第四章排水闸稳定及结构计算

1.各排水闸概况

1.1水文资料

根据龙门县城堤防总体规划，县城河堤共有5个排水闸，西林河有两个排水闸：龙门中学排水闸和老干局排水闸，白沙河有三个排水闸：师范排水闸、石龙头排水闸、及罗江围排水闸。河堤上的排水闸主要作用是：平时能正常排泄内积水，洪水到来时关闸挡水，不让洪水涌入。根据水文资料，排水闸排涝标准按十年一遇（P=10%）洪水，24小时暴雨产生的洪水总量，24小时排干计算。根据《龙门县城区防洪工程洪水计算书》可知各排水闸的水位资料，详见排水闸洪水成果表1.1-1。

表1.1-1 各排水闸洪水成果表

1.2地质资料

根据《龙门县城区防洪工程地质勘探可行性研究报告》，可知各排水闸地基主要物理指标表1.2-1。

表1.2-1 各排水闸地基土质主要物理指标表

1.3等级与安全系数

根据《龙门县城堤防加固工程可行性研究报告》西林河、白沙河大堤加固工程等级为三等，水闸为主要建筑物，其等级为三等，根据《水闸设计规范SL265-2001》，水闸整体抗滑稳定安全系数为：基本组合：1.25；特殊组合Ⅰ：1.10。土基上闸室基底应力最大值与最小值之比的允许值为：基本组合：2.50；特殊组合3.0.闸基抗渗稳定性要求水平段和出口段的渗流坡降必须小于规范要求，见下表6.0.4。

表6.0.4 水平段和出口段允许渗流坡降值

1.4地震烈度

龙门县基本地震烈度为Ⅵ，按《水闸设计规范SL265-2001》，设计时不考虑地震作用。

2.主要计算公式及工况

2.1闸孔净宽B 0计算公式

根据《水闸设计规范SL265-2001》，水闸的闸孔净宽B 0可按公式（A.0.1-1）～（A.0.1-6）计算：

2

3

02H

g m Q

B σε=

（A.0.1-1）

单孔闸 40

01171.01s s b b b b ???? ?

?--=ε （A.0.1-2）

多孔闸，闸墩墩头为圆弧形时 N

N b

Z εεε+-=

)1( （A.0.1-3）

4

00

1171.01Z Z

Z d b b d b b +???? ?

?

+-

-=ε （A.0.1-4）

4

00

00221171.01b d b b b b b Z

b Z b ++????

??????++--=ε （A.0.1-5） 4

.000131.2???? ?

?-=H h H h s s σ （A.0.1-6） 式中 0B ——闸孔总宽度（m ）； Q ——过闸流量（m 3/s ）；

0H ——计入行近流速水头的堰上水深（m ），在此忽略不计； g ——重力加速度，可采用9.81（m/s 2）； m ——堰流流量系数，可采用0.385；

ε——堰流侧收系数，对于单孔闸可按公式（A.0.1-2）计算求得或由表

A.0.1-1查得；对于多孔闸可按公式（A.0.1-3）计算求得；

b 0——闸孔净宽（m ）；

b s ——上游河道一半水深处的宽度（m ）； N ——闸孔数；

Z ε——中闸孔侧收系数，可按公式（A.0.1-4）计算求得或由表A.0.1-1查

得，但表中b s 为b 0+d z ； d z ——中闸墩厚度（m ）；

b ε——边闸孔侧收系数，可按公式（A.0.1-5）计算求得或由表A.0.1-1

查得，但表中b s 为b Z

b d b ++

2

0； b b ——边闸墩顺水流向边缘线至上游河道水边线之间的距离（m ）；

σ——堰流淹没系数，可按公式（A.0.1-6）计算求得或由表A.0.1-2查

得；

hs ——由堰顶算起的下游水深（m ）。 2.2整体稳定及应力计算公式 2.2.1整体稳定及应力计算公式

根据《水闸设计规范SL265-2001》，利用闸室基底应力和闸室抗滑稳定安全系数计算公式可分别计算各工况下排水闸的整体稳定及基底应力。

闸室基底应力W

M

A G P ∑±∑=max

min

（7.3.4-1） 抗滑稳定安全系数H

G

f K c ∑∑=

（7.3.6-1） 式中 max

min P ——闸室基底应力的最大值或最小值（kPa ）；

G ∑——作用在闸室上的全部竖向荷载（包括闸室基础底面上的扬压力在

内，kN ）；

M ∑——作用在闸室上的全部竖向和水平荷载对于基础地面垂直水流方向

的形心轴的力矩（kN.m ）；

A ——闸室基底面的面积（m 2）；

W ——闸室基底面对于该底面垂直水流方向的形心轴的截面矩（m 3）； Kc ——沿闸室基底面的抗滑稳定安全系数； f ——闸室基底面与地基之间的摩擦系数； H ∑——作用在闸室上的全部水平向荷载（kN ）。 2.2.2计算工况

根据每个排水闸的具体运行情况，西林河两个排水闸的计算工况为：①完建期,上下游无水；②下游常年蓄水位67.0m ，上游无水,关闸清淤；③下游P=2%洪水位，上游水位至孔洞顶。白沙河四个排水闸的计算工况为：①完建期,上下游无水；②下游P=2%洪水位，上游水位至孔洞顶。

2.2.3主要荷载 ①自重：水闸、设备自重 ②静水压力

③浮托力、渗透压力、水重 2.3消能计算 2.3.1计算工况

初步拟定，消能防冲计算工况为：上游十年一遇的过闸设计流量，上游设计水位与地面控制水位齐平，相应下游五年一遇的洪水位。

2.3.2消力池计算公式

先根据《水力计算手册》（武汉水利电力学院水力学教研室编）判别是否需要建立消力池：如跃后水深"c h ＜出池河床水深's h ，则不需建立消力池；如跃后水深"c h ＞出池河床水深's h ，则需建立消力池，根据《水闸设计规范》（SL265－2001）附录B ，消力池深度可按公式（B.1.1-1～B.1.1-4）计算：

Z h h d s c ?--='"

0σ （B.1.1-1）

25.0213

2

"

))(181(2b b gh q h h c

c c

-+=α （B.1.1-2） 022

2

203=+-?

αg q h T h c

c

（B.1.1-3） 2

"2

2'2222c

s gh q g g q Z α?α-=? （B.1.1-4） 式中d ——消力池深度（m ）；

σ0——水跃淹没系数，可采用1.05～1.10，取σ0＝1.1； φ——孔流流量系数，可采用0.95～1.0，取φ＝1.0；

"

c

h ——跃后水深（m ）； h c ——收缩水深（m ）；

α——水流动能校正系数，可采用1.0～1.05，取α＝1.05； q ——过闸单宽流量（m 2/s ），q ＝Q/B 0； b 1——消力池首端宽度（m ）； b 2——消力池末端宽度（m ）；

T 0——由消力池底板顶面算起的总势能（m ），这里，不计行近流速； △ Z ——出池落差（m ）； 's h ——出池河床水深（m ）。 2.4防渗计算 2.4.1计算工况

西林河两个排水闸的计算工况为：①建设期,上游无水，下游施工洪水；②下游常年蓄水位67.0m ，上游无水,关闸清淤；③下游P=2%洪水位，上游水位至孔洞顶。白沙河三个排水闸的计算工况为：①建设期,上游无水，下游施工洪水；②下游P=2%洪水位，上游水位至孔洞顶。

2.4.2计算公式 2.4.2.1渗径长度计算

水闸渗径长度必须满足闸基防渗长度要求，因此按下式计算：

H C L ??= 式中：L ——闸基防渗长度（m ）

△ H ——上、下游水位差（m ） C ——渗经系数 2.4.2.2闸基抗渗稳定计算

利用改进阻力系数法计算水闸各段的渗透压力，得出水闸水平段和出口段的的渗流坡降值。

C.2.1土基上水闸的地基有效深度可按公式（C.2.1-1）或公式（C.2.1-2）计算： 当50

≥S L 时 05.0L T e = 当

50

S L 时 26.150

00+=

S L L T e 式中：Te ——地基上水闸地基的地基有效深度（m ）； L0——地下轮廓的水平投影长度（m ）； S0——地下轮廓的垂直投影长度（m ）。

C.2.2分段阻力系数可按公式（C.2.2-1）～（C.2.2-3）计算： 1进、出口段

441.05.12

30+??

