毕业设计龙坝河水利水电水闸设计.doc

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1、第一章 综合说明第一节 概述 本工程闸址位元于龙坝乡驻地龙坝河与其左岸支沟交汇口之上游约150m处，拦河闸所担负的任务是正常情况下拦河截水，抬高水位，以利引水。洪水时开闸泄水，以保安全。主要用于电站引水发电。 根据水利水电工程等级划分及洪水标准(SL2522000)，本引水式电站首部枢纽工程等别为等，主要建筑物级别为五级；设计洪水标准确定为20年一遇，校核洪水标准确定为50年一遇。第二节 基本数据1、基本概况 电站位置：龙坝乡 水 系：岷江水系 开发方式：引水式 引用流量：2.5m3/s2、流域概况 1）、河流概况 坝（闸）址位于龙坝乡驻地龙坝河与其左岸支沟交汇口之上游约150m处。河道顺直，

2、纵坡降约55，河床横宽1520m。左岸漫滩宽约15m，其后为河间三角形洪积阶地，阶面高出河水面1015m，边坡稳定。右岸坡麓有崩坡积块碎石，基岩大面积出露，边坡稳定；坝线处为崩坡积层边坡，坡角3040，边坡稳定。坝线下游向约30 m处出露基岩，顺河长约60m，岩层为三迭系上统侏倭组（T3zh）浅灰色薄中厚层状变质钙质石英砂岩、千枚岩。 沉砂池位于右岸一级阶地上，地形地质条件宜于布置建筑物。阶地表层为砂壤土夹砾碎石，厚度11.5 m，其下为冲洪积砂漂块卵石层，粒度大小悬殊，局部有架空结构，均匀性差。池基持力层为冲洪积砂漂块卵石层，能满足沉砂池对承载、抗滑等稳定性要求。 2）、气象气象特征值统计表

3、多年平均降雨量mm835.3多年平均气温9.0多年平均相对湿度%64多年平均风速m/s1.9多年平均蒸发量mm1459.4 3）、水文、泥沙 （1）径流 多年平均流量42.3m3/s，多年平均年径流深777.6mm，折合年径流量13.37亿m3。径流的年内分配与降雨的年内分配基本一致。年内分配大致为：丰水期510月，主要为降雨补给；枯水期11月次年4月，主要由地下水和融雪水补给。每年4月以后径流随着降雨的增大而逐渐增大，6、7两月水量最丰，8月份相对较小，9月份次丰，11月起由于降雨量的减少，径流开始以地下水补给为主，稳定退水至翌年3月。径流在年内的分配不均匀，丰水期（510月）多年平均流量为

4、69.2m3/s，占年径流量的82.2%，其中主汛期（69月）水量占了年水量的61.5%，枯水期（114月）多年平均流量为15.2m3/s，占年径流量的17.8%，最枯的13月多年平均流量为11.1m3/s，占年径流的6.5%，其中最枯的2月只占1.9%。径流的年际变化不大，最大年平均流量为52.8m3/s（1961年5月1962年4月），最小年平均流量为30.4m3/s（1971年5月1972年4月），相差仅1.7倍。年最小流量一般出现在1、2月份，多数出现于2月，最小月平均流量8.48m3/s。 （2）洪水 年最大流量的年际变化较小，实测年最大洪峰流量的最大值为465m3/s（1967年7

5、月12日），最小值163m3/s（1966年7月14日），两者之比为2.85倍。洪水过程主要为复峰过程。 （3）泥沙多年平均悬移质输沙量万t7.2169月占全年输沙量百分数%90.769月输沙量万t6.5469月含沙量kg/ m31.036多年平均悬移质含沙量kg/ m30.669多年平均推移质年输沙量万t1.44多年平均年输沙总量万t8.65 4）、地质 龙坝河位于黑水河中游之北部，地形上属于川西北高原向四川盆地过渡的斜坡地带。地势总的趋势是西北高东南低，由海拔50004000m降至约2000m，沿河两岸山势巍峨，层峦迭嶂，高差悬殊，属典型的高山峡谷、构造剥蚀与侵蚀地貌。 本河流全长约26k

