' p s s
流量 Q（m3 / s) 下游水深H 上游水深 hs 1490 1650 1806 1.76 2.07 2.38 3.25 3.47 3.67
单宽流量 12.41 13.75 15.05
qs
上、下游 海漫长度L p 水位差 H ' 1.49 1.4 1.29 46.7 48.4 49.6
则为淹没出流，列表计算
表 2 流态判别
流量Q（m3/s） 下游水深hs(m)
H 0 (m)
Hs 0.8H 0
流态
设计流量2010
校核流量2265
2.76
3.21
4.11
4.43
否
否
非淹没出流
非淹没出流

（3）、闸孔总净宽计算 计算结果列入下表 表 3 闸孔总净宽计算
流量Q （m3/s） 下游水深 hs(m) 总净宽
1.05 消力池出口流速系数： ' 0.95 水跃淹没系数：
消力池长度：L 4m 0
P 1 0.25H 0 H 0
" Lj 6.9 hc hc


L L0 L j
其中：
m 0.385 ， H0 1.61m ，由于本水闸为无坎宽顶堰，P1 d 。
冲刷变形;具有一定的透水性，以便使渗水自由流出，降低扬压力；表面具有一 定的粗糙度，以利进一步消除余能。 所以选择在海漫的起始段为10米长的浆砌石水平段，因为浆砌石的抗冲性能 较好，其顶面高程与护坦齐平。后45米做成坡度为1：15的干砌石段，以使水流 均匀扩散，调整流速分布，保护河床不受冲刷。海漫厚度为0.5米，下面铺设 15cm的砂垫层。如下图所示
由于
L0 / S0 5时：Te 0.5L0
L0 / S0 5时：Te
效深度Te=0.5×50.72=25.36m,取24m。


（2）渗透区域的分段和阻力系数的计算
过地下轮廓的角点，尖点将渗流区域分为八个典型段（1、8段进出口段，2、 4、5、7段为内部垂直段，3、6段为内部水平段） 计算各典型段的阻力系数公式及各段水头损失计算公式、进出口阻力系数修 3 正公式如下 2 S S
二、拟定闸孔尺寸 （1）：计算上游堰顶总水头
V02 H 0 上游水位 堰顶高程 行近流速水头 H 2g

分别计算设计洪水位情况和校核洪水位情况，列表计算
表1 堰顶总水头计算
流量Q （m3/s） 设计流量 2010 校核流量 2265 下游水深 hs(m) 2.76 上游水深 H(m) 3.93 过水断面 面积（m2） 1061.1 行进流速 （m/s） 1.89
H 0 (m) hs / H 0
淹没系数 1 1
3 2 0
B0 ( m )
设计流量 2010 校核流量 2265
2.76 3.21
4.11 4.43
0.67 0.72
141.45 142.44
其中：由宽顶堰淹没出流的公式： Q s mB0 2 g H
可计算出总净宽，对无坎宽
1 ，先假设侧收缩系数 =1 。 顶堰，取m=0.385, 当 hs / H 0 0.72 时，
2 v0 ( m) 2g
H 0 (m)
0.18
4.11 4.43
3.21
4.23
1142.1
1.98
0.2
其中：上、下游水深=相应的上、下游水位—堰顶高程 由资料可知河道宽270m，本设计过水断面设计为矩形，则相应的过水断 面面积= 河道宽X上游水深

（2）、判断是否淹没出流 若下游水深
hs 0.8H0

五、防渗设计： 1、目的：计算闸顶板各点渗透压力；验算地基土在初步拟定的地下轮廓
线下的渗透稳定性。

2、计算方法：采用改进阻力系数法 3、计算渗透压力 （地下轮廓线图如下所示）

（地下轮廓线简化图如下所示）

（1）地基有效深度计算：
0.5L0 1.6L0 / S0 2 水平投影长度L0=50.72m,垂直投影长度S0=6.5m。L0/S0=7.8>5,则有

（2）、排水设备的设计
滤层一般是由2~3层不同粒径的砂和砂砾石组成的。层次排列应尽量与渗流的 方向垂直，各层次的粒径则按渗流方向逐层增大。
1）水平排水 ： 水平排水为加厚反滤层中的大颗粒层，形成平铺式。反

反滤层的材料应该是能抗风化的砂石料，并满足：被保护土壤的颗粒不 得穿过反滤层；各层的颗粒不得发生移动；相邻两层间，较小一层的颗粒不 得穿过较粗一层的空隙；反滤层不能被阻塞，应具有足够的透水性，以保证 排水通畅；同时还应保证耐久、稳定，其工作性能和效果应不随时间的推移 和环境的改变而变差。

