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1、 第一章 基本资料第一节 工程概况该取水枢纽位于清河东明市附近河段,以清河明山水库为水源,除工业、城市及电站用水外,由该库及明山至东明市区间水量供给灌溉用水7.07亿立方米。渠首工程的主要任务是保证大明、东光两灌区全部净灌溉88.3万亩。其中大明灌区为48.8万亩。东光灌区为39.5万亩。第二节 地形资料清河及东陵以上为山谷河道,距离主要灌区大明、东光较远。西苏堡以下因河道弯曲、水位较低、控制面积过小,故灌区的渠须在东陵和西苏堡之选择。该河道长约39.0公里,河道纵坡1/40001/2100之间,东陵至浑河堡为1/1400,浑河堡至永清公路桥为12000,公路桥至西苏堡为1/2100。东陵以上

2、河槽宽浅、河道紊乱,且多河叉。东陵以下至曹仲屯,河道逐渐规整,一般主河槽宽400米。曹促屯至西苏堡段河宽250300米,沿河两岸有广阔滩地,宽约12公里,除局部地区有沙滩外,多为耕地。清河自东陵至永清公路河段右岸为东明市防洪大堤,全长27.7公里,左岸仅有曹仲屯至前漠家堡段有堤防2.9公里。以下重点给出李官堡及漠家堡附近河道的情况。李官堡附近河道情况:河道顺直段长1.5公里,因有东清铁路控制,河道比较稳定,河槽宽400420米,河底高程34.20米,深槽靠近左岸,右岸为河漫滩,两岸滩地高程38.038.5米,右岸距堤防160米,左岸 无堤,河床比降1/2000,洪水比降1/2500。漠家堡附近

3、河道情况:此段河道规整,顺直段长2.5公里,河槽宽270300米,深槽靠近右岸,河底高程最深处31.3米,一般为32.0米河岸较陡,高约4.0米,两岸滩地高程35.036.0米,多为耕地,左岸距堤防300米,堤高2.0米,堤顶宽2.0米,内外边坡1:1.5,较为薄弱。右岸堤防距河槽1200米,堤高2.5为,堤顶宽4.5米,迎水坡1:2.5,背水坡1:3.0,右岸滩地有隐约低洼沟一条,蜿蜒下伸达后漠家堡村北,长约3公里,河道自1991年以来尚无变动,自修永清公路路基之后情况更为稳定。按防洪总体规划要求,闸址右岸大堤顶高程为百年一遇洪水位(见表1-1)加超高2米即39.74米。左岸堤顶高程为百年一

4、遇洪水加超高1.5米即39.24米。为便于堤防维护,保证在100年一遇1000年一遇洪水威胁下,东明市区的安全,希望两岸堤高不高于4米。第三节 工程地质及水文地质在推荐渠首处,河道顺直,河床宽270米左右,河床部分均为砾质粗砂,右30米内,由上到下可分为:砾砂含卵石,厚4.711.9米;砾质粗砂含砾石及土,厚618米;以下为粗砂含土。河床两岸滩地表层为松散粉砂及中砂覆盖,厚2.44.5米,其下仍为砾质粗砂。地下水埋深分布随地形变化,一般在2.5米左右,风积沙丘附近较深,大于3.5米;洼地较浅,约1.5米,因土透水性较强,地下水位变化受河道水位影响,丰水期河水补给地下水,水位较高,枯水期地下水补

5、给河水,水位较低。第四节 水文资料一、道处河道水位流量关系,见表1-1。二、泥沙资料:根据现有泥沙资料估算,灌溉保证率7%的推移质(dcp=1.0mm)来量为16.735万立方米/年,洪水期推移质(dcp=5.0mm,dmax=610mm)来量:w10%=85800m3,w2%=1727000 m3.。设计中必须考虑冲砂问题。 (表1-1)设计频率(%)流量(mp/s)上游水位(m)下游水位(m)0.15000.038.3537.8414020.037.7437.3853320.037.2636.98102800.036.8436.63252015.036.1035.9875400.033.9

6、033.7585287.033.5633.54三、气象资料:推荐渠首距东明气象站较近,该站观测项目较完整。降雨、风速、地温、气温等均可采用其资料。1、降雨:年平均降雨量729mm,大部分集中在7、8月份,占全年降雨量的48.8%。水稻生长期59月上旬,降雨量552.5mm,占全年降雨量的75.5%。平均月雨量最大者为7、8两个月,均为160mm以上,最小者为12、1、2月,不足10mm。2、风速:年平均风速4.1m/s,各月平均风速以35月为大,极端最大风速发生于1954年4月22日,达29.7m/s,汛期最大风速21.0m/s,多年平均最大风速8.4m/s。3、气温:根据19051955年资