6、m，河流总体方向由NE流向SW折而由NW流向SE，河流坡降陡，平均坡降约为70，河谷阶地不发育，间有漫滩断续分布。两岸支沟不对称，左岸比较发育。按河谷地貌形态的表现特征，从上自下大致可分为三段：王母寨沟以上河段，河谷相对开阔，两岸谷坡坡度大致在4050左右，谷宽约4060m；龙坝乡以上至王母寨沟河段，河谷狭窄，河床深切，左岸陡峭，坡度大致在5070左右，右岸稍缓, 坡度大致在4050左右，谷宽只有2050m；龙坝乡及以下河段，谷底相对开阔，宽约70m，两岸谷坡坡度大致为4075。 工程区在大地构造上位处秦岭东西向构造带、龙门山北东向构造带与金汤弧形构造带间的三角地块内，构造形迹比较复杂。工程区

7、位元于较场和知木林两个山字型构造之间，属较场山字型构造与西尔北西向构造带的复合地带。区内断裂不发育，以弧形线状褶皱构造为主。 坝址位于龙坝河与其左岸支沟交汇口之上游约150m处。河道顺直，纵坡降约55，河床横宽1520m。左岸漫滩宽约15m，其后为河间三角形洪积阶地，阶面高出河水面1015m，边坡稳定。右岸坡麓有崩坡积块碎石，基岩大面积出露，边坡稳定；坝线处为崩坡积层边坡，坡角3040，边坡稳定。坝线下游向约30 m处出露基岩，顺河长约60m，岩层为三迭系上统侏倭组（T3zh）浅灰色薄中厚层状变质钙质石英砂岩、千枚岩。 距坝线下游约100160m ，有倾斜状一级阶地，顺河长约60m，横向宽约3

8、0m，适宜布置沉砂池；坝线上游两岸有较宽阔的河。 坝基为第四系全新统冲洪积砂漂块卵石层，石质以变质砂岩、板岩为主，少量岩浆岩，粒径一般630cm，次园次棱角状，砂砾石含量约占20%，漂石、块石含量约占50%，卵碎石约30%，结构稍中密，局部具架空现象，均匀性差，透水性强，地下水丰富。该层作为低坝坝基持力层是适宜的，能满足其对承载、抗滑稳定等要求。 左岸为洪积阶地前沿泥砂漂块卵碎石层，结构松散，抗冲刷能力极弱，透水性较强，不宜直接作为坝肩。建议：坝肩嵌入岸坡内23m， 上游必须护岸，并与枢纽防渗工程连成一体。右岸为坡麓崩坡积块碎石，结构松散，透水性较强，亦不宜直接作为坝肩。建议：坝肩嵌入岸坡内1

9、2m，坝线上游须护岸，并与防渗工程连成一体。 此外，在基坑开挖中，地下水量大，应采取降排水措施；区内有冰冻现象，对建筑物有不良影响，需采取相应工程措施。 沉砂池位于右岸一级阶地上，地形地质条件宜于布置建筑物。阶地表层为砂壤土夹砾碎石，厚度11.5m，其下为冲洪积砂漂块卵石层，粒度大小悬殊，局部有架空结构，均匀性差。池基持力层为冲洪积砂漂块卵石层，能满足沉砂池对承载、抗滑等稳定性要求。主要工程地质问题是：地基不均匀变形，需采取相应工程结构措施；河岸易受洪水冲刷袭击，需沿岸构筑防冲保坎。 沉砂池至坝线，前段为崩坡积层边坡坡麓，适宜设置箱型暗渠，并与防洪堤工程结合；后段为基岩边坡，其地形地质条件可以

