台子水闸设计—毕业设计论文.doc

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1、- -1 毕业毕业设计设计 台子水闸设计 院 系：工程学院 专 业：水利水电建筑工程 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师： 2 毕业设计（论文）开题报告 题目台子水闸设计 年级/系/专业/班级2011 级工程系水利水电建筑工程 3 班 学号姓名 指导教 师 填报日 期 2013 年 8 月 20 日 1、选题目的和意义 （填写） 2、毕业设计（论文）主要内容 （1）枢纽布置 （2）泄水方案比选 （3）过流能力验算 （4）闸孔宽度确定 （5）消能设计 （6）附属建筑物 3、研究技术路线、研究方法和要解决的关键问题 方法： （1） 根据水闸设计规范并依规范确定防洪标准。 （2） 闸址和闸槛高程

2、的选择。 （3） 水力设计。 （4） 防渗排水设计。 问题及解决： （填写） - -3 4、毕业论文（设计）阶段进度及时间安排 2013 年 8 月 13 日8 月 20 日 开题报告相关内容； 2013 年 8 月 21 日8 月 31 日 开题报告相关内容； 2013 年 9 月 1 日10 月 20 日 水闸枢纽设计； 2013 年 10 月 21 日11 月 1 日 整理设计成果，写设计说明书。 5、主要参考文献 1郑庆和，水工建筑物M，中国水利水电出版社，1996 年。 2沈长松，水工建筑物M，中国水利水电出版社，2008 年。 3郭维东，水力学M，中国水利水电出版社，2005 年

3、9 月。 4 刘进宝，水工建筑物M北京：水利电力出版社，2005 年。 5 GB50017-2002，混凝土结构设计规范S。 6 李炜，水力计算手册(第二版)M北京：水利水电出版社，2006 年。 7 SL2652001，水闸设计规范S 6、指导教师意见 指导教师（签名）： 年 月 日 7、教研室意见 教研室主任（签字盖章）： 年 月 日 4 毕业设计（论文）作者签名： 作者专业： 作者学号： 年 月 日 - -1 目目 录录 摘 要.1 一、绪论.1 （一）水闸除险加固背景 1 （二）台子水闸工程概况 1 （三）水文地质条件 2 1.气象.2 2.设计洪水计算.2 3.水文地质.2 4.地震

4、.3 二、枢纽布置设计.4 （一）枢纽布置 4 （二）泄水方案比选 4 三、水力计算5 （一）过流能力验算 5 （二）闸孔宽度确定 6 1.泄水闸闸孔宽度确定.6 2.进水闸闸孔宽度确定.8 3.消能设计.8 4.消力池设计.9 5.海漫设计13 6.防冲槽设计14 （三）附属建筑物 .14 参 考 文 献15 致 谢.17 - -1 摘 要 水闸是一种低水头挡水兼泄水的水工建筑物，依靠可以升降启闭的闸门控制水位、 调节流量，在防洪、灌溉、排水、航运、发电等水利工程中应用的十分广泛。本次设 计的台子水闸工程位于内蒙古赤峰市西辽河上游老哈河水系英金河二级支流西路嘎河 中游。台子水闸工程对当地农牧

5、业经济发展至关重要。 根据设计资料，结合当地水文、地质条件，按照水闸设计相关规范规定，设计该 水闸结构型式。根据河道洪水季节行洪要求，确定水闸工程中的堰、泄水闸的型式、 尺寸，根据当地灌区灌溉要求，确定水闸工程中进水闸的型式、尺寸。确定水闸工程 的整体工程布置之后，对水闸进行泄流、供水能力复核计算，渗流计算，消能工的设 计、复核以及闸室的稳定计算。完成水闸设计文本内容并绘制相关工程布置图。 通过台子水闸工程的整体设计计算，工程图纸绘制以及设计说明书的编写，能过 对大学本科所学专业知识加以系统的整合、运用，是一次学以致用的实践过程。同时， 通过此次水闸工程设计，认识到水利工程对于国民经济发展、生

