水利工程之水闸设计讲义

水闸概述水闸的类型水闸的组成及构造水闸的孔口尺寸闸室的安全和地基处理消能防冲闸下防渗与闸室结构两岸连接建筑物其他闸坝建筑物概述所谓水闸，就是修建在河道、渠道或湖、海口，利用闸门控制流量和调节水位的水工建筑物。中国修建水闸的历史悠久。公元前598～前591年,楚令尹孙叔敖在今安徽省寿县建芍陂灌区时,即设五个闸门引水。以后随建闸技术的提高和建筑材料新品种的出现，水闸建设也日益增多。1949年后大规模现代化水闸的建设,在中国普遍兴起,并积累了丰富的经验。水闸是调节水位、控制流量的低水头水工建筑物，主要依靠闸门控制水流，具有挡水和泄（引）水的双重功能，关闭闸门，可以拦洪、挡潮、抬高水位，以满足上游取水或通航的需要；开启闸门，可以泄洪、排涝、冲沙、取水或根据下游用水需要调节流量。水闸多建在平原地区，其功能是兼顾防洪、取水、排水、航运和发电，是综合水利工程。水闸的类型1.按水闸所承担的任务分类:节制闸、进水闸、分洪闸、排水闸、挡潮闸、排沙闸、排冰闸、排污闸等。如图节制闸（或拦河闸）：拦河或在渠道上建造。枯水期用以拦截河道，抬高水位，以利上游取水或航运要求；洪水期则开闸泄洪，控制下泄流量。位于河道上的节制闸称为拦河闸。进水闸：建在河道、水库或湖泊的岸边，用来控制引水流量，以满足灌溉、发电或供水的需要。进水闸又称取水闸或渠首闸。分洪闸：常建于河道的一侧，用来将超过下游河道安全泄量的洪水泄入预定的湖泊、洼地，及时削减洪峰，保证下游河道的安全。排水闸：常建于江河沿岸，外河水位上涨时关闸以防外水倒灌，外河水位下降时开闸排水，排除两岸低洼地区的涝渍。该闸具有双向挡水，有时双向过流的特点。挡潮闸：建在入海河口附近，涨潮时关闸不使海水沿河上溯，退潮时开闸泄水。挡潮闸具有双向挡水的特点。排沙闸、排冰闸、排污闸：为排除泥沙、冰块、漂浮物等而设置的。2.按闸哀室结墙构形勒式分躁类开敞踩式水缺闸：型闸室蓄上面柏不填烈土封迁闭的伯水闸废。一膛般有抢泄洪奶、排炮水、风过木驾等要抓求时哨，多抄采用督不带学胸墙备的开申敞式速水闸蠢，多挤用于夹拦河炒闸、歉排冰卡闸等雕；当击上游灭水位形变幅俭大，否而下跑泄流头量又滤有限队制时坦，为洲避免竟闸门额过高颈，常塑采用游带胸放墙的幼开敞趣式水乓闸，圈如进秘水闸筑、排垮水闸补、挡路潮闸天多用封这种宜形式者。涵洞绕式水闪闸：绑闸（遵洞）轮身上能面填侍土封辨闭的剧水闸暗，又秀称封臂闭式蠢水闸远。涵珠洞式破水闸株常用若于穿预堤取伍水或抖排水丛的水沈闸。刻洞内泪水流雹可以晴是有窃压的肆或者览是无致压的赏。水闸祖的组撕成及初构造水闸胸的主派体是欲闸室风。此朗外，狠闸室吼上，念下游景都需虏要有民连接玻段与急河道售连接得。如豆图1—闸室终底板2—闸墩3—胸墙4—闸门5—工作袭桥6—交通渡桥7—堤顶8—上游友翼墙9—下游周翼墙10乡丰—护坦11贸—排水什孔12蓄—消力森坎13欢—海漫14揪—下游朵防冲波槽15围—上游探防冲福槽16续—上游恰护底17村—上、榴下游齐护坡异。1.上游尾联接芹段：主要它作用芦是引洋导水窑流平捷稳地谢进入绝闸室准，同什时起封防冲这、防培渗、译挡土砖等作等用。浓一般姜包括痛上游详翼墙哄、铺虏盖、挠护底课、两迟岸护建坡及潮上游萝防冲载槽等秤。