10、设置暗渠。首部枢纽地基土石主要地质参数建议值岩 性重力密度r（kn/m3）允许承载力c（MPa）变形模量E。Gpa）摩擦系数f粘聚力CMpa渗透系数K（cm/s）允许渗透比降J砂漂块卵石层210.300.400.030.040.500(45)10-20.15泥砂漂块卵碎石层200.200.250.020.0250.330.05(12)10-20.15泥砂块碎石16180.170.180.010.0150.260.1(0.51)10-20.203、水位及流量 电站设计引用流量：2.5m3/s 坝（闸）正常挡水位：2063.00m 隧洞进口水位：2061.00m洪水资料：P0.5 Q=147.0m

11、3/s； P1.0 Q=137.0m3/s； P2.0 Q=126.0m3/s； P3.3 Q=117.0m3/s； P5.0 Q=110.0m3/s；第三节 工程综合说明书 本工程闸孔形式采用无胸腔的开敞式水闸，闸底板形式采用宽顶堰。建造在河道上，枯水期用以拦截河道，抬高水位，以利上游取水要求；洪水期则开闸泄洪，控制下游流量。 一、河闸的特点 拦河闸既用以挡水，又用于泄水，且多修建在软土地基上，因而在稳定、防渗、消能防冲及沉降方面都有其自身的特点。 1稳定方面 关门拦水时，水闸上、下游较大的水头差造成较大的水平推力，使水闸有可能沿基面产生向下游的滑动，为此，水闸必须具有足够的重力，以维持自身

12、的稳定。 2防渗方面 由于上下游水位差的作用，水将通过地基和两岸的土壤会被掏空，危及水闸的安全。渗流对闸室和两岸连接建筑物的稳定不利。因此，应妥善进行防渗设计。 3消能防冲方面 水闸开闸泄水时，在上下游水位差作用下，过闸水流往往具有较大的动能，流态也较复杂，而土质河床的抗冲能力较低，可能引起冲刷。此外，水闸下游常出现波状水夭和折冲水流，会进一步加剧对河床和两岸的淘刷。因此，设计水闸除应保证闸室具有足够的过水能力外，还必须采用有效的消能防冲措施，以防止河道产生有害的冲刷。 4沉降方面 土基上的建闸，由于土基的压缩性大，抗剪强度低，在闸室的重力合外部荷载作用下，可能产生较大的沉降影响正常使用，尤其

13、是不均匀沉降会导致水闸倾斜，甚至断裂。在水闸设计时，必须合理选择闸型、构造，安排好施工程序，采取必要的地基处理等措施，以减少过大的地基沉降和不均匀沉降。 二、拦河闸的组成 拦河闸通常由上游连接段，闸室段和下游连接段三部分组成。 (一)上游连接段 上游连接段的主要作用是引导水流平稳地进入闸室，同时起防冲、防渗、挡土等作用。一般包括上游翼墙、铺盖、护底、两岸护坡及上游防冲槽等。上游翼墙的作用是引导水流平顺地进入闸孔并起侧向防渗作用。铺盖主要起防渗作用，其表面应满足抗冲要求。护坡、护底和上游防冲槽（齿墙）是保护两岸土质、河床及铺盖头部不受冲刷。 (二)闸室段 闸室是水闸的主体部分，通常包括底板、闸墩

14、、闸门、工作桥及交通桥等。底板是闸室的基础，承受闸室的全部荷载，并比较均匀地传给地基，此外，还有防冲、防渗等作用。闸墩的作用是分割闸孔，并支承闸门、工作桥等上部结构。闸门的作用是拦水和控制下泻流量。工作桥供安置起闭机和工作人员操作之用。交通桥的作用是连接两岸交通。 (三)下游连接段下游连接段具有消能和扩散水流的作用。一般包括护坦、海漫、下游防冲槽、下游翼墙及护坡等。下游翼墙引导水流均匀扩散兼有防冲及侧向防渗作用。护坦具有消能防冲 0.作用。海漫的作用是进一步消除护坦出流的剩余动能、扩散水流、调整流速分布、防止河床冲刷。下游防冲槽是海漫末端的防护设施，避免冲刷向上游扩展。第二章 水力计算第一节结

