水利工程水闸培训讲义

第四章水闸第一节概述第二节水闸的孔口尺寸确定第三节水闸的消能防冲设计第四节水闸的防渗排水设计第五节闸室的布置与构造第六节闸室稳定验算及地基处理第七节闸室结构计算第八节两岸连接建筑物第九节闸门与启闭机第一节概述一、水闸的类型（一）按水闸所承担的任务分类（1）进水闸。建在河道、水库、湖泊的岸边及渠道的首部，用于引水并控制引水流量，以满足灌溉、发电或供水需求。（2）节制闸。在河道上或渠道上建造，枯水期用以抬高水位满足上游取水或航运的需要；洪水期控制下泄流量，保证下游河道安全。（3）冲沙闸。主要建在多泥沙河道上，用于排除进水闸、节制闸前或渠道淤积的泥沙，减少引水水流的含沙量。（4）分洪闸。建于天然河道的一侧。用来将超过下游河道安全泄量的洪水泄入湖泊、洼地等滞洪区，以削减洪峰保证下游河道安全。（5）排水闸。常建于江、河沿岸或排水渠道末端，用以排除两岸低洼地区的涝渍水及防止江河洪水倒灌。具有双向挡水的特点。（6）挡潮闸。建在入海河口附近，涨潮时关闸防止海水倒灌，退潮时开闸泄水。具有双向挡水的特点。（二）按闸室结构型式分类（1）开敞式水闸。开敞式水闸闸室是露天的，可分为无胸墙和有胸墙两种型式。（2）涵洞式水闸。水闸修建在河、渠堤之下时，便成为涵洞式水闸。根据水力条件的不同，可分为有压式和无压式两类。（三）按过闸流量大小分类大（1）型水闸。过闸流量大于5000m³/s。大（2）型水闸。过闸流量1000~5000m³/s。中型水闸。过闸流量为1000~100m³/s。小（1）型水闸。过闸流量为20~100m³/s。小（2）型水闸。过闸流量小于20m³/s。二、水闸的工作特点和设计要求水闸的地基可以是岩基或土基，且多修建在土质地基上。因而它在抗滑稳定、防渗、消能防冲及沉陷等方面具有以下工作特点和设计要求。（1）土基的沉陷问题。（2）过闸水流具有较大动能。（3）土基的抗滑稳定性差。（4）渗流易使闸下产生渗透变形。三、水闸的组成水闸一般由上游连接段、闸室段和下游连接段三部分组成。（1）闸室段。闸室段是水闸的主体，有控制水流和连接两岸的作用。包括底板、闸墩、闸门、胸墙、工作桥及交通桥和启闭机房等。（2）上游连接段。主要作用是引导水流平顺、均匀地进入闸室，保护上游河床及两岸免于冲刷，并有防渗作用。一般包括上游翼墙、铺盖、护底、两岸护坡及上游防冲槽等。（3）下游连接段。主要作用是将下泄水流平顺引入下游河道，有消能防冲及防止发生渗透破坏的功能。一般包括护坦、海漫、下游防冲槽、下游翼墙及护坡等。四、水闸的等级划分和洪水标准见书中表格。第二节水闸的孔口尺寸确定一、底板型式选择闸底板型式有宽顶堰和低实用堰两种。（1）平底板宽顶堰具有结构简单、施工方便、有利于排沙冲淤、泄流能力比较稳定等优点；其缺点是自由泄流时流量系数小，闸后比较容易产生波状水跃。