函江水利枢纽工程泄水闸设计

函江水利枢纽工程泄水闸设计内容摘要：

1） 水位 正常蓄水位： 灌溉水位： 设计洪水 Q2%=9540m3/s，相应闸下水位 H 下 = 校核洪水 %=9540m3/s，相应闸下水位 H 下 = （ 2） 计算水位组合 1） 闸孔净宽计算水位 设计洪水 Q2%=9540m3/s，相应闸下水位 H 下 =； 设计水位差△ H＝ （ H 上 ＝ ）； 校核洪水 %=9540m3/s，相应闸下水位 H 下 =； 计算闸上雍高水位 H 上 （供墩顶高程用）； 2） 消能计算 水位 闸上水位 H 上 ＝ ； 闸下水位 H 下 ＝ ； 下泄流量：以闸门开启度 e＝ 、 e＝ 以及全开时的泄量。 3） 闸室稳定计算水位（关门） 闸上设计水位 H 上 ＝ ， H 下 ＝ ； 闸上校核水位 H 上 ＝ ， H 下 ＝ ； （ 3） 地震设防烈度 本地区地震基本烈度为Ⅵ度，不考虑地震设防。 （ 4） 安全系数 1） 安全超高 水闸为 3级混凝土建筑物，根据《水闸设计规范》（ SL 265─ 2020）安全超高下限值： 泄洪时 (设计洪水位 )， (校核洪水位 )； 关门时 (设计洪水位 )， (校核洪水位 )。 2） 抗滑稳定安全系数 土基上的 3级混凝土建筑物，基本组合（设计）为 ；特殊组合（核校）为。 （ 5） 其它资料 1） 单孔净宽： 8～ 12m； 2） 门型结构：平面钢闸门； 3） 闸门类型：直升门； 4） 底板与中砂的摩擦系数 f＝ ； 5） 闸孔的允许单宽流量 q＝ 30m3/s/m； （ 6） 公路桥 公路桥载重按汽 20 设计，挂 100 校核，双车道桥面净宽 ，两侧人行道 2 ，总宽 ，采用 T 型结构。 梁高 ，梁腹宽 ，梁翼宽 ，用 5 根组梁组成，两侧人行道为悬臂式，每米延长重量按 8T/m 计。 （二） 工程总体布置 函江枢纽的主要建筑物有船闸、泄水闸和水电站三部分组成。 船闸的通航能力，按照五级航道标准进行设计。 水电站总装机为 6600Kw，设计水头为 ，水闸的泄洪能力为13000m3/s。 根据设计任务书提供的地形地质资料，以及功能要求，枢纽总体布置如下： 船闸的布置 船闸的通航能力，按照五级航道标准进行设计。 船闸布置在函江的左岸，船闸本身由三部分组成：上游引航道、闸室和下游引航道。 上游引航道：长度不小于 5 倍设计船队 的长度，根据经验五级航道标准的设计船队的长度为 91m，故上游引航道的长度为 455m，设计时取为 500m；上游引航道的底宽度为 35m，两岸采用浆砌石护坡，边坡采用 1： ；上游引航道的底高程为。 下游引航道：长度不小于 5 倍设计船队的长度，根据经验五级航道标准的设计船队的长度为 91m，故下游引航道的长度为 455m，设计时取为 600m；下游引航道的底宽度为 35m，两岸采用浆砌石护坡，边坡采用 1： ；下游引航道的底高程为。 闸室：闸室的长度为 135m，宽度为 ；闸室的顶高程为 ，底高程为。 上下闸首控制船只的进出。 水电站的布置 考虑河床的主槽比较靠近右岸，上下游不容易发生淤积，为最大的可能提高水电站的出力，发挥水电站的效益，将水电站布置在函江的右岸。 水电站的厂房的平面尺寸：主厂房的长度为 米，上下游方向的宽度为 米，主厂房总高度为 米。 水轮机的型号为： GE(F02)WP380 发电机的型号为： SFG20070/3960 总装机： 3 2200KW 设计水头： 最高水头： 最小水头： 最大引用流量 225m3/s。 泄水闸的布置 泄水闸布置在水电站和船闸之间。 泄水闸主要有三部分组成：上游连接段、闸室段和下游连接段。 （三） 主要建筑物（泄水闸） 闸孔设计 水闸闸孔设计主要是确定闸孔型式、尺寸河设置高程，以保证水闸在设计水位组合情况下有足够的过流能力。 （ 1） 堰型和堰顶高程确定 根据设计任务书提供的资料显示，函江流域水面平缓，含砂量少，本 水闸的主要功能为挡水灌溉和泄水，故 本次设计采用堰流式闸室，堰型采用无槛宽顶堰。 这种型式闸室对于泄洪较为有利，它能使闸前漂浮物随着水流下泄，而不会阻塞闸孔而影响泄洪。 根据资 料提供的地形图，考虑水闸的运行、河道冲刷淤积以及闸孔允许单宽流量和工程造价等因素，本次设计取堰顶高程与河床底高程齐平为。 （ 2） 闸孔净宽计算、泄流能力校核 1） 水位 Q2%＝ 9540m3/s， H 上 ＝ ， H 下 ＝ ； %＝ 12350m3/s， H 上 ＝待算， H 下 ＝ ； 2） 闸孔净宽计算 闸孔总净宽的确定，主要涉及两个问题：一个是过闸单宽流量的大小；另一个是闸室总宽度与河道总宽度的关系。 如果采用的闸孔总净宽过小，使过闸单宽流量过大，将增加闸下游消能布置的困难，甚至影响 水闸工程的安全；反之，如果采用的闸孔总净宽过大，使过闸单宽流量过小，工程量加大，造成浪费。 根据设计任务要求，闸孔允许单宽流量不大于 30m3/s，初步拟定闸孔总净宽为 倍主河槽宽为 350m，闸孔分成 35 孔，每孔宽 10m，中墩厚 ，缝墩厚。 水闸底板为无槛宽顶堰，闸孔泄流能力计算公式如下： 2300 2 HgmBQ  (《水闸设计规范》以下简称《规范》附 A） 式中： Q—— 过闸流量（ m3/s）； σ —— 淹没系数，根据上下游的堰上水深查得； ε —— 侧收缩系数； m—— 流 量系数； B0—— 闸孔总净宽（ m）； H0—— 堰顶以上上游总水头（ m）。 ①堰上总水头 H0 H1（上游水头） =－ = Hs（下游水头） =－ = 行近流速 V0=Q/A=9540/[700 (－ )]＝ H0=H1+V2/2g=+(2 )= ②淹没系数σ hs/H0=查《规范》附表 ， 得σ＝ ； ③流量系数 m 按 P/H0=0 查表得 m＝ ； ④侧收缩系数ε 水闸中墩厚度取为 ，缝墩取 ，根据《规范》附录 公式 计算得ε = 根据以上公式可以试算出闸孔总净宽 2300 2 HgmQB=9540/( )=333m 一般来说，采用的闸孔总净宽要略大于计算值，本次设计闸孔总净宽取 350m，相应单宽流量为 ，小于闸孔允许单宽流量 30 m3/s/m，满足要求。 但校核工况下，水闸单宽流 量为 ，大于闸孔允许单宽流量 [q]=30m3/s/m，若本次设计水闸总净宽以校核工况下通过闸室的单宽流量为控制，水闸规模将偏大，工程量加大，与消能工造价比较而言，会造成浪费。 校核工况稍大于允许单宽流量，可能会出现局部破坏，但只要工程消能防冲设施得当，个人认为是能满足工程安全运行要求。 因此，经综合考虑本次设计水闸总净宽取 350m，闸孔总数为 35 孔，单孔净宽为 10m。 根据规范的要求，中墩厚取 ，缝墩厚取。 因此水闸总宽度为： B=350+36 = 3） 校核工况上 游水位 根据水闸泄流能力计算公式，可以试算出校核情况下的上游水位。 设△ H＝ ，则 H 上 ＝ +＝ ； hs=－ =； 行近流速 V0=Q/A=12350/[700 (－ )]＝ ； H0=H+V2/2g=(－ )+(2 )=； hs/H0=，查《规范》附表 得σ＝ ； 按 P/H0=0 查表 得 m＝ ； ε＝ ； Q 试 ＝ Bσε m(2g) H3/2 =350 (2 ) =11589m3/s %＝ 12350m3/s； 假设不符，重新假设试算。 经试算，当△ H＝ 时， Q 试 ≈ %＝ 12350m3/s。 相应上游洪水位 H 上 =。 消能防冲设计 消能防冲设计主要包括消能防冲设备形式的选择、以及各种消能设施尺寸设计和上下游两岸护坡的设计。 本工程消能形式采用消力池消能，消力池后布置一定长度的海漫，海漫末端设置 柔性防冲槽。