水闸指导书及任务书-何小梅资料

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1、湖北水利水电职业技术学院水利水电工程专业水闸课程设计任务书及指导书水利工程系2014年 3 月水闸课程 设计任务书通过水闸课程设计使学生进一步巩固课堂所学理论知识； 培养学生运用水工 理论知识独立解决工程实际问题的初步能力；使学生全面熟悉水闸设计的过程、 步骤及设计内容； 并使学生在考虑问题的思想方法和工作方法上、 在计算技术和 绘图技巧以及编写说明书等方面能得到初步训练。一、设计要求1. 巩固和加深学生的基本理论和专业知识；2 培养学生运用所学知识解决实际问题的能力；3. 培养学生计算、绘图等基本技能；4. 培养学生严肃负责、实事求是和刻苦钻研的工作作风；5. 在教师的指导下，学生必须按计划

2、独立完成设计，成果完整。、设计进度安排1. 布置任务和熟悉资料0.5 天2 闸孔设计0.5 天3. 消能防冲设计1.0 天4. 防渗排水设计1.0 天5. 闸室布置及连接建筑物的设计0.5 天6. 绘图及说明书编制1.5 天 三、设计成果1. 完成设计说明书一份。2. 绘制设计图一张。 水闸剖面图及细部图。四、参考资料1. 水工建筑物教材2. 水力学教材3. 相关规范五、注意事项1. 设计报告力求条理清楚、章节分明。2. 设计图采用坐标纸，设计报告用统一报告册书写水工建筑物课程设计指导书一、设计内容本课程设计主要针对某水闸进行如下内容的设计1、闸孔设计2、消能防冲设计3、防渗排水设计4、闸室布

3、置要求在对基本资料认真分析的基础上，根据水工建筑物教材中相应的内容进行设计、设计指导设计者可以参照下面的步骤进行设计:1、闸孔型式的选择本水闸为进水闸，引取流量不大，为简便起见，拟采用自由泄流的平底板结构 为防止泥沙入渠，底板高程宜高于渠道底高程。设计采用宽顶堰，堰顶高程为堰=36m2、闸孔尺寸确定1)计算闸孔总净宽B0闸孔总净宽计算：BcQ3m 2gH 0(1)淹没系数hs根据H7此值判定淹没度，查表得相应(7当Ho 0.8时，为淹没出流，查表求7值查表参考水力学上式中，H o、hs分别为上下游相对于闸底板高程的总水头及下游水深(2) 侧收缩系数&与孔口尺寸等因素有关，计算时先假定&值。初步

4、假定0.97(3) 流量系数m：宽顶堰的流量系数m决定于堰顶进口形式，直角进口平底板时，3 P/hm=0.32+0.01 0.46 P/H可取 m=0.385式中P, H分别为坝高及上游水头。（4）由堰上总水头 H 00 =H+O22g-式中Vo :上游行进流速，对于节制闸，上游水头H 0 = H下+壅高水位2）进行分孔、分缝，拟定墩厚，确定闸室总宽。（1）单孔宽度b根据水闸使用要求，闸门型式及启闭机容量等因素，并参照闸门尺寸选定，单孔宽度b大中型常为8-12m；Bo（2） 孔数n： n=万孔数在闸孔数目较少时（为6-8孔以下），宜取奇数孔，以利对称开启， 改善闸下游水流条件。3）计算闸孔净宽

5、，校核泄流能力；（1）闸墩、边墩形状与尺寸根据闸孔尺寸及上部结构布置，拟定闸边墩形状与尺寸，闸墩上游头部宜为曲线形，以改善水流条件；闸墩厚度一般不小于 1.0m，并应保证门槽处闸墩最小厚度不小于 0.5m。（2）侧收缩系数&计算侧收缩系数&可根据已设计的闸墩、边墩形状以孔口尺寸，查水闸设计规范附表或依 课本公式确定。（3）闸孔泄流能力校核验算水闸在设计和校核水位下的过水能力，计算的过水能力与设计和校核流量的差值不得超过5%4）、闸孔总宽BB=nb+（ n-1）d+2t式中：d:闸墩厚度t :边墩厚度3、消能防冲设计水闸闸孔的闸门开启时，下泄水流具有较高能量，为防止高速水流及波状水跃的冲刷 等不

