沧县领军闸设计开题报告.doc

天津农学院毕业设计开题报告中文题目：沧县领军闸设计 学生姓名：王宇 系 别：水利工程系 专业班级：2011级水文与水资源工程2班 指导教师：赵永志 开题时间：2015年3月 一、研究目的和意义本课题结合目前我的学习专业-水利工程，为河北沧县设计一座领军闸。通过认真全面的阅读和学习专业课程及行业规范，对该工程总体布置、水力计算、两岸连接建筑物设计、上下游消能防冲设施设计、防渗计算、结构设计、地基处理等进行设计。通过运用所学理论知识和技能。分析和设计领军闸一系列的结构以及它的稳定性，通过计算来确定领军闸荷载，闸室稳定性，抗滑稳定性和基地应力等相关数据。本工程的主要意义是：解决了领军闸排涝和灌溉功能不足，满足当地工农业生产对水资源的需求。使水闸能有效起到调节水位、控制流量的作用。主要工程项目包括：水闸孔口确定、防渗长度确定、闸室稳定性确定、土方工程、砌石工程、交通路、止水工程等。工程建成后，可进一步改善灌溉排涝条件，完善水系沟通，满足当地工农业生产对水资源的需求。二、该选题的研究现状及发展趋势根据水闸设计规范，平原地区水闸枢纽工程应根据水闸最大过闸流量及防护对象的重要性划分级别，再确定主要建筑物级别，并依规范确定防洪标注1。闸址和闸槛高程的选择，根据水闸所负担的任务和运用要求，综合考虑地形、水质、水流、泥沙、施工、管理和其他方面等因素，经过技术经济比较选定。闸址一般设于水流平顺、河床及岸坡稳定、地基坚硬密实、抗渗稳定性好、场地开阔的河段。闸槛高程的选定，应与过闸单宽流量相适应。在水里枢纽中，应根据枢纽工程的性质及综合利用要求，统一考虑水闸与枢纽其他建筑物的合理布置，确定闸址和闸槛高程2。水力设计：根据水闸运用方式和过闸水流形态，按水力学公式计算过流能力，确定闸孔总净宽度。结合闸下水位及河床地质条件，选定消能方式。水闸多用水跃消能，通过水力计算，确定消能防冲设施的尺度和布置。估算判断水闸投入运用后，由于闸上下游河床可能发生冲淤变化，引起上下游水位变动，从而对过水能力和消能防冲设施产生的不利影响3。防渗排水设计：根据闸上下游最大水位差和地基条件，并参考工程实践经验，确定地下轮廓线布置，须满足沿地下轮廓线的渗流平均坡降和出逸坡降在允许范围以内，并进行渗透水压力和抗渗稳定性计算。在渗流出逸面上应铺设反滤层和设置排水沟槽，尽快地、安全地将渗水排至下游。两岸的防渗排水设计与闸基的基本相同4。主要材料：钢筋：HPB235、HRB400；混凝土：闸室段、U型槽、上下游混凝土护坡护底、挡墙结构均采用C25混凝土，抗渗等级W4，抗冻等级F150；排架、启闭机平台结构采用C30混凝土，抗冻等级F150 5。所谓的水闸指的就是能够调整河道水位、控制河道水流量的水工建筑设施，具备挡水与泄水、引水等功能，能够在河道的排涝挡潮、引水供水、防洪调度等工程中起到至关重要的作用，是一项防范自然灾害、保障人民生命财产安全的基础性设施。在中国，大部分的水闸建于上世纪的60年代左右，由于当时的经济、技术等条件都比较落后，导致水闸工程的建设标准都比较低，再加上其运作了50多年，大部门水闸都不同程度的出现了老化、损伤、失修等问题，隐藏着严重的安全隐患。由此，消除病险水闸 的安全隐患已成为完善水利设施的最重要、最紧急的任务，因为只有确保了水闸的安全，才能保障人民群众的生命财产安全，才能对水资源实行最优化的资源配置，才能促进经济发展维护社会稳定 6。在天然河道上修建拦河节制闸，其运用条件一般比较复杂。闸槛高程的选择需要考虑河道的水文情况，闸址的地形和地质条件等很多因素。当有几种闸槛高程可供选择时，要通过技术、经济的论证和比较，选择技术上可靠，经济上合理的最优方案。平原地区的拦河节制闸，在泄洪时期不允许过分壅高上游水位，以免增加上游两岸堤防的负担，设计的过闸落差一般只有0.1m0.3m。此时闸孔上下游的水位差最小，而要求通过的流量最大，因此按这种条件确定的闸槛高程一般都能满足其他泄水条件的泄量要求。但是当河道的排涝水位与泄洪水位相差过大时，排涝时期的槛上水深过小，可能不足以宣泄排涝流量，就需要降低闸槛高程。