水闸毕业设计

第一章基本资料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1/4000～1/2100之间，东陵至浑河堡为1/1400，浑河堡至永清公路桥为1╱2000，公路桥至西苏堡为1/2100。东陵以上河槽宽浅、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250～300米,沿河两岸有广阔滩地,宽约1～2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400～420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38.0～38.5米,右岸距堤防160米,左岸无堤,河床比降1/2000,洪水比降1/2500。漠家堡附近河道情况：此段河道规整，顺直段长2.5公里,河槽宽270～300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35.0～36.0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。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4.7～11.9米；砾质粗砂含砾石及土，厚6～18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2.4～4.5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7５%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=6～10mm）来量：W10%=85800m3,W2%=1727000m3.。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)0.15000.038.3537.8414020.037.7437.3853320.037.2636.98102800.036.8436.63252015.036.1035.9875400.033.9033.7585287.033.5633.54三、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5～9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3～5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1905～1955年资料统计，年平均气温7.5°C,7月份最高,月平均气温24.8°C,1月份气温最低,月平均气温-12.8°C,月平均最高气温为7月,达30.2°C,月平均最低气温为1月份,达-18.6°C。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Q——H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：⑴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。⑵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。⑶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，综合考虑二者。㈠从两岸引水角度来看，枢纽应选择在以下地方：河流顺直、稳定；主河槽较窄、两岸陡；水流在两岸靠岸。㈡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：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。枢纽的位置应在李官堡与漠家堡之间选择，因素比较如下：李官堡：a、顺直段长1.5km,河道稳定；b、河宽400～420m；c、河底高程34.2m。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270～300m；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，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78×2=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，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=6～10mm）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、防沙设施型式：根据工程经验，枢纽内防沙设施有两种形式：①沉沙槽②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①、引水率：u=Qs1/Qs2|p=75%=78×2/400=39%②、引水角：即进水口的水流方向与河道主流的夹角α,一般α=30°～60，α合适，可以减免入口处水流产生的横向环流。