?

??=T S ξ （C.2.2-1）

式中：ξ0——进出口段的阻力系数； S ——板桩或齿墙的入土深度（m ）； T ——地基透水层深度（m ）。 2内部垂直段

???

?????? ??-=

T S ctg y 14ln 2

ππξ 式中：ξy ——内部垂直段的阻力系数。

3水平段

()T

S S L x x 217.0+-=

ξ

式中：ξx ——水平段的阻力系数； Lx ——水平段长度（m ）

S1、S2——进、出口段板桩或齿墙的入土深度（m ）。 C.2.3各分段水头损失值可按公式（C.2.3）计算：

∑=?=n

i i

i

i H

h 1

ξ

ξ

式中：hi ——各分段水头损失值（m ）； ξi ——各分段的阻力系数； n ——总分段数。

C.2.4进、出口段水头损失值和渗透压力分布图形可按下列方法进行局部修正： 1进出口段修正后的水头损失值可按公式（C.2.4-1）～式（C.2.4-3）计算

0'

'

0h h β= （C.2.4-1） ∑==n

i i h h 10 （C.2.4-2）

???? ?

?+??????+???? ??-

=059.02121

21.1'''T S T T β（C.2.4-3）

式中：h0’——进、出口段修正后的水头损失值（m ）; h0——进、出口段水头损失值（m ）;

'β——阻力修正系数，当计算的0.1'≥β时，采用0.1'=β； 'S ——底板埋深与板桩入土深度之和（m ）；

'T ——板桩另一侧地基透水层深度（m ）。

2修正后水头损失的减小值，可按（C.2.4-4）计算

()

0'1h h β-=?（C.2.4-4）

C.2.5进、出口段齿墙不规则部分可按下列方法进行修正

1当h h x ?≥时，可按公式（C.2.5-1）进行修正

h h h x x ?+=

2当h h x ? 时，可按下列两种情况分别进行修正：

1）若h h h y x ?≥+，可按公式（C.2.5-2）和式（C.2.5-3）进行修正进行修正：

x x h h 2'

= x y y h h h h -?+='

2）若h h h y x ?+ ，可按公式（C.2.5-2）、式（C.2.5-4）和式（C.2.5-5）进行修正进行修正：x y h h 2'= )('y x cd cd h h h h h +-?+=

C.2.6出口段渗流坡降值可按公式C.2.6）计算：''

0S

h J =

2. 5结构计算

水闸闸室结构计算利用PC －1500程序集中G －14带斜拉杆带弹性地基梁的平面框架内力及配筋计算程序，箱涵结构计算利用PC －1500程序集中G －13多孔涵洞内力的有限元法分析及配筋计算程序，水闸上下游挡墙分别利用PC －1500程序集中G －14带斜拉杆带弹性地基梁的平面框架内力及配筋计算程序和PC －1500程序集中G －8悬臂式挡土墙计算程序。

3.龙门中学排水闸

3.1计算闸孔净宽B 0

龙门中学排水闸采用胸墙式结构，为平底闸。由以上资料可知：N=2，孔口高度e=3.0m ，b 0=4.43m ，b b =1.4m ，dz=1.2m ，H 0=68.6-64.9=3.7m ，hs=67.98-64.9=3.08m ，σ=0.941，εZ =0.966，εb =0.952，ε=0.959，Q=97 m 3/s ，m=0.385；经计算，B 0=8.86m.考虑综合因素,取B 0=10m 。

龙门中学排水闸孔口尺寸有两方案：（1）设2孔，单孔净宽5 m ，闸孔净高3 m ；（2）设3孔，单孔净宽3.5 m ，闸孔净高3 m 。经方案比较，可确定龙门中学排水闸设2孔，单孔净宽5 m ，净过水宽10 m ，闸孔净高3 m 。

3.2闸室布置

龙中排水闸位于西林河堤左岸3+500，风景河出口处。排水闸垂直内河堤布置，为胸墙式排水闸，闸底板高程64.9 m ；闸底板顺水流方向长8.0 m ，2孔，单孔净宽5 m ，闸孔高3 m ；中墩厚1.2 m ，边墩厚1.0 m ，闸底板宽13.2 m 。底板厚1.0 m ；闸墩顶高程与该处堤顶齐平70.36 m 。详见“龙门中学排水闸布置图”。

3.3水闸整体稳定及地基应力计算 3.3.1计算工况 ①完建期,上下游无水

②下游常年蓄水位67.0m ，上游无水,关闸清淤 ③下游P=2%洪水位69.07m ，上游水位至孔洞顶67.90m 3.3.2荷载计算（受荷示意图见附图3.3.2-1）

3.3.2.1水闸自重荷载值计算及对A 点求力矩（力矩逆时针为正） ① 胸墙kN G 5.18446.23.010251=???= m kN M .93.11965.05.1841=?= ② 工作便桥kN G 2403.02.310252=???= m kN M .576

4.22402=?= ③中闸墩kN G 4.131046.52.18253=???= 03=M ④边闸墩kN G 0.2184246.518254=????= 04=M ⑤闸底板kN G 0.264012.138255=???= 05=M ⑥钢闸门kN G 50.5766= 06=M ⑦启闭机kN G 8.1007= 07=M ⑧启闭机室kN G 8008= 08=M

水闸自重荷载值和弯距值为：kN G 2.80361=∑ m kN M .93.6951=∑ 3.3.2.2水闸其它荷载值计算及对A 点求力矩（力矩逆时针为正） 工况①：上游水重W 1=0，下游水重W 2=0 渗透压力Gu 1=0，浮托力Gu 2=0 上游水平压力P 1=0，下游水平压力P 2=0

工况②：上游水重W 1=0，下游水重kN W 84.7821.2108.381.92=???=，

m kN M w .39.14879.184.7822-=?=

浮托力Gu 2=0，渗透压力()kN G u 7.160589.646781.92

1

1=?-??=，

m kN M G u .93.214033.17.16051=?=

上游水平压力P 1=0，

下游水平压力kN P 21.6222.13)9.6367(81.92

122=?-??=

m kN M P .95.64203.121.6222=?=

工况③：上游水重kN W 34.11183108.381.91=???=，m kN M W .85.21249.134.11181=?=

下游水重kN W 49.155417.4108.381.92=???=，m kN M w .54.29539.149.15542-=?-= 渗透压力()kN Gu 02.6062.1389.6707.6981.92

1

1=??-??=，

m kN M G u .03.80833.102.6061=?=

浮托力kN Gu 7.41432.138)9.649.67(81.92

12=??-??=，02=Gu M 上游水平压力kN P 21.6222.13)9.639.67(81.92

1

21=?-??=，

m kN M P .25.138133.121.6221-=?-=

下游水平压力kN P 59.17302.13)9.6307.69(81.92

1

22=?-??=，

m kN M P .38.298265.159.17302=?=

3.3.2.3各工况的荷载总和见荷载汇总表3.3.2.3-1 表3.3.2.3-1 荷载汇总表

3.3.3计算稳定及地基应力

根据公式（7.3.4-1）和（7.3.6-1）可分别计算各工况下水闸的整体稳定及基底应力，见表3.3.3-1。

表3.3.3-2 水闸的整体稳定及基底应力表

经计算龙门中学排水闸的整体稳定及基底应力均满足规范要求。 3.4消能防冲计算 3.4.1计算工况

消能防冲计算工况为：上游十年一遇的过闸流量97m 3/s ，上游设计水位68.6m ，下游五年一遇的洪水位67.98m 。

3.4.2消力池的计算

根据以上公式，先判断是否需要设置消力池:先求出收缩水深hc ＝1.54m ，再代入其它公式求出m h m h s c 08.39.6498.6749.2'"=-=

3.5渗径长度L 计算 3.5.1工况

①建设期,上游无水，下游施工洪水65.35m ，△H=65.35-64.9=0.45m ； ②下游常年蓄水位67.0m ，上游无水,关闸清淤，△H=67-64.9=2.1m ；