15、构型式及孔口寸、断面尺寸的确定 一、闸室结构型式及底板高程本工程孔口采用无胸腔的开敞式水闸，闸底板型式采用宽顶堰。一般情况下，拦河闸的底板顶面与河床齐平，即闸底板高程2061m。 二、拦河闸下游水位 已知设计洪水标准确定为20年一遇，即：Q设=1103/s，校核洪水标准确定为50年一遇，即：Q校=126m3/s。根据水闸所在的河道断面图,假设水位高度(H)求各水位断面流量，并绘制下游水位流量关系曲线。 用明渠均匀流公式进行计算：Q=AC，C=，R=A/x （水力学教材）式中 A过流断面面积，m2；C谢才系数，m1/2/s；R水力半径，m；n河槽的糙率，查水力学教材63，取n=0.04；x过水断

16、面的湿周，m；i渠道底坡，本设计i=0.055。假设下游水深hs，求得相应的流量Q，可列表计算。计算结果如下表：下游水深hs（m）过水断面面积 A ()湿 周x (m)水力半径R (m)糙 率 n谢才系数C底 坡i流 量Q（m/s）15.7511.690.4920.0422.210.05521.0122017.571.1380.0425.540.055127.792.529.37521.241.3830.0426.3880.055213.78根据下游水深与流量表绘制下游水深与流量关系曲线图HQ图，见附图水位流量曲线图. 下游断面HQ关系曲线图 根据水位流量关系曲线查出河道下游水位:hs设=1.

17、91m； hs校=1.99m。 三、拦河闸上游水位 要求枢纽通过：Q设=110m3/s(设计洪水流量)；Q校=126m3/s(校核洪水流量)。 闸门总净宽：本工程河床横宽15-20m，小型水闸的单孔宽度一般为3-5m，现拟定b=5m；闸孔数取n=3。故闸孔总净宽BO=nb=15m。 墩形：中墩采用半圆形，边墩采用流线形。设计洪水位情况： 假设上下游水位差H=0.83m，Ho= hs设+H=1.91+0.83=2.74mhs设/ Ho=0.6970.8,属于自由出流，淹没系数取s=1。堰流流量系数：m=0.385 水闸设计规范中堰流的计算公式为：Q=Bosm2gHo 根据水力学教材查图8-6得流

18、线形边墩的形状系数k=0.4，查表8-6得半圆形闸墩形状系数0=0.45。 侧收缩系数：=1-0.2(n-1) 0+kH0/nb（水力学公式8-16） =1-0.2(3-1)0.45+0.42.74/15 =0.9525 实际过流能力： Q=Bosm2gHo =1510.95250.38529.82.743 =110.45m3/sQ设=110m3/s 5%（故假设成立）设上=底+Ho=2061+2.74=2063.74m校核洪水位情况： 假设上下游水位差H=1.02m，Ho= hs设+H=1.99+1.02=3.01mhs设/ Ho=0.6610.8,属于自由出流，淹没系数取s=1。堰流流量系

19、数：m=0.385 水闸设计规范中堰流的计算公式为：Q=Bosm2gHo 根据水力学教材查图8-6得流线形边墩的形状系数k=0.4，查表8-6得半圆形闸墩形状系数0=0.45。 侧收缩系数：=1-0.2(n-1) 0+kH0/nb（水力学公式8-16） =1-0.2(3-1)0.45+0.43.01/15 =0.9478 实际过流能力： Q=Bosm2gHo =1510.94780.38529.83.013 =126.54m3/sQ校=126m3/s 5% （故假设成立）校上=底+Ho=2061+3.01=2064.01m两种情况下过流能力都小于5%，说明孔口尺寸的选择较为合理，所以不再进行调

20、整。闸孔选3孔，单孔净宽为5m。四、验算过闸单宽流量 根据地质资料，本工程地基属于砂壤土地基，允许单宽流量 10-15 m3/s.m, 取q=10m3/s.m。通过设计流量时：q=Q设/B孔=110/15=7.33m3/s.m10m3/s.m通过校核流量时：q= Q校/B孔=126/15=8.4m3/s.m10m3/s.m满足要求第二节消能防冲设计 水闸泄水时，部分势能转化为动能，流速增大，具有较强的冲刷能力，而土质河床的抗冲能力又较低，因此，必须采取适当的消能防冲措施。一、过闸水流的特点1水流形式复杂初始泄流时，闸下水深较浅，随着闸门开度的增大而会逐渐加深，闸下出流由孔口到堰流，自由出流到淹

