水工建筑物课程设计--前进闸设计计算说明书

水工建筑物课程设计--前进闸设计计算说明书内容摘要：

12m,故选 3n 孔，选单孔净宽 ml 100 。 根据规范上游闸墩头部均采用半圆形，下游闸墩头部采用流线形，厚 md 2 ，边墩取。 闸孔总宽度为： mdnnlL 3422103)1(01 。 渠道宽 ，闸室总宽度应与渠道宽度相适应，两者的比值为 34/50= 大于~，符合要求。 闸孔尺寸示意图见图 21（比例 1： 100） 图 31闸孔布置图（ 单位： m） 水闸泄流能力验算（查阅《水闸设计规范》 SL2652020） 灌溉期过流验算 ： 上游水位 ，下游水位 ，流量 300 sm/3 对于中孔： ml 100  ， md 2 10)210 101()1( 440000  dl ldl lz 9 对于边孔： ml 100  ， mb b )3750(  10)101(2)21(440000bbbbdllbdll 则 )13()1(  nn bz  水闸泄流能力 smHgmLQ / 32/32/300  大 于 300 sm/3 满足要求。 枯水期过流验算 ： 上游水位 ，下游水位 ，流量 100 sm/3 对于中孔： ml 100  ， md 2 10)210 101()1( 440000  dl ldl lz 对于边孔： ml 100  ， mb b )3750(  10)101(2)21(440000bbbbdllbdll 则 )13()1(  nn bz  水闸泄流能力： smHgmLQ / 32/32/300  大于 100 sm/3 满足要求。 10 第三章 消能防冲设计 1. 消力池设计 确定消能型式 由于本闸所处渠道底部为粉质粘土，抗冲刷能力较低，故采用底流式消能。 确定消能计算工况 由第二章计算已知，灌溉期和枯水期水位时闸门全开引水，均为淹没出流，无须消能。 当引水流量为 300 sm/3 ，上游水位 ，下游水位 时， 为最不利的工况，取该工况为计算工况。 计算工况时上下游水面连接形态的判别 引水流量为 300 sm/3 ，上游水位 ，下游水位 ； 上游水深 mH 1 9 2 0 4  ，下游水深 mh s 1 9 0 1  该工况情况下，关闸挡水，部分闸门不完全开启，下游水位较低，闸孔射流速度大，最容易造成渠道的冲刷。 消力池设计采用挖深式消力池，消力池首端宽度采 用闸孔总宽 1 34bm ，末端宽度采用河底宽度 2 50bm。 为保证 水闸安全运行，可以规定闸门的操作规程，本设计按闸孔对称方式开启运行，分别为开启 3孔和中间 1孔 当闸门不完全开启，闸孔射流速度较大，比闸门完全开启时更容易引起渠床的冲刷，取闸门相对开启从 （大于 属于堰流，由上可知为淹没出流）。 过水断面 )( mA  上游行近流速 smAQv /41 830 00  行近水头 mgvHH 2200   下游水深 mh t 1 9 2 0 1  宽顶堰闸孔出流流量公式 001 2 gHenlQ  ， 039。 39。 1 /1 He  39。  由相对开启高度 He/ 查《水力学》表 97 可得，  取 ehc 39。 0  ，假设水跃在最小收缩断面开始发生，由 《水闸设计规范》可得： 跃后水深 21302002 ))(181(2 bbgh qhh ccc  ，根据 02ch 和 th 的关系判别水跃形态 11 计算表格如下： 开启孔数n开启高度e相对开启高度e/H垂直收缩系数 ε闸孔流量系数 μ 1 泄流量Q单宽流量q收缩断面水深hco跃后水深h co2下游水深ht 流态3 淹没式3 淹没式3 淹没式3 淹没式3 淹没式3 淹没式3 淹没式3 淹没式3 淹没式3 淹没式3 淹没式3 淹没式1 