损失。根据以上方法，对水头损失进行修正，将修正后结果汇总于表7.3。表7.3 修正结果汇总表修正后水头损失汇总表编号阻力系数总水头H水头损失Hi修正后水头损失Hi'1.90553.421.51731.517303.42000.0883.420.070.071.6373.421.30351.30350.0883.420.070.070.09653.420.06740.13220.483.420.33510.3268合计4.8993.423.42（5）渗流坡降校核 出口段渗透坡降J1=J1=0.60.7，满足要求。 各水平段渗透坡降J2=，将水平段渗流坡降汇总于表7.4，并进行校核。表7.4 水平段渗流坡降汇总表编号Hi'各水平段渗透坡降校核LJ2J200.50满足1.3035100.1304满足0.13220.50.2644满足2、紫铜片止水失效时（1）确定地基计算深度。根据地质资料，认为地基不透水层埋深为无限深，地下轮廓线简化图见图7.4。在不透水层较深时，需要先计算有效深度Te，按下式进行计算。图7.4 地下轮廓线简化当时， 当时， 式中： 有效深度，m； 地下轮廓线的垂直投影长度，m； 地下轮廓线的水平投影长度，m。由图7-4可知，地下轮廓线的水平投影长度