水閘實訓設計
班級：11工管1班
學號：110311117
學生姓名：李志斌
指導老師：晏成明
1.樞紐概況3
2.閘址水文特性4
3.樞紐及庫區地形地質條件6
4.樞紐布置8
5.洩水閘設計12
6.閘下防滲布置19
7.閘室穩定23
8.消能防沖28
9.其他建築物35
10.參考文獻37
蘇河水閘是蘇河上的一座取水閘，位於某市西南，距市區約10km。
閘址上游80km處已建有綜合利用的水利樞紐，總庫容為23.0億m3，經過水庫調節，每年下洩水量為15.0億m3。
除了城市工業用水和發電用水5.5億m3外，其餘可供灌溉之用。灌區分布在蘇河兩岸。
蘇河以南灌區的灌溉面積為63萬畝，蘇河以北灌區的灌溉面積為65萬畝。因而需建水閘以抬高河道水位滿足灌溉要求。蘇河兩岸雖有堤防，但高度和質量均不能滿足建閘後防禦洪水的要求。
為了保護兩岸農田及城市的安全，要求按照建閘後的上游水位加高堤防。本樞紐主要任務為引水灌溉，灌溉面積為128萬畝，並同時改善城市的供水條件和連線兩岸公路的交通橋問題。
蘇河全長289km，流域面積8385km2。閘址上游80km的水庫以上為山谷河道，書庫以下河流進入平原地區，河道逐漸擴寬，一般在200~500m之間，河道比降平緩。水庫與閘址之間，除沿河兩岸因過去洪水氾濫，地形起伏不平外，其餘大都地勢平坦，南北向地面坡降約為1/2500~1/3500，東西向約為1/2000~1/4000。
1、交通運輸：合大公路在閘址附近通過，鐵路距離閘址僅6km。交通運輸方便。
2、施工用電及生活資料均可由下游城市**。
3、施工隊伍及施工裝置均無問題。
經過上游水庫調節後，閘址的不同頻率的洪峰流量見表2.1。汛期為每年7—10月。
表2.1 閘址洪水頻率與洪峰流量
閘址的水位流量關係曲線見圖2.1。
圖2.1 閘址水位—流量關係曲線
經過上游水庫調蓄後，下洩水流含沙量已很小，平均含沙量為0.5kg/m3。
非汛期各月重現期為5、10、15年的流量見表2.2。
表2.2 11～6月重現期為5、10、15年的流量
根據閘址處水文站60多年的觀測資料，多年平均氣溫為16.8℃。以8月份為最高，月平均氣溫30.
2℃；1月份最低，月平均氣溫2.2℃；最高氣溫達41.5℃，最低氣溫-8℃。
多年平均風速4.8m/s，汛期多年最大風速平均為12m/s，閘前吹程6km。
根據閘址處氣象站記錄，日降雨量大於5mm的降雨天數如表2.3所示。
表2.3 降雨天數
閘址地質系屬第四紀沉積層，厚度較大。河床兩岸灘地為粉質壤土，厚度1～4.5m；河床為中砂，最大厚度達25m；其下為礫質粗砂層，厚度4～9m；基岩為花崗岩。
閘軸線的地質剖面見圖3.1。
圖3.1 閘基砂顆粒分配曲線
沿河一帶地下水埋藏深度隨地形變化。地下水面一般在地表下3m左右。因土質透水性較大，地下水水位變化受河道水位影響，豐水期河水補給兩岸地下水，地下水水位較高；枯水期地下水補給河水，地下水水位較低。
1、內摩擦角中砂φ=25，礫質中砂φ=28，粉質壤土φ=18；
2、滲透係數中砂k=4.5×10-3cm/s，
礫質中砂k=3.0×10-3cm/s，
壤土k=3.0×10-5cm/s；
3、空隙比中砂e=0.56，礫質中砂e=0.58；
4、地基允許承載力
中砂[σ]=0.26μpa，礫質中砂[σ]=0.28μpa；
5、閘基砂顆粒分配曲線見圖3。
6、變形模量中砂e=24.0μpa，礫質粗砂e=32.0μpa。
可以用中砂、礫質中砂來回填。
1、容重 γ幹=16kn/m3，γ溼=18kn/m3，γ飽=20kn/m3；
2、內摩擦角 φ=25；
3、粘結力 c=0。
1、混凝土與粉質壤土 f=0.28；
2、混凝土與中砂 f=0.44
本地區**烈度為5度。
1、石料：由於閘址位於平坦地區，山丘少，石料需從外地運來。經調查，離閘址約20km有兩個石料場可**石料，其抗壓強度為40μpa左右，容重為26～28kn/m3左右。
石料場距離鐵路2km。
2、混凝土骨料：閘址下游2.5～4.0km的河灘上有採料場，其中的砂、卵石可作混凝土骨料。
3、土料：閘址上游1~2km有粉質壤土，其物理力學引數與閘址的粉質壤土大體相同。
4、水泥、鋼材、木材：由外地供給，通過鐵路運來。
圖3.2 閘軸線的地質剖面圖
蘇河水閘樞紐是以取水為主的水利水電工程，樞紐由洩水閘，土石壩，取水閘，引水渠，交通橋，合大公路和兩岸連線建築物組成。
蘇河水閘樞紐的灌溉面積為128萬畝，查《水利水電工程等別劃分及洪水標準》表2.1.1水利水電樞紐工程分等指標得，此樞紐工程等別為二級，工程規模為大（2）型。
查《水閘設計規範(sl265-2001)》(以後不詳細說明，只註明規範)表2.1.2水閘樞紐建築物級別劃分，確定大二級主要建築物級別為2級，次要建築物為3級，臨時建築物級別為4級。
查規範表2.2.1平原區水閘洪水標準得，2級水閘洪水設計洪水重現期為50~30年，校核洪水重現期為200~100年，本設計設計洪水重現期為50年，校核為200年。
查圖2.1閘址水位—流量關係曲線得，下游設計洪水位為37.5m，下游校核洪水位為38.