③下游P=2%洪水位69.07m ，上游水位至孔洞顶67.90m ，△H=69.07-67.9=1.17m ； 3.5.2渗径长度L 计算

根据《水闸设计规范SL265-2001》，砂砾层容许渗径系数C=3~2.5，故L=3×2.1=6.3 m ，小于水闸渗径长度28.94 m ，满足规范要求。

3.5.2闸基抗渗稳定计算

根聚水闸的实际情况，水闸简单分成9段计算其渗透压力，经计算的各段阻力系数、水头损失值、修正后各段水头损失值及水头坡降值见下表：

表3.3.3-3 各段阻力系数和水损值

表3.3.3-4 水头坡降值

故闸基稳定渗流满足规范要求。

3.6水工结构计算

附龙门中学排水闸闸室结构、挡墙计算稿。

4.老干局排水闸

4.1计算闸孔净宽B0

老干局排水闸采用胸墙式结构，为平底闸。根据《水闸设计规范SL265-2001》，排水闸的闸孔净宽B0可按公式（A.0.1-1）～（A.0.1-6）计算，由以上资料可知：N=2，孔口高度e=3.0m，b0=3.95m，b b=0m，dz=1.2m，H0=68.1-64.4=3.7m，

hs=67.50-64.4=3.1m ，σ=0.935，εZ =0.97，εb =0.963，ε=0.978，Q=87 m 3/s ，m=0.385；经试算，B 0=7.90m 。考虑综合因素，取B 0=10m 。

老干局排水闸孔口尺寸有两方案：（1）设2孔，单孔净宽5 m ，闸孔净高3 m ；（2）设3孔，单孔净宽3.5 m ，闸孔净高3 m 。经方案比较，可确定老干局排水闸设2孔，单孔净宽5 m ，净过水宽10 m ，闸孔净高3 m 。

4.2闸室布置

排水闸垂直河堤布置，为胸墙式排水闸，闸底板高程64.4 m ；闸底板顺水流方向长8.0 m ，2孔，单孔净宽5 m ，闸孔高3 m ；中墩厚1.2 m ，边墩厚1.0 m ，闸底板宽13.2 m 。底板厚1.0 m ；闸墩顶高程与该处堤顶齐平69.44 m 。详见“老干局排水闸布置图”。

4.3排水闸整体稳定及地基应力计算 4.3.1计算工况 ① 完建期，上下游无水

②下游常年蓄水位67.0m ，上游无水,关闸清淤 ③下游P=2%洪水位68.44m ，上游水位至孔洞顶67.40m 4.3.2荷载计算（受荷示意图见附图4.3.2-1）

4.3.2.1水闸自重荷载值计算及对A 点求力矩（力矩逆时针为正） ① 胸墙kN G 0.15304.23.010251=???= m kN M .4

5.9965.00.1531=?= ②工作便桥kN G 2403.02.310252=???= m kN M .5764.22402=?= ③中闸墩kN G

6.120904.52.18253=???= 03=M ④边闸墩kN G 0.2016204.518254=????= 04=M ⑤闸底板kN G 0.264012.138255=???= 05=M ⑥钢闸门kN G 50.5766= 06=M ⑦启闭机kN G 8.1007= 07=M ⑧启闭机室kN G 8008= 08=M

水闸自重荷载值和弯距值为：kN G 9.77351=∑ m kN M .45.6751=∑ 4.3.2.2水闸其它荷载值计算及对A 点求力矩（力矩逆时针为正） 工况①：上游水重W 1=0，下游水重W 2=0 渗透压力Gu 1=0，浮托力Gu 2=0 上游水平压力P 1=0，下游水平压力P 2=0

工况②：上游水重W 1=0，下游水重kN W 23.9696.2108.381.92=???=，

m kN M w .53.18419.123.9692-=?-=

浮托力Gu 2=0，渗透压力()kN G u 68.18642.1384.646781.92

1

1=??-??=，

m kN M G u .25.248633.168.18641=?=

上游水平压力P 1=0，

下游水平压力kN P 11.8392.13)4.6467(81.92

1

22=?-??=

m kN M P .93.10062.111.8392=?=

工况③：上游水重kN W 34.11183108.381.91=???=，m kN M W .85.21249.134.11181=?=

下游水重kN W 03.150604.4108.381.92=???=，

m kN M w .46.28619.103.15062-=?-=

渗透压力()kN Gu 69.5382.1384.6744.6881.92

1

1=??-??=，

m kN M G u .25.71833.169.5381=?=

浮托力kN Gu 74.41432.138)4.644.67(81.92

12=??-??=，02=Gu M 上游水平压力kN P 94.10352.13)4.634.67(81.92

1

21=?-??=，

m kN M P .25.138133.194.10351-=?-=

下游水平压力kN P 65.16442.13)3.6344.68(81.92

1

22=?-??=，

m kN M P .02.27636.165.16442=?=

4.3.2.3各工况的荷载总和见荷载汇总表4.3.2.3-1 表4.3.2.3-1 荷载汇总表

4.3.3计算稳定及地基应力

根据荷载计算成果表和《水闸设计规范SL265-2001》，利用公式（7.3.4-1）和（7.3.6-1）可分别计算各工况下排水闸的整体稳定及基底应力，见表4.3.3-1。

表4.3.3-1 水闸的整体稳定及基底应力表

经计算老干局排水闸的整体稳定及基底应力均满足规范要求。 4.4消能防冲计算 4.4.1计算工况

消能防冲计算工况为：上游十年一遇的过闸流量87m 3/s ，上游设计水位68.1m ，下游五年一遇的洪水位67.50m 。

4.4.2消力池的计算

根据以上公式，先判断是否需要设置消力池:先求出收缩水深hc ＝1.28m ，再代入其它公式求出m h m h s c 1.34.645.6701.2'"=-=

4.5渗径长度L 计算 4.

5.1计算工况

①建设期,上游无水，下游施工洪水64.72m，△H=64.72-64.4=0.32m；

②下游常年蓄水位67.0m，上游无水,关闸清淤，△H=67-64.4=2.6m；

③下游P=2%洪水位68.44m，上游水位至孔洞顶67.40m，△H=68.44-67.4=1.04m；

4.5.2渗径长度L计算

根据《水闸设计规范SL265-2001》，砂砾层容许渗径系数C=3~2.5，故L=3×2.6=7.8 m，小于水闸渗径长度20 m，满足规范要求。

4.5.3闸基抗渗稳定计算

根聚水闸的实际情况，水闸简单分成9段计算其渗透压力，经计算的各段阻力系数、水头损失值、修正后各段水头损失值及水头坡降值见下表：

表4.5.3-3 各段阻力系数和水损值

表4.5.3-4 水头坡降值

故闸基稳定渗流满足规范要求。

4.6水工结构计算

附老干局排水闸闸室结构、挡墙计算稿。 5.师范排水闸 5.1计算闸孔净宽B 0

师范排水闸采用胸墙式结构，为平底闸。根据《水闸设计规范SL265-2001》，排水闸的闸孔净宽B 0可按公式（A.0.1-1）～（A.0.1-6）计算，由以上资料可知：N=1，孔口高度e=3.0m ，b 0=1.7m ，b s =4.6m ，H 0=70.8-66.3=4.5m ，hs=70.26-66.3=3.96m ，σ=0.87，ε=0.914，Q=22 m 3/s ，m=0.385；经试算，B 0=1.59m 。考虑综合因素，取B 0=3m 。可确定师范排水闸设1孔，闸孔净宽3 m ，闸孔净高3 m 。

5.2闸室布置

排水闸垂直河堤布置，为胸墙式排水闸，闸底板高程66.30 m ；闸底板顺水流方向长8.0 m ，1孔，单孔净宽3 m ，闸孔高3 m ；边墩厚0.8 m ，闸底板宽4.6 m 。底板厚0.8m ；闸墩顶高程与该处堤顶齐平73.74 m 。详见“师范学校排水闸布置图”。

5.3水闸整体稳定及地基应力计算 5.3.1计算工况 ①完建期，上下游无水

② 下游P=2%洪水位72.45m ，上游水位至孔洞顶69.30m 5.3.2荷载计算（受荷示意图见附图5.3.2-1）

5.3.2.1水闸自重荷载值计算及对A 点求力矩（力矩逆时针为正） ① 胸墙kN G 9.9944.43.03251=???=

m kN M .84.16465.19.991=?=

② 工作便桥kN G 5.493.02.23252=???= m kN M .55.1439.25.492=?=

④边闸墩kN G 8.2390244.78.08254=????= 04=M ⑤闸底板kN G 0.7368.06.48255=???= 05=M

⑥钢闸门kN G 49.1816= m kN M .49.181149.1816=?= ⑦启闭机kN G 277= m kN M .271277=?= ⑧启闭机室kN G 3008= m kN M .30013008=?=

