3第1章 总论1.1概述颍河拦河闸位于郾城县境内，闸址位于颍河京广铁路桥上游和吴工渠入颍河 口下游之间，流域面积2234平方公里，流域内耕地面积 288万亩。

农作物以种植小麦、棉花等经济作物为主 流域平均纵坡1/6200。

本工程等别为m 等 拦河闸按3级建筑物设计。

本工程投入适使用后，在正常蓄水位时，可蓄水 2230万立方米。

上游5个 县25个乡已建成排灌站42处有效面积25万亩。

闸上游开南、北两干渠，配支 干23条，修建各类建筑物1230座，可自流灌溉下游三县21万亩农田，效益巨 大，是解决颍河流域农田的灌溉动脉，同时，也是解决颍河地区浅层地下水贫水 区的重要水源。

1.2基本资料 1.2.1地质资料1、根据地质钻探资料，闸址附近地层为中粉质壤土，厚度约 25m 不透水层，其物理力学性质如下： ①湿重度r=20.0kN/m3 土壤干重度r=16.0KN/m3 饱和重度r=22.0KN/m3 浮重度 r=10.0KN/m3 ②自然含水量时，内摩擦角 忙23 °饱和含水量时，内摩擦角 忙20 ° 土壤的凝聚力=0.1KN/m2③ 地基允许承载力{d}=150KN/m2 ④ 混凝土、砌石与土基摩擦系数f=0.36 ⑤ 地基应力的不均匀系数【n 】=1.5~2.0 ⑥ 渗透系数K=9.29X 10-3厘米/秒2、本地区地震烈度为6度以下 建筑材料、石料：本工程位于平原地区、山丘少，石料需从外地供给, 交通条件好。

、粘土：经调查本地区附近有丰富的粘土材料。

、闸址处有足够多的砾料。

水文气象、气温： 本地区年最高气温42度，最低气温为-18度。

、风速： 最大风速V=20米/秒，吹程D=0.6公里。

、降雨量；非汛期（1-6月及10-12月）九个月最大流量为 年平均最大流量Q=36.1n3/秒，最大年径流总量为9.25亿n3。

年平均最小流量Q=15.63/米秒,最小年径流总量为0.42 3亿nS 。

其下为 1.2.2 1 很近, 231.2.3 1 距京广线i3om/ 秒。

、冰冻：颍河流域冰冻时间短，冻土很薄，不影响施工。

、上下游河道断面 ：糙率：河床0.0225 滩地0.031.3 工程综合说明本工程为m 级拦河闸 设计采用开敞式水闸。

水闸由上游连接段、 连接段三部分组成。

闸室段位于上、下游连接段之间是水闸工程的主体 用是控制水位、调节流量。

包括闸门、闸墩、边墩、底板、工作桥、检修便桥、交通桥、启闭机等。

上游连接段的作用是将上游来水平顺地引进闸室。

包括两岸 的翼墙、护坡、铺盖、护底和防冲槽。

下游连接段的作用是引导过闸水流均匀扩 散通过消能防冲设施 以保证闸后水流不发生有害的冲刷。

包括消力池、海漫、 防冲槽以及两岸的翼墙和护坡。

具体尺寸设计、布置详见下面的章节介绍。

、批准的规划成果为：（一）灌溉用水季节，拦河闸的正常挡水位为 （二）洪水标准。

设计洪水位50年一遇，相应的洪峰流量 59.5米，相应的下游水位 59.35米。

校核洪水位200年一遇，相应的洪峰流量 61.00米，相应的下游水位 60.82米。

58.72米，下游无水。

1、1144.45 3/米秒，闸上 游的洪水位为 2、游的洪水位为1642.353/米秒，闸上闸室段、下游其作u 0 = 0.877+ I 區-0.65 丨=0.877 + (0.96 - 0.65 — 0.973 则 B/-------------------则 0.973 7.43% W 9.8r (7.71- 7.43)第2章水力计算2.1闸室的结构形式及孔口尺寸的确定2.1.1该水闸选择平底板宽顶堰闸孔形式，闸底板高程为 51.92米。

2.1.2闸孔净宽的计算2.121 设计洪水位时：Q=1144.45m/s , H i =59.5m ，H 2=59.35m ， g=9.81m/s 2河道横截面积A 为:[2"2 冷+ 13乂1 + 仆2>.(58.5一51.92)+2X (58.5一51.92)2xn咒2 + 75咒(59.5 - 51.92 )= 709.4m 2流速：V 二Q/A=1144.45/709.4=1.613m/sv72g =1.61372沢 9.81 = 0.13上游水深: H =比-H D = 59.5- 51.92二 7.58m堰上水深:H 厂 H + v72g = 7.58+ 0.13= 7.71m下游水深: h s = H 2 - H D = 59.35- 51.92= 7.43mhs/H 。

7.43/7.7 = 0.96吕0.9堰流处于高淹没度，则闸孔总净宽BU o h s J 2g ( H 0 - h s )lH o1144.452.122校核洪水位时：Q=1642.35m/s, H i =61m ,战=60.82口,g=9.81m/s 2河道横截面积:「21 1|2x (61 - 58.5)咒—+13% (61 - 58.5 )+ 2咒(61 - 58.5 )咒(58.5- 51.92) | A= I 2II 2 1 I+2汉(58.5-51.92)咒— [I 2 」 咒2 + 75x(61-51.92)= 940.9m 2 流速：V二Q/A=1642.35/940.9=1.745m/s v72g = 1.7452/2X 9.81 = 0.17 上游水深: 堰上水深: H =比-H D = 61- 51.92二 9.08mH o = H + v72g = 9.08 + 0.15二 9.23m 下游水深:h s = H 2 - H D = 60.82 - 51.92= 8.9mh s/H o8.9/9.23= 0.96 X 0.9堰流处于高淹没度，则闸孔总净U o h^/2^：H^hs)U 0 = 0.877+fd-0.6512= 0.877+(0.96- 0.65)2 = 0.973 屮0 丿1642.35 则 Bo = --------------- ¥亠=72.6 m0.973 '汉 8.9 X X 9.81 X (9.25 - 8.9 )因校核洪水时的闸孔净宽度大于设计洪水时的闸孔净宽度，故取B o 为72.6m 。