本枢纽的α=30°。根据印度的经验，引水口边缘与拦河闸夹角β=105°～110°时，防沙入渠效果最好。本枢纽取β=103°。③、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：ⅰ设计洪水▽上=37.74m,▽下=▽渠底=33.1m(见下面)ⅱ校核洪水▽上=38.35m,▽下=33.1m④、对于进水闸消能防冲设计不利情况的水位：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%＜P＜75%，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：⑴a作为闸孔尺寸设计的条件；⑵bc作为闸顶高程设计条件；⑶▽下=▽渠 底=33.1m作为进水闸消能防冲设计条件。⑤、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=33.1m⑥、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:①、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）。②、对拦河闸有以下六种特征水位：A、正常引水时：▽上=36.0m,▽下=▽|Q=78×2=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=33.6m。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。③、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×(270～300)=230m～255m。④、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4.7～11.9m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]=20～30m3/s.m。⑤、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。验算荷载挂车-100。3．冲沙闸：①、闸孔宽度取1/3～1/10或1/5～1/20的宽，与冲沙槽末端宽度相同。②、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100～1000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：要求求枢纽通过：：Q设=4020mm3/s(设计洪水流流量)；Q校=5000mm3/s(校核洪水流流量)。2、计算公式：采用用淹没宽顶堰堰公式：Q=mεσb√2gH03/23、计算孔宽nb::R=A/X=(2285+2××5.74))×5.774/(2885+2×55.74×√√1+22)=5.448C=1/nR11/6=1//0.02225×5.4481/6=599V=C√RJ=559×√5.48××1/20000=3.04mm3/sht=37.38-332.0=55.38mH=37.74--32.0==5.74mm所以H0=0.87查得σσ=0.933则：nb=Q/mεσσ√2gH03/2=44020/00.93×00.385××0.9×√√2×9.88×6.2113/2=40020/222.08=1182.066m式中：m：无侧面面收缩的流量量系数，取0.385。ε：侧收缩系数。取取0.9σ：淹没系数。取00.93即nb取190mm。因为n=20，所以bb=190//20=9..5m4、分缝分孔确定闸闸墩的形状与与厚度：①分孔：取20孔，每每孔宽9.5m。②墩厚：两边墩取11.0m，缝墩取1.6m，中墩取1.2m。③墩形：中墩采用半半圆形，边墩墩采用方形。④因孔宽9.5m，且且平面闸门的的水压力较大大，会相应增增加启闭机容容量，所以采采用弧形闸门门。⑤采用两孔一联为拦拦河闸的形式式，两孔一联联和一单孔为为冲沙闸的形形式，因两孔孔一联，其结结构布置匀称称，基底压力力偏心距小，整整体性、抗震震性均较好，可可以有效减少少不均匀沉降降，且砼铺盖盖长度为20～30m，如果用三三孔一联，砼砼铺盖长度已已接近30m，铺盖过长长会降低单位位长度的防渗渗效果，所以以综合上述因因素，采用两两孔一联。