水闸自重荷载值和弯距值为：kN G 69.37741=∑ m kN M .88.8161=∑ 5.3.2.2水闸其它荷载值计算及对A 点求力矩（力矩逆时针为正） 工况①：上游水重W 1=0，下游水重W 2=0 渗透压力Gu 1=0，浮托力Gu 2=0 上游水平压力P 1=0，下游水平压力P 2=0

工况②： 上游水重kN W 21.247338.281.91=???=，m kN M W .1.3464.11.2471=?=

下游水重kN W 77.86815.638.481.92=???=，

m kN M w .06.20854.277.8682-=?-=

渗透压力()kN Gu 59.5686.483.6945.7281.92

1

1=??-??=，

m kN M G u .12.75833.159.5681=?=

浮托力kN Gu 8.13716.48.)653.69(81.92

1

2=??-??=

，02=Gu M 上游水平压力kN P 81.3256.4)5.653.69(81.92

121=?-??=，

m kN M P .69.41227.181.3251-=?-=

下游水平压力kN P 85.10896.4)8.6545.72(81.92

1

22=?-??=，

m kN M P .82.252432.285.10892=?=

5.3.2.3各工况的荷载总和见荷载汇总表5.3.2.3-1 表5.3.2.3-1 荷载汇总表

5.3.3计算稳定及地基应力

根据荷载计算成果表和《水闸设计规范SL265-2001》，利用公式（7.3.4-1）和（7.3.6-1）可分别计算各工况下排水闸的整体稳定及基底应力，见表5.3.3-1。

表5.3.3-1 水闸的整体稳定及基底应力表

经计算师范排水闸的整体稳定及基底应力均满足规范要求。 5.4消能防冲计算 5.4.1计算工况

消能防冲计算工况为：上游十年一遇的过闸流量22m 3/s ，上游设计水位70.80m 下游五年一遇的洪水位70.26m 。

5.4.2消力池的计算

根据以上公式，先判断是否需要设置消力池:先求出收缩水深hc ＝0.91m ，再代入其它公式求出m h m h s c 26.43.6626.7005.3'"=-=

5.5渗径长度L 计算 5.5.1工况

①建设期,上游无水，下游施工洪水66.56m ，△H=66.56-66.3=0.23m ； ②下游P=2%洪水位72.45m ，上游水位至孔洞顶69.30m ，△H=72.45-69.3=3.15m ； 5.5.2渗径长度L 计算

根据《水闸设计规范SL265-2001》，中细砂容许渗径系数C=7~5，故L=7×3.15=22.05 m ，小于水闸渗径长度33.68 m ，满足规范要求。

5.5.3闸基抗渗稳定计算

根聚水闸的实际情况，水闸简单分成9段计算其渗透压力，经计算的各段阻力系

水闸设计说明书专业方向：水利水电建筑工程

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：

学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日

《水工建筑物》课程设计 水闸设计计算说明书 姓名： 专业：水利水电工程 指导老师： 云南农业大学水利学院 2016.12 目录 一、基本资料........................................ 错误!未定义书签。 1.1设计依据.................................... 错误!未定义书签。 1.2设计要求.................................... 错误!未定义书签。 二、设计计算........................................ 错误!未定义书签。 2.1水闸形式及孔口尺寸的拟定.................... 错误!未定义书签。 ............................................ 错误!未定义书签。 ............................................ 错误!未定义书签。 2.2消能防冲设计................................ 错误!未定义书签。 ............................................ 错误!未定义书签。 ............................................ 错误!未定义书签。 三、防渗设计........................................ 错误!未定义书签。 3.1地下轮廓的设计.............................. 错误!未定义书签。 ............................................ 错误!未定义书签。 ............................................ 错误!未定义书签。

第一章总论 第一节概述 一、工程概况 涡河发源于河南省中牟县境内，经开封、通许、尉氏、太康、鹿邑等县，在安徽省与惠济河汇合后流入淮河。汇合口以上流域面积4200km2，涡河在鹿邑县境内属平原稳定型河流，河面宽约200m，深约7——10米。由于河床下切较深，又无适当控制工程，雨季地表径流自由流走，而雨过天晴经常干旱，加之打井提水灌溉，使地下水位愈来愈低，严重影响两岸的农业灌溉和人蓄用水。为解决当地40万亩农田的灌溉问题，上级批准的规划确定，在鹿邑县涡河上修建挡水枢纽工程。 本工程位于河南省鹿邑县城北约1Km，距汇合口18Km。它是涡河梯级开发中最末一级工程，涡河闸控制流域面积4070Km2。 二、拦河闸任务 涡河拦河闸所担负的任务是正常情况下拦河截水，抬高水位，以利灌溉。洪水时开闸泄水，以保安全。 本工程建成后，可利用河道一次蓄水800万m3，调蓄河水两岸沟塘，大量补给地下水，有利于进灌和人蓄用水，初步解决40万亩农田的灌溉问题，并为工业生产提供足够的水源，同时渔业、航运业的发展，以及改善环境，美化城乡都是极为有利的。 第二节基本资料 一、地形资料 闸址处系平原型河段，两岸地势平坦，地面高程约为40.00m左右。河床坡降平缓，纵坡约为1/10000，河床平均标高约为30.0m，主槽宽度约为80—100m，河滩宽平，至复式河床横断面，河流比较顺直。

附闸址地形图一张（1/1000） 二、地质资料 （一）根据钻孔了解闸址地层属河流冲积相，河床部分地层属第四级蟓更新世Q3与第四纪全新世Q4的层交错现象，闸址两岸地面高程均在43m 左右。 闸址处地层向下分布情况如下： 1、重粉质壤土：分布在河床表面以下，深约3m。 2、细砂：分布在重粉质壤土以下（河床部分高程约在28.8m以下。） 3、中砂：分布在细砂层以下，在河床部分的厚度约为5m左右。 4、重粉质壤土：分布在中砂层以下（深约22m以下）。 5、中粉质壤土：分布在重粉质壤土以下，厚度5—8m。 附闸址附近地址剖面图一张 三、土的物理力学性质指标 1.物理性质 湿容重γa=19kN/m3 饱和容重γ饱=21kN/m3 浮容重γ浮=11Kn/m3 细砂比重γg= 27kN/m3 细砂干容重γ干=15kN/m3 2．内摩擦角 自然含水量时φ=280 饱和含水量时φ=250 3.土基许可承载力：【δ】=200kN/m3 4.混凝土、砌石与土基摩擦系数 密实细砂层f=0.36

xxxx防洪挡潮闸重建工程 水工结构设计计算书 审核： 校核： 计算：

目录 一、基本设计资料 (1) 1.1 堤防设计标准 (1) 1.2 水闸设计标准 (1) 1.3 特征水位 (1) 1.4 结构数据 (2) 1.5 水闸功能 (2) 1.6 地基特性 (2) 1.7 地震设防烈度 (3) 二、闸顶高程计算 (4) 2.1 按《水闸设计规范》中的有关规定计算闸顶高程 (4) 2.2 按《堤防工程设计规范》中的有关规定计算堤顶高程 (5) 2.3 闸顶高程计算结果 (7) 2.4 启闭机房楼面高程复核计算 (8) 三、水闸水力计算 (9) 3.1 水闸过流能力复核计算 (9) 3.2 消能防冲计算 (11) 四、渗流稳定计算 (21) 4.1 渗流稳定计算公式 (21) 4.2 闸侧渗流稳定计算 (22) 4.3 闸基渗流稳定计算 (24) 五、闸室应力稳定计算 (28) 5.1 计算工况及荷载组合 (28) 5.2 计算公式 (29) 5.3 计算过程 (31) 5.4 计算成果及分析 (31) 六、闸室结构配筋计算 (32) 6.1 基本资料 (32) 6.2 边孔计算 (33) 6.3 中孔计算 (50) 6.4 胸墙计算 (50) 6.5工作桥配筋及裂缝计算 (52) 6.6 闸门锁定座配筋及裂缝计算 (53) 6.7 水闸交通桥面板计算 (56) 七、翼墙计算 (57) 7.1 计算方法 (57)