21、没出流都会发生，水流形态比较复杂。因此，消能设施应在任意工作情况下，均能满足消能的要求并与下游很好的衔接。2、 闸下易形成波状水跃由于水闸上下游水位差较小，出闸水流的拂汝得数较低（1.0Fr1.7），容易产生波状水跃，消能效果差。另外，水流处于急流状态，不易向两侧扩散，致使两侧产生回流，缩小河槽有效过水宽度，局部单宽流量增大，严重地冲刷下游河道。3、 闸下容易出现折冲水流一般水闸的宽度较上下游河道窄，水流过闸时先收缩而后扩散。如工程布置或操作运行不当，出闸水流不能均匀扩散，将使主流集中，蜿蜒蛇行，左冲右撞，形成折冲水流，冲毁消能防冲设施和下游河道。二 、消能防冲方式选择底流式衔接消能主要用于中

22、、低水头的闸、坝，可适应较差的地质条件，消能效果较好。能使下泄的高速水流在较短的距离内有效地通过水跃转变为缓流，消除余能，与下游河道的正常流动衔接起来。由于本工程水头低，下游水位变幅大，河床的抗冲刷能力较低，采用底流式消能。三 、消能防冲设施的设计（一）消能控制条件分析水闸在泄流过程中，随着闸门开启度不同，闸下水深、流态和过闸流量也随之变化，设计条件较难确定。一般以上游最高水位、下游始流水位为可能出现的最低水位，闸门部分开启、单宽流量大作为控制条件。设计时应以闸门的开启程序，开启孔数和开启高度进行多种组合计算，通过分析比较确定。为了保证无论何种开启高度的情况下均能发生淹没式水跃消能，应先拟定闸

23、门开启孔数，然后由水利计算的跃后水深与下游实际水深hs比较，选取最大值的情况，判别水跃形式，作为闸门最不利的情况，消能防冲设计的控制情况。（下游水深根据下游水位流量关系曲线查得）为了确保水闸安全运行，可以规定闸门的操作规程，本设计对闸孔按对称方式开启，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。孔口出流流量公式：（e/H0.65；计算取H0H） Q=enb2g（H0-hc）=enb2g（H0-）式中：u宽顶堰上孔流流量系数，=收缩系数；查水力学教材表8-1 流速系数，=0.91.0，取=0.95e开度.hc 挖池前收缩水深；hc= nb净宽.H0堰顶全水头.hshc

24、(自由出流) =1；hshc(淹没出流)跃后水深：hc= 通过跃后水深与下游水深的比较进行流态判别，经过计算，找出最大的池深，池长作为相应的控制条件。同时考虑到经济及其他原因，对池深较大的开启度采用限开措施。关于流态判别如下：h chs 为自由出流的远驱式水跃。计算列表如下：正常水位情况：（H正=2.0m）表1 消力池池深池长估算表开启孔数n出流形式开启高度 收缩系数 挖池前收缩水深hc跃后水深 hc泄流量Q 单宽流量q下游水深hs流态判别1闸孔出流0.40.6200.2481.1356.91.380.610.525自由出流0.80.6300.5041.41712.962.590.810.60

25、71.30.6750.8781.49719.553.910.970.5272闸孔出流0.40.6200.2481.13513.811.380.840.294自由出流0.80.6300.5041.41725.932.591.080.3371.30.6750.8781.49739.13.911.250.2473闸孔出流0.40.6200.2481.13520.711.380.990.145自由出流0.80.6300.5041.41738.892.591.250.1671.30.6750.8781.49758.653.911.490.007根据以上计算结果表，算出在正常水位情况下，开启1孔闸门，开启