5、求ε：ε实=1-0.2[((n-1)δ0+δk]H0/nb=1-00.2×[((20-1))×0.666+0.7]]×6.211/182..06=1-00.2×133.24×00.034=0.9916、验算实际过流能能力：Q=ε实mσnb√2gH033/2=0.91×00.385××0.93××190/√√2×9.88×6.2113/2=4241m3/ss∵4241m3/ss＞4020mm3/s∴满足要求7、验算校核情况下下过流能力：：ht=37.877-32=55.87mH=38.35--32=6..35mK=A/x=(2285+2××6.38))×6.388/（285+22×6.388×√1+22）=6.066C=1/nR1//6=1/00.02255×6.0661/6=600V=C√RJ=660×√6.06××(1/20000)=3.3m3/sH0=H+V2/2gg=6.355+3.322/2×9..8=6.991m由ht/H0=5.877/6.911=0.855查出σ=0.966Q=ε实mσnb√2gH03/2=0.91×0..385×00.96×1190√2×9.88×6.9113/2=5138m33/s∵5138m3/ss＞5000mm3/s∴满足要求（二）、每孔宽度度：B孔=nb+10×11.6+9××1.2=190++16+100.8=216..8m（三）、验算闸孔孔宽及河宽比比：据《水闸闸》设计规范范SD1333-84知：B河＞200mB孔/B河=216.8/2285=0..76＜0.85B孔=216.8＜2285×0..85∵0.85为经验值值∴验算结果接近它就就认为满足要要求。（四）、验算过闸闸单宽流量q：据《水利利计算手册》查查得[q]==25m3/s.m①通过设计流量时：：q=Q设/B孔==4020//216.88=18.554m3/s.m＜25m3/s.m②通过校核流量时：：q=Q校/B孔孔=50000/216..8=23..06m3/s.m＜25m3/s.m∴满足要求三、闸顶高程：根据规范，闸顶高高程应满足下下列两种情况况：泄水时：▽顶=▽▽设计洪水+AA设=377.74+11.0=388.74m▽顶=▽校核洪水+A校=338.37++0.7=339.08mm所以，应取▽顶==39.088m考虑，枢枢纽防洪应该该和两岸顶一一致，也可取取为39.55m。闸孔高度=39..5-32==7.5m..四、闸门高度由于闸门作用是在在枯水期壅高高水位供进水水闸取水，所所以▽顶应不低于36.0m，为了防止止水流漫过闸闸顶，锈蚀闸闸门结构，门门顶高程应该该高于36.0m。所以：▽门顶=336.0+dd浪=366.0+0..5=366.5m第二节拦河闸消能能防冲设计消能的方式与简单单的设计内容容：方式：根据资料，河河床抗冲能力力较差，所以以采用底流消消能，消能工工的形式采用用挖深式消力力池。设计内容：池深dd、池长LK、护坦厚t、海漫长L漫、防冲槽W、两岸护坡坡护底及构造造设计。二、闸门的开启运运用方式及操操作规程1、运用方式：对于于20孔水闸有多多种运用方式式。如：各孔孔同步均匀分分级开启，隔隔孔对称均匀匀分级开启等等。2、规程应遵守：对对称性（指孔孔数、开度、对对称性）、均均匀性、分级级开启（指每每级开度一般般不超过半米米，与流量等等因素有关）。三、消能防冲设计计条件：（d、LK、t、L漫、tp等不利情况况的确定）。（一）池深d:1、不利情况:按照照水利学水跃跃理论，闸下下泄Q产生远驱水水跃，需设d，当hc-ht差最大时，d最大，最不不利，所以d的设计条件件指hc-ht最大时。2、设计要求：对于于最不利情况况设计d，使下泄水水流过池内发发生稍淹淹没没没水跃，使使初始水面衔衔接满足：σhc''=(d+htt+△z)/hhc''=1.005～1.1z与池内水量有关系系。式中：hc''———跃后水深。hc——下游水深。d——池深。σ——淹没安全系系数。△z——消力池出口处水面面落差。（二）池长LK：：1、不利利情况：挖挖池深d以后，按1:3～1:4边坡与底板板连接，据实实验结果，池池内水跃始断断面在斜坡末末端，池内水水跃长度是自自由水跃长度度的0.7～0.8倍。LK=（3～4）d+(0.7～00.8)Ljj所以，最不利的情情况是自由水水跃Lj最大时。2、计算公式：Ljj=6.9((hc＂-hc)式中：Lj——自自由水跃hcc——收缩水深根据经验，当通过过最大流量时时，Lj最大。（三）护坦厚t：：1．计算公式：按按抗冲要求t=k√q′√△H式中：k—经验系系数，取0.1755—0.2q′′—入消力池单单宽流量△H—上、下游水位差2．不利利情况：q′√△H最大时是最最不利的情况况。（四）海漫长L漫漫1．计算公式：按抗抗冲要求：L漫漫=K√q′√△H式中：k——海漫漫长度计算的的经验系数，取12。q′——出池的单宽宽流量。△H——上、下游水位差。2．不利情况：q′′√△H最大时是最最不利的情况况。（五）冲刷坑深：：1．计算公式：tpp=1.1q′/[V]式式中：q′——出池的单宽宽流量。[V]——下游河河床流量，取取0.8m/ss---1..0m/s.2.不利情况况:q′最大时是最最不利的情况况.四、d、Lk、L漫、t等不利利情况与水闸闸计算工况及及闸门开启方方式之间的关关系.