7.4 计算成果 (59) 7.5 配筋计算 (59) 八、其他连接挡墙计算 (60) 8.1 埋石砼挡墙计算（具体计算详见堤防设计计算书案例） (60) 8.2 埋石砼挡墙基础处理 (61) 8.3 中控楼浆砌石墙计算（具体计算详见堤防设计计算书案例） (62) 九、上下游护岸稳定计算 (63) 9.1 计算断面的选取与假定 (63) 9.2 计算工况 (63) 9.3 计算参数 (63) 9.4 计算理论和公式 (64) 9.5 计算过程（具体计算详见堤防设计计算书案例） (65) 9.6 计算结果 (65) 十、施工围堰计算 (66) 10.1导流级别及标准 (66) 10.2围堰顶高程确定 (66) 10.3围堰稳定计算（具体计算详见堤防设计计算书案例） (67) 十一、基础处理设计计算 (69) 11.1 闸室基础处理设计计算 (69) 11.2 翼墙基础处理设计计算 (73) 十二、闸室和翼墙桩基础配筋计算 (75) 12.1 计算方法 (75) 12.2 计算条件 (75) 12.3 第一弹性零点到地面的距离t的计算 (75) 12.4 桩的弯距计算 (76) 12.5 桩顶水平位移Δ计算 (76) 12.6 配筋计算 (76) 12.7 灌注桩最大裂缝宽度验算 (78)

水闸设计过水流量和水闸设计规毕业论文 1 工程概况 1.1 基本资料 新东港闸是一座拦河闸，防洪保护农田45万亩。设计灌溉面积5.3万亩。设计排涝面积40万亩。起着引水灌溉和防洪排涝的重要作用。 1.1.1 建筑物级别 根据水闸设计过水流量和水闸设计规（SL-265-2001）的平原区水闸枢纽工程分等指标知本工程规模属于中型，其建筑物级别为3级。 1.1.2 孔口设计水位 孔口设计水位组合见表1-1。 表1-1 孔口设计水位组合表 1.1.3 消能防冲设计 消能防冲设计水位组合见表1-2。 表1-2 消能防冲设计水位组合表 1.1.4 闸室稳定计算 闸室稳定计算水位组合见表1-3。 表1-3 闸室稳定计算水位组合表

1.1.5 地质资料 本拦河闸持力层为局部含砂砾，含铁锰质结核及砂礓的棕黄夹灰色粘土、粉质粘土，可塑—硬塑状态，中压缩性，直接快剪c=55kPa ，φ=17°。地基允许承载力220kPa 。 1.1.6 回填土资料 回填土采用粉砂土，其摩擦角17,0c ?==，湿容重3 /18m kN ，饱和容重为 3/20m kN ，浮容重3 /10'm kN =γ。 1.1.7 地震设计烈度 地震设计烈度：7。 1.1.8 其他 上下游河道断面相同均为梯形，河底宽分别为40.0m ，河底高程4.2m ，边坡1:2.6。河道堤顶高程与最高水位相适应。两岸路面高程相同8.2m 。交通桥标准：公路Ⅱ；双车道。 1.2 工程概况 东新港闸主要作用是引水灌溉和防洪排涝。该闸为开敞式钢筋混凝土结构，共5孔，每孔净宽 6.0m 。闸墩为钢筋砼结构，边墩和中墩厚为 1.0m ，缝墩厚 1.2m ，闸室总宽36.40m 。闸底板为砼结构整体式平底板，顺水流方向长16.0m ，底板厚1.5m ，顶高程与河底同高为▽4.20m 。钢筋砼铺盖长18.0m ，厚0.5m ，顶高程▽4.20m ；下游消力池为钢筋砼结构，厚0.8m ，池长19.0m ，顶高程▽3.5m 。海漫前1/3浆砌块石结构；后2/3干砌石结构，并设有混凝土格埂，长21.0m 。公路桥为C25钢筋砼斜空心板结构，公路桥标准：公路Ⅱ，双车道，桥面高程▽9.64m ，桥面宽8.0m ，两边人行道为0.8m 。工作桥为钢筋砼π梁式结构，且在上面建房子。工作桥桥总宽3.9m ，启闭机房墙厚0.24m,机房净宽3.42m 。纵梁高0.6m ，宽0.4m ；横梁高0.4m ，宽0.25m 。闸门为露顶式平面钢闸门,门顶高程▽8.7m 门底高程▽4.2m 。在闸门上游侧设有胸墙，胸墙顶高程▽11.0m ，胸墙底高程▽8.5 m 。采用2×16 t 双吊点卷扬式启闭机5台套，上、下游翼墙均为反翼墙；上游翼墙分为5段；下游翼墙分为4段。上游翼墙后回填土高程9.5m ；下游翼墙回填土

一、基本资料 1.水位 水闸计洪水位2.96m (P=1%) 堤防设计洪水位2.88m (P=2%) 历史最高洪水位2.60m 内河最高控制水位1.30m 内河设计运行水位-0.30m 2 工程等级及标准 联围为2级堤围，其主要建筑物为2级建筑物，次要建筑物为3级，临时性建筑物为4级。 3风浪计算要素 计算风速根据《河道堤防、水闸及泵站水文水利计算》中“相应年最高潮位日的最大风速计算成果表”查得为V=36m/s(P=2%)。 吹程在1：500实测地形图上求得D=300m 闸前平均水深H m=6.0m 4地质资料 根据××××××××××××院提供的《**水闸工程勘察报告》。

5地震设防烈度 根据《×××省地震烈度区划图》，*属7度地震基本烈度地区，故×××水闸重建工程地震烈度为7度。 6规定的安全系数 对于2级水闸，规范规定的安全系数见下表1.6-1。

二、基本尺寸的拟定及复核 2.1抗渗计算 2.1.1渗径复核如下图拟定的水闸底板尺寸： 如下图拟定的水闸底板尺寸： L=0.5+0.7*2+6+0.5+0.5+1.3+0.5+0.76*2+16.4+0.5 +1.3+0.7*2+0.5+0.7*2+6+0.5+0.5=40.72m 根据《水闸设计规范》SL265-2001第4.3.2条表4.3.2,×××水闸闸基为换砂基础，渗径系数取C=7则：设计洪水位下要求渗径长度： L=C△H=7×[2.96-（-0.30）]=22.82m ∴L实〉L

∴满足渗透稳定要求。 2.2闸室引堤顶高程计算 闸侧堤顶高程按《堤防工程设计规范》（GB50286—98）中的有关规定进行计算。其公式为： A e R Y ++= }] )(7.0[13.0)( 0018.0{])(7.0[0137.0245 .027.022 V gd th V gF th V gd th V H g = 5.02)V (9.13H g V T g = L d th T g L ππ222 = βcos 22gd F KV e = H R K K K R O P V p △= 式中：Y —堤顶超高（m ）。 R —设计波浪爬高（m ）。 e —设计风壅增水高度（m ）。 A —安全超高（m ）。 H —平均波高（m ）。 T —平均波周期（s ） 。

