水闸报告

5.2.2.1 工程布置

本工程采用无坝引水的布置形式，引水口布置于河道弯道凹岸，由引水渠、泄水闸组成。引水渠的作用主要使水流平顺的流入闸孔，泄水闸是用来控制下泄的水量。 5.2.2.2 引水渠布置

为了使水流平顺，增大引水量，减少入渠泥沙及轻微水流对引水口下唇的冲刷，参照已建工程，结合下游输水渠道布置，引水角采用35°。

引水渠宽度与泄水闸相同为6 m。在保证闸身安全的前提下，引水渠的长度尽量缩短，以减少渠道内泥沙淤积，本工程引水渠中心线长度63m。引渠两侧的渠堤以圆曲线与河堤相连，使其成为喇叭口形状。曲线半径左侧为27m，弧长为34.47m，右侧半径为21 m，弧长为27m。 5.2.2.3 泄水闸闸前水位确定

当在渠道侧面设取水口时，引水渠闸前水位将低于渠道水位。此次设计根据水力计算手册3-2-17及3-2-19公式进行计算：

Qm(1v2gh23/2 （3-2-17）； sina)b2gH2Q1QQ2 （3-2-19）

式中： Q1.Q2-分别为侧堰首末端河渠的流量；

v2、h2、H2-分别为侧堰末端河渠断面上相应的断面平均流速、水深、和堰顶水头。

经计算河道流量：Q=63.8m3/s，相应水位Z=307.81m，泄水流量为5.0m3/s时，闸前水位为307.80m。 5.2.2.4 泄水闸布置 （1）泄水闸

为了避免水流在转角处发生漩流，泄水闸布置在引水渠内。结构形式采用开敞式钢筋砼水闸。泄水闸底板高程为桥下高程为306.90m。

闸室底板采用平底板，初拟厚度按规范考虑，为闸孔净宽的1/6～1/8，本水闸底板厚定为0.5m。其顺水流方向长度主要考虑上部结构要求布置，经布置计算，闸室顺水方向长度4.0m。

经计算，泄水闸净宽为2 m，双孔， 采用手电两用螺杆式单吊点启闭机，高×宽为2×2m铸铁闸门；

（2）消能防冲

根据泄水闸上下游水位衔接条件，采用下挖式消力池，消力池与闸底板以1:3的陡坡相连接。消力池首端宽度为4.8m，消力池末端宽度为6.0m，总长度为8.0m，池深0.7 m。

消力池为钢筋混凝土结构，采用U型槽结构。底板厚度0.5 m，末端设排水孔。两侧边墙为悬臂式挡土墙，墙顶宽度0.3m，墙高为2.5m。

池后设50 m长海漫段，铅丝石笼护底，干砌石护坡，边坡比为1：2.5；后接干砌石防冲槽，槽深1.0m，底宽2.0m，边坡比为1：1.5。 5.2.2.5 两岸连接布置

为保证岸坡稳定，改善水闸进、出流条件，提高泄流能力、满足防冲效果和侧向防渗需要，在泄水闸上下游均设有翼墙。

泄水闸上与引水渠相接，下与输水渠相接，结构型式采用悬壁式钢筋砼挡土墙，墙顶宽度0.3m，进水口翼墙长3.55m，出水口翼墙长5.55m. 5.2.2.6 防渗排水布置

闸基的防渗布置主要是确定闸基地下轮廓，包括闸室、下游消力池几部分。由前面布置可知，闸室长4.0m，消力池长8.0m，闸基地下轮廓水平投影为12m。根据莱茵法及地基情况，地下轮廓长度L＝C△H，C取4，△H按最大水头差0.5m计，L＝4×0.5＝2.0m。

排水设施布置在消力池末端4.5 m范围内；梅花形布置排水孔，排水孔下设有反滤，反滤设无纺土工布一层，无纺布下设细砾石，厚10cm。

土工织物作反滤层，应按《规范》（SL/T225—98）的规定，根据颗粒分析试验资料，进行保土性、透水性验算。选择的无纺布规格见表5-3-2。

表5-3-2 无纺布性能表 产品规格 幅 宽 厚度 孔隙度 2(g/m) (m) （mm） （％） 400

渗透系数 （cm/s） 6.2×10-2 有效孔隙 （mm） 0.060 4.0 2.85 91.0 5.3.2 水力计算

5.3.2.1 闸孔总净宽计算及闸门控制计算

泄水闸为宽顶堰，孔口宽度按上游水位307.8m，泄水流量5.0m3/s设计。 当上游水位307.80m，闸门全开，水闸为堰流；水闸过流能力计算公式如下：

QmB02gH

式中：B0—闸孔总净宽（m）；取4.0m

Q—过闸流量（m3/s）；

H0—计入行进流速的堰上水深（m）；取1.0m g—重力加速度，采用9.81（m/s2）；

320m—堰流流量系数，采用0.385；

—堰流侧收缩系数；0.8942

—堰流淹没系数；取0.998

—流量系数；取0.385

经计算在上游水位307.80m，泄水闸总净宽为4.0 m，泄水流量5.7m3/s，大于5.0m3/s。

5.3.2.2 下游消能防冲计算 （1）计算工况

本水闸水头不高，采用底流消能形式，消能计算有如下几种工况： 1）、上游设计洪水位307.80m时，下游相应水位 （2）消能计算

消力池计算公式如下：

d0hchsZ

hchcb10.258q2(11)() 2b2ghc320cq2hTh0

2g23cZq22g2hs2q22ghc2

式中：d—消力池深度（m）；

0—水跃淹没系数，可采用1.05～1.10；

 hc—跃后水深（m）；

hc—收缩水深（m）；

α—水流动能校正系数，可采用1.0～1.05； q—过闸单宽流量（m2/s）； b1—消力池首端宽度（m）； b2—消力池末端宽度（m）； Z—出池落差（m）；

 hs—出池河床水深（m）。

消力池长度可按下式计算：

LsjLsLj

Lj6.9(hc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，可采用0.7～0.8； Lj—水跃长度（m）。

