水闸说明书z

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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

=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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