7、料统计,年平均气温7.5c,7月份最高,月平均气温24.8c,1月份气温最低,月平均气温-12.8c,月平均最高气温为7月,达30.2c,月平均最低气温为1月份,达-18.6c。4、冻层深度:1.5m。四、补充资料: 1、进水闸后引水干渠底部高程33.1m,边坡1:1.75,干渠底宽26.0m,纵坡1:3500; 2、最大引水流量78m3/s,闸下相应水位35.8m。两岸引水量相同,引水条件相似; 3、拦河闸上交通桥按二级公路桥设计,桥面宽按双车道考虑(净宽7.0m,总宽9.0m); 4、本枢纽为二等工程,枢纽中主要建筑物为2级建筑物,次要建筑物为3级,临时建筑物为4级;设计洪水标准为100年

8、一遇,校核洪水标准为1000年一遇; 5、拦河闸闸址下游河道流量水位关系,见附图:漠家堡处河道qh关系图。第二章 枢纽位置选定与总体布置第一节 枢纽位置的选定一、主要考虑的问题:从两岸引水的角度看:本枢纽的作用是给两个灌区供水(东明、东光灌区),灌溉面积接近,引水流量相等,均为78m3/s,为满足两灌区的用水要求,需两岸引水。从防洪的角度看:枢纽位于东明市附近,为市区安全,枢纽建成后壅水不能过高,否则会影响市区防洪安全或加强防洪负担。从经济性角度看:永清公路在枢纽附近,跨过清河,为了节省造价,把桥建在闸上。二、枢纽位置选定的基本原则:根据河流的河势情况,最大限度满足上面所述的基本要求,综合考虑

9、二者。从两岸引水角度来看,枢纽应选择在以下地方:1、 河流顺直、稳定;2、 主河槽较窄、两岸陡;3、 水流在两岸靠岸。从河道地形上看:把东陵以上、西苏堡垒以下排除,从李官堡与漠家堡之间来考虑,现分析如下:1、东陵以上属山谷河道,枢纽布置不便,而且距灌区较远,因此引渠较长,所以排除在此修建枢纽。 2、西苏堡以上河道弯曲,不便于两岸引水且河流水位低,可控制的灌溉的面积小,做有坝建筑物或拦河建筑物工程量大,所以排除在此处建枢纽。据以上分析,枢纽的位置应选在东陵与西苏堡之间的河道上。在东陵与西苏堡之间有以下三处可选:1、 浑家堡段属弯道段,也不适宜建两岸取水枢纽,所以排除在此建枢纽。2、 枢纽的位置应

10、在李官堡与漠家堡之间选择,因素比较如下:(1) 李官堡:a、顺直段长1.5km,河道稳定;b、河宽400420m;c、河底高程34.2m。(2) 漠家堡:a、河道顺直段长2.5km,河道稳定,且从1911年至今尚无变化;b、主河槽宽270300m;c、河底高程32.0m。比较上述因素:从两岸引水而言,顺直段越长,越有利,主河槽宽度越小,水流两侧靠岸的程度较好;从河底高程角度而言,河底高程越低,在河流同样来水的情况下,对上游的水位壅高越小,对市区的防洪越有利。综合上述因素,选择漠家堡处河段作为枢纽位置。拦河闸的轴线见地形图。第二节 枢纽的型式选定一、从运用的要求考虑:本枢纽为东明、东光两灌区供水

11、,每侧引水流量均为78m3/s,引水保证率p=75%。根据灌区的水利计算,要求进水闸出水口处水位为35.8m。二、从河道来水情况考虑:对应于p=75%的情况来看,河流来水量q=400m3/s ,大于782=156m3/s。因此,流量上满足要求。三、从河流的水位上看:对应于p=75%的情况来看:河道水位33.9m小于引水水位,不能满足自流引水的要求,需建立拦河建筑物壅高水位。综上所述,本枢纽应采用有坝引水枢纽。第三节 拦河建筑物的型式对于有坝取水枢纽,拦河建筑物有两种型式:(1)壅水坝 (2)拦河坝下面对这两种型式作技术与经济比较而定。一、壅水坝:(一)从技术上来看:坝位于河中央,两端须设冲沙闸

