水闸设计实例1.doc

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1、水闸设计实例 本工程位于河南省某县城郊处，它是某河流梯级开发中最末一级工程。该河属稳定性河流，河面宽约200m，深约7~10m。由于河床下切较深又无适当控制工程，雨季地表径流自由流走，而雨过天晴经常干旱，加之打井提水灌溉，使地下水位愈来愈低，严重影响两岸的农业灌溉和人畜用水。为解决当地40万亩农田的灌溉问题，经上级批准的规划确定，修建挡水枢纽工程。拦河闸所担负的任务是：正常情况下拦河截水，抬高水位，以利灌溉，洪水时开闸泄水，以保安全。本工程建成后，可利用河道一次蓄水800万m3，调蓄水至两岸沟塘，大量补给地下水，有利于进灌和人畜用水，初步解决40万亩农田的灌溉问题

2、并为工业生产提供足够的水源，同时对渔业、航运业的发展，以及改善环境，美化城乡都是极为有利的。（一）地质条件根据钻孔了解闸址地层属河流冲积相，河床部分地层属第四纪蟓更新世Q3与第四纪全新世Q4的层交错出现，闸址两岸高程均在41m左右。闸址处地层向下分布情况如下表1所示。表1闸址处地层分布情况土质名称重粉质壤土细砂中砂重粉质壤土中粉质壤土分布范围由上而下河床表面以下深约3m高程28.8m以下厚度约5m高程22m以下厚度5-8m（二）地形闸址处系平原型河段、两岸地势平坦，地面高程约为40.00m左右，河床坡降平缓，纵坡约为1/10000，河床平均标高约30.00m，主河

3、槽宽度约80-100m，河滩宽平，呈复式河床横断面，河流比较顺直。（三）土的物理力学性质指标土的物理力学性质指标主要包括物理性质、允许承载力、渗透系数等，具体数字如表2、3所示。表2土的物理性质指标表湿重度饱和重度浮重度细砂比重细砂干重度19KN/m321KN/m311KN/m327KN/m315KN/m3 表3土的力学性质指标表 内摩擦角土基允许承载力摩擦系数不均匀系数渗透系数cm/s自然含水量时KN/m２混凝土、砌石与土基的摩擦系数当土基为密实细砂层时值为粘土中细砂层饱和含水量时砂土以下土层（四）工程材料1、石料本地区不产石料，需从外地运进，距公路很近，交通方

4、便。2、粘土经调查本地区附近有较丰富的粘土材料。3、闸址处有足够的中细砂。（五）水文气象1、气温本地区年最高气温42.2C，最低气温-20.7C，平均气温14.4C。2、风速最大风速m/s，吹程0.6Km。3、径流量非汛期（1～6月及10～12月）9个月份月平均最大流量9.1m3/s。汛期（7～9）三个月，月平均最大流量为149m3/s，年平均最大流量m3/s，最大年径流总量为8.25亿m3。4、冰冻闸址处河水无冰冻现象。（六）批准的规划成果1、根据水利电力部《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》（SD112-78）的规定，本枢纽工程为Ⅲ等工程，其中永久性主要建筑

5、物为3级。2、灌溉用水季节，拦河闸正常挡水位为38.50m。3、洪水标准见表4所示。表4洪水标准表项目重现年洪水流量（m3/s）闸前水位（m）下游水位（m）设计洪水2093739.1539校核洪水50122040.3540.2（七）施工条件1、工期为两年。2、材料供应情况水泥由某水泥厂运输260Km至某市，再运输80Km至工地仓库；其它他材料由市汽车运至工地；电源由电网供电，工地距电源线1.0Km；地下水位平均为28.0~30.0m。（一）闸址的选择闸址、闸轴线的选择关系到工程的安全可靠、施工难易、操作运用、工程量及投资大小等方面的问题。在选择过程中首先应根据地形

6、、地质、水流、施工管理应用及拆迁情况等方面进行分析研究，权衡利弊，经全面分析比较，合理确定。本次设计中闸轴线的位置已由规划给出。（二）闸型确定本工程主要任务是正常情况下拦河截水，以利灌溉，而当洪水来临时，开闸泄水，以保防洪安全。由于是建于平原河道上的拦河闸，应具有较大的超泄能力，并利于排除漂浮物，因此采用不设胸墙的开敞式水闸。同时，由于河槽蓄水，闸前淤积对洪水位影响较大，为便于排出淤沙，闸底板高程应尽可能低。因此，采用无底坎平顶板宽顶堰，堰顶高程与河床同高，即闸底板高程为30.00m。（三）拟定闸孔尺寸及闸墩厚度由于已知上、下游水位，可推算上游水头及下游水深，如表

7、1所示：表1上游水头计算流量Q（m3/s）下游水深hs（m）上游水深H（m）过水断面积（m2）行近流速（m3/s）上游水头H0（m）设计流量93799.15995.7680.9410.0459.195校核流量122010.2010.351166.7681.0460.05610.406注：考虑壅高15~20cm。闸门全开泄洪时，为平底板宽顶堰堰流，根据公式1判别是否为淹没出流。 表2淹没出流判别表计算情况下游水深hs（m）上游水头H0（m）流态设计水位99.195淹没出流校核水位10.2010.406淹没出流 按照闸门总净宽计算公式(2)，根据设计洪水和校核洪水两种

8、情况分别计