水闸设计说明书一、 设计基本资料节制闸闸前水位1.7m,闸后水位1.6m 。

节制闸设计流量16.5m 3/s 。

原有干渠底宽11.0m,渠道比降1：6000,边坡1：1.5，糙率0.025。

渠道土质为沙壤土。

采用C15混凝土，Ⅰ级钢筋。

建筑物为Ⅳ级。

进水闸轴线与干渠水流成90度角布置。

二、设计任务设计节制闸一座，该建筑物横跨于干渠中，用以节制水位，保证设在节制闸左侧的进水闸顺利引水的要求。

进水闸轴线与干渠水流成90度角布置。

三、成果要求1、完成说明书约30页。

（含各部分结构简图）。

2、计算机绘图一张，包括水闸纵剖面图，水闸平面图及细部构造图，配筋图等。

第一章 节制闸的水力计算1.验算渠道的过水能力根据已知资料，采用公式Q=ωC Ri ,可算出现在渠道过流能力Q ，同时同设计流量Q 设比较，如果Q>Q 设。

那么渠道能满足过水要求；如果Q<Q 设,那么就需要扩建渠道断面，以加大底宽处理直到Q=Q 设时为满足。

计算公式如下： 1．h mh b )(+=ω 2．212m h b x ++= 3．χω=R 4． 611R nC =5． Ri C Q ω=已知： m=1.5 n=0.025 h=1.6m （采用闸后水深） b=11.0m i=1:6000图1-1 渠道过水断面示意图解：()h mh b +=ω= (11+1.5×1.6) ×1.6=21.44m 277.165.116.12111222=+⨯⨯+=++=m h b χ m21.44 1.2816.77R ωχ=== ms m 21 05.136000128.168.4144.21=⨯⨯⨯==Ri c Q ω<现扩建渠道断面，以加大底宽处理。

见表1-1：设2、初拟闸孔宽度闸孔形式采用宽顶堰，堰顶与渠底同高。

采用公式230'2H g b m Q s σ=g VH H 220+=b n b '=式中：b —闸孔总净宽度；（m ）H —记入行进流速的堰顶水头；（m ）m '—含侧收缩影响的流量系数，查附表4-1； b '—每孔净宽；（m ）n —孔数；0V —行进流速，按堰前（3~5）H 处的过水断面计算；（m/s ）s m367 . 41 28 . 1 025 . 0 11 6 1 6 1 = ⨯ = = R n C .5 . 16= 设 Qs m 3H —堰顶上游水深；（m ）s σ—淹没系数，按查附表4-2得到；s h —下游水位超过堰顶的高度。

（m ）则： v 0=Q/w=16.5/26.56=0.621 m/s)m (72.18.92621.07.12g )Q (H 2g V H H 22200=⨯+=+=+=ω0 1.60.931.72s h H == 查表知 0.74s σ= 取闸墩厚度为0.5m ，八字型翼墙扩散角保持ctg α=3。

可假定过水净宽b=6~7m 进行试算。

①假设过水净宽为6.0m ，查表知'0.356m =, 0.74s σ=s m 5.16sm 79.1572.18.920.6356.074.0H 2g b m Q 3323230s ≤=⨯⨯⨯⨯⨯==！σ②假设过水净宽为6.6m ，查表知357.0'=m ，0.74s σ=s m5.16sm4.1772.18.926.6357.074.0H 2g b m Q 3323230s ≤=⨯⨯⨯⨯⨯==！σ③假设过水净宽为6.3m ，查表知357.0'=m ，0.74s σ=设！Q sm6.1672.18.923.6357.074.0H 2g b m Q 323230s ≥=⨯⨯⨯⨯⨯==v σ为便于管理运用，将水闸分三孔，即3=n ，则孔径' 6.32.13b b m n ===图1-2 八字型翼墙示意图3、确定闸孔的总宽度'b （包括中墩在内不包括边墩） 则 3.75.023.6'=⨯+=b第二章 消能防冲设计H hs一、 消力池深度、长度的确定（一）、计算闸门不同开度时的出水量Q 及第一共轭水深'c h 及第二共轭水深"c h 。

采用公式002gH be Q μ= （当H e≤0.65时）e h c ε'='⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-'+'="181232c c c gh q h h 002gH v c εμ'=式中：Q —出流流量(m 3/s); ε'—垂直收缩系数； e —闸门开度（m ）；'c h —收缩断面水深(m)；0μ—流量系数，此处选择平板闸门，则He 18.060.00-=μc v —收缩断面流速；q —单宽流量（ms m⋅3）b 、0H —意义同前。

解：当2.0=e m 时，He=0.12<0.65578.07.12.018.060.018.060.00=⨯-=-=H e μ 查表得616.0='ε则 23.472.18.922.03.6578.0200=⨯⨯⨯⨯⨯==gH be Q μ(m/s)m)s /67(m .03.6/23.4b /Q q 3⋅===805.01123.08.967.0812123.01q 8123232=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯⨯+=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-'+'="c c c gh h h (m)同理可列表如2-1：表2-1 不同开度下的出流量Q及第一、第二共轭水深'c h、"ch计算结果如表2-2将表中的"ch及Q的对应数值绘在图2-1中，得()QhcΦ="、()QhtΦ=曲线。