12、,冲沙闸的作用是为进水闸定期冲沙。壅水坝易引起以下几方面不利因素:1、坝前淤沙往往严重,而不易冲走,甚至会淤平坝顶,容易引起河流上游主流摆动,使一侧取水口被堵,不能够正常引水。2、洪水期不能够通过闸门来调节上游的壅水水位,因此对市区防洪不利。3、要下泄同样的洪水流量,由于堰顶高于河床,所以泄水时比设泄洪闸需要的过水宽度大,坝长大,工程量大,相应的防渗措施、防冲消能措施也会增加。(二)从经济(施工)上来看:坝的施工比闸的施工简单些,但工程量可能会大些,但不需要年运行费用。二、拦河闸:(一)从技术性上看:1、枯水期可以观察闸前壅水及调节水位,满足引水要求。2、洪水期,可以开闸泄洪,且通过泄洪来冲刷

13、闸前淤沙,也可稳定主河槽 。3、由于闸底板高程低于壅水坝坝顶高程,所以泄洪的单宽流量大,过水宽度可以小些,闸长可以小于坝长。(二)从经济性上看:1、过水宽度小,可能会省一些工程量,但建筑物的高度会大一些;2、对于泄水闸会增加每年的运行管理费用。综合上述因素,从保证引水、防洪、冲沙、泄洪等方面考虑,拦河建筑物选用拦河闸。第四节 枢纽防沙措施一、来沙情况:根据资料,引水时,即p=75%时,河流推移质(dcp=1.0mm)来沙量为16.735万m3/年,洪水期推移质(dcp=5.0mm,dmax=610mm)来沙量分别是w10%=85.8万m3,w2%=172.7万m3,所以枢纽需要设防沙措施。二、

14、防沙设施型式:根据工程经验,枢纽内防沙设施有两种形式:沉沙槽 冲沙廊道下面对以上两种情况分析如下:1、对于沉沙槽,它属于定期冲沙,运用于山区及平原河道,应用较广。2、对于冲沙廊道,它属于连续冲沙,冲沙时用水量大,适用于冲积形河道,不适宜于推移质较多的山谷河道。由于东陵以前属山谷河道,推移质多,且冲沙廊道结构复杂,所以采用沉沙槽式的防沙设施。第五节 枢纽建筑物组成及基本设计参数与设计条件一、枢纽建筑物的组成:综合前面数节内容,主枢纽包含建筑物有:拦河闸、进水闸(两个)、沉沙槽(两个)、冲沙槽(两个)。二、建筑工的基本设计参数和设计条件:1、进水闸、引水率:u=qs1/qs2|p=75%=782/

15、400=39%、引水角:即进水口的水流方向与河道主流的夹角,一般=3060, 合适,可以减免入口处水流产生的横向环流。本枢纽的=30。根据印度的经验,引水口边缘与拦河闸夹角=105110时,防沙入渠效果最好。本枢纽取=103。、进水闸上、下游水位有以下四种情况:a、正常引水时,下35.8m,引取q=78m3/s,闸上、下游水位差h=0.2m,所以上游水位上=36.0m。b、c、当遭遇设计设计洪水和校核洪水时,进水闸关闭不引水,拦河闸开启泄洪,特征水位如下:设计洪水上=37.74m, 下=渠底=33.1m(见下面)校核洪水上=38.35m, 下=33.1m、对于进水闸消能防冲设计不利情况的水位:

16、考虑到水闸可能在来水量较大的丰水年引水,来水的频率1%p75%,但为不常遇到情况,对灌区引水。此时,上游水位较高,下游水位可能较低或水位与渠底齐平,对于进水闸的消能防冲是不利的。本设计取p=10%作为消能防冲的设计条件。此时,上=河|p=10%=36.1m,下取最不利情况,即下游无水时, 下=渠底=33.1m。综合上述四种特征水位:a作为闸孔尺寸设计的条件;bc作为闸顶高程设计条件;下=渠底=33.1m作为进水闸消能防冲设计条件。、闸底板的形式与高程:a、底板形式:采用平底板(宽顶堰),它的优点是洪水泄水稳定,构造简单,施工方便。b、底板高程:取与进水口拦河坝齐平,对于多泥沙的大、中河流,坝顶

17、应比设计水位下的河底平均高程高出1m至2m(或取沉沙槽水深的1/3),本枢纽取1.1m,所以:坝顶=进闸底=32.0+1.1=33.1m、闸孔形式:因为闸前水位变化幅度较大,引水=36.0m,最高=校核=38.35m。为了降低闸门高度及启闭设备容量,孔口设胸墙,墙底高程应高出引水水位(36.0m),取36.2m,墙顶高程与闸顶高程齐平,取39.5m。(见后)2、拦河闸:、底板形式与底板高程:a、底板形式:因为河道纵坡较小,宜采用平底板,且有利于加快排沙与泄洪。b、底板高程:取与河床平均高程齐平,即拦底=32.0m。c、孔口形式:为了加快泄洪,减少洪水期对上游水位的壅高,采用开敞式(不设胸墙)。

