水闸设计实训

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1、水闸设计实训水闸设计一、设计任务1、选择的泄洪方案，确定堰型、闸高和孔口尺寸。2、选择合适的建筑物形式，作出 2 个枢纽总体布置方案，其中有一个方案为 推荐方案。通过技术经济比较，选定较优方案。3、以选定方案中的拦河闸为重点设计项目，要求拟定拦河闸的闸室的结构尺 寸；对其稳定、地基承载力等进行计算；进行闸下防渗和消能防冲布置和计算。4、对选定方案中的 闸墩、底板、导水墙、滚水坝或护坦板等进行设计，要 求结构合理，安全稳定，造价经济。5、最后提交成果：图纸 3-4 张，说明书 40-50 页，计算书。二、成果要求 要求：上列设计内容，学生应做到全面掌握，重点深入，并独立地完成所规 定的设计内容，

2、提出自己的设计成果。对重点建筑物设计应做的较为详细。对水 利计算，堰型选择与水利枢纽布置部分要求可见降低，进行一定的方案比较后， 选出有一定论证的较为合理的方案。设计成果应包括设计图，设计说明书与计算书等部分，具体要求：1、设计图 设计图是毕业设计的主要成果：一律用计算机绘制，要求制图正确，图面饱 满（没有多余的空幅， 没有重复的构造，图副布局合理，主次分明， 图应有标题）， 绘制清晰，尺寸齐全。 ）图上应注明比例尺，选用的比例尺大小应符合与建筑物构 造的复杂程度。在草拟建筑物或其细部图时，最好事先考虑该图在大图中的布置 来定比例尺。要注意图中线条的粗细和字号的大小。在建筑物与地基连接的图上，

3、 应按规定符号标出地质情况。图幅规定为A3,数量一般为35张，具体安排可参考如下：选定的水利枢纽布置图 1 张水闸设计实训主要建筑物和其结构图 3-4 张2、设计说明书与计算书 设计说明书是毕业设计的重要成果，要求章节分明，文理通顺，字迹工整。 设计说明书的内容包括：选型理由、方案比较、设计依据、计算公式、原始数据、 设计成果、理论分析。既有计算数据又有分析论证，此外还必须注意恰当的使用 插图与附表，不必罗列繁长的计算过程。说明书的章节格式可参考指示书最后的 附例。说明书用计算机打印（或用钢笔书写） ，并加注标点，每章节应有标题，说明 书前应有目录，页数应有统一编号；附图要符合水利工程制图的需

4、要，用计算机 绘制，计算成果最好列成表格，不必详列过程，说明书用A4纸副，沿左侧装订（具 体情况按学院要求）。说明书的分量，以 40-50 页为宜。计算书内容包括：计算公式、初始数据、计算过程、计算结果。计算书应整 理清楚，便于查阅。计算书不另编章节，其所标章节与说明书相对应。计算书与说明书分开编写。计算书与说明书应于每一阶段结束后，立即编写， 不要累计到最后阶段形成慌乱。三、设计指导1、枢纽概况1.1 本枢纽在国民经济中的意义 苏河水闸是苏河上的一座取水闸，位于某市西南，距市区约10km。闸址上游80km处已建有综合利用的水利枢纽，总库容为 23.0亿m，经过水 库调节，每年下泄水量为15.

5、0亿m。除了城市工业用水和发电用水5.5亿m 外, 其余可供灌溉之用。灌区分布在苏河两岸。苏河以南灌区的灌溉面积为63万亩，苏河以北灌区的灌溉面积为 65万亩。因而需建水闸以抬高河道水位满足灌溉要求。 苏河两岸虽有堤防，但高度和质量均不能满足建闸后防御洪水的要求。为了保护 两岸农田和城市的安全，要求按照建闸后的上游水位加高堤防。本枢纽主要任务为引水灌溉，灌溉面积为 128 万亩，并同时改善城市的供水条件和连接两岸公路 的交通桥问题。1.2 枢纽地区的自然和社会条件苏河全长289km,流域面积8385Krf。闸址上游80km的水库以上为山谷河道， 书库以下河流进入平原地区，河道逐渐扩宽，一般在2

6、00500m之间，河道比降平缓。水库与闸址之间，除沿河两岸因过去洪水泛滥，地形起伏不平外，其余大都 地势平坦，南北向地面坡降约为 1/25001/3500 ，东西向约为 1/20001/4000 。1、 交通运输：合大公路在闸址附近通过，铁路距离闸址仅6Km交通运输方 便。2、施工用电和生活资料均可由下游城市供应。3、施工队伍和施工设备均无问题。2、闸址水文特性表2.1闸址洪水频率与洪峰流量洪水频率0.1%0.33%0.5%1%2%5%3流量(m /s)615053005000450040003300洪水频率10%20%25%33.3%50 %75%3流量(m /s)2800220020001

7、4807202872.1 洪水经过上游水库调节后，闸址的不同频率的洪峰流量见表2.1。汛期为每年710月。2.2 闸址水位流量关系闸址的水位流量关系曲线见图2.1图1-1闸址水位一一流量关系曲线图2.1闸址水位一流量关系曲线2.3 泥沙经过上游水库调蓄后，下泄水流含沙量已很小，平均含沙量为0.5Kg/m3表2.2 116月重现期为5、10、15年的流量月份 重现期 r年1112水闸-2设计实训3(14561092079053033058076089010501511609506604007309801100129057236204102604566007008252.4 非汛期流量非汛期各月重