设单孔净宽度b o 为14m,则闸孔孔数n = B o/bo=72.6/14 = 5.19 故取 n=5。

取闸墩厚度d为1.2m,则闸室总宽度L = nb b +(n- 1)d = 5沢14+(5-1)咒1.2= 74.8m2.123水闸泄水能力验算计算的过水能力与设计流量的差值，不得超过±5%,Q s = B c Ui D h s J2g (H 0 - h s ) = 70^ 0.973咒8.9 咒丁2天9.81(9.25-8.9) = 1583.59m3 /s4x100% = 15835^^164235x100% = 3.6% <5% 符合要求Q q 1642.35 符口要求2.2水闸的消能防冲设计2.2.1确定消能控制情况及消力池尺寸根据情况分析，在闸门局部开启时多为最不利的消能情况,应根据列表试算法确定消力池的各项尺寸。

表格形式如下:故选定L消=23.34 取24m，d=0.98m, t=0.78m222海漫设计2.221海漫的长度为L p =K J不H =11 J13.24(6.8-3.66=53.2m取海漫的长度为53m。

222.2防冲槽的设计经计算，d'vO,理论上可以不用建防冲槽。

但为了保护海漫头部, 故在海漫末端建一构造防冲槽。

防冲槽的构造为倒梯形断面。

其底宽1.0m，深1.5m,边坡1: 2。

槽中抛以石块。

如图所示:水闸防渗及排水设计3.1闸底轮廓布置3.1.1底板顺水流方向的长度L。

为了满足上部结构布置的要求，L必须大于交通桥宽、工作桥宽、工作便桥宽及其之间间隔的总和，即L 约为16m。

3.1.2底板厚度d。

根据经验，地板厚度为（1/5~1/7）单孔净宽，一般为1.0~2.0m。

故选取d=1.5m。

3.1.3铺盖。

铺盖采用钢筋混泥土结构，其长度一般为2~4倍闸前水深取20m。

铺盖厚为1.0m。

铺盖上游设0.5m深的小齿墙。

则防渗长度L=0.6+0.5+18.8+0.5+0.6+1 + 1 + 12+1 + 1=36m> CVH 二（3~4）6.8=20.4~27.2m,满足要求。

其地下轮廓布置图如下:3.2防渗和排水设计321确定地基有效深度地下轮廓的水平投影长度L o=2O+16=36m地下轮廓线垂直投影长度S o=51.92-45.92=6m L o/ S o =36/6=6>5，故地基的有效深度Tc=O.5L o=18m 3.2.2简化地下轮廓将实际的地下轮廓进行简化，使之成为垂直和水平两个主要部分，出口处齿墙的入土深度应予保留，如下图，将地下轮廓分成七段:323阻力系数的计算3.2.3.1进口段：将齿墙简化为短板桩，板桩入土深度为 0.5m ，铺盖厚度为 1.0m ,故 S i =0.5+1=1.5m 、T 2=18m ，而另一侧的 S 2=1.0m ,T 2=17m ，计算进口段阻力系数为:3.2.3.2铺盖水平段：S i = 1.0m 、S 2=5m 、L i =20.5m 计算铺盖水平段阻力系数为%1 =卩.53t0 ¥ I 2 「“ S 2 H 5 +0.441 卜一Incot I —|1-」I.j 沢 L 41 T2丿」卫1丿 =0.54 \1匕7a = 0.913.2.3.3板桩垂直段: S1=5m ，T1=17m ，与 S2=4.5m, T2=16.5m ，齿墙垂直段阻力系数为巴 y1/lncot H 「§1 y L 4l T 1丿」+ -ln cot i 兀LX T 2丿」= 0.593.2.3.4 底板水平段：S =4.5m， S^ = 1m ，T = 16.5m ，L^ -14.5m ，计算底板水平段的阻力系数「丄-0. 7S 1+S2』0.653.2.3.5 齿墙垂直段：S=1m ,T=16.5m , 则齿墙垂直段的阻力系数为>22 兀 S二一In cot[ —(1 — —)]= 0.06兀 4 T（6）齿墙水平段：s 二 S2 = 0 , L^ 1.0m , T=15.5m ,计算齿墙水平段的阻力系数巴X3(7)出口段：S=1.07m , T=16.73m ，计算出口段阻力系数 72S 3匚 02 = 1.5（〒）2+0.441=0.473.3计算渗透压力3.3.1各段水头损失的计算情况h i =m^，正常蓄水情况？H=6.8，且Z -i0.54+0.91+0.59+0.65+0.06+0.06+0.47=3.28底板水平段h 4 =1.35齿墙垂直段h 5 =0.12 出口段 h 7 =0.97 3.3.2进出口水头损失值的修正3.3.2.1进口处修正系数3 1T ' 2 S[12（〒）2+ 2]〒 +0.059]=0.52<1应予以修正。