6、活水平的提高的巨大 重要性，作为一个水利人，要认识到自己的肩头责任。 关键词：关键词：水闸设计；泄流供水；消能防冲 - -1 一、绪论 （一）水闸除险加固背景 我国是一个人均水资源紧缺的国家，加之水资源在时间和空间分布不均， 导致水资源供需矛盾更加尖锐。随着经济社会的发展，水利事业在国民经济建 设中占有越来越重要的作用。在国家十二五规划中，更是提出要大力发展水利 事业，加强水利基础设施建设。 水闸作为重要的取水建筑物，在水利工程中广泛应用。但目前现存的水闸 工程有较多因运行期过长，不同程度的存在着破损问题，影响着工程效益的发 挥。 水闸除险加固的任务和编制原则： （1）坚持全面规划、统筹兼顾、

7、标本兼治、综合治理的原则，按照各地区 病险水闸的不同特点，研究综合性的除险加固措施，恢复和完善病险水闸应有 的防洪减灾和兴利效益。 （2）掌握已实施的病险水闸除险加固工程情况，总结经验，并对工程遗留 问题进行规划补充和完善。 （3）规划体现可行性和科学性，做好各项前期工作，包括注册登记、安全 鉴定、初步设计等。 （二）台子水闸工程概况 台子水闸工程位于赤峰市西辽河上游老哈河水系英金河二级支流西路嘎河 中游，赤峰市松山区老府镇境内，距赤峰市区 70km，地里坐标东经 118 1625.44，北纬 421152.07。于 1968 竣工投入使用，由于工程设计标准偏低， 在运行中年久失修，虽然在 1

8、985 年进行了部分工程除险加固，但最终没有彻底 解决工程的病险问题，灌溉引水受到限制，该工程是以灌溉为主兼顾防洪等综 合利用水闸。 台子水闸工程原有工程由溢流坝、泄洪闸、进水闸组成。溢流坝采用折线 型实用堰，溢流坝坝顶高程为 744.08m，下游坝底高程为 742.08m，坝高 1.5m，坝顶宽度 1m，坝长为 80m，溢流坝两侧都设有进水闸和泄洪闸，左右岸 各设有 2 孔泄洪闸，泄洪闸位于溢流坝和进水闸之间，每孔净宽 1.5m，闸室长 2 度为 5m，闸底板高程 742.58m，木制闸门。左右岸泄洪闸外侧设有 2 孔进水闸， 左右岸闸孔净宽相同为 1.2m，右岸设计过闸流量为 2m3/s，

9、左岸设计过闸流量 为 1m3/s。 台子水闸工程的工程原设计洪峰流量为 539.45m3/s，校核洪峰流量为 623.1m3/s。根据水利水电工程等级划分及洪水标准 ，该水闸为等，主要 建筑物为 3 级，次要建筑物为 4 级。依据台子水闸工程安全鉴定报告书中 的水闸安全鉴定成果结论以及上级主管部门的意见本次设计的主要任务是： (1)拆除重建供水闸，重做消能防冲设施； (2)拆除重建泄洪闸，重做消能防冲设施； (3)新建启闭机室，增加闸门及启闭设备； (4)维修加固上游防洪堤，恢复建设下游防洪堤，并增加防护措施； (5)新建管理房、安设电气设施、完善观测设施及管理设施。 （三）水文地质条件 1.

10、气象 本流域属于温带季风型半干旱气候区，具有明显大陆性特征。冬季寒冷干 燥，降水稀少，最低气温零下 28 摄氏度；夏季酷热，降水集中，最高气温达 39 摄氏度。年平均气温约为 57 摄氏度，一月份平均气温最低，约在零下 15 摄氏度左右，七月份气温最高，约为 50 摄氏度左右。 流域内六个雨量站，据 19582001 年共 39 年的降水资料统计，多年平均 降水量为 425.5mm，最大 685mm（1959 年） ，最小 283.5mm（1966 年） ，年际 变化 2.4 倍，多年平均最大一日降水量为 70mm，69 月降水量约占全年的 80%左 右，78 月的降水量占全年的 6070%。

11、 风向多西北风，风力最大 78 级，一般为 23 级，夏秋季风小。流域内 多年平均蒸发量为 1988.5mm。结冻期约为 160 天，冻土深 1.42m。 2.设计洪水计算 根据内蒙水设院 98 年大洪水后对赤峰地区“各水文站及重点水库设计洪峰 流量成果”，采用的年限是截止到 1998 年，考虑到资料年限延长后枯水年偏多， 对工程较为不利，从安全角度出发本次设计洪水计算仍采用内蒙水设院计算成 果，根据松山地实测洪水资料，采用面积比法计算得出：P%=5 时，Q=540m3/s, - -3 P%=2 时，Q=610m3/s。 3.水文地质 本区属干旱的中低山区水文地质类型。其地下水类型为：松散堆积

