东莞市M镇西部水闸设计说明资料

1、第一章一.综合说明：水闸位于东莞市 M镇西部，第二涌口。是一宗集防洪、灌溉交通等效益的综合中型水 利工程。闸址位置地势平坦开阔，根据水闸有关规定和工作经验考虑拟定水闸闸孔采用开敞式；由于水位变化较大，挡水水位大于泄水水位，故采用胸墙孔口。二、设计资料；1、规划数据;(1)工程等级根据水利电力工程等级划分及洪水标准(SL252-2000)表2.1.1 “水利电力工程分等指标”和表2.1.3 “拦河水闸工程分等指示“，第二涌水闸工程等级确定为中型出等工程， 即主要建筑物为3级，次要建筑为4级，临时建筑为5级。(2)闸孔设计水位与流量组合闸上游水位1.829m 闸下游水位1.776m(3消能设计水位

2、流量组合 设计情况；正向：反向： 校核情况：正向：反向：(4)稳定设计水位上游水位上游水位上游水位上游水位4.5m,下游水位1.0m,流量342m3/s0.5下游水位2.5流量307m/s5m,下游水位1.83m,流量425m/s0.0m,下游水位 2.5m流量275m/s正向设计:上游水位4.5m,下游水位1.0m正向校核:上游水位5.0m,下游水位1.0m反向设计:上游水位0.5m,下游水位2.5m反向校核:上游水位0.0m,下游水位2.5m(5)安全系数和允许应力A抗滑安全系数水闸在各工况下抗滑安全系数(K)工况基本组合特殊组合I特殊组合nK1.251.101.05B基底应力基底应力最大

3、值与最小值比的允许值地基地质荷载组合基本组合特殊组合中等坚实2.02.5C.抗浮安全系数基本组合(Kf) =1.10特殊组合(Kf) =1.05(6)河道断面河宽高程-5.5m,宽70m,边坡1:3.2、闸下水位流量关系表流量 Q(m3/s)04997141208251311342418.8420下游水-5.26-4.00-2.93-2.20-1.07-0.340.551.001.771.82位(m)0081493061说明：当底坎属于平底堰时 e/HW0.65时为孔流，e/H0.65时为堰流当底坎属于曲线形使用堰时 e/Hw 0.75时为孔流，e/H 0.75时为堰流3、地质资料根据2007

4、年2月赣州工程勘测院提供的M镇第二涌睡着工程地质勘察报告。勘察深度内各土层自上而下大致分为 5层，各层分述如下：第1层：高程-3.6m-5.75m, 土质为重粉壤土，N=9-13击第2层：高程-5.3m-3.6m, 土质为松散中粉质壤土，贯入击数 N=8击第3层：高程-11.3mL -5.3m, 土质为坚硬粉质壤土，贯入击数 N=15-21击第4层:高程-15.4m-11.3m, 土质为中粉质壤土，贯入击数 N=12击第5层：高程-15.4m-15.4m, 土质为粉质壤土，贯入击数 N=14击其中：第三层C=6.7t/回填资料：4.其他资料：(1)风速：(2)胸墙底高2.0m,顶高5.5m(3

5、)交通桥按汽-15设计挂-100校核，净宽9.0m,拟定采用钢筋混凝土较接板桥。(4)海曼长度计算系数Ks,根据闸基土质为坚硬粘土，取 Ks=7(5)查水闸粘土的不冲流速为 0.750.95m/s,取0.85m/s.(6)由于地基为粉质粘土，查水闸设计规范表 4.3.2取C=3(7)粉质粘土容许()=46(8)地基承载力由所给资料可得土层的校准贯入击数 N=1异21击，(根据水闸设计设计规范 设计指南可以查直接由图8-3查得容许承载力)查土力学表 8-11得承载力标准值fk=370600,取安全系数 Fs=2.5,则地基承载力R=148240Kpa(9)地基不均匀沉降的要求：4=2(10)抗滑

6、稳定验算公式Kc二2222222222222222222222222222222222222222水闸水力设计内容包括：23一、闸孔设计1 、闸室结构型式第二章1、闸孔总净宽、消能防冲设施的设计计算、闸门控制运用方式的拟定该闸址位置地势平坦开阔，根据水闸有关规定和工作经验，考虑拟定水闸闸孔采用开敞。 由于水位变化比较大， 挡水水位大于泄水水位， 故采用胸墙孔口， 以减少闸门高度高度和启门力， 从而降低工作桥高度和工程造价。 综上所述，该闸采用带胸墙的开敞式闸室结构。2、堰型选择及堰顶高程的确定根据工作经验， 平原地区宜采用结构简单， 施工方便， 自由出流范围大的平顶宽顶堰， 底板顶部高程取决于

7、闸下渠道的允许最大单宽流量， 一般情况下拦河闸的底板与河床齐平，拟取闸底板顶面（即堰顶）与河底齐高，高程-5.5m.3、孔口尺寸的确定、闸孔总净宽应根据泄流特点、下游河床的地质条件和安全泄流要求，结合闸孔孔径和孔数的选用， 经技术经济比较后确定。 计算时分别对不同水流情况， 根据给的设计流量、上下游水位和初定的底板高程及堰型来确定。闸孔总净宽：根据水闸设计规范 SL265-2001 实施指南 A.0.2 对于平地堰，当堰流出处于高淹没（hs/H00.9）时，闸孔总净宽可按下面公式计算：2222222222222222222222222222222222222222222222222222222

