水闸设计过水流量和水闸设计规毕业论文1 工程概况1.1 基本资料新东港闸是一座拦河闸，防洪保护农田45万亩。
设计灌溉面积5.3万亩。
设计排涝面积40万亩。
起着引水灌溉和防洪排涝的重要作用。
1.1.1 建筑物级别根据水闸设计过水流量和水闸设计规（SL-265-2001）的平原区水闸枢纽工程分等指标知本工程规模属于中型，其建筑物级别为3级。
1.1.2 孔口设计水位孔口设计水位组合见表1-1。
表1-1 孔口设计水位组合表1.1.3 消能防冲设计消能防冲设计水位组合见表1-2。
表1-2 消能防冲设计水位组合表1.1.4 闸室稳定计算闸室稳定计算水位组合见表1-3。
表1-3 闸室稳定计算水位组合表1.1.5 地质资料本拦河闸持力层为局部含砂砾，含铁锰质结核及砂礓的棕黄夹灰色粘土、粉质粘土，可塑—硬塑状态，中压缩性，直接快剪c=55kPa ，φ=17°。
地基允许承载力220kPa 。
1.1.6 回填土资料回填土采用粉砂土，其摩擦角17,0c ϕ==，湿容重3/18m kN ，饱和容重为3/20m kN ，浮容重3/10'm kN =γ。
1.1.7 地震设计烈度地震设计烈度：7。
1.1.8 其他上下游河道断面相同均为梯形，河底宽分别为40.0m ，河底高程4.2m ，边坡1:2.6。
河道堤顶高程与最高水位相适应。
两岸路面高程相同8.2m 。
交通桥标准：公路Ⅱ；双车道。
1.2 工程概况东新港闸主要作用是引水灌溉和防洪排涝。
该闸为开敞式钢筋混凝土结构，共5孔，每孔净宽 6.0m 。
闸墩为钢筋砼结构，边墩和中墩厚为 1.0m ，缝墩厚 1.2m ，闸室总宽36.40m 。
闸底板为砼结构整体式平底板，顺水流方向长16.0m ，底板厚1.5m ，顶高程与河底同高为▽4.20m 。
钢筋砼铺盖长18.0m ，厚0.5m ，顶高程▽4.20m ；下游消力池为钢筋砼结构，厚0.8m ，池长19.0m ，顶高程▽3.5m 。
海漫前1/3浆砌块石结构；后2/3干砌石结构，并设有混凝土格埂，长21.0m 。
公路桥为C25钢筋砼斜空心板结构，公路桥标准：公路Ⅱ，双车道，桥面高程▽9.64m ，桥面宽8.0m ，两边人行道为0.8m 。
工作桥为钢筋砼π梁式结构，且在上面建房子。
工作桥桥总宽3.9m ，启闭机房墙厚0.24m,机房净宽3.42m 。
纵梁高0.6m ，宽0.4m ；横梁高0.4m ，宽0.25m 。
闸门为露顶式平面钢闸门,门顶高程▽8.7m 门底高程▽4.2m 。
在闸门上游侧设有胸墙，胸墙顶高程▽11.0m ，胸墙底高程▽8.5 m 。
采用2×16 t 双吊点卷扬式启闭机5台套，上、下游翼墙均为反翼墙；上游翼墙分为5段；下游翼墙分为4段。
上游翼墙后回填土高程9.5m ；下游翼墙回填土高程7.5m。
闸室左右岸通过扶壁式岸墙、引桥连接，岸墙墙厚0.6m，扶壁厚0.4m，底板厚0.6m。
闸室段共分两道墩缝，左边孔、右边孔各为一联；中孔各为三联。
上游段岸墙上建楼梯间，其下部做成沉箱式基础。
胸墙采用板粱式结构，胸墙面板厚度为25cm，上梁高度60cm，下梁高度75cm。
排架采用实体式支墩结构，上游段支墩顶高程▽14.5m，底高程▽11.0m；下游段支墩顶高程▽14.5m，底高程▽9.5m。
水平截面尺寸390cm×40cm。
下游消力池的形式采用挖深式。
下游防冲槽深度为1.5m，顺水流向底宽1.5m。
上游边坡1:2，下游边坡1:3。
2 孔口宽度设计2.1 闸孔形式的确定由于该水闸的最高挡水位为10.3m，地面高程为8.2m,决定采用开敞式闸室结构。