12、层孔隙 水，碎屑孔隙裂隙层间水，基岩裂隙水三大类型。松散堆积层孔隙水分布于河 谷冲积平原、山前坡洪积扇裙与黄土丘陵区。以河谷冲积平原富水性最强，含 水层为全新统及上更新统冲积砂砾石层。勘察范围内地下水位埋深约 0.5- 1.5m。 区内地下水主要补给来源为大气降水，次为区外河谷潜水补给。地下水动 态变化受气候、地貌及含水层埋藏条件等因素控制。一般规律是 8-9 月份水量 最大，水位最高，5 月份或 12 月至次年 3 月份水量最小，水位最低。 区内沟谷水系发育，地形切割较深，沟谷坡降大。本区地表水，地下水径 流条件良好，河流是本区地下水地表水排泄的良好通道。 4.地震 据 2001 年国家地震

13、局编制的国家标准（GB18306-2001） 中国地震动参数 区划图 ，工程区地震动峰值加速度为 0.05g ,地震烈度为 7 度。根据水工建筑 物抗震设计规范 ，需要考虑抗震设计。 4 二、枢纽布置设计 （一）枢纽布置 台子水闸工程位于二道子河水库下游西路嘎河中游，汛期有泄洪要求。河 道两岸有需要灌溉的灌区，因此，台子水闸需要满足灌区供水需要。 西路嘎河河道较宽，不宜全河段布置闸室，因此，综合考虑泄洪、供水要 求，采取闸坝联合布置。 考虑原水闸工程将泄水闸布置在溢流坝两侧，坝脚处常年淤积，泄水闸常 年泄水冲刷，河道断面已形成主河槽位于河道两侧的复式断面。此次台子水闸 的工程布置依据河道复式断

14、面，河道中间设置溢流坝，泄水闸紧靠溢流坝，左 右岸对称布置，泄水闸之外布置供水闸，因左右岸灌区需要灌水量不同，左右 岸供水闸闸室净宽不同。进水闸上游侧布置胸墙。 修建工作桥，启闭机室。 （二）泄水方案比选 经过水文计算，水闸的设计洪峰流量对应河道内 20 年一遇洪峰流量 540m3/s，校核洪峰流量对应河道来水量 50 年一遇的洪峰流量 610m3/s。根据 国家水利水电工程等级划分及洪水标准(SL252-2000)中规定，依据水闸的 过闸流量，台子水闸工程为等，主要建筑物为 3 级，次要建筑物为 4 级，临 时建筑物等级为 5 级。 方案一：全河段布置泄水闸 方案二：闸坝联合布置 对于方案一

15、来说，因台子水闸地处二道子河水库下游，只在在汛期和上游 水库放水时会遭遇较大流量，大部分时间泄水流量都较小，全河段布置泄水闸 远远可以满足这些泄流要求，同时，这种布置方式工程造价较高，是一种资源 浪费，在经济上讲是非常不合理的。 对于方案二来说，闸坝联合布置，汛期或上游水库放水，河道水位抬高， 闸坝都能起到泄流作用，可以满足泄水需要。在非汛期，泄水量较小，单独开 启两侧的泄水闸就可以满足泄水要求。这种布置方案在满足泄洪需要的同时， 施工简单，工程造价低。 - -5 三、水力计算 （一）过流能力验算 图图 31 下游河道断面简图下游河道断面简图 台子水闸下游河道断面如上图所示，两侧主河槽河宽 4

16、.0m，河滩地宽 80.0m。根据公式 hmhb （3-1） R （3-2） 6/1 1RnC （3-3） RiCQ （3-4） 式中：b主河槽底宽度 4.0m；河滩地底宽 80.0m 过水面积； 湿周； n渠道糙率，0.025； i渠道比降，0.0005； h断面深度； R水力半径； C谢才系数； Q过水量。 该河道断面为复式断面，计算结果见表 31。通过计算得，当通过设计流 量 Q=540 m3/s，从河滩地算起的水深为 1.41m，通过校核流量 Q=610 m3/s，从 河滩地算起的水深为 1.52m。 表表 31 下游河道流量水位关系下游河道流量水位关系 6 b1（m ） b2（m ）

