水工建筑物水闸设计
水利水电工程中的水闸设计问题及其优化措施_12
水利水电工程中的水闸设计问题及其优化措施发布时间：2022-10-11T05:17:57.711Z 来源：《科技新时代》2022年第7期作者：沈欢[导读] 水利工程是现代化社会建设中必不可少的一部分，沈欢浙江中水工程技术有限公司湖州分公司浙江省湖州市 313000摘要：水利工程是现代化社会建设中必不可少的一部分，其自身不仅是我国社会的基础性设施，也是我国能源行业中的重要部分，因此，水利工程的建设对我国社会的发展能够起到极大的促进作用。
水闸在水利水电工程中起到了不可替代的作用，水闸是水利水电工程中重要的水工建筑物，既是挡水建筑物，也是排水建筑物，其主要作用为控制水流。
文章重点研究了水利水电工程中的水闸设计问题及其优化措施，希望能够给相关的水闸设计工作人员提供借鉴和参考。
关键词：水利水电工程；水闸设计问题；优化措施引言水闸的建设位置大多数位于平原河网地区交叉河口附近，为了保证水闸的稳定性，行进闸基选址时，应尽量选择在地形简单、地基结构稳定且地下水位低的地点。
进行水闸设计时，根据水闸建设位置的选择，需要对水闸结构的稳定性、渗透问题、沉陷问题、冲刷问题进行特殊考虑，确定水闸的地基承载力、渗透压力以及消能防冲计算，从设计方面增强水闸结构的自身稳定性。
1水闸简述水利水电工程的建设不仅可以满足供电需求，给国家带来巨大的经济和社会效益，还能提升水资源的利用效率，满足节能环保的要求。
水闸质量作为水利水电工程质量的重要影响因素，必须认真对待，水闸的设计水准直接决定整个水电工程的质量与后期使用效果。
水闸建造在水中，主要通过控制闸门的开关来达到控制水流量、流速及水位的目的，多建于河道当中。
水闸在排洪工作中的作用重大，是保障下游正常供水的重要设施。
水闸类型多样，按照用途可分为防洪闸、进水闸和排水闸等。
按照结构可分为开敞式、胸墙式、涵洞式等。
2水利水电工程中的水闸设计问题2.1测绘精度低在水利水电工程水闸的设计过程中，采用测绘技术方法得到河道及周边建筑的全方位准确坐标信息，测绘精度决定了设计的合理性。
水工建筑物实训内容水闸设计
水闸设计1. 引言水闸是一种用于控制水流的工程设施，广泛应用于水利工程领域。
它可以调节河流、运河等水体的水位，保证水资源的合理利用，防止洪水灾害，并为船只通行提供便利。
本文将围绕水闸设计展开讨论。
2. 水闸的作用和分类2.1 作用•调节水位：根据需要，提高或降低水位，实现对河道、湖泊等水体的调控。
•防洪：在洪水来临时，通过开启或关闭闸门来控制洪峰流量，减轻洪灾损失。
•船舶通行：为船只提供通行条件，使其能够顺利通过两侧水域的高差。
2.2 分类根据不同的功能和结构形式，水闸可以分为以下几类： - 平板闸：最简单常见的一种类型，由上下两块平板组成。
- 插板闸：由多块插板组成，在需要时插入或拔出以控制流量。
- 达蓬闸：利用达蓬原理调节水位的一种闸门形式。
- 液压闸：通过液压控制闸门开关，实现对水流的调节。
- 钢闸：由钢材制成的大型闸门，通常用于大型水利工程。
3. 水闸设计的基本原则3.1 安全性原则水闸设计首要考虑的是安全性，确保在各种情况下都能正常运行，并能承受可能出现的最大水压和冲击力。
3.2 可靠性原则水闸应具备良好的可靠性，能够长时间稳定运行，并能抵御外界环境因素的影响。
3.3 经济性原则在满足安全和可靠性要求的前提下，尽量降低设计、建设和维护成本，提高工程的经济效益。
3.4 灵活性原则根据不同的需求和环境变化，水闸应具备一定的灵活性，能够适应不同条件下的调节要求。
4. 水闸设计流程4.1 初步设计阶段在初步设计阶段，需要进行以下工作： - 收集基础数据：包括水文、地质、气象等方面的数据，为后续设计提供依据。
- 确定工程任务：明确水闸的具体功能和设计要求。
- 进行初步方案比选：根据任务要求和实际情况，制定几种初步设计方案进行比较，选择最合适的方案。
4.2 详细设计阶段在详细设计阶段，需要进行以下工作： - 绘制施工图纸：包括结构图、平面布置图、剖面图等，为施工提供参考。
- 计算水力参数：根据水文数据和设计要求，计算水闸的流量、水位等参数。
水工建筑物-水闸设计图
10 3.46 0.56 16.09(m)
海漫水平段长度取6.09m,缓坡段取 10m，斜坡坡度为1：10
5、防冲槽 防冲槽深度取t″=1.5m,底宽 b=2t″=3m，上游坡率m1=2，下游 坡率m2=3 粘性土河床的允许不冲流速 ： 0 =0.95m/s 海漫末端水深 t=4.42+10÷10=5.42（m）
3 2
2g 72.2
3 2
4.8(m)