8、22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222闸孔孔径半径和孔数的确定：闸孔孔径根据水闸地质条件、运行要求、闸门结构形式、启闭机容量、以及闸门的制作运输、安装等因数确定。选用的闸孔孔径应符合国家现行的 SL74-95水利水电工程钢闸门设计规范所规定的闸门孔口尺寸系列标准。闸孔孔数少于 8 孔时，宜取单数孔，以利于对称开启闸门，改善下游水流条件。拟将闸孔分为7孔，中间孔孔宽为10m,其余6孔各孔孔宽为6m,则闸孔实际总净宽为B0=10+6X 6=46m 水闸总宽度为 46+1.6 X 6=

9、55.6mo二、消能防冲设计 消能防冲设施包括：消力池、海曼即防冲槽三部分1、消能防冲方式的确定：平原地区的水闸，由于水头底，下游水位幅大，一般都采用底流式消能。2. 消能设计条件的确定：水闸在泄洪或引水过程中， 随着闸门开启高度的不同， 闸下水深、 流态及过闸流量也随之变化。一般是上游水位高、闸门分级开启、单宽流量大是控制条件，为了保证水闸既能安全运行， 又不增加工程造价， 设计时以闸门的开启程序， 闸孔孔数和开启高度进行多种组合计算，比较分析确定。上游采用开闸泄流时的最高挡水位。 选用下游水位时，考虑水位上升滞后于流量 增大情况，计算时选用相应前一开度泄流量的下游水位。 下游始流水位选择可

10、能 出现的最底水位，同时还考虑水闸建成后上下游河道可能发生淤积或冲刷以及尾 水位的不利影响。根据上述原则，由设计要求给定的四种水位消能情况， 拟将闸门的运行式如下 表所小：开敞泄流方式：单位；m2/s闸门开 启级数一一二四五六正向设计50100300342-校核50100300400425反向设计50100307-校核50100275-根据上面面闸门各级开度时的泄流情况，计算出未采取防冲消能设计前的流 态情况，如果下游产生淹没跃的就不用消能， 如果下游出现远驱水跃的就必须采 取消能措施。下游跃后水深参考水力学（黄河水利职业技术学院张耀先丁新求编）259 页，可按下面公式计算：2222 2222

11、 22222222 2222 22222222 2222 2222采用试算法，根据相应的流量，先假定一个闸门开度 e,然后按上面公式计 算理论的过流量，再与给定的流量比较，如果两者非常接近，就认为假定的开度 e正确，如果不接近就重新试算，直到结果符合。计算结果下表所述：泄流水流流态:油闸门开度e（m）水面连接油闸门开度 e（m）水面连接正向设计500.12远驱水跃反向设计500.14远驱水跃1000.24远驱水跃10010.27远驱水跃2000.48远驱水跃2000.54远驱水跃3000.98淹没水跃3071.15淹没水跃3421.28淹没水跃校核500.12远驱水跃校核500.14远驱水跃1

12、000.24远驱水跃1000.27远驱水跃2000.47远驱水跃2001.02淹没水跃3000.94淹没水跃2751.17淹没水跃4001.48淹没水跃4251.71淹没水跃根据上面水闸泄流方式及相应的下游流态，只需对远驱水跃情况进行效能设 计。3、消力池的设计（1）消力池池深：根据不同水位组合在不同闸门开度时的自由出流情况计算消力池池深S,下面以设计情况正向排水时，闸门开度为 0.12m时为例计算说明（参考水力学张耀 先丁新全编P293-294）:1）先估算池深。2）计算建池后的hc.首先用下面公式试算建池后的hc,再用hc计算出相应的hc ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ

13、ZZZZZZZZZZZZZZZ用估算法，先估计一个hc,然后代入上式，使等式左右两边相等，此时的 hc值 就是理论的hc3）计算ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZAAAAAAAAAAAAAAAAZZZZZZZZZZZZZZZZZZ ZZZZZ4）计算（T 0若在1.05-1.10的范围内，则消力池深度 S满足要求。否则调整S,重复 以上步骤，直到满足要求为止。按照上面方法计算不同闸门开度时的自由流情况 消力池深度d,计算结果列于下表过流量（m3/s）池深（nj）正向设计500.751000.922000.80校核500.761000.962000.84反向设计500.65100

14、0.782000.60校核500.651000.81为了使消能效果更佳,减少下游河床的冲刷,拟取上下游消力池深均为d=1.5m。消力池长度：根据前面的计算正向和反向均需要建消力池，根据不同水位组合分别计算各自情况时需建的消力池长度。根据SL265-2001实施指南附录B,消力池长度可以按下面公式计算ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ消力池与闸底板以1:4的斜坡段相连接同理可计算出其

15、他情况所需的消力池长度并把结果列于下表：Q(m/s)消力池长（m正向设计5014.010017.020020.9校核5014.110017.220021.1反向设计5014.110017.220021.1校核5013.510016.3根据上表计算结果取：正向排水时：取消力池长为22ml反向排水时：取消力池长为20m（2）消力池底板厚度计算：根据水闸设计规范SL265-2001实施细则附录B,消力池底板厚度公式按下面公 式计算：根据抗冲和抗浮要求，分别按下式计算，并取其最大值ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ

16、ZZZZZZZZ式中：t 一消力池底板厚度，m H 一闸孔泄流时的上、下游水位差，mK1一消力池底板计算系数，（0.150.20）取k1=0.175 k2一消力池底板安全系数，（1.11.3）取k2=0.12U一扬压力，kpa卅作用在消力池底板顶面的水重，kpa pm-作用在消力池底板上的脉动压力，kpa Y b一消力池底板白饱和重度，Kn/m3根据上面计算消力是的设计依据水位组合（最危险组合）为： 正向排水时：上游水位5.0m,下游水位1.83m,下泄流量425m3/s反向排水时：上游水位2.5m, 下游水位 0.0m, 下泄流量 305m3/s经计算得：正向消力池厚：计算的池厚为t=0.645m, 取 0.7m反向消力池厚：计算的池厚为t=0.515m, 取 0.6m构造要求：消