17、 m1m2下游水位h(m)h（m）A1（m2） 80412742.4861.411112 80412742.61.521122 A2（m2 ） A（m2 ） X1（m ） X2（m ） X（m） R（m ） CQ（m3/s） 15.4143829.38100.81.42235.35540.3 16.4154829.63101.31.52535.76610.2 （二）闸孔宽度确定 1.泄水闸闸孔宽度确定 水闸闸孔总净宽应根据闸槛形式和布置、上下游水位衔接要求、泄流状态 等因素计算确定。 水闸的过闸水流流态一般分为两种：一种是泄流时水流不受任何阻挡，呈 堰流状态；另一种是泄流时水流受到闸门或胸墙的

18、阻挡，呈孔流状态。在水闸 的整个运用过程中，这两种流态均有可能出现，且在一定的边界条件下又是可 以相互转化的。闸孔出流的闸门开度增大到一定值时，闸前水位下降而不和闸 门底缘接触，则水流性质由闸孔出流过渡为堰流；反之，如原为堰流，当闸门 开度减小到能对水流起控制作用时，水流即过渡为闸孔出流。 此次台子水闸泄水闸的闸槛型式是无坎高的平底宽顶堰，平底宽顶堰堰流 情况下，闸孔泄流能力按式（3-5）计算。 2 3 1 2 HgmBQ S (3-5) 单孔闸 4 )1(171.01 s o s o b b b b （3-6） 式中：B-闸孔总净宽度，m； H-计入行近流速水头的堰上水深，m； m-流量系数

19、，无坎高的平底宽顶堰，其进口局部水头损失接近于零，其 堰流流量系数最大值取 0.385； - -7 g-重力加速度，可取为 9.81，m/s2； -堰流侧收缩系数，对于单孔闸，按公式（3-6）计算； bo-闸孔净宽，m；bs 为上游河道一半水深处的宽度，m； n-闸孔数； 暂拟定闸孔净宽为 4.0m，则 bo=4.0m，bs=6.0m，经计算，堰流侧收缩系数 =0.948。 对于有坎宽顶堰，流量系数可按别列津斯基（A.P.）公式计算： 当 0 . 3/0HP 时， HP HP m /75 . 0 46 . 0 /3 01. 032 . 0 (3-7) 当 0 . 3/HP 时， m=0.32

20、而此次泄水闸的闸槛型式是无坎高的平底宽顶堰，进口局部水头损失接近 于零，故其堰流流量系数取最大值 m=0.385。 堰流淹没系数 s 可按公式（3-8）计算或按表 32 查得 )1(31.2 Ho hs Ho hs s （3- 8） 表表 32 宽顶堰淹没系数宽顶堰淹没系数值值 Hohs/0.72 0.750.780.800.820.840.860.880.90.91 1.00.990.980.970.950.930.90.870.830.8 Hohs/ 0.920.930.940.950.960.970.980.990.9950.998 0.770.740.70.660.610.550.47

21、0.360.280.19 河道下游水深 hs=2.40m，闸前水头 Ho=4.08m，因此淹没系数=1.0 闸孔净宽 2 3 2 Hgm Q B （3- 9） 其中 Q=72.165m/s2，=1.0，m=0.385，=0.948，H=4.08m。 经计算：求得单孔闸门净宽为 3.9m。闸孔总宽度的确定，主要涉及两个问 题：一个是过闸单宽流量的大小；另一个是闸室总宽度与河道总宽度的关系。 8 如果采用的闸室总宽度过小，使单宽流量过大，将增加闸下游消能布置的困难， 甚至影响水闸工程的安全；反之，如果采用的闸孔总净宽过大，使闸室单宽流 量过小，工程量加大，造成浪费。一般来说，采用的闸孔总净宽度要略

22、大于计 算值，以留有余地（以超过计算值 3%-5%）为宜。同时，还要求闸室总宽度大 体上与上、下游河道宽度（即通过设计流量的平均过水宽度）相适应。因此， 泄水闸闸孔净宽设为 4.0m。 2.进水闸闸孔宽度确定 进水闸闸底板高程高于天然河底高程，为有坎宽顶堰，堰高 P=1.5m，堰上 水头 H=1.5m，按公式（3-10）计算流量系数 m 当 0 . 3/0HP 时， HP HP m /75 . 0 46 . 0 /3 01. 032 . 0 （310） 求得 m=0.337。 对于进水闸的堰流侧收缩系数，按公式（3-6）计算；bo 为闸孔净宽，对 于河道南侧，假定为 2.0m，对于河道北侧，假