0.862 0.916 0.385 5 2 9.8
B0=4.8m<b0=8m, 取最大值B0=8m。
二、池深、池长的确定
1、消力池深度d 当B0=5m时，过闸单宽流量 q=14.44m/s,消力池末端的单宽流 量qs=3.46m/s。
假设消力池深度d′=0.88m时， T0=5.88m，将其代入公式：
2.消力池长度Lsj 水跃长度Lj=6.9（hc〞﹣hs) =6.9x(4.819-1.415) =23.49(m)
消力池斜坡段水平投影长度 Ls=4d=4x0.88=3.52（m）
水跃长度校正系数 =0.7 消力池长度Lsj=Ls+ Lj =3.52+0.7x23.49 =19.96（m）
3.护坦厚度t 消力池底板计算系k1=0.2
H ' 11.48 10.92 0.56(m)
护坦厚度t：
t k1 q H ' 0.2 14.44 0.56 0.66(m)
消力池末端厚度=t=0.66（m）
4、海漫长度Lp 海漫长度计算系数Ks：Ks=10 海漫长度 L k q H '
2 2
1 3.46 2 1 3.46 2 0.0049 (m) 2 2 2 2 9.8 1 4.42 2 9.8 4.819
水工建筑物课件-水闸
（二）水流特点
1、初始消能困难（下游无水或水深较浅）；
2、易产生波状水跃；
3、易产生折冲水流（扩散角太大，不均匀开启）。
综合分析——水闸泄流时，虽流速不高，但由于土基抗
冲能力较低，也可能引起水闸下游的冲刷。水闸下游常出 现的波状水跃和折冲水流（教材P316，图6–11、12），进 一步加剧对河床和两岸的淘刷。因此，消能防冲设施要在 各种运用情况都能满足设计要求。
2.闸底板高程的选定
基本要求：底板应置于坚实土层上，尽量利用天然地基。 相关因素：水闸的任务、过流流量、上下游水位、河床地 质条件、工程总投资等。
底板高程选定：⑴ 底板高程高：闸室宽度大，两岸连接 建筑物相对较低；适于小型水闸，其两岸连接建筑在整个
工程量中所占比重较大，因而总造价可能是经济的。 ⑵ 底 板高程低：闸室单宽流量大，将加大消能防冲工程量；闸 门高度增加，启闭设备容量增加，基坑开挖增加（大、中 型）。适于大中型水闸，其闸室工程量所占比重大，适当 降低底板高程，常常是有利的。
五、水闸设计内容和所需基本资料（了解）
（一）水闸的设计内容
闸址选择； 确定孔口形式和尺寸； 防渗、排水设计； 消能、防冲设计； 稳定计算； 沉降校核； 地基处理； 选择两岸连接建筑的型式和尺寸； 结构设计等。
（三）水闸设计所需基本资料
河流规划
运用要求
地形、地质、水文、气象、泥沙、地震烈度 建筑材料 施工及交通运输条件等。
已知条件：Q设、▽上、▽下、初拟的▽底板、堰型。 ⑴ 堰流情况： L0
Q
m 2 g H 0 2
3
（ 6–1）
式中：Q——设计流量，m3/s； L0——闸孔总净宽，m； H0——计入行近流速水头在内的堰顶水头，m; ζ、ε、m——淹没系数、侧收缩系数和流量系数，可根据 《水闸设计规范》(SL265–2001)的附表查得； g—重力加速度，m/s2。
水闸设计_ppt课件
H – 上下游水位差 （二）地下轮廓线的布置 原则：上防下排 防渗：水平---铺盖 垂直---齿墙、板桩、防渗墙、灌浆 帷幕等。 下排：排水孔、减压井等 具体做法： 1、粘土地基 2、砂性土 3、粉砂地基 4、有承压水的地基
二、渗流计算
目的：求解渗流区域内的渗透压力，渗透坡 降，渗透流速及渗流量。 （一）渗流的基本方程 闸基渗流属有压渗流(土坝渗流为无压渗流) 一般作为平面的考虑 基本假定：地基是均匀的，各向同性的； 渗水不可压缩，符合达西定律。 渗流的计算方法： 1、流体力学法（精确）
闸孔总净宽L0增大，q减小 闸孔总净宽L0减小，q增大 这将直接影响消能防冲的工程量和工程造价 过闸水位差的选用:关系到上游淹没和工程 造价, 平原地区，一般设计过闸水位差选用 0.1--0.3m 过水能力：与上下游水位、底板高程、闸孔 净宽相互关联，需对不同方案进 行技术经济比较后确定。 （四）确定闸室单孔宽度和总长度 我国大中型水闸的单孔宽度一般采用8— 12m。
2、地质条件：
壤土、中砂、粗砂、砂砾石适合做地基。
二、闸孔设计
内容：选堰型，选底板高程，单孔尺寸， 闸室总宽度 （一）堰型选择 1、宽顶堰：结构简单，施工方便。有利 于泄洪、冲砂、排污、排水、通航，且 泄流能力比较稳定，但流量系数较小， 易产生肢状水跃。 2、低实用堰：流量系数较大，水流条件 较好。但泄流能力受尾水位变化的影响 较为明显。施工较复杂。 （二）闸底板高程的选定
水闸设计
第一节 概述