（2）低实用堰有WES低堰、梯形堰和驼峰堰等型式，其优点是自由泄流时流量系数较大，可缩短闸孔宽度和减小闸门高度，并能拦截泥沙入渠；缺点是泄流能力受下游水位变化的影响显著，当淹没度增加时，泄流能力急剧下降。二、锄闸底繁板高净程的姐选定一般熔情况腐下，吨节制诱闸、后泄洪北闸、乌进水腔闸或摸冲沙迈闸的扫闸底陈板高脖程宜光与河蹦（渠牢）底奸齐平像，以运便多念泄（那引）弟水，竖多冲督沙；裂多泥秒沙河译流上甲的进模水闸芳、分母水闸暮及分僚洪闸失，在吹满足厕引水嫁、分端水或竞泄水誓的条斩件下哨，闸悬底板捞高程广可比色河（竞渠）易底略宗高些垫；排剖水闸柔（排序涝闸响）、队泄水涂闸或残挡潮凭闸，敢闸底弱板高葬程应劈燕尽量嫌定得途低些无。三、巡寿过闸串单宽涝流量工的确给定应综镰合考走虑下译游河贝床或腊渠道棉的地盐质条壶件、运水闸研上下招游水篮位差岸、下油游尾五水深滑度、攻闸室酷总宽稳度与勾河道葬宽度柿的比童值、从闸的厌结构想构造辱特点症和下要游消角能防储冲设翠施等柏因素纺来确群定。四、稼闸孔箩宽度稳的确炎定根据腔已确企定的暮过闸英流量烛、上签下游伪水位泊、底状板高碑程、声闸孔束型式床和堰除型，闭即可召用水酿力学寨公式日计算岔水闸剃的闸蒸孔尺活寸。（一僵）闸桨孔总董净宽撞度的员确定（二叙）单派孔净锣宽与嚼闸孔摆数目倾的确绘定（三蹄）闸岸室总灶宽度坊的确匪定第三册节甲水闸削的消肆能防钻冲设贿计一、清过闸佳水流敏的特株点（1）水刊闸初多始泄士流时肾，闸敲下水营深较兄浅，旺随着累闸门寇开度肝的增巴加水慕深逐青渐加炮深，浇出闸炼水流吓从孔兴流到项堰流尖，从沿自由炉出流权到淹韵没出椅流都声会发速生。（2）当蒙水闸顾的上涉下游催水位床差较叨小时塔，闸朝下易揉产生侦波状嘱水跃肃。（3）过象闸水历流都挠是先缠收缩短后扩亚散，移若设荷计不乳当或银管理牢不善姥，下慢泄水锣流不毁能均勉匀扩词散，叼主流级集中崭，形庄成折知冲水剑流。二、岭消能闻防冲律设计舰的水备力条详件（一断）闸替下水兽流的夜消能躲方式平原客地区种的水障闸，唤水头治低，拔下游蜻河床应抗冲电能力福差，涨且承付受水痒头不瓶高，帐宜采倦用底逮流式绩消能杠。当追水闸遥承受轨较高撑水头敲，且恨闸下援河床桌及岸继坡为冷坚硬腐岩体夸时，葛可采他用挑婆流消策能。诸当水渣闸闸伙下尾英水深且度较膛大，吧且变烈化较屑小，朽河床狭及岸系坡抗范冲能娱力较蠢强时栏，可娱采用扮面流层消能机。在河挟有祖较大器砾石打的多疲泥沙偷河流围上，霸不宜吊设消搜力池跟，可耀采用霞抗冲普耐磨索的斜逼坡护轿坦与组下游朱河道洲连接唐，末语端应言设防铺冲墙巨。（二裹）消黄能防拦冲的递水力队条件鸟选择不同沃类型培的水诊闸，棉其泄园流特略点各严不相电同，午因而植控制霉消能叶设计祝的水倚力条址件也伍不尽错相同做。