23、定为 1.5m；bs 为上游河道一半 水深处的宽度，6.0m；经计算，南侧进水闸 1 =0.913， 北侧进水闸 2 =0.909。 对于进水闸淹没系数，南侧，下游渠道水深 ht1=0.88m；北侧，下游渠道 水深 ht2=0.69m。闸前水深 H=1.5m，查表 32 得南北岸淹没系数均为 =1.0。 计算南岸侧进水闸： 闸孔净宽计算按式（3-9） ，其中， Q=2.0m3/s，=1.0， 1 =0.913，m=0.337，H=1.5m。求得南侧进水闸 B=0.83m，考虑到在灌溉需水季节，闸前水位常常无法达到正常蓄水位（达不 到引水设计水头 H=1.5m） ，进而无法满足灌溉需求，进而将南

24、侧进水闸闸孔净 宽定为 B=2.0m。 计算北岸侧进水闸： 闸孔净宽计算按式（3-9） ，其中，Q=1.0m3/s，=1.0， 2 =0.909， - -9 m=0.337， H=1.5m。求得南侧进水闸 B=0.42m，考虑到在灌溉需水季节， 闸前水位常常无法达到正常蓄水位（达不到引水设计水头 H=1.5m） ，进而无法 满足灌溉需求，进而将南侧进水闸闸孔净宽定为 B=1.5m。 3.消能设计 水流经过水闸流向下游时，因具有较大的上下游水位差，同时闸孔宽度一 般都小于上下游河宽，使过闸水流比较集中，单宽流量加大。因此过闸水流具 有较大的动能，若不采取适当的消能防冲措施，势必冲刷下游河道，甚至

25、威胁 水闸安全。 根据水闸的运行要求，其上下游水位、过闸流量以及泄流方式等常常是复 杂多变的，因此，水闸闸下消能防冲设施必须在各种可能出现的水力条件下， 都能满足消散动能、扩散水流的要求，且应与下游河道有良好的衔接。 过闸水流特点： （1）出闸水流流速较大，紊动强烈。 （2）闸上、下游水位多变，出流形式多变，闸门开启程序也有变化。因此， 底流式消能要求修筑的消力池或其他形式的消能方式，应在可能发生的工作情 况下，都能满足水跃共轭水深的要求。 （3）当水闸上、下游水位差小时，过闸水流会在下游形成波状水跃，消能 效果不佳，挟有余能的水流会冲刷下游渠道，影响渠道稳定性。 （4）多孔水闸常因闸门的开启

26、不当，形成折冲水流，冲毁消能防冲设施和 下游渠道，若上游渠道不顺直，来水流势不匀称，或下游翼墙布置不当，扩散 角太大，也极易形成折冲水流。故在设计水闸的消能防冲设施的同时，必须做 好总体布置，同时应制定合理的闸门控制调度方案。 底流式消能可用于各类地基上中、低水头的各类泄水建筑物，在水闸工程 中应用非常普遍。底流式消能方式通常为消力池，消力池的作用是促成水跃， 并保护地基免受冲刷。其主要方式有三种：深挖式消力池，即降低护坦高程 所形成的消力池。尾坎式消力池，即护坦高程不降低，在其末端修筑消能坎 形成的平底消力池。综合式消力池，是一种常用的、既有深挖又筑有低坎的 消力池型式。 本次泄水闸采用深挖

27、式消力池。 10 4.消力池设计 深挖式消力池，消力池应满足的条件： Zhhd sc 0 (3-11) 5 . 0 2 1 3 2 1 8 1 2 b b gh qh h c c c (3-12) (3-13)0 2 2 2 2 0 3 g q hTh cc 2 2 2 2 2 22 cs hg q hg q Z （3-14） )(9 . 6 “ cc hhLj （3-15） Hqkt 1 3-16） cc ghhqFr/ （3-17） 式中： d-消力池深度，m； o -水跃淹没系数，可采用 1.051.10； c h -跃后水深 ，m； c h -收缩水深，m a-水流动能校正系数，可用

