东明水利枢纽工程设计拦河闸设计_毕业设计说明书(编辑修改稿)

东明水利枢纽工程设计拦河闸设计_毕业设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

地基处理的费用，而且延长了施工时间。 灌溉渠系中各种水闸的闸底高程与渠底高程有密切的联系。 一般，拦河坝的底板高程应于该闸所在的渠底相平。 闸孔尺寸 的确定 闸孔净宽计算 (1)上下游水位差 闸孔净宽的控制情况通常是宣泄设计和校核设计时，此时闸门全部开启，多为淹没流态。 由于闸孔宽度一般小于河道宽度，水流过闸时侧向收缩，并使上下游水面壅高而形成闸上下游水位差△ H。 该水位差的大小关系到扎室工程量和上游淹没损失 ,采用较大的△ H 值 ,可使闸室工程量减小 ,但上游淹没面积增大 ,切对下游能防冲要求较高 ,若采用较小的△ H 值则相反 .根据工程经验一般取△ H=~ ,河道抗毕业设计（论文） 14 冲能力强时 ,可采用较大△ H 值 ,以减小闸室工程量。 (2)闸孔净宽 根据 选定的闸孔形式及宣泄设计与校核洪水时的上下游水位差△ H,闸孔净宽可按水力学公式求出。 当闸门全开水流有连续的自由表面时 ,通过 Q 设计 , Q 校核 来验算。 Q 设计 =4100 立方米 /s 时，▽ 上 =，▽ 下 = Q 校核 =5050 立方米 /s 时，▽ 上 =，▽ 下 = 孔数几，单孔净宽 b 及闸孔总宽 B B0求出后，即可根据水闸运用要求，闸门形式，启闭及闸门系列尺寸等，确定水闸孔数 N 和单孔净宽 b。 我国大型水闸多采用弧形钢闸门，孔宽 b 通常取 8~12m，一般不宜小于 8m。 大、中型 水闸当采用钢闸门时，每孔净宽 b 一般取为 6~9m。 小型水闸常用钢筋混凝土或铸铁闸门， b 一般为 2~3m。 当水闸孔数较少，一般 N 小于等于或 8 时，孔数 n 宜采用奇数，以便水闸对称开启，避免下游出现折冲水流。 否则 n 取奇数或偶数即可。 分隔闸孔时，若中墩厚度取为 d2，缝墩厚度为 d2′，设有 m 个中墩， m′个缝墩，则水闸闸孔总宽为： B=nb+m d2+m′ d2′选两孔为一个整体。 取 26 个孔数，单孔净宽 b=； 取 13 个中墩，中墩厚度 d2=； 取 13 个缝墩，缝墩厚度 d2′ =； 取 12 个逢 ，每个缝宽 ； 则： B=B0+13 +13 .+12 = （ 1）分隔闸孔，确定中墩与边墩形式与厚度，并求得其真实侧收系数值： 查表得： 167。 0=；167。 k=； ε =[（ n1）167。 0+167。 k]H0/nb [1] =[+]= （ 2） 验算设计与校核洪水泄流能力，并应满足： Q 实设 ≥ Q 设 与 Q 实设 ≥ Q 校核 如不满足，则修改直至设计满足为 止。 Q 实设 = 23002sB m gH [2] 式中： Q 实设 — 实际设计的过闸流量， m3/s。 H0— 计入行进流速水头的堰顶水头， m。 m、ς s— 堰流流量系数和淹没系数； ε — 侧收缩系数。 毕业设计（论文） 15 即 Q 实设 = =4100 即： Q 实设 Q 设 Q 实设 = 16 =5050=Q 校核 即：在 5%范围内满足设计要求。 闸孔高度 闸顶高程 闸顶高程是指闸室胸墙或闸门挡水线上游岸墙顶部高程。 为使闸室上部结构如设通桥。 检修便桥等不妨碍水闸过水和不受波浪影响，同时不致上游来水漫过岸墙墙顶，危急闸室安全，闸顶高程应按满足下列两种情况取值：泄洪时应高于设计或校核洪水位 +安全超高；关门时应高于设计或校核洪水位或最高挡水位 +波浪计算高度 +安全超高值。 查表 82 得 A 设 =， A 校核 = 泄水 时：▽ 闸顶 =▽ 设洪 +A 设 =+= ▽ 闸顶 =▽ 校洪 +A 校 =+= 挡水时：▽ 闸顶 =最高闸前水位 +波浪爬高 =+= 市区防洪的堤顶要求： 闸顶高程应取以上数值中最大的，即取 闸门顶高程 对于开敞式水闸，闸门顶高应不低于可能出现的最高挡水位 +安全超高 a， a 一般取 左右，不宜小于 米。 