26、度为0.8m时，hc”-ht=0.607m，为最不利情况。设计水位情况：（H0设=2.74m）表2 消力池池深池长估算表开启孔数n出流形式开启高度 收缩系数 收缩水深hc跃后水深 hc泄流量Q 单宽流量q下游水深hs流态判别1闸孔出流0.40.61770.2471.3738.21.6410.650.723自由出流0.80.62450.51.77615.733.1450.880.8961.30.64140.8342.01424.214.8421.050.9641.70.6661.1322.05930.196.0381.130.9292闸孔出流0.40.61770.2471.37316.411.6

27、410.90.473自由出流0.80.62450.51.77631.453.1451.150.6261.30.64140.8342.01448.424.8421.370.6441.70.6661.1322.05960.386.0381.510.5493闸孔出流0.40.61770.2471.37324.611.6411.050.323自由出流0.80.62450.5待添加的隐藏文字内容31.77647.183.1451.350.4261.30.64140.8342.01472.634.8421.620.3941.70.6661.1322.05990.576.0381.780.279根据以上计算

28、结果表，算出在设计水位情况下，开启1孔闸门，开启度为1.3m时，hc”-ht=0.964m，为最不利情况。校核水位情况：（H0校=3.01m）表3 消力池池深池长估算表开启孔数n出流形式开启高度 收缩系数 收缩水深hc跃后水深 hc泄流量Q 单宽流量q下游水深hs流态判别1闸孔出流0.40.6170.2471.458.631.7250.680.77自由出流0.80.6230.4981.89116.613.3220.90.9911.20.630.7562.13123.874.7741.051.0811.60.6481.0372.24830.636.1251.141.1081.90.6691.27

29、12.2635.257.051.21.062闸孔出流0.40.6170.2471.4517.251.7250.930.52自由出流0.80.6230.4981.89133.223.3221.170.7211.20.630.7562.13147.744.7741.360.7711.60.6481.0372.24861.266.1251.520.7281.90.6691.2712.2670.57.051.610.653闸孔出流0.40.6170.2471.4525.881.7251.080.37自由出流0.80.6230.4981.89149.833.3221.390.5011.20.630.75

30、62.13171.64.7741.620.5111.60.6481.0372.24891.886.1251.790.4581.90.6691.2712.26105.757.051.880.38根据以上计算结果表，算出在校核水位情况下，开启1孔闸门，开启度为1.6m时，hc”-ht=1.108m，为最不利情况。（二） 消力池尺寸及构造1消力池深度的计算根据三种情况所选择的控制条件，分别估算正常水位池深为0.4m、设计水位池深为0.3m、校核水位池深为0.1m，用水力学教材公式9-5，计算挖池后的收缩水深hc1和相应的出池落差z及跃后水深hc。计算如下： 正常水位： E0=H0+d=2+0.4=2

31、.4（m） hc =用迭带法求得=0.4398hc=1.558（m）出池落差：z= =0.437（m）验算水跃淹没系数，由水力学教材公式： d=hcz 0 =（d+hs+z）/hc 得 0=（0.4+0.81+0.437）/1.558=1.057符合在1.051.10之间的要求。设计水位：E0=H0+d=2.74+0.3=3.04（m） hc =用迭带法求得=0.762hc=2.15（m）出池落差：z= =0.943（m）验算水跃淹没系数，由水力学教材公式： d=hcz 0=（d+hs+z）/hc 得 0=（0.3+1.05+0.943）/2.15=1.066符合在1.051.10之间的要求。

32、校核水位：E0=H0+d=3.01+0.1=3.11（m） hc =用迭带法求得=1.003hc=2.306（m）出池落差：z= =1.27（m）验算水跃淹没系数，由水力学教材公式： d=hcz 0=（d+hs+z）/hc 得 0=（0.1+1.14+1.27）/2.306=1.088符合在1.051.10之间的要求。根据以上计算结果，取池深d=0.5m。2消力池池长消力池长度公式：消力池长度：Lsj=Ls+Lj 式中 Lsj消力池长度，m；Ls消力池斜坡段水平投影长度，斜坡段坡率取m=8；水跃长度校正系数，可采用0.70.8；Lj水跃长度，m。水跃长度：Lj=6.9（h c-hc）=6.9(

