渠化工程课程设计新三孔闸工程设计指导老师：李绍武、张伟姓名：姚海元学号：3007205197年级：2007级班级：港口航道与海岸工程二班学院：天津大学建筑工程学院完成时间：2010年12月17日目录1 工程概况1.1 经济概况1.2 工程建设的意义1.3货运量预测2 设计依据3 基本条件3.1 地形、地貌和地质条件3.2 水文气象条件3.3 水位水头3.4 建筑物等级3.5 船队、船型及货运量3.6 材料供应及施工技术条件4 船闸设计4.1 船闸基本尺度确定4.1.1闸室有效长度Lx4.1.2闸室有效宽度Bx4.1.3门槛水深H4.2 各部分高程确定：4.3 引航道4.3.1引航道长度4.3.2引航道宽度4.3.3引航道最小水深4.4 导航建筑物4.5 人字闸门门扇基本尺度4.5.1门扇长度4.5.2门扇厚度4.5.3门扇高度4.6 闸首布置4.6.1过闸时间初步计算4.6.2输水阀门处廊道断面面积4.6.3输水廊道高程确定4.6.4验算流量系数4.6.5闸首各部分尺度（门前段、门龛段、支持段、边墩厚度、闸首底板）4.7输水系统4.7.1输水系统选择4.7.2输水廊道4.8船闸耗水4.9闸室结构4.9.1闸室结构形式比选4.9.2防渗布置4.9.3结构尺度4.9.4结构稳定性验算1 工程概况1.1 经济概况北运河干流位于京津两大城市之间，主要流经北京市的通州区、河北省廊坊市的香河县、天津市的武清区，三区（县）总面积2939.08km2。

农作物以种植小麦、玉米为主，平原低洼地区以种植水稻为主，粮食总产量97.91吨，是主要粮棉产区及蔬菜、副食品的主要生产供应基地之一。

区内工业门类有建筑、化工、纺织、机械、建材、食品、造纸等，各区县沿河均建有经济开发区。

区内农业生产总值51.75亿元，工业生产总值209.21亿元。

区内交通发达，有京沪、京山、津蓟等铁路干线，以及京津塘、京沈高速公路，其他公路四通八达。

拟建的新三孔闸，是自北运河（北关闸以下至屈家店）四保水船闸梯级渠化方案中的一座保水型船闸。

北运河是海河北系的重要行洪排涝通道，是著名的京杭大运河的一部分。

设计新三孔闸航道为VI级航道，设计通过船舶吨级为100t油船，船型总长为29-31m，型宽为5.0m，设计吃水为1.2-1.6m。

船闸闸首、闸室按4级建筑设计，导航建筑物按5级设计。

其中船闸建筑物等级设计为：主要水工建筑物4级，次要建筑物5级。

初步估计2015年通航完成后，北运河的年货运量可达160万吨，约合十万多标箱，年客运量可达40万人次。

作用水头H=8.0-4.8=3.2m，小于30m，拟建单线单级船闸。

1.2 工程建设的意义北运河是祖先为我们留下的宝贵物质财富，历史上曾在经济发展中发挥过重要作用。

只是在近代，伴随着铁路和公路的兴起、水资源的短缺以及各类跨河建筑物的兴建，北运河失去了往日通航的功能。

目前作为北京市以及沿河沥水排涝的通道仍在发挥着作用，同时也为沿河农业灌溉提供水源。

随着我国经济向低碳、节能、绿色、环保方向发展，以及假日经济、休闲旅游业的兴起，文化产业的振兴，再加上北运河得天独厚的地理、文化优势，北运河通航必将获得新的生命力。

1.2.1北运河综合整治工程将从根本上提升京津地区的防洪能力海河流域是一个洪灾频发的区域，目前北运河仍然承担着较大的泄洪任务。

由于北运河工程年久失修、防洪标准低、河道淤积严重、支流泄量增加、险工险段多，致使北运河的防洪标准由原设计的20年一遇降低到不足10年一遇；蓄滞洪区滞洪能力亦因围堤超高不足而大大降低。