如果设计与校核洪水位高于设计最高挡水位，一般来水水位超 过设计最高挡水位时，即已开闸 放水。 则：▽ 门顶 =+= H 门 == 毕业设计（论文） 16 第 4 章消能计算 平原地区河床抗冲能力低，闸下泄流能量较大，因此为防止闸下产生有害冲刷，保证水闸安全运行，必须了解水闸的泄流特点和进行消能防冲设计。 过闸水流特点 过闸水流受到闸孔的约束，部分势能转为动能，流速大，挟沙能力强，若不采取适当消能措施，势必严重冲刷下游渠道，甚至冲毁消力池，淘空闸基，威胁闸身的安全。 为了设计好水闸，必先了解过闸水流的特性，才能做好效能设 施。 过闸水流特点及其消能防设计的要求为： (1) 出闸水流在闸下形成远驱式水跃（若无消能设施），冲刷下游渠床，故必须修筑消立池或其他形式的消能设施来促成淹没式水跃。 (2) 闸上下游水位多变，出流形式多变，闸门开启次序，孔数和开度也有变化。 因此，求所修筑的消立池或其他形式的消能设施在任何可能发生的情况下，都能促成淹没式水跃。 (3) 水闸常是多孔建筑物，若运用不当，往往会造成折冲水流或远驱式水跃，冲毁消能设施 .和下游渠床。 故要求在设计消能设施的同时，制订合理的闸门开启方案。 (4) 当闸上下游水位差小时， 过闸水流安全在消力池内形成波状水跃，消能效果不佳挟有剩余动能的出闸水流仍会冲刷下游渠床，影响渠道稳定性。 对此，应予与足够的重视，并采取适当的措施。 (5) 闸下渠床土质抗冲能力差，故闸下渠底宽常超过闸宽。 为使出闸水流平顺扩散，不致冲刷下游河床，要求闸下翼墙具有适当的扩散角度。 消能防冲设计说明 消能采用的方式 平原地区水闸，由于水头低切河床抗冲能力差，难以采用挑流消能，加上下游水位变幅往往较大，也无法采用面流式消能。 根据调查资料统计，我国已建大、中型水闸工程基本上均采用底流式水跃消能。 底 流消能可适应在较大范围内变动的过闸流量和下游水位，同时在平面上也容易扩散。 因此我们也采用底流消能。 消能设计的内容 毕业设计（论文） 17 底流式水跃消能是通过工程措施，促使出闸水流在闸后规定范围内产生稍淹没水跃，利用水跃的漩滚、撞击、掺气等 水流大部分能量。 其消能防冲设施一般包括，削立池、海漫、防冲槽、岸坡防护。 (1) 消力池 消力池的作用是使闸后水流产生稍淹没水跃，并保护水跃范围内的同床免受冲刷，设计内容有：池深，池长护坦（消力池底板）厚板，尾坝及辅助消能工，消力池构造，消力池底板的分缝及筑池材料。 消力池有两种 主要形式： 1）降低护坦高程形成的消力池， 2）修建消力槛形成消力池。 (2) 海漫 流出消力池的水流，虽已在池内消除了部分能量，但由于流速分布和正常絮流不同，底部流速极大，脉动强度也较强烈，对于下游无保护渠（河）床仍是具有较大的冲刷能力。 所以消力池以下的渠（河）床除非是足以抵抗冲刷的较好岩基外，一般都要建造海漫作为护面。 海漫的作用是消除水流余能，调整流速分布，使水流均匀扩散，增大水深减小流速，并保护河床免受冲刷。 一般是紧接消力池设置海漫，海漫末端设防冲槽。 海漫设计的内容有：海漫长度，海漫的位置和构造及材 料 (3) 防冲槽 水流经过海漫后，余能得到进一步消除，流速与流速分布也逐渐接近于下游河道水流的正常状态，但仍具有一定的冲刷能力，加之水闸运用中还可能会遇到某些设计情况的不利泄流状态，使下游河床难免遭受冲刷。 为了确保水闸安全，长在海漫末端河床内开挖一梯形断面槽，内抛块石，槽顶与海漫末端顶面齐平，形成一道防冲槽，防冲槽的作用是当下游渠床形成最终冲刷状态时，确保海漫不致破坏。 防冲槽可以作成堆石形成，槽顶与海漫末端齐平，槽底则决定手开挖的施工条件。 防冲槽横断面大小与冲坑槽深度有关，冲坑深 度愈大，需要的防冲槽断面也愈大。 (4) 岸坡防护 消力池两岸应设置与消力池同长或稍大的下游翼墙，其后岸坡的防护形式多与海漫相一致，并应在防冲槽之后，两岸岸坡在砌护一定长度，大中型水闸一般砌护 4~6 倍水头，小型水闸也可为 ~ 倍水头，砌护材料常用于干砌石。 