水闸毕业设计任务书 慈溪市三八江水闸初步设计 浙江水利水电专科学校 水利工程系 二00四年三月

一、毕业设计目的和作用 毕业设计是学生在大学期间最后一个全面性、总结性、实践性的教育环节，是学生运用所学的知识和技能，解决某一工程具体问题的一项尝试，是走向工作岗位前的一次实战演习，主要目的作用如下： 1、将学生在专业课程及基础课程内说学到的知识加以系统化、巩固 和加深，扩大学生所学的基本理论知识和专业知识。 2、培养学生独立解决本专业技术问题和综合运用所学知识解决实际 问题的能力和创新精神，鼓励大胆提出新的设计方案和技术措施。 3、培养学生掌握设计工作的流程和方法，在设计、计算、绘图、编 写设计文件等方面的锻炼和提高。 4、培养学生形成正确的设计思想，树立严肃认真，实事求是和刻苦 钻研的精神。 二、设计题目 慈溪市三八江水闸初步设计 三、设计内容 （一）围垦工程枢纽总体布置 （二）水闸设计（详见指导书） 1.闸址选择（定性分析） 2.枢纽布置 3.闸室布置 4.两岸连接建筑物设计 5.消能防冲设计 6.防渗排水设计 7.闸室稳定计算 8.地基处理设计 9.水闸主要结构设计 10.施工组织设计和概预算（本次不作要求） 四、设计成果与要求 （一）设计成果 （1）毕业设计计算书说明书各一份 （2）图纸： i.围垦工程枢纽布置图

ii.闸室平面布置图 iii.水闸上下游立视图 iv.水闸纵向剖视图 v.水闸闸底板配筋图及细部构造图 （二）设计要求 （1）认真阅读设计任务书及指导书，根据设计任务书查找参考 书及有关资料、设计规范，复习教材相关内容。 （2）根据设计任务书要求，理清全部工作程序及基本共作思 路，以便更好更快地搞好设计。 （3）设计计算说明书便写有逻辑，思路清楚，计算公式清楚，架设条件及参数选取有说明，参考资料能及时注明。说明 文字简练，语句通顺，计算必须附以示意简图。 （4）毕业设计期间应严格遵守设计纪律，独立完成各阶段设计 任务。 五、进度安排及各阶段要求 毕业设计时间短，除去答辩、制图、整理计算说明书及五一放假，实际设计约6周，时间安排大致如下表，希同学们能尽量在规定时间完成相应设计任务。 1、毕业设计进度计划： 周数时间各设计阶段主要内容工作量（%）第9周0405--0409 熟悉资料，工程总体布置10 第10周0412--0416 闸孔布置、水力计算10 第11周0419--0423 防渗排水布置计算、消能防冲设计20 第12周 0426--0507 闸身渗流稳定、抗滑稳定计算及校核20 第13周 第14周0510--0516 闸底板、闸墩、翼墙结构计算20 第15周 0517--0530 制图、整理说明书20 第16周 第17周0530--0604 答辩准备及毕业答辩2、各阶段要求详见毕业设计任务书。

[附录一：泄洪冲砂闸及溢流堰的水力计算 1.1设计资料： 根据设计任务书中提供的资料和该枢纽布置段的基本地形资料本工程中的河流属于山溪性河流天然来水量多集中在洪水季节，平时来水量仅占全年来水量的10%；河水中泥沙含量较大尤其是伴随洪水中的泥沙较多；再根据其地形资料来看本工程布置段的地形坡度比较合适，因此在选择泄洪冲砂闸地板高程1852.40m。 根据上述本工程中的泄洪冲砂闸为宽顶堰，堰顶高程1852.40m，过闸水流 流态为堰流。汛期通过闸室的设计洪水流量Q 设=1088m3/s,校核洪水流Q 校 =1368 m3/s。 因为泄洪冲砂闸为宽顶堰所以尺寸拟定用堰流公式： δ- 为淹没系数，取为1.0； m---为流量系数，因为是前面无坎的宽顶堰所以m=0.385； ε--为侧收缩系数，先假定为1.0； H--- 位总水头，初设阶段不考虑行进流速，即假设的堰上水头； b—闸门净宽； 来洪水时洪水将由溢流堰和泄洪冲砂闸两部分共同承担，这样可减去一部分闸孔的净宽并设置溢流侧堰初步拟定溢流堰为折线形实用堰。 初步拟定溢流堰堰顶高程=进水闸设计流量的堰顶水头对应的水位+（0.2—0.3m）=进水闸闸底高程1853.60m +闸前水位1.40m +超高0.2m =1856.4m 采用共同水位法和堰流公式计算两种工作情况下的特征洪水位：先假设一个水位，用堰流公式分别计算过堰流量和过闸流量，二者相加等于实际流 接近计算工作情况下的洪水流量时，该水位就为所求。因为泄洪冲砂闸为宽顶堰 所以尺寸拟定用堰流公式：

δ- 为淹没系数，取为1.0 m---为流量系数，因为是前面无坎的宽顶堰所以m=0.385；计算溢流堰时因为溢流堰为折线形实用堰m=0.3. ε--为侧收缩系数，先假定为1.0； H--- 位总水头，初设阶段不考虑行进流速，即假设的堰上水头。 b—闸门净宽 计算结果如附表1-1，1-2 （a）设计洪水情况下：洪水流量Q=1018 m3/s。 （b）校核洪水情况下：洪水流量Q=1368 m3/s 经过计算泄洪冲砂闸净宽96m，溢流堰长度95m，设计洪水位1855.8m校核洪水位1856.30m。 泄洪冲砂闸净宽为96m，每孔取净宽8m，边墩宽0.8m ,中墩宽1.0m缝墩1m。

《水工建筑物》课程课程设计 前 进 闸 初 步 设 计 学号: 08 专业: 水利水电工程 姓名: 封苏衡 指导教师: 潘起来老师 2011年 12 月 19日 目录 第一章设计资料和枢纽设计 (4) 1.设计资料 (4) 2.枢纽设计 (5)

1.闸室结构设计 (7) 2.确定闸门孔口尺寸 (7) 第三章消能防冲设计 (11) 1.消力池设计 (11) 2.海漫的设计 (13) 3. 防冲槽的设计 (14) 第四章地下轮廓设计 (15) 1.地下轮廓布置形式 (15) 2. 闸底板设计 (15) 3.铺盖设计 (16) 4. 侧向防渗 (16) 5. 排水止水设计 (17) 第五章渗流计算 (19) 1.设计洪水位情况 (19) 2. 校核洪水位情况 (23)

1. 闸室的底板 (24) 2. 闸墩的尺寸 (24) 3. 胸墙结构布置 (24) 4. 闸门和闸墩的布置 (24) 5. 工作桥和交通桥及检修便桥 (25) 6. 闸室分缝布置 (26) 第七章闸室稳定计算 (27) 1.确定荷载组合 (27) 2. 闸室抗滑稳定计算和闸基应力验算 (27) 第八章上下游连接建筑物 (31) 1.?上游连接建筑物 (31) 2.下游连接建筑物 (31) 参考文献 (31) 第一章设计资料和枢纽设计 1、设计资料

工程概况 前进闸建在前进镇以北的团结渠上是一个节制闸。本工程等别为Ⅲ等，水闸按3级建筑物设计。该闸有如下的作用： （1）防洪。当胜利河水位较高时，关闸挡水，以防止胜利河的高水入侵团结渠下游两岸的底田，保护下游的农田和村镇。 （2）灌溉。灌溉期引胜利河水北调，以灌溉团结渠两岸的农田。 （3）引水冲淤。在枯水季节。引水北上至下游红星港，以冲淤保港。 规划数据 （1）团结渠为人工渠，其断面尺寸如图1所示。渠底高程为，底宽50m，两岸边坡均为1：2 。（比例1：100） 图1 团结渠横断面图（单位：m） （2）灌溉期前进闸自流引胜利河水灌溉，引水流量为300s m/3。此时相应水位为：闸上游水位，闸下游水位；冬春枯水季节，由前进闸自流引水至下游红星港，引水流量为100s m/3，此时相应水位为：闸上游水位，闸下游水位。 （3）闸室稳定计算水位组合：设计情况，上游水位2204.3m，下游水位2201.0m；校核情况，上游水位2204.7m,下游水位2201.0m。消能防冲不利情况是：上游水位2204.7m,下游水位，引水流量是300s m/3 （4）下游水位流量关系：

目录 第1章工程概况 (1) 1.1兴建缘由和效益 (1) 1.2工程等别及设计标准 (1) 1.3枢纽地形、地质及当地材料 (2) 1.4泄水闸的工程布置 (3) 第2章枢纽工程布置及主要建筑物的设计资料 (5) 2.1设计基本资料 (5) 2.2建筑物的设计参数 (6) 2.3泄水闸 (7) 第3章泄水闸的闸孔设计 (9) 3.1堰型、堰顶高程的确定 (9) 3.2闸孔净宽及泄流能力的校核 (9) 3.3校核洪水位时上游水深计算 (10) 第4章泄水闸的消能防冲设计 (11) 4.1消能水位 (11) 4.2消能计算 (11) 4.3消力池深度D (13) 4.4计算消力池池长L (13) 4.5护坦厚度T (13) 4.6海漫设计 (13) 第5章泄洪闸的防渗排水设计 (15) 5.1地下轮廓线的拟定 (15) 5.2闸基渗流计算 (16) 5.3防渗设计 (19) 第6章泄洪闸闸室布置和稳定计算 (21) 6.1泄洪闸的闸室布置 (21) 6.2泄洪闸的闸室稳定计算 (24) 第7章泄洪闸的底板结构计算 (32) 7.1闸墩、底板剪力分配系数的计算（设计水位） (32) 7.2作用在单宽板条上的荷载 (34) 第8章连接建筑物的设计 (37) 8.1翼墙的形式 (37) 8.2翼墙的结构、尺寸拟定 (37) 8.3翼墙的稳定计算及结构计算 (37)