33、1.558-0.4398)=7.72m Ls=4m；=0.8Lsj=4+0.8*7.72=8.67610.2m故消力池长10.2m3消力池护坦厚度消力池底板（即护坦）承受水流的冲击力、水流脉动压力和底部扬压力等作用，应具有足够的重量、强度和抗冲耐磨的能力。护坦一般是等厚的，也可采用不同的厚度，始端厚度大，向下游逐渐减小。护坦厚度可根据抗冲和抗浮要求，分别计算，并取其最大值。按抗冲要求计算消力池护坦厚度公式为：t=k1 按抗浮要求计算消力池护坦厚度公式为：t=k2 式中 t消力池底板始端厚度，m；k1消力池底板计算系数，可采用0.150.20；k2消力池底板安全系数，可采用1.11.3；H泄水时

34、上、下游水位差，m；U作用在消力池底板底面的扬压力（kPa）；W作用在消力池底板底面的水重（kPa）；Pm作用在消力池底板上的脉动压力（kPa），其值可取跃前收缩断面流速水头值的5%，通常计算消力池底板前半部的脉动压力时取“+”号，计算消力池底板后半部的脉动压力时取“-”号；1消力池底板的饱和重度，kN/m3。该工程可根据抗冲要求计算消力池底板厚度。其中k1取为0.18，q为确定池深时的过闸单宽流量，此处q=2.59m3/（sm），H为相应于单宽流量的上、下游水位差（上游水深2m，下游水深0.81m），则其底板厚度为：t=0.2=0.34（m）可取消力池底板厚度为t=0.4m。4消力池的构造底

35、流式消力池设施有三种形式：挖深式、消力槛式和综合式。当闸下游尾水深度小于跃后水深时，可采用挖深式消力池消能；闸下游尾水深度略小于跃后水深时，可采用消力槛式消力池消能；闸下游尾水深度远小于跃后水深，且计算深度应较深时，可采用挖深式与消力槛式相结合的综合式消力池消能。护坦与闸室、岸墙及翼墙之间，以及其本身沿水流方向均应用缝分开，以适应不均匀沉陷和温度变形。护坦自身缝距可取1020m，靠近翼墙的取小些，缝宽2.02.5cm。护坦在垂直水流方向通常不设缝，以保证其稳定性。缝若在闸基防渗范围内，缝中应设止水设置，其他一般铺设沥青油毛毡。为增强护坦的抗滑稳定性，常在消力池末端设置齿墙，深一般为0.81.5

36、m，宽为0.60.8m。结合本工程的特点，选用挖深式消力池。为了便于施工，消力池的底板作成等厚，为了降低底板下部的渗透压力，在水平底板的后半部设置排水孔，孔下铺设反滤层，排水孔孔径为5cm，间距为1m，呈梅花形布置。消力池末端设置齿墙，深为0.8m，宽为0.6m。消力池构造尺寸如下图24。图24消力池构造尺寸图 （单位：高程m、尺寸cm）四、防冲加固措施（一）海漫设计1海漫的作用水流经过消力池，虽已消除了大部分多余能量，但仍留有一定的剩余动能，特别是流速分布不均，脉动仍较剧烈，具有一定的冲刷能力。因此，护坦后仍需设置海漫等防冲加固设施，以使水流均匀扩散，并将流速分布逐步调整到接近天然河道的水流

37、形态。2海漫的布置和构造海漫一般采用将起始端做成5m水平段，顶面高程在消力池尾坎顶以下0.5m，水平段后作成不陡于1：10的斜坡以使水流均匀扩散，同时沿水流方向在平面上向两侧逐渐扩散，以便使水流均匀扩散，调整流速分布，保护河床不受冲刷。对海漫的要求有：表面有一定的粗糙度，以利进一步消除余能；具有一定的透水性，以便使渗水自由排除，降低扬压力；具有一定的柔性，以适应下游河床可能的冲刷变形。本工程采用干砌石海漫。干砌石海漫，一般由颗粒粒径大于30cm的块石砌成，厚度为0.40.6m，下面铺设碎石、粗砂垫层，层厚1015cm，如下图（a）。干砌石海漫的抗冲流速为2.54.0m/s。为了加大其抗冲能力，