上颂游翼拿墙的渠作用所是引责导水纽奉流平昼顺地位进入注闸孔畏并起执侧向阶防渗胜作用董。铺旋盖主建要起山防渗才作用绿，其晴表面公应满牙足抗睬冲要立求。始护坡换、护读底和骄上游丽防冲枝槽（铜齿墙舌）是镰保护五两岸泽土质剩、河济床及劲铺盖懒头部回不受近冲刷饮。2.闸室揉段：是水号闸的佳主体唱部分颂，通岸常包远括底践板摔、闸器墩、袍闸门西、胸禽墙乌、工娇作桥否及交蒜通桥摔等。恐底板毁是闸挽室的速基础叹，承丧受闸盖室全而部荷工载，牧并较旬均匀如地传霞给地肝基，鹅此外忍，乖还有悠防冲座、防遮渗等馅作用纷。闸趣墩的抢作用馋是分夕隔闸易孔并承支承分闸门谱、工雅作桥恰等上秀部结码构。趟闸门霜的作贤用是稠挡水爆和控瓦制下懂泄水段流。鸣工作寒桥供爱安置笨启闭辫机和净工作拖人员庭操作掉之用滑。交晃通桥蜡的作并用是谷连接演两岸呼交通绩。3.下游历联接赴段：具有笼消能恩和扩窝散水纷流的赴作用烘。一丝式般包袖括护攀坦、争海漫纷、下质游防至冲槽恩、下较游翼望墙及欺护坡寄等。盯下游龟翼墙亩引导匪水流竟均匀锦扩散瘦兼有首防冲输及侧辩向防吸渗等尽作用译。护衣坦具筒有消甚能防解冲作岩用。孝海漫洗的作侵用是船进一犯步消副除护孝坦出风流的行剩余选动能催、扩溉散水我流、绵调整零流速袄分布酿、防础止河伐床受帆冲。赖下游墨防冲货槽是境海漫散末端夹的防疫护设跑施，跳避免厌冲刷络向上萝游扩蛇展。水闸苍的孔环口尺买寸1.概述绒：水衬闸的焰孔口愉尺寸眯主要镰是指欺确定袖水闸已在垂洁直水萌流方也向的详孔口员宽度鹊，包虎括单乖孔净袖宽b、孔禁口数猪量n闸墩就厚度b`。水舒闸的附过流腊前缘禾总宽版度B`麦=n砍b+（n-饥1）b`，孔玻口过塘流净栋宽度B=状nb。水便闸孔谢口尺团寸的册大小昆应该灯满足伟其承典担的惯任务堵。即烧，水寇闸应窗该有善足够油的过低流能偿力。这为了卸减少峡工程跑量，匪在满煌足工善程任第务的胡前提政下，握水闸耕总是荐尽可嘉能减月少垂厌直水但流方塑向的词闸室毕宽度卧。2.水闸虎孔口禽设计稻的主晕要内炸容确定帽闸孔糖型式拟定螺闸底篇板高婚程（君即堰该顶高冲程）计算紫孔口繁尺寸岗及溢沸流前纳沿总鹿宽泄流用能力非验算①.水闸挨的闸璃孔型欣式（畅开敞亮式）根据隙水流涝流态金分:堰流问式,孔流询式图9-蝴5堰流召式闸劝孔层图9-东6孔流恩式闸匹孔②根晌据结宏构型闹式分（1）宽扭顶堰供：2.叼5H椒<堰顶熔厚度δ<拆4H或无符坎，南常用滴于平届原地绿区，蚕自由远泄流届范围驱大且疲稳定姨；施牲工简钢单；暂流量五系数m较小强，易哀产生何波状桐水跃村。（2）实凡用堰絮：0.麦67迁H<堰顶拢厚度δ<驱2.悔5H，常沟用于艇上游收水位泰允许墨有较甘大雍念高的望山区飘，自词由泄吼流时印流量饲系数m较大撑，流肯量Q受下万游水消位影矩响较茫大。（3）胸垮墙式谨：用牢于上嫩游水注位变舍幅较疾大时值；可涌减小拳闸门绿及工滚作桥勇高度显，增润加闸夏室刚瓦度；棵不利架于排锦冰排拖污和起通航辞。闸室助的安抚全和桂地基句处理闸室吴安全房诚问题施包括舞沿闸梅底板帮平面燥的抗胳滑稳鸦定、移地基跃承载盖里和控不均疫匀沉知降。水闸搂基础原分为殃粘性兼土和您砂性窑土。找砂性渔土地班基的滚承载纵力和论抗摩聚擦习饮俗一甩般能瞧满足犬要求贪，地零基处板理的涨重点椒是解迅决闸墓下防近渗问增题。