计算结果见表5-4-5。

工况 上游 水位 （m） 下游 水位 （m） 307.30 下游渠底泄 量 消力池宽 hT 高程 （m） （m） 3（m） （m/s） 306.60 5.0 4.8-6.0 0.7 hc″ (m) Lj (m) 池长 LK （m） 7.6 池深 S （m） 0.70 （m） Z海漫 长度 （m） 50.0 设计洪水307.80 位 1.383 8.75 0.175 经计算，消力池深为0.7m，池长8.0m，海漫长度为50.0m。 （3）消力池底板厚度计算

消力池底板厚度按抗冲、抗浮要求分别计算。 抗冲tK1qH 抗浮tk2UWPmd

式中：t—消力池底板始端厚度，m；

H—闸孔泄水时的上、下游水位差，m； k1—消力池底板计算系数取0.2； k2—消力池底板安全系数取1.3；

U—作用在消力池底板底面上扬压力，kPa； W—作用在消力池底板顶面的水重，kPa；

 Pm—作用在消力池底板上的脉动压力，取hc处流速水头的5％，kPa；

d—消力池底板的饱和重度，kN/m3。

消力池底板厚度计算结果见表5-4-6。

运行工况 底板厚度（m） 抗冲 抗浮 设计洪水引水5.0m/s （全闸局部开启） 0.33 0.15 3经计算，综合考虑消力池底板厚度0.50 m。 5.3.3 稳定计算 5.3.3.1 闸室稳定计算 （1）设计水位组合

泄水闸整体稳定计算水位组合见表5-3-6。

表5-3-6 闸室稳定计算水位组合表 （单位：m） 荷 载 基 本 组 合 闸上水位 闸下水位 上下游水位差 备注 施工完建 情 况 正常挡水 情 况 荷 载 特 殊 组 合 最高挡水 情 况 307.80 307.30 0.5 上游设计洪水位，下游无水 （2）稳定计算

闸室稳定计算包括地基承载力验算、基底应力不均匀校核及抗滑稳定校核。稳定计算分别采用下列各式：

基底应力 PmaxminGMXMY AWXWYfG H抗滑稳定 KC抗浮稳定 KfminV U式中 Pmax—闸室基底应力的最大值或最小值（kPa）；

G—作用在闸室上的全部竖向荷载（kN）；

MX、MY—作用在闸室上的全部竖向和水平荷载对于基础底面形心轴x、y

的力矩（kN.m）；

； WX、WY—闸室基底面对于该底面形心轴x、y的截面矩（m） A—闸室基底的面积（m2）；

Kc—沿闸室基底面的抗滑稳定安全系数； f—闸室基底面与地基之间的摩擦系数； H—作用在闸室上的全部水平向荷载（kN）； Kf—闸室抗浮稳定安全系数；

V—作用在闸室上的全部向下的铅直力之和（kN）； U—作用在闸室底面上的扬压力（kN）。 计算结果见表5-3-7。

3

表5-3-7 闸室稳定计算成果表 （单位：kN－m）

荷 载 基 本 组 合 计 算 内 容 计 算 水 位 抗滑稳定 安全系数 抗浮稳定 安全系数 闸上，m 闸下，m 计算值KC 允许值[KC] 计算值KC 允许值[KC] 平均值 允许值[] 基 底 压应力 kPa 最大值max 允许值[max] 最小值min 不均匀系数 允许值[] 39 110 43 132 35 1.23 2.0 施工完建 情 况 1.8 1.2 正常挡水 情 况 荷 载 特 殊 组 合 最高挡水 情 况 307.80 307.30 1.4 1.05 1.36 1.05 54 110 62 132 46 1.36 2.5 （3）渗流稳定计算

采用改进阻力系数法，计算工况为上游最高洪水位，下游无水，水头差0.5m。地下轮廓线从上游铺盖前端至下游消力池第一排排水孔，水平投影长度15.0 m。地基为无限深透水地基。出口排水孔处设有无纺布反滤层。计算结果见表5-3-8。

表5-3-8 渗透坡降成果表 渗透坡降 允许坡降

水 平 段 闸底板 0.12 0.33 消力池底板 0.13 出口段 0.25 0.33 5.3.3.2 上、下游翼墙稳定计算

上下游翼墙采用悬壁式钢筋砼挡土墙，抗滑稳定及基底应力计算公式及稳定要求与闸室相同。最不利工况为墙后高水位，墙前无水。经计算抗滑稳定安全系数KC=1.9,最大应力max＝78.1kPa，最小应力min＝41.7kPa，max/min＝1.81均满足规范要求。 5.3.4 观测设计

本水闸观测内容主要为水位、流量、水平位移、沉降、扬压力几项。 水位观测，采用上、下游翼墙上设立标尺进行观测，同时也可以对流量进行观测。

沉降观测，采用在闸墩顶部设标点进行，标点位置，顺水流布两排，垂直水流方向在两边孔墩及中孔墩设置。

水平位移在闸室部分的两侧设测量断面，以完建时为基准，定时进行测量。 扬压力观测，根据本水闸的水位变化及地基情况采用渗压计