防坡坡脚及护坡与河岸连接处应 做一道深 ，防止回流淘刷，砌石下应铺设厚 ~。 毕业设计（论文） 18 闸门的运用方式 对 N 孔水闸，闸门开启方式有： （ 1） N 孔同步分级均匀开启 （ 2） 隔孔同步分级均匀开启 （ 3） 中央数孔对 称分级均匀开启 （ 4） 两侧边孔或边孔 +数邻对称分级均匀开启 为确保水闸在任意发生的工作情况下安全运用。 消能设计时，应遍历所有闸门开启方式的所有开度，寻找最不利情况进行设计。 用时间关系，我们草用各孔全开开启方式进行定性分析。 闸门开启操作规程： （ 1）闸门启闭以前必须先行检查：启闭机械是否正常，有无杂物障碍，闸门位置是否正确等，然后开始启闭。 （ 2）启闭不要过猛 ,或时快时慢 ,应均匀并且匀速地各孔同步开启 ,如发现有沉重阻滞现象 ,应立即停止 ,检查其原因 ,进行处理 . （ 3）应对称开启 (要求孔数 ,孔位对 称 ,开度对称 ) （ 4）逐级分档开启 .每档开度规则 e= （ 5）闸门开启时 ,应避免停留发生震动的位置．如发现闸门及启闭机发生震动应停止进行检查，待障碍消除后在继续启闭． （ 6）当开启闸门接近最大开度或关闭闸门接近闸底时，要特别注意控制，降低速度并及时停止，防止岁坏机件和闸门． （ 7）过闸流量必须与下游水位相适应，使水跃发生在消力池内，避免水跃发生消力池以下部位． ４ .３池深设计 池深设计条件 池深设计采用校核水位，拦河坝取正常引水时，遭遇校核洪水，闸前水位按，闸后初始水位， 取对应正常引水时河道下泄流量Ｑ＝ 244m3／ s 时对应的水位为 ． 池深不利情况的确定：它可能发生于着们某一开启方式的某一开度下，理论上应该与各种闸门的开启方式的各种开度进行搜寻．据经验，下游水深很低时，往往初始开度最不利，因此本设计只取工况，拦河坝取正常引水时遭遇校核洪水，对于能够的▽ 上 ＝ ▽ 下 ＝ 运用方式为各孔全开，在不同开度 e 情况下hc’’hc 差值最大．作为池深的控制情况来计算池深 d. 毕业设计（论文） 19 求 Q 控 在不同的开度 e 下，水流状态可能从孔流变成堰流，因此在计算时应 加以注意。 下列的计算中可能用到的公式： 孔流公式： Q= be 02gH [3] 式中：  — 宽顶堰型闸孔自由流的流量系数； b— 闸孔宽度； e— 闸孔开度。 m= 2 φ —— 流量系数 水跃公式： h2=21h [3281 1ghq1] [4] 式中： h1— 跃前水深； q— 单宽流量。 临界水深： hk= 23 2Qgb [5] 式中： α — 动能修正系数； Qb — 单宽流量 下游水深： 弧形面板曲率半径与闸门高度的比值，对露顶式闸门一般取为 ~，则 R=ρ m取。 支铰位置应设于泄水时不受水流和漂浮物 冲击的高程上，拦河闸闸门可设于 3/2~1 倍门高处，并最好高出下游最高水位 米。 e/H=,故为闸孔出流 e/H=./=,故为闸孔出流 e/H=,故为闸孔出流 cosa1=（ ce） /R=()/9= ∴ a1=390 ∴  = cosa2=（ ce） /R=()/9= ∴ a1=440 ∴  = cosa3=（ ce） /R=()/9= ∴ a1=480 ∴  = 则 ， 流量系数 m为 : M=()( a0/1800)e/H 则 ： M1=(*390/1800)( *390/1800)毕业设计（论文） 20 M2=(*440/1800)( *440/1800)M3=(*480/1800)( *480/1800) 列表计算 ：（ 不考虑行进流速 ） 表 Q 控 计算表 e  Q q hk T0’ hc’ hc” ht Hc”ht 由表可见， Hc”ht 最大时对应的 e=. Q 控 = m3/s. 求池深 d 根据 Q 控 求 d 采用的公式为： 用试算的方法求 表 d T0(H+d) Q 控 hk T0/ hk hc” z hki1  ht 由表计。