渠化工程课程设计VIP

渠化工程课程设计一、课程设计目的渠化工程课程设计是交通运输专业本科教学中的重要实践环节，旨在通过实际工程案例的分析与设计，使学生深入理解渠化工程的基本原理、设计方法和流程，培养学生综合运用所学知识解决实际工程问题的能力，提高学生的工程实践技能和创新思维，为今后从事相关专业工作打下坚实的基础。

二、设计任务与要求

（一）设计任务1.对某一特定河段进行渠化工程规划设计，确定渠化枢纽的总体布置方案。2.进行枢纽各主要建筑物的设计计算，包括船闸、升船机、拦河坝等。3.分析渠化工程对周边环境的影响，并提出相应的环境保护措施。

（二）设计要求1.充分收集设计河段的相关资料，包括地形地貌、水文、地质、航运现状等，确保设计依据的准确性和可靠性。2.设计方案应满足航运要求，提高航道等级，改善通航条件，同时兼顾防洪、发电、灌溉等综合利用功能。3.各主要建筑物的设计应符合相关规范和标准，计算过程详细、准确，图纸绘制清晰、规范。4.认真分析渠化工程对环境的影响，提出切实可行的环境保护措施，实现工程与环境的协调发展。

三、设计资料

（一）工程概况某河流位于我国南方某省，该河段长约20km，现状航道等级为Ⅵ级，通航能力较低，难以满足日益增长的航运需求。为促进区域经济发展，决定对该河段进行渠化改造，提高航道等级至Ⅳ级。

（二）地形地貌设计河段地势较为平坦，两岸地形开阔，局部有丘陵分布。河床为砂质土，河底较为平缓，平均比降约为0.1‰。

（三）水文资料1.多年平均流量：Q=50m³/s2.设计洪水流量：根据历史洪水资料和地区洪水计算方法，推求50年一遇设计洪水流量Q50=200m³/s，100年一遇设计洪水流量Q100=250m³/s。3.枯水流量：多年平均枯水流量Qmin=5m³/s，保证率为90%的枯水流量Q90=3m³/s。4.水位：历年最高水位Zmax=25.5m，历年最低水位Zmin=22.0m。

（四）地质资料河床及两岸主要为第四系松散堆积物，上部为粉质黏土，下部为砂层。基岩为砂岩，埋深较浅，岩石强度较高，地质条件较好，可作为建筑物基础持力层。

（五）航运资料1.现状通航船舶类型主要为100t级机动驳船，设计代表船型为300t级自航货船，船舶尺度为长×宽×吃水=55m×8.5m×2.5m。2.航道现状水深1.5m，航宽25m，弯曲半径150m，部分河段存在浅滩和急弯，碍航严重。

四、渠化工程总体布置

（一）渠化枢纽选址根据设计河段的地形、地质和航运条件，渠化枢纽选址于河道较窄、地势相对平坦且地质条件良好的地段。该选址有利于缩短枢纽工程长度，降低工程造价，同时便于船舶进出枢纽，改善通航条件。

（二）总体布置方案渠化枢纽采用闸坝式布置，由拦河坝、船闸、升船机、发电站及鱼道等建筑物组成。总体布置如下：1.拦河坝：布置在河道中部，采用混凝土重力坝，坝顶高程27.0m，坝顶长度200m。坝体上游面垂直，下游面为1:0.7的斜坡，坝基采用混凝土灌注桩基础，以增强坝体稳定性。2.船闸：位于拦河坝左侧，采用单线一级船闸，闸室有效尺寸为长×宽×门槛水深=180m×23m×3.5m，设计年单向通过能力为1000万t。船闸上、下游引航道长度均为500m，引航道底宽35m，边坡1:3。3.升船机：布置在拦河坝右侧，采用垂直升船机，承船厢有效尺寸为长×宽×高=55m×8.5m×2.5m，提升高度20m，设计年过坝能力为500万t。4.发电站：利用拦河坝形成的水头进行发电，装机容量为2×10MW。发电厂房布置在拦河坝下游左岸，采用坝后式厂房。5.鱼道：位于拦河坝下游右岸，采用竖缝式鱼道，鱼道总长200m，过鱼能力满足该河段鱼类洄游需求。

五、主要建筑物设计

（一）拦河坝设计1.稳定计算根据地质资料和坝体结构形式，采用刚体极限平衡法对坝体进行抗滑稳定计算。计算结果表明，在各种设计工况下，坝体抗滑稳定安全系数均满足规范要求。进行坝体的抗倾覆稳定计算，同样采用刚体极限平衡法，计算结果显示坝体抗倾覆稳定安全系数大于规范规定值，坝体稳定性良好。2.应力计算利用有限元软件对坝体在不同工况下的应力进行分析。计算结果表明，坝体应力分布合理，最大主压应力和最大主拉应力均在混凝土允许应力范围内，坝体结构安全可靠。3.坝体结构设计坝体采用C25混凝土浇筑，坝顶宽度8m，坝底宽度根据稳定计算结果确定为25m。在坝体上游面设置防渗帷幕，帷幕深度为10m，以防止河水渗漏。帷幕后设置排水孔幕，排水孔间距2m，以降低坝体扬压力。在坝体下游面设置贴坡排水，以保护坝坡免受雨水冲刷和地下水侵蚀。