6、利作用，闸下应采取消能防冲措施。1）消能型式水闸上下游水头一般较低，所以宜采用底流式消能。因此，消能设计的主要任务是确 定下游消力池深度、长度，护坦形式与构造、海漫长度与构造以及防冲槽等。2）消力池设计（1）消力池深度d计算具体计算公式参见水闸设计规范，也可按以下步骤计算 计算第二共轭水深hc及下游水深hsd= 0hc 一hsA Z式中0水跃淹没系数，取0 =1.051.10出池水面落差式中hcZ=21 8 3q22g 2hs2:动能改正系数，取0.25b1hcb22q2“22ghc=1.0 1.05:流速系数取 =0.95hs：出池河床水深，其值根据所给的表1-1河道水位流量关系数据绘制的图

7、查得 hc :收缩水深hc= e注：经列表计算，当开启孔口数为1,开启度e=1.5m 时，所对应的消力池池身最深，在 这种工况下，过闸单宽流量为 q=7.6 m3/s垂向收缩系数 =0.621(2) 消力池长度计算闸底板与消力池护坦之间以1: 31: 4坡度相连。则池长按下列经验公式计算L=Ls+0.8LiLs=(34)dLi=6.9(hc ic)(3) 消力池底板厚度t(1)消力池构造为减少作用于闸底板扬压力，消力池底板即护坦做成透水的护坦，厚度可按规范要求确定3) 防冲加固措施(海漫及防冲槽设计)(1)、海漫为消除消力池后水流剩余能量，池后渠底设置保护措施即海漫。 海漫长度计算：见课本或水

8、闸设计规范。海漫长度Lp Ks q H，因河床表面是中细沙，取 Ks 12qs 取 7.6m3/s， H 取 4.0m海漫构造：海漫应具有一定粗糙性，透水性及率性，宜用干砌石或浆砌石建成，厚0.30.6m，下设0.10.15m砂卵石垫层。（2）、防冲槽 海漫与下游渠道相交处，应设防冲槽，以保护海漫免受冲刷。防冲槽在工程上多采用宽浅 式梯形断面防冲槽，槽深约为1.5-2.0m，槽底宽一般为槽深的2-3倍，上游坡率m=2-3，下 游坡率 m=3.4、防渗排水设计A 水闸防渗结构1 、底板 底板既是闸室基础，又有防渗及防冲作用，因此适应满足上部结构布置及闸室稳定及 强度要求。（1）底板长度 L 应根

9、据地基应力要求，并应满足上部结构布置即工作桥及交通总宽度 要求。初选根据地基土的类型确定。（2） 底板厚度应根据强度及刚度条件计算确定，设计时可按（1 /6 1 /8）单孔净宽度 拟取。 建议取 1/8 单孔净宽度 =1/8*8=1m2、铺盖：（1）型式：常用有粘土铺盖，砼或铪铺盖，应根据上下游水大小，地基条件及当地材 料情况选择相应型式。（2） 长度：根据防渗要求确定，通常可取上下游水头差的（35）倍 ，即（ 35）倍 H，H为铺盖顶底部水头差，取正常蓄水位时水位差5m（3）厚度及构造1）粘土铺盖：厚度S=AH/J，其中 H为铺盖顶底部水头差；J为土料允许比降， 粘土 J=4&上游端厚度不小

10、于0.5m，向闸室方向逐渐加厚。铺盖顶面应设砌石保护层，底部应设反滤层。B 防渗段长度为防止地基渗透变形，水闸防渗长度 L应满足下面关系，即L C*H式中 L :闸基防渗段长度，即水闸不透水部分与地基交界长度C :地基渗径系数，可查表H ：上下游最大水头差C 闸底板扬压力计算该水闸亚粘土透按采用改进阻力系数法。计算闸基渗透动水压力，具体计算见课本水层深度约为15mA5AMY85OHS3 .1III21.0-15000500.1500010001000具体计算如表各段渗透压力水头损失表编号名称SS1S2TLi1进口段1.0152水平段0014.00.53铅直段0.514.54水平段0014.51

11、55铅直段1.014.56水平段0013.51.07铅直段0.514.08水平段0014.0159铅直段0.514.010水平段0013.51.011出口段1.515.0以上计算具体公式参考水工建筑物p145表5-7。由表格计算可得水头总损失刀i=?m根据公式hii m得hi于是可得各典型段水头损失值。只有把上表所得的各个i代人上式便可获得各水头损失值。具体结果如以下表格。各段水头损失表分段1234567891011hi（选做）检验进口段水头损失是否需要修正。进口段 S, 1.0m,14m,T=15m。由式子1.21=0.571112S，1220.059TT所以进口水头损失需要修正。根据水工建