孤粘性脚土地摆基，腾包括绪淤泥球、软达粘土含，地位基处狱理的舌重点捞是加玩速固慈结，径提高良承载四力和酱抗摩咸擦系广数。软土约地基爆有以枪下的丸几种尖处理肉方法灾：换土削垫层强夯解法沉井卖法预压秃加固振冲滑桩法桩基柄础高压蝴旋喷后灌浆贼法消能丸防冲水闸靠泄水贞时，轮部分扫势能寄转为伍动能堵，流图速增御大，若具有鸭较强钱的冲撞刷能指力，蒜而土覆质河芒床一逼般抗蹦冲能来力较丈低。损因此栗，为温了保喊证水故闸的南安全驼运行奴，必挎须采恳取适异当的种消能脊防冲锄措施用。要芒设计合好水坊闸的努消能厅防冲肆措施坐，应粪先了泼解过水闸水肆流的顺特点诸，进牧而采享取妥啦善的诞防范窃措施剖。水闸营开闸脆泄水血时，抹下游折河道块都会乱被冲矛刷，兼其原叼因很帮多：1.过闸弹水流花经过阅闸孔绢被缩足窄，拍水流秒流速烤增大新，加漂大了涨冲刷坛的条剧件。2.水闸茅流量废比较鸽集中班，单掀宽流恢量加骗大，绘在上莫下游违有较据大水蛮差的焦情况特下，敞过闸坝水流怪有较堤大的买功能饼，加贴大了巧河道录冲刷隆。3.平原蝇河道援的河亡床土含质较耗差，金容易轧被水钳流冲庙刷。4.水闸待设计宵总体齿平面卡布置巾不合闭理或节闸门预操作刷控制效不当昨引起帐水流宁有害船的冲骗刷。水流臣的主惹要特乏征有污波状混水流灾和折灰冲水注流，距其对僚河道币冲刷折严重高。防冲砍要求要选绪择合垄理的仔消能江防冲叹措施吊，并课与下故游河催道有椅良好秋的衔台接，载满足追在各鸣种水腹力情桌况下淘消散匀动能驳与均努匀扩栋散水谅流的标要求颠。合理凤布置注水闸刺总体子平面哑，以盏利于打水流像扩散扁，避井免或煮减轻粘回流劈燕的影雾响。制定挡合理堡的闸庆门操福作调再度制总度，顽杜绝毫人为倘不当美操作贸。水闸从的消蹲能防帝冲措油施包转括：惜选择恭合适脾的过春闸单株宽流代量；树选择郊合理势的消达能方描式及阿措施午，采仿取必败要的舌防冲章措施扑。水弄闸的律消能余防冲挣措施耍主要左由建衔在闸衔室下鉴游的店消力膛池、背辅助科消能脆工、牙海漫敞、防干冲漕捐及下春游翼海墙组陪成。1.水闸娃的消请能方幸式：杆底流班消能恢是一丙种通掏过在却闸下恢产生觉一定跟淹没薪度的岔水跃暴来保予护河适床免骡遭冲父刷的浊消能雷方式检。2.消力叼池：水消力布池的望作用兼是增史加下黎游水赞深，妥保证索水流棚形成歪淹没萄式水泉跃，较以达泥到消本能的翻目的颈。3.辅助外消能染工：倡除设汤消力男池外冈，在碧消力苏池中狐还可钉设消晋力齿恢、消巴力墩价等辅险助消静能工殊。4.海漫怎紧接习消力昌池后警，应璃设海背漫护鸟底，讲并进退一步巷消减狂余能敌，使病水流耳均匀着扩散兼，调焦整流翠速分臭布，狗保护狸河床次免受深冲刷睬。5.防冲渔漕及侨防冲竿墙：景为了平保护衔河漫阔，防岔止冲伶刷向爬上游抢扩张名，常番在海良漫末具端设冈置防弦冲漕祸或是练防冲裤墙加剑固。6.护底迅与护稍坡：屿在上旱下游悄连接属段多世采用昌砌石偿护底田、护害坡。7.波状待水跃吐、折勉冲水义跃水蜻流的戏防治意措施醒。8.闸门闭控制劫调度瓶方案泻：设肝计工劳程师窑设计薪水闸础，要督根据谅水力浮设计之调试涨结果烟或水潮工模冠型试绑验成雕果，业制定抹闸门丛方式艰，规胸定闸把门的典启闭鼓顺序固和开寻度，储严格萝操作短。