（2）由于闸基土质为砾质粗砂，闸底板上、下应设置齿墙，且应该设置板桩。
（3）防渗设备尺寸和构造。
1）底板长度综合考虑上部结构布置及地基承载力等要求，顺水流方向长度： 拟定为 L AH , 因闸基地质为砾质粗砂，A取4，所以L=4×5.18=20.72m。

2）闸底板厚度为1 m。
3）齿墙具体尺寸见下图。

四、防渗排水设计
1、地下轮廓线布置：防止闸基渗透变形；减小闸基渗透压力；减少水量损失；合
理选用地下轮廓尺寸。

2、布置原则： 防渗设计一般采用防渗和排水相结合的原则，即在高水位侧采
用铺盖、板桩、齿墙等防渗设施，用以延长渗径减小渗透坡降和闸底板下的渗 透压力；在低水位侧设置排水设施，如面层排水、排水孔排水或减压井与下游



（5）、校核过流能力
闸墩采用半圆形墩头，根据孔口与闸墩尺寸可计算侧收缩系数，由水力学 书籍查得计算公式为： H 1 - 0.2n - 1 0 k 0 nb 其中： n 12

b 12
0 0.45
k 0.7
则：（结果列于下表 ）
表 4 过流能力校核
y ln cot (1 ) T T 4 进出口段： 内部垂直段： H L - 0.（ 7 S1 S2） hi i m X T 内部水平段： ' 各段水头损失： i 1 n 1.21i 1 h0 hi S' T' 2 h' 'h0 i 1 12 ( ) 2 ( 0 . 059 ) 系数修正： T T

（4）、确定闸孔总宽度

根据《闸门设计规范》中闸孔尺寸和水头系列标准，初选定单 孔净宽b=12和孔数n=12，闸墩取1.2m，缝墩厚度1.6m, 边墩厚度1m。 计算闸孔总宽度 : L (1 2 1212 1.2 8 1.6 3） 160.4m 绘制出闸孔布置图：（单位：m）
计算情况 设计洪水 2010
H 0 (m)
4.11 4.43
hs / H 0
0.67

1

0.97
Q（m3 / s） Q / Q(%)
1950 2.98 %
校核洪水 2265

0.72
1
0.967
2190
3.31%
满足要求


三、消能防冲设计 （1）消能方式选择
由于本闸位于平原地区，河床的抗冲刷能力较低，所以采用底流消能。

4）铺盖长度根据（3 ~5）倍的上、下游最大水位差即（5.18）， 确定为27m。铺盖厚度确定为：便于施工上游端取为0.5m，末端 为1.5m以便和闸底板联接。 5）校核地下轮廓线的长度 则闸基轮廓线防渗部分水平段和垂直段长度的总和为：
L' 20.72 27 50.72m

指导老师：
汇报：

一、闸孔型式及闸底板水，以利灌溉，而当洪水 来临时，开闸泄水，以保证防洪安全。由于是建于平原河道上的 拦河闸，应具有较大的超泄能力，并列于排除漂浮物，因此采用 不设胸墙的开敝式水闸，可采用无底坎平顶板宽顶堰，堰顶高程 与河床同高（即22.30m)。
2010 2130
2265 2290 2450
2.71 2.97
3.21 3.25 3.52
3.93 4.07
4.23 4.26 4.45
16.75 17.75
18.87 19.08 20.41
1.22 1.1
1.02 1.01 0.93
51.6 51.77
52.38 52.5 53.2

海漫的布置和构造：海漫必须具有一定的柔性，以适应下游河床可能的


Q Be 2 g H 0 hc 其中： ' 可由水力学中表8.1查得， 1
c

单宽流量：
q
跃后水深：
" 3 hc hc / 2 1 8q 2 / ghc ，将下游断面看成矩形断面河流， 1
Q ，其中：b=12m。 nb


水深与水力半径相等，河宽B=270m,由明渠均匀流公式计算下游水深： 1 1 6 2 2 2 2 0 .3 h Q n / n B i 即 下游水深为： Q AC Ri hs nbh hsi s s n 2 " 消力池池深： d hc ht Z ， Z q 1 1 2 ' " 2 2g h h t c 其中:

（2）消能设计条件选择
设计水位和校核水位是闸门全开宣泄洪水，为淹没出流，无需消能。闸 前为正常高水位，部分闸门局部开启，至宣泄较小流量时，下游水位不高， 闸下射流速度较大，才会出现严重的冲刷河床现象，需设置相应的消能设施。 需分别对不同开启孔数和开启度进行组合计算，找出消力池池深和池长的控 制条件。保证无论何种开启高度情况下均能发生淹没式水跃消能，闸前水深 为23.91-22.3=1.61m。 现将水闸开启1孔、3孔两种情况下的0.4~1m开度估算池长和池深，计算公式 如下所示： h 'e '