山东省淄博市节制闸课程计划书

山东省淄博市 节制闸课程计划书 一，设计基本资料 述 本工程位于流过山东省淄博市境内的淄河中游，距齐鲁石化进水闸的下游约2公里处设置的节制闸。目的是拦截淄河水流，抬高水位，以确保国家重点企业齐鲁石化和近数十万亩农田灌溉的供水。 淄河由沂蒙山脉为源头，从南至北，经临朐、青州、淄博、广饶汇入小清河，再流入渤海。淄河是一条季节性河流，汛期时来水流量较大，通常约 600m3/s；枯水期时河流干涸，河床能行人。每当汛期山洪暴发，水流夹带大量泥砂，河床沉积着较厚的砂砾，而两岸的地表土为亚粘土。 划数据 流域面积： 1670 平方公里。 设计流量（ 5 年一遇）： Q=560m3/s，相应的闸上水位： 下水位： 校核流量（ 20年一遇）： Q=1300m3/s，相应的闸上水位： 下水位：水期水位： 上 下 下无水）。 核水位）闸上 下 上 下 闸下水位与流量关系： 流量 Q（ m3/s） 0 50 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 水位 H（ m） 质资料 根据钻探孔（ 见地形图） 的地质资料看出，因受河流冲积影响，土层变化情况较复杂。具体如下： 1# 钻孔：位于淄河左岸上，自地面高程约 质坚实；高程 坚实；高程 程 2#、 3#、 4#、 5# 钻孔：同 1# 钻孔地质资料。 6# 钻孔：位于淄河主河槽中，自河底高程 程 粉质粘土；高程 程 粉质粘土。 7#、 8#、 9#、 10#钻孔：基 本同 6#钻孔地质资料。 地基土物理力学指标如下表： 土质 容量 (g/饱和容量 1 (g/渗透参数 k(cm/s) 允许渗透 坡降 J 压缩模量 E(KN/ 孔隙比 e 抗剪指标 磨擦角 (度 ) 凝聚力 C(N/亚粘土 1000 8 质粘土 1000 6 土 10200 4 照附近水利工程抗冲流速的资料：亚粘土的抗冲流量 s，粉质粘土的抗冲流速 s，粉土的抗冲流速 s。 通要求及其他 ， 公路桥面高程为 车道。桥面净宽为 9m，按汽车 荷载标准设计。 ， 淄河无通航要求，不设船闸，也不设鱼道。 二 ,闸址选择 闸址的选择关系到工程的成败和工程效益的发挥，是水闸设计的一项重要内容，应根据水闸的功能、运用要求和特点，综合考虑地形、地质、泥沙、施工、管理和周围环境等因素，通过技术经济比较，选定最佳方案。闸址宜选在地形开阔、岸坡稳定、岩土坚实和地下水位较低的地点，应优先选用地质条件良好的天然地基，壤土、中砂、粗砂和细砂都适于作为水闸的地基，尽量避开淤泥土和粉、细砂地基。过闸水流的流态是是闸址选择的重要因素，要求做到：过闸水流平顺、流量分布均匀、不出现偏流和危害性冲刷或淤积，拦河节制闸宜选在河道顺直、河势相对稳定的河段，闸 的轴线宜于河道中心线正交，其上、下游河道直线长度不宜小于 5 倍的水闸进口段水面宽度。 综合考虑以上闸址选择的最佳条件，临淄节制闸闸址选在 淄博市临淄区以南，距齐鲁石化进水闸约 2淄河的 左岸河湾里，距离公路约 100 米（图 1），这样既可拦截淄河水流，抬高水位，保证国家重点企业齐鲁石化的供水，又可确保附近数十万亩农田的灌溉，达到了设计目的。而且 该处地势开阔，地质条件较好 ,截弯取直，施工期间可以利用原河道导流，解决了施工导流问题。新开挖渠道长约 1青公路处另外建设桥。缩短原河道可以增加了可利用土地面积，地质条 件也叫原河道好得多，在新开渠道和原河道之间的湿地是又是良好的游乐开发地。 图 1 闸址布置图 三 ,闸孔设计 型选择 考虑到淄河每当山洪暴发时，水流夹带大量泥沙，为满足泄洪、排沙的要求选用宽顶堰，此种堰型泄流能力比较稳定，结构简单，施工方便。 板高程选定 闸底板置于土质较坚实的粉质粘土上，利用天然地基。底板高程与新开渠道闸址处的河底齐平。在 1:5000 的地形图上量得点 1=点 2=距离为 194址处与点 1=02闸址处高程： 址 = 102/194=底板高程： 底板 = 址 =孔宽度计算 闸孔总净宽 初拟定新开渠道底宽 b=61m，边坡 m=面形式如图 流量： Q=1300m3/s 闸上水深： H=下水深： 近流速： ，由于5H=5 5m，行近流速计算断面为梯形断面，断面面积： A=（ b+H=（ 60+ 0=1300/s + 2g 取 = 于淹没出流。 