拦河延节制简闸宜捎以在绣保持冰闸上镜最高恩蓄水君位的狡情况轧下，致以排咳泄上补游多着余来纳水量狗为控隙制消牵能设晶计的事水力强条件瓜；当否闸的薯下游抚河道臣已渠也化时滨，应市考虑差下一化级的复蓄水奴位对丧闸下毁水位氏的影淘响。辅分洪政闸宜皂以闸慨门全鹅开，贵以通两过最乌大分帝洪流痒量为共控制盆消能魔设计兽的水脆力条育件。惨排水傅闸（功排涝烟闸）鸭宜以临冬、公春蓄墨水期袭排涝阶流量蹈为控日制消兰能设供计的瞎水力摄条件低。三、丽底流渡式消疮能设闷计在我隙国，啄水闸县多修贝建在革平原丢地区斩的土夫基上等，因联此底慎流式梢消能容是主召要消互能型砍式。微底流颤式消阁能的慎作用裙是增抗加下巨游水闹深，系以保所证产越生淹腿没式叙水跃温，防轿止土坝基冲命刷破乏坏，滔保证婚闸室抚安全啦。底惑流式推消能危防冲住设施塔由消力牧池、海漫、防冲百槽等部强分组胁成。（一臭）消社力池1、消熊力池嘉型式老的选帜用2、消隶力池气的尺在寸确授定3、消守力池月的构伪造（二协）辅钞助消顺能工消力广池内多除设护置尾唱槛外摔，也叶常设绳置消唇力墩底、消升力齿梨等辅刮助消播能工弱，其研目的虹是使暖水流各受阻烂，促逃使水秒流撞炮击，循形成惜涡流霉，加丈强紊遭动扩增散，卡稳定款水跃刃，减摸小消坦力池景尺寸解，提培高消遗能效区果，便节省脚工程物量。（三取）海犹漫1、海仔漫长吐度计梯算2、海坑漫的板布置就及构亲造海漫石在构茫造上棉要求纳有：浓①一羊定的览粗糙担度，开以利茅进一贞步消外除余糖能；永②有扇一定砍的透碧水性剂，以武降低管扬压赶力；迷③有括一定智的柔广性，麻以适粒应河府床的浙变形购。（四菜）防栽冲槽水流罪经过陵海漫沫后，穴多余正能量相得到里进一蹲步消僻除，酿但海妄漫末置端处铜仍有泛冲刷浑现象禁。为幸保护梦海漫法，常沾在海膊漫末番端设泥置防逆冲槽痛。四、链波状歼水跃设及折枯冲水肿流的炎防止座措施（一坊）波府状水哑跃的寇防止阳措施（二敲）折宅冲水沟流的活防止岭措施五、政上游躲河床脂和上蝴下游税岸坡丽的防玻护第四貌节名水闸劳的防裁渗排区水设殖计水闸袋防渗扶排水霜设计蜜的一切般步母骤：姥①根长据水阴闸作喘用水绒头的校大小毅、地聋基地棉质条桃件和厚下游注排水总情况螺，初烂步拟交定地抱下轮愿廓线峡；②昏进行捡渗流疮分析树，计艳算闸关底板梁渗透咏压力瓜，并扰验算僻地基县土的普渗透瓣稳定陶性；妨③若歇抗滑蒸稳定爹和渗午透稳唇定均腰满足啊要求垫，即躲可采滑用初庭拟的答地下胜轮廓局线，宣否则愁，应正重新柿修改部地下宫轮廓水线。一、害闸基炮防渗咬长度搞及地茧下轮元廓线姜布置（一疑）闸词基防罪渗长乳度的熊确定在上辟下游态水位熔差的使作用填下，兆上游茫水从摸河床件入渗讨，绕布过上斑游铺高盖、纽奉板桩浑、闸陡底板骄经过赶反滤疲层由荷排水哀孔排猛至下笋游。蒜其中纺铺盖周、板界桩和煮闸底袄板等登不透晶水部即分与察地基悔的接政触线烘，即警闸基锹渗流区的第赤一根种流线农，称号为地鸡下轮攻廓线侍。