18、、对拦河闸有以下六种特征水位:a、正常引水时:上=36.0m, 下=|q=782=33.6mb、通过设计流量q=4020m3/s, 下=37.74m, 下=37.78m,c、通过校核流量q=5000m3/s, 下=38.35m, 下=37.78m,d、进水闸全部检修,p=75%相应q=400m3/s,全部由拦河闸下泄,相应上、下游水位为:上=36.0m, 下始=|q=2440m3/s=33.6m。e、在引水期遇到校核洪水,进水闸关闭,拦河闸泄洪,上、下游水位为:上=38.35m, 下=33.6m.f、在引水期遇到设计洪水时,进水闸关闭,拦河闸泄洪,上、下游水位为:上=37.74m, 下=33.

19、6m。综合上述六种特征水位:(1)a作为门高设计条件;(2)b、c作为闸孔宽度和闸顶高程设计条件;(3)d、e、f作为防冲消能设计条件。、拦河闸适宜宽度:根据水闸设计规范(sd133-84)编制说明,拦河闸闸孔宽度b闸与河道宽度b河适宜的比值b闸/b河=0.85。(当b河200m时)所以拦河闸适宜宽度b闸=0.85(270300)=230m255m。、容许过闸的单宽流量q:q根据河床地质情况确定,河床面以下4.711.9m属砾沙含卵石,11.9m以下属于砾质粗砂含砾石及土,厚18m,根据以上地质情况,q=2030m3/s.m。、交通桥:按二级公路的标准设计,净宽不小于7.0m,设计验算荷载汽车

20、-20。验算荷载挂车-100。3冲沙闸:、闸孔宽度取1/31/10或1/51/20的宽,与冲沙槽末端宽度相同。、冲沙闸的特征水位:取冲沙时的水位,冲沙方式采用拦河闸进水闸及另一侧的冲沙闸全部关闭,对应p=75%的流量q=400m3/s全由一个冲沙槽下泄。上=36.0m, 下= |q=244m3/s=33.6m,以上述的条件作为冲沙闸消能防冲的设计条件。4防洪墙:上游防洪墙:为1001000年一遇洪水时,枢纽不被淹没,进水闸上游胸墙与永清公路基构上游防洪堤,堤顶高程应满足以下两点要求:与堤顶防洪高程协调一致;枢纽不被洪水淹没。所以堤顶高程取为39.5m.。下游防洪堤:由进水闸背水一侧及冲沙槽下游

21、胸墙构成,堤顶高程应使枢纽不被淹没的条件是: 堤顶=38.5m比 校下=37.87m高出0.63m。第三章 拦河闸设计主要内容:闸孔设计、消能防冲设计、防渗排水设计、闸室布置、闸室稳定计算、两岸连接建筑物计算。第一节 闸孔设计主要内容:闸孔宽度、闸孔高度、闸门计算一、闸孔的形式1、孔口采用开敞式,不设胸墙。2、底板采用平底板(无坎宽顶堰),底板=32.0m。二、闸孔宽度(一)净宽nb:1、设计条件:要求枢纽通过:q设=4020m3/s(设计洪水流量);q校=5000m3/s(校核洪水流量)。2、计算公式:采用淹没宽顶堰公式:q=mb2gh03/23、计算孔宽nb:r=a/x=(285+25.7

22、4) 5.74/(285+25.741+22)=5.48 c=1/nr1/6=1/0.02255.481/6=59v=crj=595.481/2000=3.04m3/sht =37.38-32.0=5.38mh=37.74-32.0=5.74m所以h0=0.87查得=0.93则:nb=q/m2gh03/2 =4020/0.930.3850.929.86.213/2 =4020/22.08=182.06m式中:m:无侧面收缩的流量系数,取0.385。:侧收缩系数。取0.9:淹没系数。取0.93即nb 取190m。因为n=20,所以b=190/20=9.5m4、分缝分孔确定闸墩的形状与厚度:分孔:

23、取20孔,每孔宽9.5m。墩厚:两边墩取1.0m,缝墩取1.6m,中墩取1.2m。墩形:中墩采用半圆形,边墩采用方形。因孔宽9.5m,且平面闸门的水压力较大,会相应增加启闭机容量,所以采用弧形闸门。采用两孔一联为拦河闸的形式,两孔一联和一单孔为冲沙闸的形式,因两孔一联,其结构布置匀称,基底压力偏心距小,整体性、抗震性均较好,可以有效减少不均匀沉降,且砼铺盖长度为2030m,如果用三孔一联,砼铺盖长度已接近30m,铺盖过长会降低单位长度的防渗效果,所以综合上述因素,采用两孔一联。5、求:实=1-0.2(n-1)0+kh0/nb =1-0.2(20-1)0.66+0.76.21/182.06 =1