12、筑物，修正后的进口段水头损失为IIIh = h1 =0.571 =?m，水头损失减小值厶0=-h =0.325m，进口段附近的内部典型的水头损失值及出口段水头损失修正参考：水工建筑物第五章水闸p146及p147例题修正后水头损失表分段1234567891011hi，根据上述结果，求出实际地下轮廓各角点的渗透水头根据上一步计算结果，可直接得出以下各角点的渗透水头。参考水工建筑物第五章水闸p147例题求出出口平均坡降，判断是否满足要求5、闸室布置1、底板结构：为结构简单，便于施工，工作可靠，同时考虑某水闸流量与水头较大，拟用整体式平底板结构；岸墙与边墩分设，13孔为一联。上下游各设齿墙。2、闸墩与

13、边墩：平面型式采用上、下游头部为半圆形，以考虑水流条件；顶部高程应 高于上游水位0.51.0m。3、工作桥与交通桥工作桥、交通桥通用梁板式结构，桥孔宽度依启闭桥或交通要求，分别为2.5或45m&连接建筑物的设计岸墙的结构造型、尺寸拟定;附件工程设计基本资料1.1工程概况某平原河道上拟建一节制闸，以抬高水位引水灌溉农田。闸上游控制流量 360K卅，利 用该闸控制水位可灌溉20万亩农田。同时结合河道治理，要求满足除涝标准为 5年一遇的 排涝任务和20年一遇的排洪任务。排放水量通过本闸排入下一级排水河道内。1.2规划资料1.2.1 5年一遇规划设计除涝流量，Q设=230m5 /s，水闸建成后相应闸下

14、游水位为39.9 m，要求泄洪时闸上、下游允许水面壅高hw 0.1 m。1.2.2 20年一遇洪水校核流量0校=495m3/s，闸下游相应水位41.8 m,要求建闸后 泄洪时上、下游水面允许壅高 Ah校W 0.2 m。1.2.3 正常灌溉蓄水位为41.0 m。1.2.4 该河经治理后的下游河道水位流量关系见表1 1。表1-1河道水位流量关系流量Q( m3/s )6.2219.9239.664.594.6129.3水深（m）0.51.01.52.02.53.01.3闸址处地形情况该河原河道过水断面较小，不能满足排涝和排洪要求。根据规划要求，须奖原河道扩宽加深，经治理后闸址处河底高程定为36.0

15、m,河道底扩宽为43.0 m,边坡1: 2.5。河两岸地面平坦，河道在闸址上下游顺直。1.4闸址处地质资料闸基为亚黏土，主要物理力学指标如下: 土壤湿重度19 KN/m3浮重度10KN/m3; 土壤内摩擦角二16，粘滞力C= 10kP a； 地基允许承载力(T = 120kP a；混凝土与地基的滑动摩擦系数 f = 0.25 ;土壤的压缩模量E 0=10Mpa1.5 天然建筑材料石料：本闸地处平原，缺乏石料，需到距闸下 120Km的县办采石厂运料。砂料：闸址以北的沙河中有丰富的沙源，运距仅 5Km,多为中，细砂。砖：本地烧制有普通砖，但不能用于水下结构。1.6 施工条件闸址处对外交通比较方便，

16、距省级公路仅 4 Km。施工用水、电充足。在县城即可采购 到工程所使用的钢筋、水泥、木材等。1.7 其它资料气温：闸址处历年平均气温14.5 C,最高7月份平均气温30 C,最低1月份 均气温1.0 C风速：计算风速为19m/s,风向垂直闸轴线，吹程0.35 Km 水闸是一种低水头水工建筑物，具有挡水、泄水的双重作用，在水利工程中应用十分广泛。 其主要作用除了通过闸门的启闭控制闸门流量和调节水位外，还具有防止潮水倒灌以及汛 期排泄洪水的功能。水闸常常与其他水工建筑物组成水利枢纽，共同发挥作用，如与泵毡 组成抽水枢纽、与水电站组成发电枢纽，与其他挡水建筑物组成水库枢纽等。我设计的水 闸类型为节制闸。主要是为了排涝、防洪、灌溉等。水闸由上游连接段、闸室、下游连接段三部分组成。上游连接段的作用是将上 游开水平顺地引进闸室，并具有防冲和防渗等作用；下游连接段的作用是引导过闸水流均 匀扩散，通过消能防冲设施，以保证闸后水流不发生有害冲刷。闸室段位于上下游连段之 间，是水闸工程的主体，其作用是控制水位、调节流量