28、1.001.05； q-过闸单宽流量， sm / 2 ； b1-消力池首端宽度，m； b2-消力池末端宽度，m； T0-由消力池底板顶面算起的总势能，m； Z-出池落差 ，m； hs -出池河床水深，m； Fr-跃前断面水流的弗如德数 ； -流速系数，一般取 0.95。 （1）对于泄水闸 - -11 在设计洪水流量情况下： 根据水跃动量方程，按公式（3-13）求出闸下收缩断面的水深 hc。其中： 有消力池底板顶面算起的总势能 To=6.58m；水流动能校正系数=1.0；按设计 流量时的单宽流量 q=18.04 sm / 2 ；g 为重力加速度，取 9.81；流速系数 =0.95。经试算求得收缩

29、水深 hc=2.0m。 进而计算得弗如德数 Fr=2.03。 根据式（3-12）计算收缩水深的共轭跃后水深 c h ，消力池斜坡段以 o 8 向 两侧扩散，消力池首端宽度 1 b =8m，消力池末端宽度 2 b =12.20m，设计单宽流量 q=18.04 sm / 2 ，收缩断面水深 c h =2.0m。经计算，跃后水深 c h =3.92m。 在求得收缩断面水深，跃后水深后按式（3-11）计算消力池深：水跃淹没 系数 o =1.05，跃后水深 c h =3.92m，出池河床水深 hs =2.4m，出池落差 Z=1.52m。计算得消力池池深 d=0.196m。 在校核洪水流量情况下： 对于泄

30、水闸，根据水跃动量方程，按公式（3-13）求出闸下收缩断面的水 深 hc。其中：有消力池底板顶面算起的总势能 To=6.78m；水流动能校正系数 =1.0；按校核流量时的单宽流量 q=19.12sm / 2 ；g 为重力加速度，取 9.81； 流速系数 =0.95。经试算求得收缩水深 hc=2.1m。 进而计算得弗如德数 Fr=2.01。 根据式（3-12）计算收缩水深的共轭跃后水深 c h ，消力池斜坡段以 o 8 向两侧扩散，消力池首端宽度 1 b =8m，消力池末端宽度 2 b =12.20m，设计单 宽流量 q=19.12 sm / 2 ，收缩断面水深 c h =2.1m。 经计算，跃

31、后水深 c h =4.05m。 在求得收缩断面水深，跃后水深后按式（3-11）计算消力池深：水跃淹没 系数 o =1.05，跃后水深 c h =4.05m，出池河床水深 hs =2.52m，出池落差 Z=1.53m。计算得消力池池深 d=0.2025m。 综合考虑，泄水闸消力池池深取 d=0.5m。消力池池长按公式（3-15）计算 12 为 13.25m。计算消力池底板厚度满足抗冲要求按式（3-16） ，其中 1 k 为消力池 底板计算系数取 0.15，q 为泄水闸单宽流量取 18.04 sm / 2 ， H 是泄水时上下游 水位差，取 3.76m，求得 t=0.88m。 （2）对于溢流坝 在

32、设计洪水流量情况下： 根据水跃动量方程，按公式（3-12）求出闸下收缩断面的水深 hc。其中： 有消力池底板顶面算起的总势能 To=5.58m；水流动能校正系数=1.0；按设计 流量时的单宽流量 q=4.97 sm / 2 ；g 为重力加速度，取 9.81；流速系数 =0.95。 经试算求得收缩水深 hc=0.5m。 进而计算得弗如德数 Fr=5.04。 根据式（3-13）计算收缩水深的共轭跃后水深 c h ，消力池首端宽度 1 b =80m，消力池末端宽度 2 b =80m，设计单宽流量 q=4.97 sm / 2 ，收缩断面水深 c h =0.5m。 经计算，跃后水深 c h =2.93m

33、。 在求得收缩断面水深，跃后水深后按式（3-11）计算消力池深：水跃淹没 系数 o =1.05，跃后水深 c h =2.93m，出池河床水深 hs =1.41m，出池落差 Z=1.52m。计算得消力池池深 d=0.147m。 在校核洪水流量情况下： 对于溢流坝，根据水跃动量方程，按公式（3-12）求出闸下收缩断面的水 深 hc。其中：有消力池底板顶面算起的总势能 To=5.78m；水流动能校正系数 =1.0；按设计流量时的单宽流量 q=5.72sm / 2 ；g 为重力加速度，取 9.81；流 速系数 =0.95。经试算求得收缩水深 hc=0.6m。 进而计算得弗如德数 Fr=3.93。 根据