淹没式1 淹没式1 淹没式1 淹没式1 淹没式1 淹没式1 淹没式1 淹没式1 淹没式1 淹没式1 淹没式1 淹没式 验算计算工况闸门全开自由堰流状态下水跃形态 由迭代公式求收缩水深)(2 01 cici hHg qh   )*/( 0 3 msmq  ，  01h令 ；代入迭代公式可得： mh  ， mh  ， mh  ， mh  ， mh  ， 由此可得 mmh c  假设水跃在最小收缩断面发生，跃后水深 mbbgh qhh ccc ))(181(2 02002   tc hh 02 ，故也发生淹没式水跃 结论 由以上计算可知，上下游水位的连接形态为淹没式水跃，这种情况对底部冲刷不太严重，不需要修建消力池 ,但应按要求设计相应的护坦。 护坦尺寸设计 闸孔按一孔和三孔对称开启时 跃前水深和跃后水深最大差值为。 以此为计算控制工况 水跃长度 mL j  ；按规范取  12 考虑到闸底板的厚度，按规范取 2m，护坦与闸底板用斜坡连接，坡度 1： 4 护坦长度 mLLL jssj   ，取 mLsj 24 护坦厚度 Hqkt 1 ， 1k 取 ， )*/( 3 msmq  ， H 为上下游水位差 mHqkt  ，取 mt 1 闸门全开自由堰流状态时 跃前水深和跃后水深差值为 mhh cc 2 3 1  水跃长度 mL j  ；按规范取  护坦长度 mLLL jssj   护坦厚度 Hqkt 1 ， 1k 取 ， )*/(1030300 3 msmq  ， H 为上下游水位差 mHqkt  综合以上计算情况，可以确定护坦长度 mLSJ 24 ，护坦厚度 mt 1 2. 海漫的设计 水流经过护坦淹没式消能，虽已消除了大部分多余能量，但仍留有一定的剩余动能，特别是流速分布不均，脉动仍较剧烈，具有一定的冲刷能力。 因此，护坦后仍需设置海漫等防冲加固设施，以使水流均匀扩散，并将流速分布逐渐调整到接近天然河道的水流形态。 根据实际工程经验，海漫的起始段采用长为 10 米的水平段 ,其顶面高程与护坦齐平 , 水平段后采用 1:10 的斜坡 ,以使水流均匀扩散；为保护河床不受冲刷，海漫结构采用干砌石海漫结构 按公式 HqkL 2 ， H 为上下游水位差 2k 为渠床土质系数，根据地质资料渠床为粉质粘土取 102k q 为护坦出口处单宽流量，取最大值 )*/(1030300 3 msmq  mHqkL  ， 取为 42m 根据实际工程经验，海漫的起始段采用长为 10 米的水平段 ,其顶面高程与护坦齐平 , 水平段后采用 1:10 的斜坡 ,以使水流均匀扩散；为保护河床不受冲刷，海漫结构采用干砌石海漫结构 13 水流经过海漫后，尽管多余能量得到了进一步消除，流速分布接近河床水流的正常状态，但在海漫末端仍有冲刷现象。 为保证安全和节省工程量，在海漫末端设置防冲槽。 海漫末端的河床冲刷深度按公式   tvqt  039。 39。 39。 39。 q 为海漫末端单宽流量，由消能防 冲设计水位组合取 )*/(103030 0 339。 msmq  0v 为土质的不冲流速，查《农田水利学》 112 页表 412，取为 ； t 为海漫末端河床水深，海漫前端水深为  ， 海漫 10m 水平段后有 1:10 的斜坡段，斜坡水平长度 m321042  则斜坡段在垂直向下降 ，即 mt    mtvqt 039。 39。 39。  故取防冲槽深度为 ，槽顶高程与海漫末端齐平，底宽取 5m，上游边坡系数为 2，下游边坡系数为 3。 并在海漫末端预留足够块径大于 30cm 的石块，单宽抛石量 339。 39。 mAtV  （ A 值按经验取 2~4） 第四章 地下轮廓设计 1. 地下轮廓布置形式 综合说明 按照防渗和排水相结合的原则，在上游侧采。