第1章工程概况 1.1兴建缘由和效益 函江位于我国华东地区，流向自东向西北。全长375km，流域面积为176万km2，是鄱阳湖水系的重要支流，也是长江水系水路运输网的组成部分。 该流域气候温和、水量充沛、水面平缓、含沙量小，对充分开发这一地区的水路运输具有天然的优越条件。 流域内有耕地700多万亩，土地肥沃。矿藏资源十分丰富。工矿企业发达，有国家最大的有色金属冶炼工程铜基地及腹地内的建材、轻工、电力等工业部门和十多个粮食基地；原料及销售地大部分在长江流域各省、市地区，利用水运条件十分优越。 流域梯级开发后，将建成一条长340km通航千吨级驳船的航道和另一条长50km通航300吨级驳船航道，并与长江、淮河水系相互贯通形成一个江河直达的内河水路运输网；同时也为沿江各县市扩大自流灌溉创造条件，对促进沿河地区的工农业具有重要的作用。该工程以航运为主体，兼有泄洪、发电、灌溉、供水和适应战备需要的综合开发工程，它在经济上将会具有非常显著的效益。 1.2工程等别及设计标准 1、工程等别 本枢纽工程定为三级工程；主要建筑物按3级建筑物设计，次要建筑物按4级建筑物设计。 2、洪水标准 设计洪水按50年一遇标准设计；校核洪水按300年一遇标准设计；最大通航洪水按5年一遇标准设计。

摘要 XX 河闸在XX 镇以北的XX 河口，其主要作用是防止XX 河高水入侵XX 河两岸大片低田，不使开挖XX 河后给两岸广大人民和低田带来毁灭性的淹没灾害和严重的涝渍灾等，保证XX 河低水引江水北调灌溉和冲於。水闸由闸室段、上游连接段及下游连接段等三部分组成。闸室段包括底板、闸墩、边墩、岸墙、闸门、工作桥等；上游连接段包括上游翼墙，铺盖及上游护坡等部分组成；下游连接段包括下游翼墙，消力池，下游防冲槽及下游护坡等五部分组成。水闸设计主要包括水力设计、消能防冲设计、闸基渗流计算、闸室结构布置、两岸连接建筑物布置、闸室稳定计算，闸室结构计算，两岸连接建筑物结构计算等。 关键词：水力计算，渗流计算，稳定计算，结构计算，弹性地基梁法

Abstract The tidal gate at city Jiangsu Huaihe river into the sea, whose main role is to flood, tidal, erosion and deposition, and navigation aids. The sluice includes three parts, brake chamber, upstream project and downstream project. The brake chamber is composed of bottom board, pier, side pier, side wall, gate and operating bridge. The upstream project includes upstream wing wall, blanket, stilling basin, scour apron and upstream revetment. The downstream project includes downstream wing wall, blanket, stilling basin, scour apron and downstream revetment. The design of sluice project is composed of several steps, such as hydraulic calculation, infiltration calculation, arrangement of brake chamber, arrangement of wing wall, the stability calculation of brake chamber, the structure calculation of brake chamber, and the structure calculation of wing wall. Key words: hydraulic calculation, flow calculation, stability analysis, structure calculation, elastic foundation beam method.

《水工建筑物》课程设计 前 进 闸 设 计 计 算 书 学号: 专业: 姓名: 指导教师:

目录 第一部分设计资料和枢纽设计······························ 1.工程概况············································· 2.枢纽设计·············································第二部分闸孔设计········································· 1.闸室结构设计········································· 2.闸门孔口尺寸········································第三部分消能防冲设计···································· 1.消力池设计·········································· 2.海漫设计············································ 3. 防冲槽设计··········································第四部分地下轮廓设计···································· 1.地下轮廓布置形式···································· 2. 闸底板设计········································· 3.铺盖设计··········································· 4. 侧向防渗设计········································· 5. 排水止水设计········································第五部分渗流计算······································ 1.设计水位情况······································ 2.校核水位情况······································ 第六部分闸室结构布置·································· 1. 闸室的底板········································

分水闸典型设计（哈拉苏9+088桩号处分水闸） (1)工程建设内容及建筑物现状 此次可行性研究设计防渗改建的2条干渠和1条支渠，需要拆除重建的水闸主要有节制闸和分水闸。 库尔勒市博斯腾灌区是一老灌区，田、林、路、渠和居民点等已形成了一套完整的体系，灌排体系也已经较为合理，各干支渠上的节制闸、分水闸布置位置、形式及闸底板高程基本合理。为保证各分水口分水流量、与下游渠道连接顺畅、减小占地等因素，所需改造的分水闸和节制闸仍保持原节制分水闸桩号、分水方向及分水角度不变。 (2)水闸设计 根据节制、分水闸过流、分水流量大小，按宽顶堰流计算孔口尺寸。节制分水闸均采用整体开敞式结构，节制闸与分水闸间采用圆弧形直挡墙连接。节制闸上下游连接段均采用扭面与渠道连接，根据消能计算结果和闸后渠道的实际情况，小流量的节制闸后不设消能设施，但为了确保工程运行安全，在流量较大的闸后按常规在设置0.5m 深消力池。分水闸后采用扭面与渠道连接，扭面及挡土墙为素混凝土结构和浆砌石结构，扭面扩散角小于12°。各节制分水闸闸室均采用C25钢筋混凝土结构，闸室后侧设0.6m宽工作桥，闸门槽及启闭机排架均采用整体式金属结构。经计算，其抗倾覆、抗滑动稳定以及基底应力等，经计算均能满足要求。 闸室基础为砂砾石，但是根据地质评价为冻胀土，因此在闸及上下游渐变段底部均换填30cm厚砂砾石，以减小地基沉降及防止段冬季建筑物基础冻胀变形，侧面亦采用砂砾石回填，减小冬季的侧向冻土压力。 （3）闸孔过流能力计算 根据闸前水深和布置形式，采用宽顶堰流公式进行计算。 Q=σs·m·n·B·（2g）1/2·H03/2 式中Q——渠道的过水流量；

水闸课程设计第一章总述 第一节概述 本工程是西通河灌区第一级抽水站的拦河闸，其主要任务是拦蓄西通河的河水，抬高水位满足抽水灌溉的需要; 洪水期能够宣泄洪水，保证两岸农田不被洪水淹没。 第二节基本资料 (一) 闸的设计标准 根据《水闸设计规范.》SD133-84(以下简称SD133-84),该闸按IV级建筑物设计。 (二) 水位流量资料

下游水位流量关系见表 (三) 地形资料 闸址附近，河道顺直，河道横部面接近梯形，底宽18米，边坡1:1.5，河底高程195.00米，两岸地面高程199.20米。 (四) 闸基土质资料 闸基河床地质资料柱状图如图所示

闸址附近缺乏粘性土料，但有足够数量的混凝土骨料和砂料。闸基细砂及墙后回填砂料土工试验资料如下表； 细砂允许承载力为150KN/m2，其与混凝土底板之间的摩擦系数f=0.35。 (五) 其他资料 1.闸上交通为单车道，按汽-10设计，带-50校核。桥面净宽4.0m，总宽为4.4m。 2.闸门采用平面钢闸门，有3米，4米，5米三种规格闸门。 3.该地区地震设计烈度为4度。 4.闸址附近河道有干砌石护坡。 5.多年平均最大风速12米/秒，吹程0.15公里。