24、-0.213.240.034 =0.916、验算实际过流能力:q=实mnb2gh03/2 =0.910.3850.93190/29.86.213/2=4241m3/s4241m3/s4020m3/s满足要求7、验算校核情况下过流能力:ht=37.87-32=5.87mh=38.35-32=6.35mk=a/x=(285+26.38)6.38/(285+26.381+22)=6.06c=1/nr1/6=1/0.02256.061/6=60v=crj=606.06(1/2000)=3.3m3/sh0=h+v2/2g=6.35+3.32/29.8=6.91m由ht/h0=5.87/6.91=0.85

25、查出=0.96q=实mnb2gh03/2 =0.910.3850.9619029.86.913/2 =5138m3/s5138m3/s5000m3/s满足要求(二)、每孔宽度:b孔=nb+101.6+91.2 =190+16+10.8 =216.8m(三)、验算闸孔宽及河宽比:据水闸设计规范sd133-84知:b河200mb孔/b河=216.8/285=0.760.85b孔=216.82850.850.85为经验值 验算结果接近它就认为满足要求。(四)、验算过闸单宽流量q:据水利计算手册查得q =25m3/s.m通过设计流量时:q=q设/b孔=4020/216.8=18.54m3/s.m25m

26、3/s.m通过校核流量时:q= q校/b孔=5000/216.8=23.06m3/s.m25m3/s.m满足要求三、闸顶高程:根据规范,闸顶高程应满足下列两种情况:泄水时:顶=设计洪水+a设 =37.74+1.0 =38.74m 顶=校核洪水+a校 =38.37+0.7 =39.08m所以,应取顶=39.08m考虑,枢纽防洪应该和两岸顶一致,也可取为39.5m。闸孔高度=39.5-32=7.5m.四、闸门高度由于闸门作用是在枯水期壅高水位供进水闸取水,所以顶应不低于36.0m,为了防止水流漫过闸顶,锈蚀闸门结构,门顶高程应该高于36.0m。所以:门顶=36.0+d浪 =36.0+0.5 =36

27、.5m第二节拦河闸消能防冲设计消能的方式与简单的设计内容:方式:根据资料,河床抗冲能力较差,所以采用底流消能,消能工的形式采用挖深式消力池。设计内容:池深d、池长lk、护坦厚t、海漫长l漫、防冲槽w、两岸护坡护底及构造设计。二、闸门的开启运用方式及操作规程1、运用方式:对于20孔水闸有多种运用方式。如:各孔同步均匀分级开启,隔孔对称均匀分级开启等。2、规程应遵守:对称性(指孔数、开度、对称性)、均匀性、分级开启(指每级开度一般不超过半米,与流量等因素有关)。三、消能防冲设计条件:(d、lk、t、l漫、tp等不利情况的确定)。(一)池深d:1、不利情况:按照水利学水跃理论,闸下泄q产生远驱水跃,

28、需设d,当hc-ht差最大时,d 最大,最不利,所以d的设计条件指hc-ht最大时。2、设计要求:对于最不利情况设计d,使下泄水流过池内发生稍淹淹没没水跃,使初始水面衔接满足:hc=(d+ht+z)/ hc=1.051.1 z与池内水量有关系。式中:hc跃后水深。hc下游水深。d池深。淹没安全系数。z消力池出口处水面落差。(二)池长lk:1、不利利情况:挖池深d以后,按1:31:4边坡与底板连接,据实验结果,池内水跃始断面在斜坡末端,池内水跃长度是自由水跃长度的0.70.8倍。lk=(34)d+(0.70.8)lj所以,最不利的情况是自由水跃lj最大时。2、计算公式:lj=6.9(hc-hc)

29、式中:lj自由水跃 hc收缩水深根据经验,当通过最大流量时,lj最大。(三)护坦厚t:1计算公式: 按抗冲要求t=kqh式中:k经验系数,取0.1750.2 q入消力池单宽流量h上、下游水位差 2不利情况:qh最大时是最不利的情况。(四)海漫长l漫1计算公式:按抗冲要求: l漫=k qh 式中:k海漫长度计算的经验系数,取12。q出池的单宽流量。h上、下游水位差。2不利情况:qh最大时是最不利的情况。(五)冲刷坑深:1计算公式:tp=1.1q/v 式中:q出池的单宽流量。v下游河床流量,取0.8m/s-1.0m/s . 2.不利情况: q最大时是最不利的情况.四、d、lk、l 漫、t等不利情况

