水闸课程设计

第一章 总述

第一节 概述

本工程是西通河灌区第一级抽水站的拦河闸，其主要任务是拦蓄西通河的河水，抬高水位满足抽水灌溉的需要; 洪水期能够宣泄洪水，保证两岸农田不被洪水淹没。

第二节 基本资料

(一) 闸的设计标准

根据《水闸设计规范.》SD133-84(以下简称SD133-84),该闸按IV级建筑物设计。

(二) 水位流量资料 运用情况 上游水位（米） 下游流量（m3/s） 正常蓄水 198.00 0 设计洪水 198.36 61.40 校核洪水 198.90 79.70 下游水位流量关系见表 H下(m) 195.00 196.00 197.00 197.50 198.00 198.15 198.50 198.65 Q(m3/S) 0.00 8.63 27.96 41.07 55.40 61.40 73.98 79.70 (三) 地形资料

闸址附近，河道顺直，河道横部面接近梯形，底宽18米，边坡1:1.5，河底高程195.00米，两岸地面高程199.20米。

(四) 闸基土质资料

闸基河床地质资料柱状图如图所示

层序 高程（M） 土质摡况 I 195.00-191.8 细砂 II 191.8—183.32 组砂 III 183.32 粘土 闸址附近缺乏粘性土料，但有足够数量的混凝土骨料和砂料。闸基细砂及墙后回填砂料土工试验资料如下表； 天然容重 饱和容重 内摩擦角 凝聚力 不均匀系数 相对密实度 细砂 18.64 20.61 22 0 12 0.46 砂土料 18.20 20.21 32 0 15 0.62 细砂允许承载力为150KN/m2， 其与混凝土底板之间的摩擦系数f=0.35。 (五) 其他资料

1.闸上交通为单车道，按汽-10设计，带-50校核。桥面净宽4.0m，总宽为4.4m。

2.闸门采用平面钢闸门，有3米，4米，5米三种规格闸门。 3.该地区地震设计烈度为4度。 4.闸址附近河道有干砌石护坡。

5.多年平均最大风速12米/秒 ，吹程0.15公里。 第三节 工程综合说明书

本工程为Ⅳ级拦河闸。设计采用开敞式水闸。

水闸由上游连接段、闸室段、下游连接段三部分组成。

闸室段位于上、下游连接段之间。是水闸工程的主体。其作用是控制水位、调节流量。包括闸门、闸墩、边墩、底板、工作桥、检修便桥、交通桥、启闭机等。

上游连接段的作用是将上游来水平顺地引进闸室。包括两岸的翼墙、护坡、铺盖、护底和防冲槽。

下游连接段的作用是引导过闸水流均匀扩散。通过消能防冲设施。以保证闸后水流不发生有害的冲刷。包括消力池、海漫、防冲槽以及两岸的翼墙和护坡。

第二章 水力计算

第一节 闸室的结构型式及孔口尺寸确定

﹙一﹚闸孔型式的选择

该闸建在天然河道上，河道横部面接近梯形，因此采用开敞式闸室结构。该闸建在天然河道上，为了满足泄洪、冲沙、排污的要求，宜采用结构简单，施工方便，自由出流范围较大的无坎宽顶堰，考虑到闸基持力层是粘细砂，土质一般，承载能力不好，并参考该地区已建工程的经验，根据一般情况下，拦河闸的底板顶面可与河底齐平。即闸底板顶面（即堰顶）与西通河河底齐平，所以高程为195.00 m。

（二）闸孔尺寸的确定

初拟孔口尺寸，该闸的尺寸必须满足拦洪灌溉以及泄洪的要求。

1.计算闸孔总净宽B0

(1)在设计情况下： ①、上游水H=198.36-195=3.36m

②、下游水深hs=198.15-195.00=3.15m ③、下泄流量Q=61.40m3/s

则上游行近流速：

V0=Q/A

根据和断面尺寸：

A=﹙b＋mH﹚H =﹙18+1.5×3.36﹚×3.36＝77.4m2 其中b为河道宽：b=18m m为边坡比：m=1:1.5 V0=Q/A =61.40/77.41=0.793m/s

H0=H﹢αv2/2 （取α＝1.0﹚ =3.36﹢0.7932/﹙2×9.81﹚ ＝3.39m 则

hs=3.15/3.39=0.929>0.8 故属于淹没出流。 H0(2)校核情况： ①、上游水H=198.9-195=3.9m

②、下游水深hs=198.65-195=3.65m ③、下泄流量Q=79.70m3/s

则上游行近流速：

V0=Q/A

根据和断面尺寸：

A=﹙b＋mH﹚H =﹙18+1.5×3.9﹚×3.9＝93.02m2 其中b为河道宽：b=18m m为边坡比：m=1:1.5 V0=Q/A =79.7/93.02=0.86m/s

H0=H﹢αv2/2g ﹙取α＝1.0﹚ =3.9﹢0.862/﹙2×9.81﹚ =3.94m 则

(3)确定闸孔宽度

由以上结果可得，则按水流成堰流时并且为淹没出流，计算根据《水工建筑物》，由宽顶堰淹没出流公式：

0

hs =3.65/3.94=0.93>0.8 , 故属于淹没出流。 H0

根据

hs，查SL-265-2001,附录A.01，查得淹没系数=0.74，对无坎宽顶H0堰：m=0.385 假设侧收缩系数?=0.90

2v0 2gH H1 hs 在设计情况下： 由公式 所以，在设计情况下

0

=8.66m

在校核情况下：

=9.0m

整理上述计算如下表 计算上游下游流量 情况 水深 水深Q hs H 设计3.36 情况下 校核3.90 情况下 3.15 行进行进淹没流量侧收流速 水头系数系数m 缩系б 数ε H0 0.74 0.385 0.90 B0 61.40 0.793 3.39 8.66 3.65 79.70 0.86 3.94 0.74 0.385 0.90 9.0 2.闸孔孔数n及单孔净宽b0

单孔宽度b0根据水闸使用要求，闸门型式及启闭机容量等因素，并参照闸门尺寸选定。由B01>B02比较得，取净宽较大的值，则取B0=9.0m。

以上为B0的第一次近似值，据此可计算?的第二次近似值，按hsH0=0.93，及闸墩边形状，查《水力学》，得=0.502 ，=0.70。侧收缩系数按式计算为：