其概长度扶即为俗闸基加防渗丢长度寨（又到称为蛛渗径遣长度庄）。（二捷）闸收基防钳渗排遵水布旁置闸基查防渗支排水姓布置芹，即旋进行信地下虹轮廓液线布俯置，兰主要沿是进亿行闸件基防祝渗排债水轮概廓线菌形状猎及尺部寸的墙确定惜。（1）布呆置原夫则，青“高缺防低诸排”么。（2）布搞置方葛式1）黏仰性土父地基顿。2）砂冷性土师地基橡。3）地渗震区郑的均镜匀粉毅砂、麻细砂片地基亦。二、诵闸基模渗流合计算（一启）全答截面吨直线昏分布老法（二参）改凤进阻顽力系管数法（三阳）直帅线比慢例法锡（渗摔径系脑数法宽）三、笛防渗五排水暂设施（一饼）铺详盖（二汤）板竞桩（三习）齿乎墙及驱混凝阳土防曲渗墙（四棋）水苏泥砂辱浆帷绿幕、白高压恋喷射波灌浆南帷幕帝及垂企直防狗渗土分工膜（五淹）排鹊水设馋施四、范水闸汪的侧蠢向绕新渗第五普节超闸室雨的布哀置与裳构造一、怪底板（一院）整侵体式节底板当闸爸墩与橡底板澡浇筑忆或砌阁筑成阻整体灿时，努称为营整体稼式底喝板。赶整个讨底板递是闸洞室的基基础傅，起房诚着承翁受荷猫载、抬传递客荷载初、防部冲和锡防渗云的作挂用。（二暑）分乞离式湿底板在闸冶墩附欲近设廊缝，必将闸乘室底累板与羽闸墩伞断开洽的，丧称为弄分离瓶式底葡板。拐缝中挠设止秃水。展其闸哑室上感部结莲构的抖重量逆将直糟接由盖闸墩自或连棒同部丽分底种板传扫给地厕基。（三警）底怎板尺摧寸及忧要求二、霉闸墩叮与胸渔墙（一权）闸茶墩闸墩岭的作蔬用是糕分隔若闸孔含，并巩支撑互闸门韵、工挡作桥踏等上灿部结偷构。冬闸墩膏的外包形轮市廓应唇满足吉过闸本水流化平顺匆、侧丧向收石缩小影、过遗流能话力大境的要瘦求。贵上游闷墩头惹可采夺用半负圆形怨或尖覆角形阵，下慎游墩砌尾宜割采用劈燕流线招形。（二蜂）胸豪墙胸墙纯常用渐钢筋权混凝沿土结窜构做绩成板侄式或局梁板架式。锹它与割闸墩双的连只接方挥式有渗简支锈和固音接两疑种。胸墙辅相对吃于闸椒门的董位置盆取决傲于闸第门的客型式骗。若驻采用翼弧形费闸门愧，胸右墙设畅在闸祝门上员游侧手；若陕采用劈燕平面浮闸门率，胸生墙可葵设在央闸门珠上游局侧，优也可康设在径闸门捕下游镰侧。三、出工作毫桥、广交通肝桥为了序安装参启闭烟设备答和便遇于工验作人温员操魔作的盛需要娘，通惊常在堂闸墩崭上设炒置工锦作桥垫。工盛作桥硬的高附程与咳闸门萍和启津闭设痰备的脱型式葱、闸图门高傍度有左关，挎一般系应使誉闸门抄开启丑后，绿门底鹿高于控上游针最高耐水位环，以订免阻刘碍过龟闸水艇流。建闸怪后，唯为便废于行窄人或验车马税通行种，通剧常也涌在闸底墩上酒设置阔交通柴桥。摆交通盈桥的尤位置布应根泥据闸甜室稳胜定及往两岸误交通跃连接升的需杂要而肌定，渗一般伪布置弱在闸反墩的蒙下游锄侧。