利用下面公式计算闸孔总净宽 根据闸门形式、启闭设备条件、闸孔的运用要求和工程造价，并结合实例，先假定每孔净宽 b。 =11m，闸孔数 N=5，闸墩墩头采用圆弧形，侧收缩系数 按232 b0/bs=b0+11/(11+ z= b0/bs=b0+11/(11+查 b=收缩系数 =(4+5=查 =用 m=孔总净宽 : 300/( 满足防渗要求 采用改进阻力系数法进行渗流计算 算简化 地下轮廓线简化如图 5，粘土铺盖取平均深度，闸底板的齿墙简化为板桩。 图 5 计算简图 由计算简图知： 水平投影长度： 0+17=37m 竖直投影长度： 0/7/ 有效计算深度 37=由于地质资料所知深度 T=，取 = 修正后的进、出口段水头损失减小 h 进、出口段的修正计算如表 2 表 2 段号 T T S h 进口段 出口段 修正的减小水头损失分配给相邻各段，所以修正后各段水头损失值为： 假设各分段的水头损失值按直线变化，依次叠加，叠加后各段水头值为： H=1=2=3=4=5=6= 0 5 000 1 出闸基渗流压力分布图如图 6： 出坡降计算 为防止渗流变形的保证闸基的抗渗稳定性，要求出口的逸出坡降必须小于规定的容许值。出口处的逸出坡降 J 为 根据地基土的物理力学指标，防止流土破坏的出口段容许坡降 J=以出口段的逸出坡降满足容许值。 0 消能、防冲设计 水闸泄水时，部分是能转化为动能，流速增大，而土质河床的抗冲能力低，所以，闸下冲刷是一个普遍的现象。不危害建筑物安全的冲刷，一般说来是允许的，但对于有害的冲刷，则必须 采取妥善的防范措施。闸下消能、防冲是水闸设计的一项重要内容。 力池设计 由于该闸闸底 为粉质粘土，抗冲刷能力较低，故采用底流式消能。消力池的首段和尾端均采用闸孔总宽，即： b1=1m。 当恶劣放水时，水流对下游的冲刷最为厉害，此时闸上水位 下水位 此时的工况为下游消能计算工况。闸门开度 流流态判定 流量： Q=1300m3/s 闸上水深： H=下水深： 水断面： A=（ b+H=（ 60+ 67近流速： 71 3 0 00 闸孔全水头： 宽顶堰闸孔出流流量：00 2 流量系数 可按南京水利科学研究所的经验公式计算： 收缩断面水深： 垂直收缩系数 由相对开度查表得到。 由 水闸设计规范知跃后水深： 对于 5 孔全开状态下各级开度的水流状态计算如表 3 对于对称开启 3 孔和 1 孔的各级开度计算同 5 孔全开状态。 由表可以看出水流状态所开各级均为远趋水跃。该种水流状态对河床的冲刷比较大，需要修建消力池，并按规范要求修建相应的护坦。 力池的尺寸 根据 水闸设计规范附录 B， 消力池的深度 按下式计算： 取水跃淹没系数 出池落差 Z 按下式计算： 水流动能校正系数 各级开启度所需的消力池的深度计算结果如表 3。 从计算结果中可以看出所需最大深度为 以消力池深度取为 消力池的长度 按下式计算： 取水跃前后水深差最大时计算消力池长度。 水跃长度： 斜坡段坡度取 1:4，斜坡段水平投影长度 水跃长度校正系数取 力池长度： 取消力池长度为 21m（包括尾坎）。 消力池底板厚度 按抗冲要求确定： 取消力池底板计算系数 取底板厚 消力池的构造如图 6 图 6 消力池剖面图 漫设计 水流经过消力池，虽然已经消除了大部分的多余能量，但仍有一部分剩余动能，特别是流速分布不均，脉动较为剧烈，具有一定的冲刷能力。因此护坦后仍需设置海漫等防虫加固设施，以使水流均匀扩散，并将流速分布逐渐调整到接近天然河道的水流形态。 漫的布置和构造 一般在海漫的起始端做 5 10工程的海漫设置 8后做成 1:12的斜坡，以使水流均匀扩散，调整流速分布，保护河床不受冲刷。对海漫的要求有：表面有一定的粗糙度，以利于进一步消除余能；具有一定的透水性，以便使渗流水自由排出，降低扬压力；具有一定的柔性，以适应下游河床的冲刷变形。结合上述要求，水平段采用浆砌块石，斜坡段用干砌块石。海漫末端设置防冲槽抛块石，以加固末端。结构形式如图 7 图 7 海漫剖视图 漫长度 计算 海漫的长度应根据可能出现的最不利水位和流量的情况设计，它与消力池出口的单款流量及水流扩散情况、上下游水位差、地质条件、尾水深度以及海漫本身的粗糙度等因素有关，根据 水闸设计规范，当时，海漫长度 L 按下式计算： 工程河床为粉质粘土，取 k