30、与水闸计算工况及闸门开启方式之间的关系.(一)关系: 1d、lk、l 漫、t等不利情况可能发生在某一种工况下,某一种闸门的开启方式下的某一个开度下。 2d、lk、l 漫、t等不利情况没有同步性,d最不利不一定就是lk、l 漫、t等的最不利情况。(二)计算内容: 应该是对于每一种的闸门开启方式下的每一个开度进行计算,对最不利情况进行计算。五本设计采用计算工况及闸门开启方式:本设计只对于一种工况及一种闸门开启方式来计算。1 计算工况:选校核洪水对应的上游水位上=38.38m.下始=33.6m.闸门的初始开度:e0=0.3m q=uenb2gh02.闸门的开启方式:各孔闸门是同步分级均匀开启,每级开

31、度可以取e0=0.3m0.5m。六、计算公式:(一)求各开度下的流量:1孔流:e/h0.65 q= uenb2gh0式中:u流量系数. 淹没系数. e开度. nb净宽. h0堰顶全水头.hthc(淹没出流). hthc(自由出流) =1.2.堰流: e/h0.65 q=mnb2gh03/2 式中: 侧面收缩系数. m无侧面收缩的流量系数. 淹没系数. nb净宽. h0流速水头.ht0.8h(自由出流) ht0.8h(淹没出流)(二)单宽流量q:1. 入池流量q: q=q/b孔2出池流量q:q=q/b河宽(三)求跃前跃后水深:1 跃前水深:hc=e式中:垂直收缩系数. e开度.2.跃后水深: h

32、c=hc1+8aq2/ghc3-1/2式中:q入池流量 hc跃前水深(四)临界水深hk: hk=3q2/g(五)求下游水深ht: 先求出流量模数:k0=q/i再求出b河2.67/nk0.推出ht.(六)自由水跃lj: lj=6.9(hc-hc)(七)护坦厚t: t=kqh 式中:k经验系数,取0.175-0.20.(中小型取小值). q入池单宽流量. h上、下游水位差.(八)求海漫l漫 l漫=kqh式中:k海漫长度计算系数,取12。 q出池单宽流量。(九)冲刷坑深度tp: tp=1.1q/v 式中: q出池单宽流量。 v河渠土壤允许平均流速,取1.0m/s.七、计算方法和步骤 1、可以列表来计

33、算不利情况。(见表3-1)表3-1qmax=5000m3/s (hc-ht) max=1.337m ljmax=23.58m tmax=0.747m l漫max41.783m tpmax=19.25m2.根据下列不利情况d、lk、t等八、计算结果:由表3-1知: tmax=0.747m 取 tmax=0.7m tpmax=19.25m 取tpmax=19mljmax=23.58m 取 ljmax=24ml漫max41.783m 取 l漫max42m (hc-ht) max=1.337m 取(hc-ht) max=1.34m所对应的hc=40417m ht=2.81m q=7.843m3/s.九

34、、求池深d: 由表3-1知:htmax/hkmax由水力学附录表查得 d=0.92m十、求池长lk: lk=(34)d+(0.70.8) ljmax =30.92+0.724 =19.56m十一、布置海漫: 1海漫的作用:海漫能够削减水流剩余流量,使水流均匀地扩散,调整流速分布,减小底部冲刷。 2海漫布置: 海漫的布置一般接消力池,前面宜设置510m有水平段。(取10m)。首端适当加厚,为了加大水深减小流速,接水平段向下游砌筑1:10的斜坡,海漫全长42m.3.构造设计:(见图3-1)使用材料:水平段的流速较大,冲刷能力强,故水平段采用浆砌石砌筑,斜坡段采用干砌石砌筑。厚度0.30.5m 取0

35、.4m垫层:为了改善地基应力和排水能力,采用碎石垫层1015m,取10cm.4.两岸的护坡材料,厚度、垫层都与河底海漫相同,护坡顶伸到岸坡内0.5m,护坡底做齿墙。十二、冲刷坑从槽顶算起冲坑深:t冲=t冲max-htht由表3-1所对应的t冲max得出:ht=5.87m=l海漫/10=42/10=4.2mht=5.87+4.2=10.07mt=19.25-10.07=9.18m十三、冲坑上游需要堆石面积:w石=t冲2+(mt冲)2式中:m冲刷坑上游边坡系数,取3。 护坡堆石厚,取0.5m。 w石=0.59.182+(39.18)2 =0.529.03 =14.51m2十四、防冲槽(见图3-2)