（二）船闸设计1.闸室结构设计闸室墙采用钢筋混凝土结构，闸室底板为厚2m的钢筋混凝土板。闸室墙顶高程24.5m，闸室底板高程21.0m。闸室墙上游面直立，下游面为1:0.3的斜坡，以减小闸室墙所受土压力。在闸室底板下设置灌注桩基础，桩径1.2m，桩间距3m，以增强闸室的承载能力。2.输水系统设计采用短廊道输水系统，在闸室两侧设置进水廊道和出水廊道。进水廊道布置在闸室墙上游侧，出水廊道布置在闸室墙下游侧。进水廊道和出水廊道均设置控制阀门，通过控制阀门的开启和关闭，实现闸室的灌水和泄水过程。对输水系统进行水力计算，确保闸室灌水和泄水时间满足设计要求，船舶进出闸室时水流平稳，不产生较大的水头差和水流速度。3.引航道设计引航道边坡采用1:3的坡度，以保证边坡的稳定性。引航道底采用混凝土护面，以防止水流冲刷。在引航道口门区设置导航墙和靠船墩，导航墙长度为50m，靠船墩间距为20m，以引导船舶安全进出闸室。

（三）升船机设计1.承船厢结构设计承船厢采用钢结构，厢体尺寸为长×宽×高=55m×8.5m×2.5m。承船厢壁板厚度为16mm，厢底厚度为20mm。在承船厢内设置支撑结构，以保证船舶在提升过程中的稳定性。支撑结构采用型钢制作，与厢体壁板焊接连接。2.提升系统设计升船机采用钢丝绳卷扬提升系统，由卷扬机、钢丝绳、滑轮组等组成。卷扬机布置在升船机机房内，通过钢丝绳与承船厢连接，实现承船厢的垂直提升。对提升系统进行力学计算，确保提升系统的安全性和可靠性。计算结果表明，提升系统的承载能力和运行效率均满足设计要求。3.安全装置设计在升船机上设置多种安全装置，如行程限位装置、超载保护装置、钢丝绳防松装置等，以确保升船机运行过程中的安全。行程限位装置采用光电传感器，当承船厢上升或下降到极限位置时，传感器发出信号，使卷扬机停止运行。超载保护装置采用压力传感器，当承船厢内船舶重量超过设计荷载时，传感器发出信号，禁止承船厢提升。

六、渠化工程对环境的影响及保护措施

（一）对水环境的影响1.渠化工程拦河筑坝后，将改变河道原有水流状态，导致局部河段流速减缓，自净能力下降，水质可能受到一定影响。2.枢纽运行过程中，船舶油污、生活污水等排放可能对水体造成污染。

（二）对生态环境的影响1.拦河坝的建设将阻断鱼类洄游通道，影响鱼类的生存和繁殖。2.渠化工程改变了河道周边的生态环境，可能导致部分动植物栖息地丧失，生物多样性减少。

（三）环境保护措施1.水环境在枢纽附近设置污水处理设施，对船舶油污、生活污水等进行处理，达标后排放。加强对水体水质的监测，定期对枢纽上下游河段的水质进行检测，及时发现和解决水质问题。在枢纽下游设置生态流量泄放设施，保证河道内有一定的生态流量，维持水体自净能力。2.生态环境建设鱼道，为鱼类洄游提供通道，减少对鱼类生存和繁殖的影响。鱼道设计应充分考虑鱼类的习性和洄游需求，确保过鱼效果。在枢纽周边及两岸进行生态修复和绿化，增加植被覆盖率，改善生态环境，为动植物提供栖息地。对受渠化工程影响的珍稀动植物进行调查和研究，采取相应的保护措施，如迁地保护、人工繁育等。

七、结论通过本次渠化工程课程设计，对某一特定河段进行了全面的渠化工程规划设计。确定了渠化枢纽的总体布置方案，完成了拦河坝、船闸、升船机等主要建筑物的设计计算，并分析了渠化工程对环境的影响及提出了相应的保护措施。

设计结果表明，该渠化工程方案能够有效提高航道等级，改善通航条件，满足区域经济发展对航运的需求。同时，通过采取合理的环境保护措施，可以最大限度地减少渠化工程对环境的影响，实现工程与