水闸是一种低水头的水工建筑物，它具有挡 水和泄水双得作用。 与设有表孔闸门的溢流重力坝的区别是: 水闸水头较低，抬高水位较少，它主要是靠 闸门挡水； 而溢流坝主要靠闸门下坝体来挡水。 水闸可建于各种地基上。
一、水闸的类型
水闸工程制作方案怎么写
水闸工程制作方案怎么写一、水闸工程的概述水闸是一种用于控制河流水位和水流的设施，一般由闸门和闸槽组成。
它的主要作用是调节水位，保障沿岸地区的安全和地方水资源的充足。
水闸工程是一项重要的水利工程，在城市化进程加快的当今社会，水闸工程的建设与运行管理对于维护河流生态环境、防洪减灾和城市供水的安全有着重要的意义。
本文将就水闸工程的制作方案进行详细的研究和介绍，从水闸工程的设计、施工、材料选择和运行管理等多个方面展开分析，以期为相关从业者提供有益的参考和建议。
二、水闸工程的设计1. 水闸类型选择：水闸的类型主要有闸门式水闸、卷帘式水闸、船闸式水闸等。
在选择水闸类型时，需要充分考虑河流水位变化的频率、水流量的大小和周边环境等因素，以此确定最合适的水闸类型。
2. 水闸规模确定：水闸规模的确定需要综合考虑河流的水流情况、水位变化、防洪标准等因素，以此确定水闸的尺寸和数量。
3. 水闸结构设计：水闸的结构设计包括闸门、闸槽、闸室等部分，需要根据具体的工程情况进行合理的设计，确保水闸的安全、稳定和高效运行。
4. 自动化控制系统设计：现代水闸工程通常配备自动化控制系统，用于实现水位的自动调节、远程监控等功能。
在水闸工程设计中，需要合理设计自动化控制系统，确保其稳定可靠。
5. 倾斜坝体设计：倾斜坝体设计是水闸工程中非常重要的一部分，需要根据实际情况合理选择坝体倾角、坝体高度和坝基宽度等参数，保证坝体的稳定性和耐久性。
三、水闸工程的施工1. 水闸工程的施工前准备工作：包括工程测量、土地清理、设备安装等。
在进行水闸工程施工时，需要充分考虑环境保护和安全生产，在施工前进行充分的准备工作是非常重要的。
2. 水闸闸室的施工：水闸闸室是水闸工程中的核心部分，施工时需要按照设计要求进行合理分区，合理安排输送设备和施工人员，保证施工质量和安全。
3. 水闸闸门的安装：水闸闸门的安装需要考虑周围环境的限制和闸门的重量、尺寸、材料等因素，确保闸门能够正常运行和安全可靠。
水工建筑物水闸课程设计
水工建筑物水闸课程设计一、教学目标本节课的教学目标是让学生了解和掌握水工建筑物水闸的基本概念、结构形式、工作原理和设计要求。
具体包括：1.知识目标：（1）能够正确理解水闸的定义、分类和功能；（2）熟悉水闸的主要结构组成及其作用；（3）掌握水闸的工作原理和设计要求。
2.技能目标：（1）能够运用所学知识分析和解决实际工程问题；（2）具备一定的绘图和计算能力，能够阅读和理解水闸设计图纸。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对水工建筑物的兴趣和热爱，提高学生的工程意识；（2）培养学生团队协作、自主学习和创新思维的能力。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括以下几个部分：1.水闸的基本概念：介绍水闸的定义、分类和功能，使学生了解水闸在水工建筑物中的重要性。
2.水闸的结构组成：讲解水闸的主要结构组成，包括上游连接段、下游连接段、闸室、工作闸门、启闭设备等，并分析各部分的作用。
3.水闸的工作原理：阐述水闸的工作原理，包括上游水位上升、下游水位下降、闸门开启和关闭等过程，使学生掌握水闸的运行规律。
4.水闸的设计要求：介绍水闸设计的主要依据和原则，包括结构稳定性、泄洪能力、过船条件等，为学生后续学习水闸设计打下基础。
5.案例分析：分析一些典型的水闸工程案例，使学生更好地理解和运用所学知识。
三、教学方法为了提高教学效果，本节课将采用多种教学方法相结合的方式：1.讲授法：教师讲解水闸的基本概念、结构组成、工作原理和设计要求，引导学生掌握知识点。
2.案例分析法：通过分析典型水闸工程案例，使学生更好地理解和运用所学知识。
3.讨论法：学生进行小组讨论，培养学生团队协作和创新思维的能力。
4.实验法：安排学生参观水闸工程，亲身体验水闸的运行原理，提高学生的实践能力。
四、教学资源为了支持本节课的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的水工建筑物水闸教材，作为学生学习的主要参考资料。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识体系。
水工建筑物-水闸设计图
四、水闸的防渗排水设施