闸下娃防渗疑与闸闭室结委构水闸溉的防庙渗排猴水设礼施。六水闸渗的防明渗设樱施主蹲要是务指在盖水闸雾中起仗到防罚渗作证用的友水平泽防渗娇体（包如铺盖盖）悠、垂宪直防垄渗体怎（如培板桩肉、防恨渗墙挂和齿狠墙）赴等，优排水槽设施终主要疯是指衣铺设血在下眼游护贯坦、泉浆砌并石海腔漫底话部或伯闸室捉板下瞒游段昌起导夸渗（版反滤欠、排村水）其作用因的沙商砾石仪层。防渗价排水赵设施貌的布哲置形犯式，易都是刷以承子受单醉向水僵流的药水闸蜜来进久行布垃置的热。对尖于平季原地怪区的荡排水市闸及临海边例的挡骑潮闸榨，一饲般是杀双向违过水雷的水游闸，振应以赚水位笨差较膀大的侨一向傅为主彻进行辆双向原防渗街排水违设施阅。水闸黄的防波渗设愈施有允：1.水平课铺盖僚：铺倦盖是执工程蚁中最困常见厦的水枯平防云渗设拉施，虾一般彩是平情铺布牧置在堂紧靠汗闸室购上游慨的河疏床上厅，它舍不能拳阻止眨渗流贤在闸努基下上通过峡，但爷它可册以延追长渗等径，悟用以冶降低蝴渗透兽压力稼和渗项流坡额降，困同时势具有绘防冲指作用谢。2.板桩震：板乓桩是宰垂直脊防渗兵的措脸施之巧一，魔一般筑设置宜在闸抖底板论的上秘游端缠，将宗板桩素并排童打入希闸基尖形成味一道教防渗拾墙，州在垂滩直方医向延壶长渗呈径。傍垂直德防渗美的效编果比虾水平起防渗散效果樱好。3.地下怖防渗切墙：识是一劳种不桥用模赵板在膜地下揉建造惯的防伏渗墙似，具屡有截汁水、煤防渗般、承逮重和菠挡土第的多沟种作谦用，篇其优型点是狐整体萄性好叶，防畜渗效私果好膨、适国用各虽种地浸质条选件、椒对沉未降及路变位派易于某控制饲，缺告点是哀挖槽桐的废每泥浆嗽污染角环境招，可房诚能引按起槽易壁坍秆塌、烤造价劳高。4.齿墙矿：齿铲墙一元般设岂置在腰闸室腿底板懒的上动、下妇游端面，齿巴墙深肉度一政般为0.谜5~盐2.父0m。上且游齿歇墙的零作用黄是降促低在衔闸底练板上监的渗冰透压帝力，衣下游醋端齿衔墙是勺减少态出逸戚坡降效，有仓助于归防止严地基绢土产善生渗鼓透变际形。5.垂直岸土工巷膜：捞是一茅种垂配直防欣渗的密设施骗之一吨。闸室千是水哑闸的签主体累部分围。开患敞式旅水闸咬闸室淹由底姿板、旷闸墩匹、闸翠门、类工作稳桥和堆交通华桥等亡组成闹，有社的还眼设有乘胸墙钉。闸窗室的吗结构太形式拥、布崭置和方构造晨，应其在保输证稳刷定的捎前提深下，往尽量咐做到辽轻型柏化、饭整体作性好贤、刚腾性大吵、布咱置匀膏称，在并进染行合爪理的舱分缝株分块苍，使刊作用龄在地立基单底位面坊积上介的荷骆载较均小，周较均裹匀，练并能片适应讽地基侦可能钱的沉侄降变葬形。两岸羽连接蔑建筑灶物水闸梳的岸朽墙和拢翼墙剩通常近称为艰两岸研连接池建筑埋物。白当水盟闸与茎河岸家或土菜坝等雨连接次时，惯需设挪置这质种专局门的郑连接影建筑料物。狱直接豪挡住鞠河道累两岸笔坡填弃土的袭挡土可墙叫渡翼墙娇，在卡水闸冰边墩逗之后泊的挡楚土墙理叫岸级墙。盖其作猎用如崇下：1.挡住艇两岸偿坡的松填土亦，保群证河据岸填像土的粘稳定旬及免汪遭受段河流铺的冲卧刷。2.引导姜水流闯平顺浙进闸渴，并漏使出际闸水伴流均城匀扩喉散。3.控制圆绕过现闸室史两侧腐的渗附流，胸防止此两岸奇土壤辟或土牵坝发耕生渗去流