2.2 孔口设计水位组合孔口设计水位见表2-1。
表2-1 孔口设计水位组合表2.3 堰型及堰顶高程的确定2.3.1 堰型的确定堰型也就是水闸的底板形式中，以宽顶堰应用较广，因为其具有自由岀流围大、泄流能力较大而且比较稳定的优点，但是流量系数较小。
低堰型底板是在底板上设置曲线或或梯形的低堰，曲线型包括实用堰和驼峰堰，这种低堰的流量系数较大，但其泄流能力受下游水位变化的影响比较显著。
由于此水闸的主要作用是泄洪、挡潮、冲淤、兼辅助通航。
因此要求自由出流围大且有较大的泄流能力，综合比较以上三种堰型最后确定采用宽顶堰。
2.3.2 堰顶高程的确定堰顶高程定的与河底同高，高程为4.2m。
2.4 判断堰流与孔流由于采用的是胸墙式孔口，故先判断是堰流还是孔流。
设计情况和校核情况的闸孔开度h e =10.3-2.5-4.2=3.6m,设计情况上游水深H 1=7.5-4.2=3.3m ，校核情况上游水深H 2=9.0-4.2=4.8m 。
具体判断见表2-2。
表2-2 孔口设计水位组合表e 2.5 闸孔宽度的确定2.5.1 验证过水能力由资料，已经拟建孔数3孔，拟建孔宽b 0=8.0m 。
先初步定中墩d z =1.2m ，边墩厚为1.0m 。
1、设计情况闸底板高程为4.2m,闸上水位为7.5m ，闸下水位7.2m ，过水流量260 m 3/s 。
A 设=（b+mh ）h=(40+2.6×3.3)×3.3=160.314m 2——过水断面面积v 0=Q 设/A 设=260/160.314=1.622m/s ——行进流速 h 0=gv 22α=1.0×1.6222/(2×9.81)=0.134m ——行进水头0H =3.3+0.134=3.434m ——堰上总水头堰顶算起的下游水深s h =7.2-4.2=3.0m ，则0H h s=3.0／3.434=0.874<0.9故采用堰流公式2/3002H g m B Q σε=计算。
810.171(1)0.98281z ε=-⨯-=+810.171(1)0.91580.514.08b ε=-⨯-=++则ε=(31)0.9820.9150.9603-⨯+=由水闸设计规SL265-2001 表A.0.1-2查得=σ0.885；m 取0.385，则：2/3002H g m B Q σε==3/2240.8850.960 3.434221.28⨯⨯⨯⨯=m³/s ＜260m³/s不满足要求。
故重新设计孔宽。
假设ε=0.96，则0B =28.20=m 选5孔闸，每孔宽度6m ，中墩厚1.0m ，缝墩厚1.2m ，边墩厚1.0m 。
则610.171(1)0.97461z ε=-⨯-=+610.171(1)0.91560.510.38b ε=-⨯-=++则ε=(51)0.9740.9150.9625-⨯+=与假设一致。
闸孔总净宽5614 1.2236.4B =⨯+⨯+⨯=m 。
实际过水能力：2/3002H g m B Q σε==3/23300.8850.9620.385 3.434277.17/m s ⨯⨯⨯=>260 m³/s ，满足要求。
2、验证校核情况A 校=（b+mh ）h =（40+2.6×4.8）×4.8=251.904m 2 V 0=Q 校/A 校=500/251.904=1.985m/s h 0=gv 22α=1.0×1.9852/(2×9.81)=0.201m0H =4.8+0.201=5.001m堰顶算起的下游水深s h =8.5-4.2=4.3mH h s=4.3／5.001=0.860≤0.9用堰流计算公式2/3002H g m B Q σε=计算过流能力。