0m，上游正常水位為35m。
洩水閘居中布置，洩水閘包括閘室，上游鋪蓋，上游防沖槽，板樁，下游護坦，下游海漫，下游防沖槽，上下游護岸和翼牆。
兩岸各設乙個取水閘，取水閘通過引水渠從上游引水，取水閘和洩水閘通過土石壩連線，公路通過洩水閘和土石壩，貫通河流兩岸。樞紐採用全閘方案，無攔河壩和水電站廠房。因此，另外，將靠近河岸的幾個閘孔作為既排水又衝沙之用。
水閘樞紐布置應根據閘址地形，地質，水流等條件，以及該樞紐中各建築物的功能，特點，運用要求等，合理安排水閘與樞紐其他建築物的相對位置。
洩水閘布置在主河床上，使水閘建成後的下洩流量盡量符合天然河道的水流特性。為了保證洩水通暢，減少對上下游河床的沖刷影響和對堤防的威脅，閘軸線宜與河道中心線正交。閘軸線一般選在河道較狹窄處，以節約工程量。
此處閘軸線已經選好。將洩水閘底板上游側定在閘軸線位置。
在寬闊的河道上，洩水閘的寬度遠小於閘址處的主河道寬，在沿閘軸線的其餘部分用攔河壩或水電站廠房擋水，水閘的上下游連線建築物簡化為上下游導牆。
閘孔總淨寬的確定主要涉及兩個問題：乙個是過閘單寬流量的大小，另乙個是閘室總寬度與河道總寬度的關係。如果採用的閘孔總淨寬過小，使過閘單寬流量過大，將增加閘下消能布置的困難，甚至影響水閘工程的安全；反之，如果採用的閘孔總淨寬過大，使過閘單寬流量過小，工程量過大，造成浪費。
一般來說，採用的閘孔總淨寬要略大於計算值，以留有餘地（以超過計算值3%~5%為宜）。同時，還要求閘室總寬度大體上與上下游主河道寬度（即通過設計流量的平均過水寬度）相適應。
採用全閘方案，為了使河道水流流態與建閘前盡量相似，水閘段的長度取與閘址處河道寬度相近。最後通過底板高程和洩流能力的計算，確定洩水閘總寬。
根據地形圖，測得閘址處的主河道寬度為270公尺左右，根據底板高程不同，選取閘孔總淨寬與閘址處河道寬度相近。擬定底板高程為31m，則閘門高度為35-31=4m。閘孔寬深比取1.
6~1.8，單孔寬度取整數為7m，閘孔總淨寬取7×30=210m。
計算公式：對於平底閘，當堰流處於高淹沒度（hs/ho≥0.9）時，閘孔總淨寬按下列公式計算。
4.1)
4.2)
其中， h——上游閘前水深，m。
vo——校核流量時入閘水流流速，v/s。
ho——上游閘前水深+流速水頭，m。
bo——閘孔總淨寬，m。
淹沒堰流的綜合流量係數。
q——校核流量，m3/s。
n——閘孔數。
bo——單孔寬度，m。
hs——下游水深，m。
hz——底板高程，m。
具體方法：根據規範，上游水位壅高為0.1~0.3m，先假定乙個上游水位壅高，用excel進行試算，算出乙個流量，之後反覆試算，直到計算出的流量等於校核流量。
最後確定底板高程為31m，30個孔，每孔寬度7公尺，溢流前緣總淨寬210m。校核情況下上游水位38.1m。
某水閘設計說明書
一 設計基本資料 節制閘閘前水位1.7m,閘後水位1.6m。節制閘設計流量16.5m3 s。原有幹渠底寬11.0m,渠道比降1 6000,邊坡1 1.5，糙率0.025。渠道土質為沙壤土。採用c15混凝土，級鋼筋。建築物為 級。進水閘軸線與幹渠水流成90度角布置。二 設計任務 設計節制閘一座，該建築...
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