36、 设h槽=12m, 取h槽=2m b槽=(12)h槽, 取b槽=12=2m 上游坡度:m1=23,取2。下游坡度:m2=3 w槽=(22+4+32)+4/22=18m2 w槽=18m2w石=14.51m2满足要求。十五、构造要求(一)消力池:(见图3-3、3-4、3-5)1、材料:采用砼c152、分缝:顺水方向分缝,缝距2030m,位置不可在孔内。3、排水:护坦上设排水孔,直径510cm,间距12m,交错布置,成梅花状布置。(取7cm,取2m),下游设反滤层,粒径510cm,厚0.5m。4、尾水坎:高程:=32m或=32.5m 厚度:与护坦末端相同或稍薄。(二)、防冲槽:(见图3-6) 内设堆

37、石,粒径2030cm。(三)、护坡海漫防冲槽段内的护坡与底相同,槽末以后护坡长(46)h.。第四章 拦河闸结构布置一、闸门(一)型式尺寸1、型式:因为跨度大于810米,所以采用双主横梁式弧形钢闸门。2、尺寸:宽高=9.54.5m(二)面板支承结构:支臂、肢杆二支,支承右横梁,底梁距闸底处等于0.10.2倍的门高(取0.9m),顶横梁距闸顶处等于0.4倍的门高(取1.8m),吊耳在底横梁处。(三)支铰高程:取高于下游最高水位约0.5m。37.74+0.5=38.24m(四)支臂长度:取1.11.5倍门高。此处为8m。(五)牛腿尺寸:宽:0.50.7m,取0.6m。 长:0.81.0m,取1.0m

38、。 斜率为:12.513.5,取13.5。(六)支臂与门面板连接:采用斜撑式连接,悬臂长为b/5,取1.9m。(七)支撑铰:支撑铰采用圆锥铰。(八)弧门自重:b10m, g=kckbh0.42b0.33hs式中:b孔口宽度。b=9.5m. h孔口高度。h=39.5-32=7.5m. hs设计水头。hs=38.35-32=6.35m. kc材料系数。普通低碳钢kc=1.0,低合金kc=0.8.此处kc=1.0 kb孔口宽度系数。5mb10m,kb取0.472。 g=kckbh0.42b0.33hs =1.00.4727.50.429.50.336.35 =14.67吨(九)止水布置:1、侧止水:

39、采用p型橡皮止水,止水挤压宽b=610cm。长为面板弧曲线长,个数2个。2、底止水:采用胶木,橡皮均可。长度等于闸门的宽度。二、启闭机:取3倍的门重。(主要参数见表4-1,4-2,图4-1)fq=314.67=44.01吨表4-1启闭机型号启闭力(吨)启闭高度h(m)主要尺寸(mm)abcehgijmnqpg-24024091682892.51801322302000125420601300800表4-2启闭机型号吊点中距l(m)滚筒直径(mm)机重(不含电器设备)地脚螺栓作用力(kg)qpq-2403.1m96006.17/6.65m24600q1q2q3q49028110761491316

40、653二、闸墩(一)、墩头形状、厚度见第三章第一节。(二)、闸门布置:1、工作闸门2、检修闸门:平面叠梁式闸门。3、两门间距:1.52.0m.(三)、检修桥:宽1.52.0m.(四)墩长:要满足布置检修桥、工作桥(3 5m)、交通桥(9 m)要求。(五)、墩顶高程:1、检修桥:39.5 m2、工作桥:要满足两项要求:闸门全开,底缘高出上游最高洪水r+超高(0.1 0.2);闸门全开,顶缘要低于工作桥纵梁底部0.5 1 m。3、交通桥:39.5m。也可放低一点。三、工作桥(见图4-2)(一)总长:l总=nb+dz+df+2db =190+91.2+101.6+21 =218.8m(二)工作桥跨度

41、:1、中孔:l0=2b+dz+df =29.5+1.2+1.6 =21.8m2、边孔:l0=b+db+df/2 =9.5+1+1.6/2 =11.3m(二)桥结构型式:由于l0810m,所以采用梁式双t型式。(四)尺寸:1、宽度:一般为35m,取4.5m。 2、高度:hl=(1/81/10)l0=11.2m , 取1.0m。(五)桥面高程:43.0+1+0.2=44.2m四、交通桥(见图4-3)(一)宽、长及l0同工作桥。(二)结构型式:5t型梁式桥,纵梁门间距是1.52.0m,取1.6m。(三)高度:h交=(1/81/10)l0=1.31.5 取h交=1.5m(四)人行道:单侧宽0.8m,栏