四、巡寿分缝卡与止捕水（一否）分木缝方患式与嘱布置除闸锄室本态身分狮缝以灵外，听凡是罩相邻惭结构心荷重仔相差民悬殊昂或结底构较究长、递面积顾较大惨的地亡方也妖要设漫缝分匠开。（二划）止差水设蜘备凡是慢具有脱防渗属要求愧的缝复中都嚼应设创置止仗水设拢备。最对止名水设隙备的婆要求手是：弱①应余防渗步可靠渐；②万应能饭适应雨混凝围土收怎缩及尿地基撞不均武匀沉律降的港变形晒；③促应结阻构简穿单，伯施工臂方便岛。按止良水所投设置某的位逮置不恨同可男分为运水平臣止水微和铅写直止恐水两执种。第六拌节党闸室稼稳定分验算荷及地蔬基处埋理水闸罩的闸伟室，翻要求矮在施姻工、丑运行狐、检猾修等芝各个亮时期牙，都赢不产许生过悄大沉殖降或方沉降颤差，均不致盏沿地翠基面乖发生培水平礼滑动捎，不艳致因需基底装压力源的作备用使习地基走发生最剪切昼破坏侄而失号稳。遥因此根，必功须验飞算闸芬室在召刚建睬成、送运行谈、施仿工以闪及检荷修不读同工欠作情候况下膛的稳脂定性象。一、去荷载疼计算容及其心组合（一可）荷哈载计蜓算（1）自府重。丛指水摄闸结携构及积其上反部填裂料和纲永久牢设备突的重洪量。（2）水富重。给指闸据室范倦围内湖作用舍在底歉板顶分面以馅上的拖水体另重量免。（3）水示平水述压力茫。指蜡作用税在胸耳墙、码闸门幻玉及闸柴墩上浩的水千平水购压力毯。（4）扬唱压力泉。指爱作用捎在底笨板底储面的贺渗透肆压力面及浮乐托力航之和卵。（5）浪鱼压力坑。计勉算出拥波浪坛要素箭后，述判别揪深水范波、敞浅水你波或赢破碎猜波，壮分别街用相棉应公作式进茧行计屋算。（6）土成压力加。根粱据填桃土性吃质、线挡土冤高度来、填更土内脉的地场下水究位、剑填土纽奉顶面欺坡角靠及超动载等至计算锦确定炭。（7）淤冒沙压宿力。赏根据童水闸备上、后下游屡可能奏淤积主的厚斩度及膀泥沙箱重度轰计算登确定猫。（二外）荷杆载组议合设计侨水闸竟时，烛应将取可能瞧同时壮作用笔的各突种荷府载进若行组同合。驱荷载离组合棒分为日基本茄组合趁与特剥殊组壶合两洒类。裳基本脚组合漠由基嗓本荷瞧载组还成；旗特殊圆荷载双由基增本荷办载和抛一种匹或几喊种特讲殊荷甲载组情成。二、刚闸室爱抗滑习稳定程计算（一触）计扩算公塞式（1）土唤基上谦的水像闸闸绩室沿挨地基历面的渗抗滑伟稳定烟计算裳。（2）岩事基上矮沿闸宏室基押底面唉的抗拨滑稳余定公挨式胖计算征。（二冬）提闪高闸席室抗蓝滑稳饼定性缸的措支施当沿粮闸室拦基底卫面抗宅滑稳档定安考全系晨数计位算值涂小于根允许叨值时波，可亩采用束下列张一种疏或几苦种抗矛滑措泳施。①将罩闸门都位置侍移向英低水监位一磁侧，两或将述水闸隆底板状向高色水位浅一侧虎加长正，以艘增加邪水重唐；②适当拉增大韵闸室斥结构顶尺寸木；③婶增加话闸室亮底板捉的齿狱墙深固度；朋④增锅加铺天盖长际度或蜡帷幕煎灌浆坡深度责，或理在不制影响装防渗壶安全撇的条遥件下遗将排肤水设踪蝶施向帐水闸理底板笼靠近膊；⑤饺利用胞钢筋支混凝页土铺真盖作雀为阻稠滑板皂，但宴闸室享自身握的抗抹滑稳号定安厨全系典数不馆应小金于1.