另外，随着北京市城市化水平的提高，北运河支流通惠河、凉水河的涝水流量增加，加大了北运河下游地区防洪压力。

因此，每到洪汛期，北运河的防洪任务十分艰巨。

根据国务院批准的《北三河防洪规划》，北运河综合整治工程按50年一遇洪水标准设防，通过扩挖、疏浚河道主槽、加高培厚左右堤防等方式，抬高北运河的防洪标准；同时治理险工险段，改扩建穿堤建筑物。

综合治理工程完成后，北运河上段（北关闸～土门楼段）主槽宽度由原设计60~100m扩宽到80~140m，设计流量将由850~1346 m3/s提高到1155~2410m3/s，设计水位抬高0.67米；下段木厂闸~筐儿港枢纽段主槽底宽约32米，设计流量300 m3/s。

北运河综合治理工程将完善北运河行洪方案，进一步提升京津地区的防洪能力。

1.2.2北运河的通航将形成一条京津间小黄金水道京津之间的运输量逐年递增。

目前正在建设的京津第三条高速公路就是为了缓解京津间运输紧张状况而起动的项目。

从长远来看，京津再规划第四条高速公路的可能性不大。

高速公路虽然方便、快捷，但占用耕地多，拆迁量大，污染大。

根据各种统计资料估算，2007年京津之间的年运输量达1200万吨，并且随着社会经济的发展，两城市之间的货运量会逐渐增多，初步估计2010年达2000万吨。

北运河的通航，一方面可以缓解京津塘高速公路的压力，另一方面也开辟了一条低运价、绿色环保的运输新型式，可以实现从首都北京乘船入海河的愿望，同时也将为恢复京杭大运河全程通航奠定基础。

1.2.3航运将极大促进沿河旅游业发展北运河作为京杭大运河的一部分，连接着六朝古都北京和新兴港口城市天津。

得天独厚的地理位置、沿岸丰富的休闲娱乐资源、美丽的自然风光以及深厚的文化底蕴都是开发北运河旅游项目的基础。

随着京、津、冀、鲁、苏、浙六省市共同参与的《京杭大运河旅游线路总体规划》启动，北运河将成为一条绿色旅游文化走廊。

1.2.4航运工程将促进大运河文化的发展北运河历史悠久，积淀了深厚的文化底蕴。

大运河与长城同被视为中华民族文化的象征，是中国文化在中华大地上所刻画的两条有形的线，长城是一撇，运河是一捺，在中华大地上写下一个顶天立地的“人”字。

北运河历史悠久、规模之宏伟、对社会发展作用之大，均为世界运河之冠。

受海河流域自然条件和区域文化环境的影响，北运河有数千年的治理历史，从而形成了本区域独特的水文化。

同时，在通航之时也融入了南方文化，形成了丰富多彩的运河文化。

挖掘北运河文化底蕴，部分恢复古运河风貌，必将使北运河承接传统与未来，体现融合与传播的发展主题。

北运河通航后，游船可从昆明湖出发，经通惠河至通州，再经北运河，直达天津。

游客乘船顺流而下，在感受沿岸田园风光和湿地风光，享受高尔夫等休闲项目的同时，还可品味深厚的运河文化，体验滨海新区的飞速变化。

这些都将给两座旅游资源都很丰富的城市提供新的亮点，使北运河的文化产业走上可持续发展之路。

1.2.5北运河综合整治工程将促进沿河生态环境的改善北运河是北京五大水系中一条常年有水的河流。

作为北京市最重要的排水河道，北运河承担着中心城区90%的排水任务。

虽然自奥运筹办以来，通过污水治理、生态治河、生态清洁小流域建设、垃圾收集处理、农业面源污染治理、环保监督执法等措施，北运河水系流域水环境有所改善，但与京津冀都市圈的城市功能定位和广大市民的需求之间仍有不小的差距，水质仍未达到IV类水质标准。