610.171(1)0.9766 1.0z ε=-⨯-=+610.171(1)0.91160.514.28b ε=-⨯-=++则ε=40.9760.9110.9635⨯+=由水闸设计规SL265-2001 表A.0.1-2查得=σ0.9；m 取0.385，则：2/3002H g m B Q σε==3/2300.900.963 5.001495.89⨯⨯⨯=m³/sQ Q Q -⨯校校100﹪=495.89500100500-⨯﹪=0.82﹪<5﹪满足要求。
汇总见表2-3。
表2-3 孔口设计汇总表注：hs/h0<0.9，利用公式2/3002H g m B Q σε=。
2.5.2 闸孔布置图闸孔布置如图2-1所示。
图2-1 闸室布置图 （单位：cm ）3 消能防冲设计3.1 消能防冲水位组合消能防冲水位组合见表3-1。
表3-1 消能防冲水位组合表3.2 闸门初始开度及出闸水流初始流量的确定3.2.1 计算闸门初始开度e 、出闸水流初始流量Q采用公式gH be Q 2μ=计算：eH≤0.65，为闸孔出流,计算流量采用孔流公式. He>0.65,为堰流,计算流量采用堰流公式. 2ε为垂直收缩系数，取值查《水力学》上册表8.8（P329）；μ为流量系数u =0.600.176eH-ch 为收缩水深eh c ⋅=2ε''c h 为跃后水深 )181(2''2-+=c c c c gh vh hc v 为收缩断面流速 gH uv c 22ε=b 为闸孔宽度H 为闸前水深具体计算结果如表3-2所示。
表3-2 闸门初始开度e 、出闸水流初始流量Q 计算表由计算表3-2 分析''c h 知：闸门的初始开启高度对跃后水深的影响最大。
因此闸门初始开度和初始流量取：设计情况 ：e =0.4m ， 设Q =55.87 m 3/s ； 校核情况 ：e =0.6m ， 较Q =100.96 m 3/s 。
3.2.2 闸门开启制度与初始开度设计情况：分5级打开；初始开度e ≤0.4m 校核情况：分5级打开；e ≤0.6m3.3 消力池设计3.3.1 消力池形式的选定消力池有三种类型：（1）下挖式消力池，适用于闸下尾水深度小于跃后水深的情况。
（2）突槛式消力池，适用于闸下尾水深度略小于跃后水深的情况。
（3）综合式消力池，当闸下尾水深度远小于跃后水深，且计算出的消力池的深度又较深时，可采用下挖式消力池和突槛式消力池相结合的综合式消力池。
由计算表3-2综合比较可知：闸下尾水深度小于跃后水深，故采用下挖式消力池。
3.3.2 消力池池深的计算1、水位组合消力池池深计算水位组合见表3-3。
表3-3 消力池池深计算水位组合表2、消力池池深计算消力池池深计算步骤如下：首先假设d=0.5m1)、流速ν=AQ(m/s)2)、闸前总水头 H0 =H+g22αν(m)3)、由消力池底板顶面算起的池深 T0= H0+d(m)4)、单宽流量q=Q/B(m3/s.m)5)、由公式02/22203=+-ϕαg q h T h c c 迭代计算收缩断面水深c h1ci h +=)(20ci h T g q-ϕ (m) （流速系数ϕ取0.98—— 高教版《水学力》下册表9.1查得）6)、跃后水深''0.25121)()2c c h b h b =(m)（12b b 近似为1） 7)、出池落差222'2''222s c q q Z g h gh ααϕ∆=-(m) 8)、池深'''0c s d h h Z σ=--∆ (m) (若0.5d ≤m 取0.5d =m,若0.5d >m 带入此时的d 值重新计算)计算结果列表如表3-4。