拒0，阻挑滑板尺应满叔足抗拨裂要辜求；船⑥增锡设钢柱筋混柔凝土哪抗滑探桩或害预应教力锚战固结味构。三、血闸室拍基底剥应力拌计算（一抹）计旨算公至式（1）对烦于结勉构布客置及暴受力全情况舰对称面的闸笑孔，程如多括孔水置闸的链中间哪孔或易左右赌对称榴的单槽闸孔滚，按蛾下式前计算（2）对矮于结烦构布科置及蛇受力肤情况羡不对酷称的紧闸孔市，如奸多孔遇闸的啄边闸派孔或腐左右衬不对佣称的上单闸规孔，议按双返向偏央心受楼压公茅式计床算（二折）安巴全指缓标见书协中表棵格。四、撤地基俱沉降竭校核由于葱土基宫压缩也变形环大，浸容易忧引起担较大昌的地痛基沉永降。哄较大姐的均焰匀沉醉降可预能会北使闸挨顶部达高程花不足填；过详大的尊不均斜匀沉棉降，穴将导鲜致闸猜室倾掌斜、哗产生征裂缝麻、止莲水破男坏，首甚至垃断裂留等。箩因此闹在研寸究地渴基稳狸定时近，应必进行霞地基套的沉厉降校船核，流以保悔证水芦闸的抖安全剖和正兽常运厦用。五、健地基补处理水闸堪地基世处理朽的目重的是光：提雁高地欠基的音承载负能力边和稳框定性贱；减腥小或智消除刚地基盗的有悄害沉卫陷，婶防止裂地基您渗透趁变形罗。第七籍节野闸室跑结构编计算一、懒底板闸底痰板一滑般采禾用“绒截板摧成梁队”的亭方法草进行先计算萍，即队沿垂尘直水优流方馆向截福取单耳位宽搂度的垃板条饰作为尼梁来辽进行距计算继。由蹈于闸未门前薯后水举重相理差悬叛殊，色底板董所受疾荷载硬不同秧，常盯以闸距门为潜界，季分别板在闸斧门上董下游客段的狼中间隶处截蜡取单遥宽板阵条及巩墩条性。（一遮）倒昂置梁瞧法（二骨）弹持性地益基梁没法二、跳闸墩闸墩侦结构华计算霸主要息包括联闸墩沟水平行截面访上的捞正应秩力和蔽剪应会力、棚平面潜闸门手门槽职或弧帆形闸界门支基座的仍应力武计算迹。闸傻墩计惹算情秩况有颜运用胖期和怪检修段期两爆种。三、胸墙狮、工翻作桥麻、检彼修便呈桥及秋交通饥桥可根御据各惠自的繁支承响情况宾、结疤构布汉置型猪式按舒板或丧板梁河系统信采用筝结构今力学侄的方查法进叶行结办构计筝算。第八差节渴两岸赴连接湖建筑商物一、评连接废建筑而物的葱作用水闸所两端没与河郑岸或莲堤、养坝等忍建筑锯物的恰连接若处，驻需设贷置连摸接建隔筑，层它们席包括篮上、次下游拦翼墙婚，边忽墩或计岸墙励、刺款墙和母导流蹦墙等划。其幕作用捐是：①挡动住两固侧填害土，提维持护土坝庆及两尘岸的娇稳定调，防尖止过筐闸水罗流的压冲刷鞭；②引污导水党流平券顺进鞋闸，河并使灰出闸袋水流旬均匀朝扩散狗；③阻自止侧饿向绕鞠渗，健防止浅与其售相连伟的岸帝坡或积土坝管产生挠渗透模变形切；④保屠护两驱岸或杰土坝觉边坡焦不受炒过闸毙水流皇的冲跪