42、杆0.2cm,高出行车道0.2m,栏杆高1.0m。(五)路面:高铺装,砼采用c20,厚68 cm,取8 cm。(六)横坡:i=1.5 2.0,取i=2。(七)纵坡:i=2.0 3.0,取i=3。两侧在行车道边缘每隔10 m设排水孔。五、便桥(见图4-4)(一)总长:跨度同工作桥。(二)结构型式:双t型梁式桥。(三)桥高:h便=(1/8 1/10)l0=1.1 1.4m,取h便=1.2m(四)桥面高程:39.5+h+铺层厚,碎石厚0.1m 则:桥面=39.5+1.2+0.1=40.7m(五)铺层:碎石,厚0.1m。(六)栏杆:高取1.0m。六、底板(一)结构型式:整体式平底板。(二)底板厚:t=

43、(1/5 1/8)b=1.2 1.9m,取1.5m。(三)齿墙:(见图4-5)第五章 拦河闸的防渗排水设计第一节 地下轮廓线设计一、设计要求:地下轮廓线长满足l1-14ch其中:c粗砂。取c=4.5。 h最大的水位差。(指闸上、下游)取引水时h=36-32=4.0mch=4.54=18 ml1-14=1+0.52+0.74+13+1+12+15+2=37.8m l1-14=37.8ch=18m 满足设计要求。二、型式(见图5-1)1、材料:钢砼铺盖。 铺盖+底板防渗2、尺寸:长:(2 4)h ,h=4.0m,取长=16 m 齿墙为(0.8 1.0)m,取1.0m,底板长取18 m3、垫层:采用

44、砼c5,铺盖与底板各设10 cm。第二节渗透计算一、内容:1、底板下渗透压力分布图形。 2、形验算溢出坡降小于允许坡降值。 3、验算jxjx二、方法:采用直线法。三、计算步骤:1、先作渗压水头分布图。(见图5-2) 2、底板下的渗透压力分布图。(见图5-3) 3、j出=h13/h13-14j出 =0.21/2=0.11j出=0.45 4、jx=h/l1-14jx =4.0/37.8=0.11jx=0.17 尺寸合理,满足要求。 第六章 拦河闸稳定、地基应力计算第一节 概述一、设计内容:抗滑稳定与地基应力的验算。二、工况:正常挡水期(属于基本组合)。三、计算单元:1、顺水方向:长18m。 2、垂

45、直方向:宽21.8m。四、公式:1、抗滑:k=fw/pk 式中:f砼与粗砂,取0.5。 2、地基应力:maxmin= w/bl+(-)6m0/bl2 (平均应力) 五、控制标准:1、抗滑:k=1.25(级基本组合) 2、=100150kn/m2,=2,属中等密实粗砂粒基。(属基本组合)第二节 正常挡水时抗滑稳定及地基应力计算一、荷载:1、结构自重:底板:w1=(1.6+1.2+29.5) 1.51825=14715kn闸墩:w2=7.5(0.8+1.2+0.8) 1825=9450knw2=3.54.5(0.8+1.2+0.8) 25=1102.5kn门重:g1=14.679.82=288kn

46、工作桥重:w4=(0.1+0.2) 0.5+0.151.321.8252=718.7kn启闭机:g2=6.659.82=130.34kn交通桥:w5=(0.1+0.2) 1.725+0.31.5821.58252=1080.7kn2、水平荷载:上游水压力:(见图6-1)p1=1h12b /2 =19.84221.8/2=174.4kn p2=1h22b/2=19.82221.8=43.6kn p3=h22b=9.82221.8=87.2kn下游水压力:p4=h32b=9.81.6221.8=558kn水重:w水=24.56.521.81=12175.37kn扬压力(见图6-2):1=686.7

47、1=686.7kn 2=0.2431821.81=95.35kn 3=10.2641821.81/2=444.2kn3、车辆荷载:(见图6-3)横向布置。(见图6-4)纵向布置。(见图6-5)二、荷载简化:1、简化中心o点在上、下游底板中心。2、列表计算(见表6-1)。荷载名称垂直力(kn)水平力(kn)力臂(m)力矩m0(knm)底板w114715闸墩w29450w31102.53.754134.38闸门g1288.03.751080.0工作桥w4718.73.752695.13交通桥w51080.74.54863.15启闭机g2130.343.75488.775上游压力p11744.02.513106.5p2436.0p3872.0下游水压力p4558.01.0650扬压力1686.7295.353444.26.0水重g3121752.5304

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