（一）关系：1．d、LLk、L漫、t等不利情况况可能发生在在某一种工况况下，某一种种闸门的开启启方式下的某某一个开度下下。2．d、LLk、L漫、t等不利情况况没有同步性性，d最不利不一一定就是Lk、L漫、t等的最不利利情况。（二）计算内容：：应该是是对于每一种种的闸门开启启方式下的每每一个开度进进行计算，对对最不利情况况进行计算。五．本设计采用计计算工况及闸闸门开启方式式：本设计只对于一种种工况及一种种闸门开启方方式来计算。计算工况：选校核核洪水对应的上游水位▽▽上=38.338m.▽下始=33..6m.闸门的初始开度::e0=0.3mmQ=uuenb√2gH02.闸门的开启方式::各孔闸门是同步分分级均匀开启启,每级开度可可以取e0=0.3mm—0.5m。六、计算公式：（一）求各开度下下的流量：1．孔流：e/H＜＜0.65Q=uuσenb√2gH0式中：u——流量量系数.σ——淹没系数..e———开度.nbb——净宽.H00——堰顶全水头.ht＞hc″(淹没出流).hht＜hc″(自由出流)σ′=1.2.堰流:e/H＜0..65QQ=εmσnb√2gH03/2式中中:ε——侧面收缩系系数.mm——无侧面收缩缩的流量系数数.σ——淹没系数..nb——净宽.H0——流速水头.ht＜0.8H（自由出出流）ht≥0.8H(淹没出流)（二）单宽流量qq:入池流量q:q=Q/B孔 2．出池流量q′::q′=Q/B河宽（三）求跃前跃后后水深：跃前水深：hc=ε′e式中：ε′——垂垂直收缩系数数.e———开度.2.跃后水深：hcc″=hc√1+8aqq2/ghc3-1/2式中：q——入池池流量hcc——跃前水深(四)临界水深hk:hk=3√q2/g(五)求下游水深ht::①先求出流量模数：：k0=Q/√i②再求出B河2.667/nk00.推出ht.(六)自由水跃Lj:Lj=6.9((hc″-hc)(七)护坦厚t:t=k√q√△HH式中:k———经验系数，取取0.1755---0..20.(中小型取小小值).q——入池单宽流流量.√△H——上、下游水位差..（八）求海漫L漫漫L漫漫=K√q′√△H式中：K——海漫漫长度计算系系数，取12。q′′——出池单宽流流量。（九）冲刷坑深度度tp:tp=1.1q′′/﹝v﹞式中中：q′——出池单宽流流量。﹝v﹞——河渠土壤允允许平均流速速，取1.00m/s.七、计算方法和步步骤1、可以列列表来计算不不利情况。（见见表3-1）表3-1Qmax=50000m3/s((hc＂-ht)max=1.3377mLjmmax=23.588mtmax=0..747mLL漫max＝41.7883mtpmax=19.255m2.根据下列不利情况况d、Lk、t等八、计算结果：由由表3-1知：tmax==0.7477m取tmax=0.7mtpmax=19..25m取tpmax=19mLjmax=233.58m取Ljmax=24mL漫max＝41.7783m取L漫max＝42m(hc＂-ht)maxx=1.3377m取(hc＂-ht)max=1.34m所对应的hc＂==404177mht=2.811mq==7.8433m3/s.九、求池深d:由表3-11知：Htmax/Hkmax由《水水力学》附录录表查得d=0.92m十、求池长Lk::Lk=(3～～4)d+((0.7～0.8)LLjmax=3×00.92+00.7×244=19..56m十一、布置海漫：：1．海漫的作作用：海漫能够削减水流流剩余流量，使使水流均匀地地扩散，调整整流速分布，减减小底部冲刷刷。2．海漫布置置：海漫的的布置一般接接消力池，前前面宜设置5～10m有水平平段。（取110m）。首首端适当加厚厚，为了加大大水深减小流流速，接水平平段向下游砌砌筑1：10的斜坡，海海漫全长422m.3.构造设计：（见图图3-1）①使用材料：水平段段的流速较大大，冲刷能力力强，故水平平段采用浆砌砌石砌筑，斜斜坡段采用干干砌石砌筑。②厚度0.3～0.5mm取0.4m③垫层：为了改善地地基应力和排排水能力，采采用碎石垫层层10～15m,取10cm..4.两岸的护坡材料，厚厚度、垫层都都与河底海漫漫相同，护坡坡顶伸到岸坡坡内0.5mm，护坡底做做齿墙。十二、冲刷坑从槽顶算起冲坑深深：t冲=t冲max-hht″ht由表3-1所对应的tt冲max得出：ht=5.87mmΔ=L海漫/10==42/100=4.2mmht″=5.87+4..2=10..07mt=19.25--10.077=9.188m十三、冲坑上游需需要堆石面积积：W石=δ√t冲2+（mt冲）2式中：m——冲刷刷坑上游边坡坡系数，取3。δ——护坡堆石厚厚，取0.55m。W石==0.5√9.182+(3×99.18)22=0.55×29.003=14..51m2十四、防冲槽（见见图3-2）设h槽=1～2m，取h槽=2mbb槽=（1～2）h槽，取b槽=1×2==2m上游坡度：m1=2～3，取2。下游坡度度：m2=3WW槽=﹝（2×2+44+3×2）+4﹞/2×2==18m2∵W槽=18m2＞W石==14.511m2∴满足要求。