从图中可以看出，在所讨论的流量范围内，有"ch>th情况，下游产生远驱式水跃衔接，差值最大处为最不利情况(表2-1)。

故为使下游产生淹没水跃衔接，需要设计降低护坦高程的消力池。

图2-1()Q h c Φ="、()Q h t Φ=曲线图 (三)计算消力池池深d)(1"Z h h d t c +-=σ可采用公式：()()⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-=2"2/21112c th h g q Z σφ22202cc hg q h T φ+=式中：σ—淹没系数，采用σ=1.05~1.10 1Z —消力池出口处的水面落差（m ） φ—流速系数，平底闸孔出流φ=0.95~1.000T —以跃前断面处消力池池底水平面为基准面的水闸上游总水头（m ）q —跃前断面处的单宽流量()s m3/φ—流速系数，一般取0.95求池深d 值时，须用试算法。

初次试算时，可按t c h h d -="1σ拟定，其中"c h 是未设消力池前的跃后水深。

求得1d 值后，可先算出设池以后的1"0z h T c 及，值，然后将他们代入下式，如果能满足该表达式的条件，则池深是合适的。

否则，还应继续进行试算，直到满足时为止。

10.1~05.1)("11=++=c t h z hd σ这一试算很繁琐，可以用"ch =0.80 h t =0.73 时,参照附表4-3求得消力池水深0.456米<0.5米,所以按构造要求,消力池水深0.5米.(四)、消力池长度计算消力池长L 由射流水舌长1L 及水跃长k L 两部分组成，自由水跃长度jL 可按下列公式计算：)(9.6'-"=c c j h h L 。

一般消力池的长度kL 按下式估算：jk L L )8.0~7.0(=，射流水舌长度1L =4d ，消力池总长度kL L L+=1。

()(m h h L c c j 67.4123.08.09.6)9.6'''=-⨯=-=mL L j k 74.3~27.3)8.0~7.0(==m d L 25.0441=⨯==m L L L k 74.5~27.51=+=取消力池总长度为5.5米。

（五）、确定消力池底板厚度t护坦厚度t （m ）计算的经验公式如下：Hq K t ∆=1式中： q —闸孔处的单宽流量（ms m⋅3）H ∆—泄水时的上下游水位差（m ）1K —经验系数，可采用0.175~0.20 t —靠近闸室一端的护坦厚度（m ）。

则 取18.01=K则按抗冲要求，非基岩护坦t ：m H q K t 333.07.13.65.1618.01=⨯=∆= 取消力池底版厚度t=0.5m护坦底板一般采用混凝土或加筋混凝土，小型水闸有的采用浆砌石。

底板上设有排水孔，孔径选20cm ，间距2m ，呈梅花型排列。

护坦在平行水流方向设沉降缝，缝的位置宜与闸墩对齐。

护坦底部设反滤层。

(碎石20cm 中砂10cm 细砂10cm)二 、海漫设计经过护坦段消能的水流仍具有一定的剩余能量，单宽流量偏大，流速分布不均匀，脉动仍较剧烈，为此，护坦后还有设置海漫和防冲槽，以逐步调整流量和流速分布，使之达到接近天然河道的水流状态。

（一）、确定海漫长度 采用公式Hq K L s p ∆'=式中：q '—海漫起端的单宽流量H ∆—泄流时的上下游水位差（m ）sK —河床土质系数，是一个经验系数，当河床为粉砂、细砂时，取14~13；当河床为中砂、粗砂及粉壤土时用12~11；当河床为粉质土时，取10~9；当河床为坚硬土时，取8~7.本设计中，取11s K =，消力池下倾角度θ取值为0012~8，则取m b 85.83.78tan 25.580'0=+⨯⨯==则θ取m b 64.93.712tan 25.5120'0=+⨯⨯==则θ 取9'=b 则'q =16.5/9=1.83m s m ⋅3 所以 m H q K L s p 4.81.083.111'=⨯=∆=(二)、 海漫的布置及构造为了使水流更好地扩散，海漫在平面上采取向两侧逐渐扩散的布置方式；在立面上，海漫始端做成水平段，后部接以倾斜段，坡度不应陡于1：10。

海漫所用的材料，前段约1/4左右海漫长度的范围内，通常采用浆砌石块，余下的后段，常采用干砌石结构。

块石直径大于30㎝，其实厚度为40㎝。

海漫段设计排水孔，下设反滤层。

三、防冲槽设计采用公式：t v q t -'=''01.1式中：t ''—海漫末端的可能冲刷深度（m ）q '—海漫末端的单宽流量(m 3/s-m)； 0v —河床土质的不冲速，查表得0.70m/s[70.033.165.0410=⨯=v (m/s)]t —海漫末端的水深（m ）则计算如下：'''016.514.21.1 1.1 1.60.20.7qt t m v =-=⨯-=参照已建水闸工程的实践经验，防冲槽大多采用宽浅式，其深度t ''一般取1.5~2.5m ，底宽b 取2~3倍的深度，上游坡率1m =2~3，下游坡率2m =1.5~2。