38、可每隔810m设一浆砌石埂。干砌石常用在海漫后段。3海漫长度计算海曼的长度取决于消力池末端的单宽流量、上下游水位差、下游水深、河床土质抗冲能力、闸孔与河道宽度的比值以及海漫结构形式等。当=19，且消能扩散条件良好时，海漫长度可按水工建筑物教材公式4-19算。Lp=ks =9 26.2m 式中 Lp海漫长度，m；qs 消力池末端单宽流量，m3/（sm）；H泄水时上、下游水位差，m；ks 海漫长度计算系数，查水工建筑物，取ks=9。故确定海漫长度为26.2m。4、海漫的构造因为对海漫要求有一定的粗糙度，以便进一步消除余能，有一定的透水性，有一定的柔性，所以选择在海漫的起始段为5m长的浆砌石水平段，

39、因为浆砌石的抗冲性能较好，其顶面高程与护坦齐平。后21.2m作成坡度为1：10的干砌石段，以便使水流均匀扩散，调整流速分布，保护河床不受冲刷。海漫厚度为0.4m，下面铺设15cm的砂垫层。（二）防冲槽设计1作用 防止冲刷坑向上游扩展，保护海漫末端的安全。2工作原理 水流经过海漫后，尽管多余能量得到了进一步的消除，流速分布接近河床水流的正常状态，但在海漫末端仍有冲刷现象。为了保证安全和节省工程量，常在海漫末端设置防冲槽或采取其他加固措施。在海漫末端挖槽抛石预留足够的石块，当水流冲刷河床形成冲坑时，预留在槽内的石块沿斜坡继续滚下，铺在冲坑的上游斜坡上，防止冲刷坑向上游扩展，保证海漫的安全。3尺寸

40、根据水闸的构造要求采用宽浅式梯形断面防冲槽，槽深取1.5，底宽为槽深的（23）倍，此处取为取3.5m，上游坡率为2，下游坡率为3，如图26所示。图27 海漫防冲槽构造图（单位：m）（三）上、下游岸坡防护为了保护上、下游翼墙以外的河道两岸岸坡不受水流的冲刷，需要进行护坡。采用浆砌石护坡，厚度为0.3m，下设0.1m的砂垫层。保护范围：上游自铺盖向上延伸23倍的水头，下游自防冲槽向下延伸46倍的水头。第三章 水闸防渗及排水设计第一节闸底轮廓布置一、防渗设计的目的防止闸基渗透变形；减小闸基的渗透压力；减少水量损失；合理选用地下轮廓的尺寸，以延长渗径，防止闸基和两岸产生渗透破坏。二、防渗排水的布置原则

41、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连通，使低下渗水尽快排出，以减小渗透压力，并防止在渗流出口附近发生渗透变形。三、防渗设施根据闸址附近的地质情况来确定相应的措施，防渗措施常采用水平铺盖，而不用板桩，以免破坏黏土的天然结构，在板桩与地基间造成渗流通道。砂性土易产生管涌，要求防止渗透变形是其考虑的主要因素，可采用铺盖与板桩相结合的形式。1铺盖 为水平防渗措施，适用于粘性和砂性土基。2板桩 为垂直防渗措施，适用于砂性土基，一般设在闸底板上游或铺盖前端，用于降低渗透压力。3齿墙 一般设在底板上、下游端，利于抗滑稳定，延长渗径。四、地下轮廓线布置1闸底板长度拟定 本工程采用整体式底板，底板顺水方向的长度根据闸室地基条件、上部结构布置、满足闸室整体稳定和地基允许承载力等要求来确定。初拟时可参考已建工程的经验数据选定，当地基为碎