十五、构造要求（一）消力池：（见见图3-3、3-4、3-5）1、材料：采用砼CC152、分缝：顺水方向向分缝，缝距距20～30m，位置置不可在孔内内。3、排水：护坦上设设排水孔，直直径5～10cm，间间距1～2m，交错布布置，成梅花花状布置。（Ф取7cm，а取2m），下游游设反滤层，粒粒径5～10cm，厚厚0.5m。4、尾水坎：高程：：▽=32m或▽=32.5mm厚度：与护护坦末端相同同或稍薄。（二）、防冲槽：：（见图3-6）内内设堆石，粒粒径20～30cm。（三）、护坡海漫防冲槽段内的的护坡与底相相同，槽末以以后护坡长(4～6)H.。第四章拦河河闸结构布置置一、闸门（一）型式尺寸1、型式：因为跨度度大于8～10米，所以采用用双主横梁式式弧形钢闸门门。2、尺寸：宽×高==9.5×44.5m（二）面板支承结结构：支臂、肢肢杆二支，支支承右横梁，底底梁距闸底处处等于0.1～0.2倍的门高（取取0.9m），顶横梁梁距闸顶处等等于0.4倍的门高（取取1.8m），吊耳在在底横梁处。（三）支铰高程：：取高于下游游最高水位约约0.5m。∴37.74+0..5=38..24m（四）支臂长度：：取1.1～1.5倍门高。此此处为8m。（五）牛腿尺寸：：宽：0.5～0.7m,取0.6m。长：0.8～1.0m,取1.0m。斜率为：1﹕2.5～1﹕3.5,取1﹕3.5。（六）支臂与门面面板连接：采采用斜撑式连连接，悬臂长长为b/5，取1.9m。（七）支撑铰：支支撑铰采用圆圆锥铰。（八）弧门自重：：∵B≤10m,∴G=kc×kbH0.42B0.33Hs式中：B——孔口口宽度。B=9.55m.H———孔口高度。H=39..5-32==7.5m.HSS——设计水头。HHS=38.335-32==6.35mm.KCC——材料系数。普普通低碳钢KC=1.0，低合金KC=0.8.此处KC=1.0Kbb——孔口宽度系系数。5m≤B≤10m，Kb取0.472。G==KCKbH0.42B0.33Hs==1.0×00.472××7.50.442×9.550.33×66.35==14.677吨（九）止水布置：：1、侧止水：采用PP型橡皮止水水，止水挤压压宽b′=6～10cm。长长为面板弧曲曲线长，个数数2个。2、底止水：采用胶胶木，橡皮均均可。长度等等于闸门的宽宽度。二、启闭机：取33倍的门重。（主主要参数见表表4-1，4-2，图4-1）FQ=3×14.677=44.001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-2×4002×4091682892.51801322302000125420601300800表4-2启闭机型号吊点中距L(m))滚筒直径(mm))机重（不含电器设设备）地脚螺栓作用力(kg)QPQ-2×4003.1m～96006.17/6.665M24×600Q1Q2Q3Q49028110761491316653二、闸墩（一）、墩头形状状、厚度见第第三章第一节节。（二）、闸门布置置：1、工作闸门2、检修闸门：平面面叠梁式闸门门。3、两门间距：1..5～2.0m.（三）、检修桥：：宽1.5～2.0m..（四）墩长：要满满足布置检修修桥、工作桥桥（3～5m）、交通桥桥（9m）要求。（五）、墩顶高程程：1、检修桥：39..5m2、工作桥：要满足足两项要求：：①闸门全开，底底缘高出上游游最高洪水Δr+超高（0.1～0.2）；②闸门全开，顶顶缘要低于工工作桥纵梁底底部0.5～1m。3、交通桥：▽399.5m。也也可放低一点点。三、工作桥（见图图4-2）（一）总长：L总总=nb+∑dz+∑df+2dB=1990+9×11.2+100×1.6++2×1=2118.8m（二）工作桥跨度度：1、中孔：L0=2b+ddz+df=2×9..5+1.22+1.6=21.88m2、边孔：L0=bb+dB+df/2=9.55+1+1..6/2=11..3m（二）桥结构型式式：由于L0＞8～10m，所以采用用梁式双T型式。（四）尺寸：1、宽宽度：一般为为3～5m，取4.5m。22、高度：hL=(1/8～1/10))L0=1～1.2m，取1.0m。（五）桥面高程：：43.0++1+0.22=44.22m四、交通桥（见图图4-3）（一）宽、长及LL0同工作桥。（二）结构型式：：5T型梁式桥，纵纵梁门间距是是1.5～2.0m，取1.6m。（三）高度：h交交=（1/8～1/10）L0=1.3～1.5取h交=1.5mm（四）人行道：单单侧宽0.8m，栏杆0.2cm，高出行车车道0.2m，栏杆高1.0m。（五）路面：高铺铺装，砼采用用C20，厚6～8cm，取8cm。（六）横坡：i==1.5～2.0％，取i=2％。（七）纵坡：i==2.0～3.0％，取i=3％。两侧在行车道边缘缘每隔10m设排水孔孔。五、便桥（见图44-4）（一）总长：跨度度同工作桥。（二）结构型式：：双T型梁式桥。