槛高降低以后，泄洪时的最大闸孔单宽流量将超过允许值。这时可在闸孔顶部设胸墙挡水，改堰流为孔流，限制空口高度，控制最大闸孔单宽流量不能超过允许值7。完整的节制闸问题解析解的数学模型与设想。希尔伯特型制剂的边界值问题的技术，它使用可扩展甚至一个新兴的船只或“控制”自由表面流水闸下的自由表面流的情况。自由表面二维流动的非粘性不可压缩流体的重液，在一个无限的墙的存在下，应该是所有的时间来稳定潜在的，亚临界的上游和下游超临界8。魏汝龙等研究了压缩性因素对孔压计算结果的影响及软土孔压特性的归一化问题9。埋管土压力计算属人工填埋地下洞室的土压力计算问题。对该问题的研究起源于二十世纪初。1931年由美国土土木工程协会主席马斯顿（A.Marstob）教授提出，后经Spangler发展，得到系统的Marston-spangler理论10，该理论对垂直土压力的描述简明扼要，至今仍被作为埋管土压力的理论基础被广泛使用10。主要参考文献1 SL265-2001水闸设计规范，北京：中国水利水电出版社，2001版.2 江苏省水利勘测设计研究院有限公司，小型水利水电工程设计图集，水闸分册，北京：中国水利水电出版社，2007版.3 李家星，赵振星主编，水力学（2001第二版），河海大学出版社.4 雷伟主编，土力学，吉林科技技术出版社，2008.5 水工钢筋混凝土结构学（第四版），北京：中国水利水电出版社，2009版.6 孙晓敏,杜玲,王飞.平原地区节制闸除险加固设计洪水标准思考,2015-03-022.7 李春日.平原地区天然河道节制闸闸槛高程的选择J. 中国科技信息,2012,(21).8 Mathematical model for the free surface flow under a sluice gate.9 TAYLOR D W,MERCHANT W A theory of clay consolidation accounting for secondary conmpressionJ.Journal of Mathematics and Physics,1940,19(2):1235-126010 Spangler,M.G.Underground conduits-an apprasisal of Modern research,Trans of ASCE,1948(148):316-374四、主要研究内容及预期目标主要研究内容确定河北沧县领军闸的结构设计和尺寸。确定该闸的形式以及确定该闸的结构形式和金属结构，最终确定该闸设计，通过水力计算，结构计算，防渗计算来确定其稳定性。通过地基处理来决定其建造位置，经过以上种种计算和处理后，最终来得到领军闸初期设计结构方案。预期目标针对该流域地形低洼封闭，降水时空分布不均，春季干旱，汛期雨水集中，多年来，六排干由于年久失修，淤积严重，由于河床底泥的厌氧作用，导致河水发臭和变黑，严重影响水环境等问题完成对该流域涵闸的设计与修复，最终达到灌溉农田和水产养殖的要求。缓解当地的取水用水压力。五、研究方案拟采用的研究方法：参照有关书籍、文献等资料，对节制闸的进行总体布置分析，水利计算及防渗排水设计，然后节制闸的闸室进行布置与稳定性分析，包括：闸室结构、荷载、允许承载力、地基沉降、及基础处理等的分析及计算。最终确定一个合理制度及工程的成本预算，确定其主要的结构形式，通过计算确定闸的流量。根据不同情况进行合理的分析研究，以提出相应的有效处理方法和对方法实施应用的基本操作。准备工作情况及主要措施：起初是通过查阅相关资料，对节制闸设计有一个初步的了解，然后通过查阅天津农学院图书馆进一步的了解该项工程的具体任务以及部署，通过实地考察了解河道所在位置，及涵闸的实际情况。最后查阅相关资料，通过所学知识对河道流量进行计算，确定涵闸形式，金属结构形式等，最终完成该设计。六、工作进度安排第一阶段: 撰写开题报告，拟定论文提纲，毕业实习，收集资料。第二阶段: 整理资料，并进行设计，修改提纲