1.2.6航运将促进流域水资源综合利用北运河通航工程的另一个直接作用体现在水资源的综合利用上。

北运河水资源除了为通航提供必要保证外，还将为沿河农田灌溉提供水源。

由于北运河流域内支流未进行系统治理，淤积严重，干流部分骨干建筑物老化失修，工程不配套、水网不通、缺乏蓄滞工程，北运河水系流域内水量只利用了4.6亿立方米，利用率仅为36%。

1.2.7北运河综合整治工程将直接拉动沿河经济的发展一方面，通航工程将有效促进沿河农村地区大力发展观光农业产业带、一花三果产业带、花卉产业带等都市型现代农业园区，这对建设社会主义新农村、实现农村的全面小康建设产生积极的推动作用。

以特色农家院文化为主题的旅游项目来迎合现代化工业社会人们崇尚自然、回归自然、返璞归真将成为旅游业的新趋势。

另一方面，北运河综合整治工程是一项十分浩大的工程，涉及防洪、航运、农业灌溉、生态环境保护等。

北运河综合整治工程的实施对拉动内需与扩大就业会产生积极的影响。

任何一项基本建设投资都将辐射到多个领域的需求与发展。

北运河通航工程作为京津冀的一项重要规划，其巨额的投资将对北运河区域的建筑、物流以及人才市场产生显著的影响。

最明显的表现在于促进北运河区域农民的增收。

1.3货运量预测北京市近几年东南方向货运量约为1500~2600万吨，预计到2010年可达3000多万吨，到2015年将超过4000万吨。

按北京东南方向的货物来量中有80%来自京津塘高速公路，在未来北运河通航后，即使仅有5%的货运量被吸引到水路运输，初步估计2015年通航完成后，北运河的年货运量可达160万吨，约合十万多标箱。

一年因陆运转水运而节省的费用可达1.02~1.53亿元。

初步估计年客运量可达40万人次。

2 设计依据2.1《船闸总体设计规范》（JTJ305-2001）2.2《船闸设计规范》（TJT261-266-87）2.3《船闸闸阀门设计规范》（JTJ308-2003）2.4《船闸输水系统设计规范》（JTL 306- 2001）2.5《内河通航标准》（GB50139- 2004）2.6《船闸电气设计规范》（JTJ310-2004）2.7《水运工程混凝土施工规范》（JTJ268-96）2.8《水运工程混凝土质量控制标准》（JTJ269-96）2.9《水工钢筋混凝土结构设计规范》（SDJ20-78）2.10《水工钢筋混凝土结构学》3 基本条件3.1地形、地貌和地质条件3.1.1地形和地貌北运河干流流域位于湖积平原，地势平缓、广阔，由西北向东南微倾斜，河道两岸仅分布一级阶地，除通州城区段以外，河道滩地多为农田，堤防外侧为农田、村庄；下游两侧多洼地。

北运河河道蜿蜒曲折，堤外地面高程上游北关闸附近在20.0m左右，下游屈家店附近在3.0m左右，地面坡度为1/5000～1/10000，滩地高程与堤外地面基本一致。

3.1.2地质新三孔闸和八孔闸坝址区持力地层主要为粉砂层和粘土层，承载力标准值均为80kPa。

地下水对混凝土无腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀性。

3.2水文气象条件北运河干流的径流主要来源于温榆河和北京城市污水。

北京城市污水部分通过通惠河、凉水河进入北运河，部分通过北京排污河下泄。

原北关闸的径流主要包括温榆河来水及部分城市污水，原北关闸以下有通惠河、凉水河汇入。

至牛牧屯通过牛牧屯引河与潮白河相通。

再往下游有凤港减河汇入，至土门楼分成两支，一部分通过青龙湾减河进入潮白新河，一部分沿北运河继续下泄，至筐儿港枢纽与北京排污河相交后又分成两支，一部分沿北京排污河进入永定新河，一部分沿北运河继续下泄，至屈家店枢纽进入永定新河。

由于受水利工程运用等人类活动的影响，北运河、北京排污河不同年代径流已经不存在天然一致性。