8、现期为5、10、15年的流量见表2.22.5 气温根据闸址处水文站60多年的观测资料，多年平均气温为16.8 C。以8月份为 最高，月平均气温30.2 C； 1月份最低，月平均气温2.2 C；最高气温达41.5 C, 最低气温-8 C。2.6 风速多年平均风速4.8m/s，汛期多年最大风速平均为12m/s，闸前吹程6Km表2.3 降雨天数月份123456789101112平均天数334566988432最多天数57891011141412866最少天数0122235432102.7 降雨天数根据闸址处气象站记录，日降雨量大于 5mn!勺降雨天数如表2.3所示3、枢纽和库区地形地质条件3.1 闸

9、址地质情况闸址地质系属第四纪沉积层，厚度较大。河床两岸滩地为粉质壤土，厚度14.5m；河床为中砂，最大厚度达25m其下为砾质粗砂层，厚度49m基岩为花 岗岩。闸轴线的地质剖面见图3.1 o2908077605040302oeo 比分百量車土的径直某于小25 o di o21 0.5 0.2 0.1 0.05 0.02土粒直径(mm)图1-1闸基中砂颗粒分布曲线图3.1闸基砂颗粒分配曲线沿河一带地下水埋藏深度随地形变化。地下水面一般在地表下3m左右。因土质透水性较大，地下水水位变化受河道水位影响，丰水期河水补给两岸地下水， 地下水水位较高；枯水期地下水补给河水，地下水水位较低。3.2 地基土壤设

10、计指标1、内摩擦角 中砂=25，砾质中砂=28，粉质壤土=18 ;2、 渗透系数中砂k=4.5 X10-3cm/s，3砾质中砂 k=3.0 x 10- cm/s， 壤土 k=3.0 x 10-5cm/s;3、空隙比 中砂e=0.56，砾质中砂e=0.58 ;4、地基允许承载力水闸设计实训中砂(T =0.26 M Pa，砾质中砂(T =0.28 M Pa；5、闸基砂颗粒分配曲线见图 3。&变形模量 中砂E=24.0MPa,砾质粗砂 E=32.0MPa。3.3 闸址建筑材料3.3.1 回填土可以用中砂、砾质中砂来回填。1、 容重丫干=16KN/m, 丫湿=18KN/m, 丫饱=20KN/m；2、内

11、摩擦角 =25 ;3、 粘结力C=0。3.3.2 混凝土与各种土壤的摩擦系数1、混凝土与粉质壤土 f=0.28 ；2、 混凝土与中砂f=0.443.3.3 地震本地区地震烈度为 5 度。3.3.4 建筑材料1 、石料：由于闸址位于平坦地区,山丘少,石料需从外地运来。经调查,离 闸址约20Km有两个石料场可供应石料，其抗压强度为40MPa左右，容重为2628KN/m左右。石料场距离铁路2Km2、混凝土骨料：闸址下游 2.54.0Km的河滩上有采料场，其中的砂、卵石 可作混凝土骨料。3、土料：闸址上游12Km有粉质壤土，其物理力学参数与闸址的粉质壤土大 体相同。4、水泥、钢材、木材：由外地供给，通

12、过铁路运来。水闸设计实训1#2#3#4#5#6#7#8#9#10#图3.2闸轴线的地质剖面图4、枢纽布置4.1 枢纽组成苏河水闸枢纽是以取水为主的水利水电工程，枢纽由泄水闸，土石坝，取水 闸，引水渠，交通桥，合大公路和两岸连接建筑物组成。苏河水闸枢纽的灌溉面积为 128万亩，查水利水电工程等别划分和洪水标 准表2.1.1水利水电枢纽工程分等指标得，此枢纽工程等别为二级，工程规模 为大（2）型。查水闸设计规范（SL265-2001）（以后不详细说明，只注明规范） 表2.1.2水闸枢纽建筑物级别划分，确定大二级主要建筑物级别为2级，次要建筑物为3级，临时建筑物级别为4级。查规范表2.2.1平原区水

13、闸洪水标准得，2 级水闸洪水设计洪水重现期为 5030年，校核洪水重现期为200100年，本设计 设计洪水重现期为50年，校核为200年。查图2.1闸址水位一流量关系曲线得， 下游设计洪水位为37.5m,下游校核洪水位为38.0m,上游正常水位为35m泄水闸居中布置，泄水闸包括闸室，上游铺盖，上游防冲槽，板桩，下游护 坦，下游海漫，下游防冲槽，上下游护岸和翼墙。两岸各设一个取水闸，取水闸通过引水渠从上游引水，取水闸和泄水闸通过土石坝连接，公路通过泄水闸和土石坝，贯通河流两岸。枢纽采用全闸方案，无 拦河坝和水电站厂房。因此，另外，将靠近河岸的几个闸孔作为既排水又冲沙之 用。水闸枢纽布置应根据闸址

14、地形，地质，水流等条件，以和该枢纽中各建筑物 的功能，特点，运用要求等，合理安排水闸与枢纽其他建筑物的相对位置。4.1.1 闸轴线的选择泄水闸布置在主河床上，使水闸建成后的下泄流量尽量符合天然河道的水流 特性。为了保证泄水通畅，减少对上下游河床的冲刷影响和对堤防的威胁，闸轴 线宜与河道中心线正交。闸轴线一般选在河道较狭窄处，以节约工程量。此处闸 轴线已经选好。将泄水闸底板上游侧定在闸轴线位置。4.1.2 泄水闸宽度的确定在宽阔的河道上，泄水闸的宽度远小于闸址处的主河道宽，在沿闸轴线的其 余部分用拦河坝或水电站厂房挡水，水闸的上下游连接建筑物简化为上下游导墙。闸孔总净宽的确定主要涉和两个问题：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