《水工建筑物》ppt课件

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1、水工建筑物三峡大学土木水电学院水工结构学科2003年9月18日第六章水　闸第一节概述水闸是一种低水头的水工建筑物，它具有挡水和泄水双得作用。与设有表孔闸门的溢流重力坝的区别是:水闸水头较低，抬高水位较少，它主要是靠闸门挡水；而溢流坝主要靠闸门下坝体来挡水。水闸可建于各种地基上。一、水闸的类型1、按担负的任务来分：（1）进水闸（取水闸）在河道、水库或湖泊的岸边，建闸引水，并控制入渠流量，谓之进水闸（取水闸）。这种水闸有开敞式及涵洞式两种，常建在渠首。（2）节制闸（拦河闸）一般拦河而建，枯水期截断河道，抬高水位，以

2、利于上游航运，或进水闸引水，洪水期用以控制下泄流量。灌溉渠系中此闸位于干、支渠分水口附近。（3）排水闸常建于江河沿岸，防江河洪水倒灌；河水退落时又可开闸排洪。本闸特点：受双向水头作用，闸底板高程极低，而闸身较高。（4）挡潮闸作用：①阻止海潮沿河流上溯，免使土地盐碱化；②汛期受潮水顶托，易造成内涝（可抽排）③低潮时免使淡水流失。特点：受双向水头作用。（5）分洪闸利用河道旁预定的洼地或湖泊分洪区，及时削减洪峰，确保下游安全。如荆江分洪闸，1952年建成。（6）冲砂闸：以葛洲坝为例。（7）泄洪闸（同拦河坝）（8）船闸

3、（专门建筑物）2、按闸室结构形式来分（1）开敞式和胸墙式水闸开敞式（不设胸墙）：多用于泄洪、过木、排水、过船胸墙式分为固定胸墙和活动胸墙葛洲坝泄洪闸为“上平下弧”当上游水位变幅大，而泄量又有限制，为避免闸门过高，常设胸墙。（2）封闭式或涵洞式闸身上封闭的水闸（一般填土封闭、增加稳定性、代替交通桥）3、其它分类法按闸室结构分：开敞式、胸墙式、浮体式、涵闸式、自动翻板式等。按施工方法分：装配式、浮运式等。橡胶坝土基上溢流坝二、水闸的组成部份水闸由闸室段，下游联接段、上游联接段三大部分组成。1、闸室段包括：

4、闸门、闸墩、底板、工作桥、交通桥、启闭机等。闸室可通常为砼或钢筋砼结构。小型水闸有些部分可采用浆砌石。2、上游联接段包括：上游翼墙、铺盖（护底）、上游防冲槽、两岸护坡。3、下游联接段包括：护坦（消力池）、海漫、下游防冲槽、下游翼墙、两岸护坡。三、水闸的工作特点（软土地基上的）（一）地基方面1、抗滑能力差（稳定问题）（硅与土基的f值小，c=0）2、抗冲能力低3、均匀沉陷量大，且会发生不均匀沉陷4、渗流（闸基）变形（二）水流方面1、闸室下及两岸产生渗流，对建筑物的稳定不利2、初始消能困难（下游无水或水深浅

5、）3、易产生波状水跃4、易产生折冲水流（扩散角太大，不均匀开启）基于上述特点，设计中要解决的问题：（1）选择适应的坝址；（2）选择适应的坝室结构形式；（3）做好防渗设计；（4）做好消能防冲设计。第二节闸址选择和闸孔设计一、闸址选择根据水闸承担的任务，综合考虑地形、地质、水文、施工等因素，通过技术经济比较，选择最佳方案。1、地形条件：拦河闸：宜选在河床稳定、水流顺直的河海上；（兼取水、通航的）宜选在稳定的弯曲河海上，将进水闸设在凹岸，船闸设在凸岸。分洪闸：一般设在弯曲河海的凹岸或顺直河道的深槽一侧排水闸：闸址

6、设在江河老堤的堤线上。冲砂闸：大多布置在拦河闸与进水闸之间。如拦河闸兼作施工导流用，常将闸址选在弯曲河海的凸岸，利用原河道导流。2、地质条件：壤土、中砂、粗砂、砂砾石适合做地基。二、闸孔设计内容：选堰型，选底板高程，单孔尺寸，闸室总宽度（一）堰型选择1、宽顶堰：结构简单，施工方便。有利于泄洪、冲砂、排污、排水、通航，且泄流能力比较稳定，但流量系数较小，易产生肢状水跃。2、低实用堰：流量系数较大，水流条件较好。但泄流能力受尾水位变化的影响较为明显。施工较复杂。（二）闸底板高程的选定相关因素：水闸的任务，泄流（引水

7、）流量，上下游水位，河床地质条件，工程总投资是否经济。底板高程高：闸室宽度大，两岸连接建筑物相对较低。底板高程低：闸室q加大，加大消能防冲工程量；闸门高度增加，启闭设备容量增加，基坑开挖增加。一般情况：拦河闸和冲砂闸：底板顶面与河底平齐。进水闸：底板顶面可以高一些，防推移质泥砂进入渠道。分洪闸：底板顶面较河床稍高。排水闸：底板顶面保证积水的迅速排出。挡潮(排水)闸：底板顶面也应尽量低一些。（三）计算闸孔总净宽已知：Q设、上下游水位、初拟的底板高程、堰址1、当水流呈堰流时2、当水流呈孔流时闸孔总净宽L0增大，q减

8、小闸孔总净宽L0减小，q增大这将直接影响消能防冲的工程量和工程造价过闸水位差的选用:关系到上游淹没和工程造价,平原地区，一般设计过闸水位差选用0.1--0.3m过水能力：与上下游水位、底板高程、闸孔净宽相互关联，需对不同方案进行技术经济比较后确定。（四）确定闸室单孔宽度和总长度我国大中型水闸的单孔宽度一般采用8—12m。闸室总宽度L1=nL0+(n-1)d，其中，d为闸墩厚度闸室总宽度