（三）桥高：h便便=(1/88～1/10))L0=1.1～1.4m，取h便=1.2mm（四）桥面高程：：39.5++h+铺层厚，碎碎石厚0.11m则：▽桥面=39..5+1.22+0.1==40.7mm（五）铺层：碎石石，厚0.1m。（六）栏杆：高取取1.0m。六、底板（一）结构型式：：整体式平底底板。（二）底板厚：tt=(1/55～1/8)bb=1.2～1.9m，取1.5m。（三）齿墙：（见见图4-5）第五章拦河河闸的防渗排排水设计第一节地下下轮廓线设计计一、设计要求：地地下轮廓线长长满足L1-14＜CH其中：C——粗砂砂。取C=4.5。H———最大的水位位差。（指闸闸上、下游）取取引水时H=36--32=4..0m∴CH=4.5×44=18mmL1-14=1+00.5×2++0.7×44+13+11+1×2++15+2==37.8mm∵L1-14=37..8＞CH=18mm∴满足设计要要求。二、型式（见图55-1）1、材料：钢砼铺盖盖。铺盖+底板防渗2、尺寸：长：（22～4）H，H=4.0mm，取长=16m齿墙为（0.8～1.0）m，取1.0mm，底板长取取18m3、垫层：采用砼CC5，铺盖与底底板各设100cm。第二节渗透计计算一、内容：1、底底板下渗透压压力分布图形形。2、形验算溢溢出坡降小于于允许坡降值值。3、验算Jx≤〔Jx〕二、方法：采用直直线法。三、计算步骤：11、先作渗压压水头分布图图。（见图5-2）2、底板下的的渗透压力分分布图。（见见图5-3）3、J出=h13/h13-114≤〔J出〕=0.221/2=00.11≤〔J出〕=0.45544、Jx=H/L1--14≤〔Jx〕=4.0//37.8==0.11≤≤〔Jx〕=0.177∴尺寸合理，满足要要求。第六章拦河河闸稳定、地地基应力计算算第一节概概述一、设计内容：抗抗滑稳定与地地基应力的验验算。二、工况：正常挡挡水期（属于于基本组合）。三、计算单元：11、顺水方向向：长18m。2、垂直方向向：宽21..8m。四、公式：1、抗抗滑：K=f∑W/∑P≤〔K〕式中：f——砼与粗砂，取取0.5。2、地基应力力：σmaxminn=∑W/BL++(-)6∑M0/BL2σ（平均应力）≤〔σ〕η≤〔η〕五、控制标准：11、抗滑：〔K〕=1.255(Ⅳ级基本组合)2、〔σ〕=100～150KNN/m2，〔η〕=2，属中等密密实粗砂粒基基。（属基本本组合）第二节正常挡挡水时抗滑稳稳定及地基应应力计算一、荷载：1、结构自重：底板：W1=(11.6+1..2+2×99.5)××1.5×118×25==147155KN闸墩：W2=7..5×(0..8+1.22+0.8))×18××25=94450KNW2′=3.5×4.55×(0.88+1.2++0.8)×25=11102.55KN门重：G1=144.67×99.8×2==288KNN工作桥重：W4==〔(0.1++0.2)×0.5++0.15××1.3〕×21.88×25×22=718..7KN启闭机：G2=66.65×99.8×2==130.334KN交通桥：W5=〔(0.1++0.2)×1.7225+0.33×1.588〕×21.558×25××2=10880.7KNN2、水平荷载：上游水压力：（见见图6-1）P1=1×γH12B/2=1×9..8×42×21.88/2=1774.4KNNP22=1×γH22B/2=11××9.88×22×21.88=43.66KNP33=γH22B=9.88×22×21.88=87.22KN下游水压力：P44=γH32B=9.88×1.622×21.88=558KKN水重：W水=2××4.5×66.5×211.8×1==121755.37KNN扬压力（见图6--2）：ν1=686..7×1=6686.7KKNν2=0.243×118×21..8×1=995.35KKNν3=1×0.2644×18×221.8×11/2=4444.2KNN3、车辆荷载：（见见图6-3）①横向布置。（见图图6-4）②纵向布置。（见图图6-5）二、荷载简化：11、简化中心O点在上、下下游底板中心心。2、列表计算（见表表6-1）。荷载名称垂直力（KN）水平力（KN）力臂（m）力矩M0（KN·m）↓↑→ ←←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γ1686.7γ295.35γ3444.26.0水重G3121752.530437.5车载横向5006.95纵向10004.5∑∑W=39933..99↓∑P=2996.22→∑M=28434..45三、抗滑稳定计算算：1、由表6-1查得得：∑W=399933.999KN,∑P=29996.2KNN2、计算：K=f∑∑W/∑P≥〔K〕=0..5×399933.999/29966.2=6..64∵K=6.64≥〔K〕=1.255∴满足要求。四、地基应力计算算：1、由表6-1查得得：∑W=399933.999KN，∑M0=288434.4452、计算：σmaxx=∑W/BL++6∑M0/BL2=399933.999/18××21.8++6×284434.455/182×21