第三节工程综合说明书 本工程为Ⅳ级拦河闸。设计采用开敞式水闸。 水闸由上游连接段、闸室段、下游连接段三部分组成。 闸室段位于上、下游连接段之间。是水闸工程的主体。其作用是控制水位、调节流量。包括闸门、闸墩、边墩、底板、工作桥、检修便桥、交通桥、启闭机等。 上游连接段的作用是将上游来水平顺地引进闸室。包括两岸的翼墙、护坡、铺盖、护底和防冲槽。 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的冲刷。包括消力池、海漫、防冲槽以及两岸的翼墙和护坡。 第二章水力计算 第一节闸室的结构型式及孔口尺寸确定 ﹙一﹚闸孔型式的选择 该闸建在天然河道上，河道横部面接近梯形，因此采用开敞式闸室结构。该闸建在天然河道上，为了满足泄洪、冲沙、排污的要求，宜采用结构简单，施工方便，自由出流范围较大的无坎宽顶堰，考虑到闸基持力层是粘细砂，土质一般，承载能力不好，并参考该地区已建工程的经验，根据一般情况下，拦河闸的底板顶面可与河底齐平。即闸底板顶面（即堰顶）与西通河河底齐平，所以高程为195.00 m。（二）闸孔尺寸的确定

取水枢纽进水闸设计计算说明书 一工程概况： 某灌区总灌溉面积97.6万亩，灌区分布在河道两岸，两岸灌溉面积大致相等。根据河流的水沙情况及取水要求，经过综合比较，修建由拦河坝，冲沙闸，进水闸组成的冲沙槽式Ⅱ等取水枢纽。 拦河闸横跨河道修建，于主河道正交，闸地质河宽270m，拦河闸底板高程与河床平均高程相同，为31.5m，两岸堤坝高程39.8m，闸上游限制最高洪水位38.8m，冲沙闸布置在拦河闸两侧，地板高程31.5m，进水闸为了满足两岸灌溉要求，采用两岸布置方案。枢纽平面布置如图1所示： 二工程资料： 1.气象：多年平均气温7.5°C 。月平均最搞气温20.3°C ，月平均最低气温-18°C，冻层深度1.0—1.5m，多年平均风速4.1m/s ，汛期最大风速8.4m/s 。 2.水文： 3 3

进水闸以5％的洪水作为停水标准，灌溉临界期相应的河道流量Q=400s m/3，闸址处平均含沙量1.8kg/m3，实测最大含沙量4.74kg/m3。 3.地质情况：渠道附近属于第四 纪沉积岩，厚度较大，两岸滩地 为粉质壤土及粉沙，其下为砾质 中沙，次下为砾质粗沙：沿河一 带地下水埋藏深度随地形变化， 一般在2.5m左右，因土质透水 性强，地下水位变化受河道水位 影响大，丰水期河水补给地下水 位较高，枯水季节，地下水补给 河水。 4.地基土设计指标： 地基允许承载能力 [σ]＝250KN/m2； 地基应力分布允许不均匀系数 η＝2～3； 砼与中砂摩擦系数 f＝0.4； 砼容重γ＝24KN/ m3； 回填土：尽量以透水性良好的砂 质中砂或粗砂回填，回填土壤容 重γ 干＝16KN/ m3；γ 湿 ＝10KN/ m3； γ饱＝20KN/ m3；C=0； 填土与墙后摩擦角δ＝0 5.地震：本地区不考虑地震影响 6.工程材料：石料场距闸址不远，石料抗压指数2500KN/cm左右，容重：γ＝24KN/ m3；采石场用粗细骨料及砂料，距渠首2.5—3.0km。 7.交通：进水闸有交通要求，要求桥面总宽5m 。 三设计资料： 1.渠道设计资料： 渠首底板高程32.10m； 每年最大引水流量Q＝78m3/s； 灌溉期正常挡水位35.00m； 相应下游水位34.80m； 渠道纵坡I＝1：3500； 渠道边坡m＝1.75； 渠道底宽B＝26m； 渠道顶部高程37.5m； 渠道顶部宽度6m； 2. 确定设计流量与水位： 以水闸最大引水流量78m3/s作为设计流量。因所设计进水闸为有坝式引水，根据有坝引水上游水位的确定办法，进水闸的上游水位是有拦河坝（闸）控制的。闸的上游设计水位，即拦河坝（闸）应该壅高的水位。其他时期的水位决定于相应时期内拦河坝（闸）泄流时的坝顶（闸前）溢流水位。所以上游水位是正常挡水位35.00m，相应下游水位34.80m。 3.泄流计算资料：

广东水利电力职业技术学院 毕业设计计算书 MD水闸改建工程初步设计 专业：水利水电建筑工程（工程管理方向） 班级： 08工管2 姓名：钟剑锋 学号： 080311233 指导教师：曾越

1水力计算 1.1 闸室的结构型式及孔口尺寸的确定 （1）闸型选择：带胸墙式开敞式水闸 （2）堰型选择：宽顶堰 （3）闸底板高程的确定：根据地质条件可知，选择平底板，底板高程与渠底同高。取-1.0m （4）闸顶高程确定：闸顶高程不应少于设计洪水位与安全超高（按珠江三角洲经验取2m ）之和：5.54+2=7.54m 1.2 消能防冲设计 由于本闸位于平原地区，河床的抗冲刷能力较低，所以采用底流式消能。本水闸的最大引水流量Qmax=15m 3/s (1)消力池的池深 流量按《水力学》闸孔出流公式计算 2s Q be gH σμ= 2()c c V g H h =?- 'c h e ε= 2 "8112c c c c h V h gh =+- 式中 e ——闸孔开度（m ） e/H ——闸门相对开度 H ——上游水深 (m) H 取3m ε ’ ——垂直收缩系数，根据e/H 值查《水力学》表8-1 h c ——收缩水深 (m) V c ——收缩断面流速 (m/s) ? ——闸孔流速系数 ?取0.97 σs ——淹没系数 查《水闸设计规范》表A.0.3-2 "c h ——共轭水深 (m)

μ ——闸孔流量系数，0.60.18e H μ=-，适用范围为0.1水闸设计计算

一、初步设计 兴化闸为无坝引水进水闸，该枢纽主要由引水渠、防沙设施和进水闸组成，本次设计主要任务是确定兴化闸的型式、尺寸及枢纽布置方案；并进行水力计算、防渗排水设计、闸室布置与稳定计算、闸室底板结构设计等，绘出枢纽平面布置图及上下游立视图。 二、设计基本资料 1. 概述 兴化闸建在兴化镇以北的兴化渠上，闸址地理位置见图。该闸的主要作用有： 防洪：当兴化河水位较高时，关闸挡水，以防止兴化河水入侵兴化渠下游两岸农田，保护下游的农田和村镇。 灌溉：灌溉期引兴化河水北调，以灌溉兴化渠两岸的农田。 引水冲淤：在枯水季节，引兴化河水北上至下游的大成港，以冲淤保港。 7.0 北 至大成港 9.0 渠 化 11.0 兴 闸管所 兴化闸 兴化 河 兴化镇 闸址位置示意图（单位：m） 2.规划数据 兴化渠为人工渠道，其剖面尺寸如图所示。渠底高程为0.5m，底宽50.0m，两岸边坡均为1:2。该闸的主要设计组合有以下几方面：

11.8 0.5 50.0 兴化渠剖面示意图（单位：m） 2.1孔口设计水位、流量 根据规划要求，在灌溉期由兴化闸自流引兴化河水灌溉，引水流量为300m3/s，此时闸上游 水位为7.83m，闸下游水位为7.78m；在冬季枯水季节由兴化闸自流引水送至下游大成港冲淤保 港，引水流量为100m3/s，此时相应的闸上游水位为7.44m，下游为7.38m。 2.2闸室稳定计算水位组合 （1）设计情况：上游水位10.3m，浪高0.8m，下游水位7.0m。 （2）校核情况：上游水位10.7m，浪高0.5m，下游水位7.0m。 2.3消能防冲设计水位组合 （1）消能防冲的不利水位组合：引水流量为300m3/s，相应的上游水位10.7m，下游水位为 7.78m。 （2）下游水位流量关系 下游水位流量关系见表 3.地质资料 3.1闸基土质分布情况 根据钻探报告，闸基土质分布情况见表 层序高程（m）土质情况标准贯入击数（击） Ⅰ11.75～2.40 重粉质壤土9～13 Ⅱ 2.40～0.7 散粉质壤土8 Ⅲ0.7～-16.7 坚硬粉质粘土 （局部含铁锰结核） 15～21 Q（m3/s）0.0 50.0 100.0 150.0 200.0 250.0 300.0 H下（m）7.0 7.20 7.38 7.54 7.66 7.74 7.78