34、式（3-13）计算收缩水深的共轭跃后水深 c h ，消力池首端宽度 1 b =80m，消力池末端宽度 2 b =80m，设计单宽流量 q=5.72 sm / 2 ，收缩断面水深 c h =0.6m。 - -13 经计算，跃后水深 c h =3.05m。 在求得收缩断面水深，跃后水深后按式（3-11）计算消力池深：水跃淹没 系数 o =1.05，跃后水深 c h =3.05m，出池河床水深 hs =1.52m，出池落差 Z=1.41m。计算得消力池池深 d=0.152m。 综合考虑，溢流坝消力池池深取 d=0.5m。 消力池池长按公式（3-15）计算为 16.9m。 计算消力池底板厚度满足抗冲要

35、求按式（3-16） ，其中 1 k 为消力池底板计 算 系数，取 0.15，q 为泄水闸单宽流量取 5.72 sm / 2 ， H 是泄水时上下游水 位差，取 3.76m，求得 t=0.45m。 （3）对于进水闸。 根据水跃动量方程，按公式（3-12）求出闸下收缩断面的水深 hc。其中： 有消力池底板顶面算起的总势能 To=2.0m；水流动能校正系数=1.0；按设计 流量时的单宽流量 q=1.0 sm / 2 ；g 为重力加速度，取 9.81；流速系数 =0.95。 经试算求得收缩水深 hc=0.2m。 根据式（3-13）计算收缩水深的共轭跃后水深 c h ，消力池首端宽度 1 b =2m，消

36、力池末端宽度 2 b =2m，设计单宽流量 q=1 sm / 2 ，收缩断面水深 c h =0.2m。经计算，跃后水深 c h =0.91m。而进水闸渠道水深 t h =1.0。 经计算进水闸 “ ct hh ，不需要修建消力池。 5.海漫设计 流出消力池的水流，紊动的现象能很强烈，底部流速较大，流速分布也未 恢复到正常状态，对河床仍有较强的冲刷能力。所以，对护坦以下的河床，一 般设置海海漫护底，以免引起严重冲刷。 海漫长度计算： HqKL sp （3-18） 式中：Ks经验系数，由河床土质决定，细沙和沙壤土取 1012. 14 , q 消力池末端单宽流量， )./( 3 msm ； H 最不

37、利情况下的上下游水位差。 计算得泄水闸的海漫长度 p L =25.0m。 计算得溢流坝的海漫长度 p L =38.8m。海漫采用铅丝石笼。 6.防冲槽设计 海漫末端的可能冲刷深度： t v q 1 . 1 t 0 (3-19) 式中：t“海漫末端的可能冲刷深度(m) ； q海漫末端的单宽流量， )./( 3 msm ； t 海漫末端的水深(m)。 v0河床土质的不冲流速(m/s),查表 3-2。 表表 33 河床土质的不冲流速河床土质的不冲流速 土质不冲流速土质不冲流速 轻壤土0.600.80重壤土0.701.00 中壤土0.650.85粘土0.750.95 计算得：泄水闸冲刷深度 , , t

38、 =2.0m，防冲槽底宽 6.0m，上游坡率 1:3，下游 坡率 1:2，防冲槽总宽度 16.0m。 溢流坝冲刷深度 , , t =2.0m，防冲槽底宽 6.0m，上游坡率 1:3，下游坡率 1:2，防冲槽总宽度 16.0m。 （三）附属建筑物 闸室上部桥梁有工作桥和启闭机室。其结构型式根据闸孔孔径、闸门启闭 机型式及容量、设计标准等分别选用板式、梁板式或板拱式，其与闸墩的连接 型式应与地板分缝位置及胸墙支撑型式统一考虑。 本设计采用预制构件，现场吊装。为便于泄水闸闸门启闭，工作桥高 5.0m，排架柱宽 0.4m。启闭机室高 3.0m，室内宽度 2.2m。 - -15 参 考 文 献 16 致 谢 注：本页随原件装订 毕业设计（论文）指导教师评阅表 毕业设计（论文） 题目 水闸设计 年级/学院/专业/班 级 学号姓名 指导教师评阅时间 设 计 （论 文） 评 语 设计（论文）评定 等级 评阅人签名 - 2 - 教研室主任签名 学院签章 注：本页随原件装订