河海大学继续教育学院涵江水利枢纽工程毕业设计说明书

④底板与中砂的摩擦系数f＝0.4 ⑤闸孔的允许单宽流量［q］＝30m3/s/m

3.2 闸孔设计 3.2.1 设计依据

该闸兼泄洪、发电、灌溉、供水等作用。设计洪水按50年一遇标准，即Q2%=9540m3/s，相应闸下水位H

下

=23.40m；校核洪水按300年一遇标准，即

Q0.33%=12350m3/s，相应闸下水位H下=23.80m。考虑闸的最大过水能力，采用Q2%=9540m3/s的排涝流量为设计流量。

3.2.2 堰型选择及堰顶高程确定

水闸堰型有宽顶堰和实用堰两种。二者比较如下：

水闸堰型比选表 表3-2-1

堰型 优点 结构简单，施工方便，泄宽顶堰 流能力比较稳定，有利于泄流、排水、冲砂 缺点 自由泄流时流量系数较小，易产生波状水跃 实用堰 自由泄流时流量系数较泄流能力受尾水位影响大，水流条件好 明显，施工较复杂 本闸闸下地基较好，根据运用和水力条件，比较优选宽顶堰。

又根据地形、地质，本次闸孔采用结构简单、施工方便、泄流能力比较稳定、自由泄水范围较大的无坎平底宽顶堰，孔口型式采用无胸墙开敞式。

根据闸址处河床标高为13.0～14.0m，为协调降低堰顶高程和减少开挖量的关系，选定堰顶高程为13.0m。

3.2.3 闸孔尺寸的确定

水闸闸孔总净宽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

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算确定。

由于

hs10.4＝＝0.966，淹没度较高。在这种情况下，采用以流速水头为主要H010.76

因素的计算方法。

根据《水闸设计规范》(SL265－2001)，公式A.0.2－1和A.0.2－2 闸孔总净宽 B0＝

Q?0hs2g?H0?hs?

2?hs???0.65其中 ?0?0.877???H?

?0?将有关数据带入计算，综合流量系数μ0＝0.977 闸孔总净宽B0＝353.46 m

拟定孔径及孔数：每孔净宽b0＝10m，孔数36孔，总净宽360m。

拟定底板及中墩、边墩形状：闸底板采用整体式平底板，中墩形状采用河道上常用半圆形，每两孔为一整体，边墩厚1.0m，不分缝中墩厚1.2m，分缝中墩厚1.6m，中间缝宽2cm。

闸室总宽度为1.0×2+1.2×18+1.6×17+360=410.8m

3.3 消能防冲设计

消能防冲设计包括消力池，海漫及防冲槽等三部分。

3.3.1 消能方式

水闸的基本消能方式是底流式消能，只有当水力条件和地形、地质条件都具备，也采用面流式消能和挑流式消能方式。本次设计，采用水利上应用较广的底流式消能。

3.3.2 消能设计

底流式消能设施，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。

消力池的设计主要是计算确定消力池的深度、长度和消力池底板的厚度 经计算，只有开启度在e＝0.5m时需设消力池，所以在此开启度下确定消力池尺

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寸。

相关参数：下游水深t＝5.2m，收缩水深hc=1.47m，跃后水深hc\，过闸流量Q＝2011.8m3/s

（一）消力池池深： 据经验公式

池深 d=σo hc\–hs′－ ΔZ （水闸规范P63 B.1.1-1） hc\（1+√8αq 2/g hc 3 -1）(b1/b2)0.25 （ B.1.1-2） hc 3-T0 3hc 2+αq 2/2gΨ2=0 ( B.1.1-3） ΔZ=αq 2/2gΨ2hs′2 -αq 2/2g hc\2 （ B.1.1-4） 式中d——消力池深度（m）

σo——水跃淹没系数 hc\——跃后水深（m） hc——收缩水深（m） α——水流动能校正系数 q——过闸单宽流量

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） ΔZ——出池落差（m） hs′——出池河床水深（m） （二）消力池长度：

据经验公式 池长Lsj＝Ls+βLj （B.1.2-1） Lj＝6.9(hc\′) 式中 Lsj——消力池长度（m）

Ls——消力池斜坡段水平投影长度（m） β——水跃长度校正系数 Lj——水跃长度（m）

消力池底板厚度可根据抗冲设计和抗浮要求，分别按公式（B.1.3-1）和（B.1.3-2）计算，并取最大值。

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抗冲 t=K1q?H′ 抗浮 t=K2(U-W±Pm)/ γb

式中 t——消力池底板始端厚度（m） ΔΗ′——闸孔洪水是的上下游水位差（m） K1——消力池底板计算系数 K2——消力池底板安全系数

U——作用在消力池底面的扬压力（KPa） W——作用在消力池底板顶的水重（KPa） Pm——作用在消力池地板上的脉动压力（KPa） 消力池末端的厚度，可采用t/2，但不宜小于0.5m。

综上，消力池深d=0.94m，取池深d=1.00m；消力池长L=15m；护坦厚依经验拟t0＝0.5m（等厚），消力池底板设排水孔，孔径75mm，间距2m，下设反滤层。消力池在平面上呈扩散状，扩散角取为10°，护坦在顺水流方向设置沉降缝，由于地基较好，故取缝的间距为20m，其位置与闸墩对齐。具体尺寸及布置见H江水利枢纽泄水闸工程消力池、海漫、防冲槽布置图。

3.3.3 海漫设计

（一）海漫长度计算：

Lp=Ksq?H 《水工建筑物》公式6-7

式中 Ks——海漫长度计算系数，因闸址河床表层为中细砂层，故取Ks=12

q——海漫始端单宽流量，q=Q/B

计算海漫长度时应考虑最不利的运用情况，通过不同开度计算，取全开时的最大值Lp＝39m计算的海漫长度，取海漫长度为40m。

（二）海漫的布置与构造

为使水流更好的扩散，海漫在顺水流方向在前部水平段后紧接倾斜段，促使水流在铅直方向，以达到减缓流速、调整流速分布和提高防冲效果的目的。其中水平段长度10m，倾斜长度30m。考虑闸址河床土质允许坡降[J]=0.15－0.25，取倾斜段坡度为1:15。

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