1、地下轮墩线布置 闸基防渗长度L： 查表得允许渗径系数值C=3
L CH 36.04 18.12(m)
取L=25.1m。
2、筋钢混凝土铺盖设计
铺盖长度为10m，铺盖厚为 0.5m，与底板连接处加厚至0.83m。
混凝土垫层
混凝土垫层
浆砌石（50） 反滤层
浆砌石（50） 反滤层
水工建筑物 ——水闸设计
一.基本资料
某排水闸建筑物等级为2级， 水闸设计排水流量72.2㎡/s，相当闸 上设计水位11.48m，闸下设计水位 10.92m，防洪水位16.89m，相当闸 水位10.85m。排水渠为梯形断面， 渠底宽为12m。底高程6.50m。边 坡1：2。闸基持力层为粉质粘土。 承载力为140kpa。渗透系数为 1.8×10-5 cm/s。设计该水闸。
消力池长度Lsj=Ls+ Lj
=3.52+0.7x23.49 =19.96（m）
3.护坦厚度t 消力池底板计算系k1=0.2
H '11.48 10.92 0.56(m)
护坦厚度t：
t k1 q H '
0.2 14.44 0.56 0.66(m) 消力池末端厚度=t=0.66（m）
4、海漫长度Lp 海漫长度计算系数Ks：Ks=10 海漫长度 L p ks qs H '
设计水闸
一、确定闸底板高程 闸底板高程=渠底高程=6.50 m
二、计算闸孔总净宽 假设闸孔净宽b0=8m 上游河道一半水深的宽度bs
bs=（11.48﹣6.5)×2+12 =21.96(m)
堰流侧收缩系数
1 0.171(1 bo)4 bo
bs bs 1 0.171 (1 8 ) 4 8 0.916
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消力池末端厚度=t=0.66（m）
精选PPT
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4、海漫长度Lp 海漫长度计算系数Ks：Ks=10 海漫长度 Lpks qs H'
10 3.46 0.5616.09(m)
海漫水平段长度取6.09m,缓坡段取 10m，斜坡坡度为1：10
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14
5、防冲槽
防冲槽深度取t″=1.5m,底宽 b=2t″=3m，上游坡率m1=2，下游 坡率m2=3
21.96 21.96
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5
行近流速 v 0=
Q 7.22 0.6(6m/s) A 10.396
堰上水深
H
o=
vo2H0.62 64.985(m) 2g 29.8
堰流淹没系数 ： hs 0.884
Ho
查表5-6得=0.862
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6
闸孔总净宽B0：
B0
Q
3
mH02 2g
72.2
3
4.8(m)
粘性土河床的允许不冲流速 ：
0 =0.95m/s
海漫末端水深
t=4.42+10÷10=5.42（m）
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海漫末端单宽流量q′：
q'5.42172.222123.16(m/s) 2
经验系数：A=2
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16
海漫末端的可能冲刷深度dm：
q'
dm 1.10t
1.13.165.421.76(m) 0.95
水工建筑物 ——水闸设计
۩ 组别：第一组 ۩ 组长：梁海英（35） ۩组员：张秋勇（18） 何伟伦（12）
钟齐波（8） 罗锦波（5） 张育明（36）蔡世达（39）
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1
设计计算：罗锦波 张育明 蔡世达
CAD画图：梁海英 何伟伦 PPT 制作：钟齐波 张秋勇
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2
一.基本资料
某排水闸建筑物等级为2级，
16.89+0.4+0.5=17.79（m） ②泄水水：11.48+1=12.48（m）
取最大值17.79m，下游顶面高 程也取17.79m
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闸墩长度=底板长度=15.1m 边墩厚（钢筋混凝土边墩）=1.2m
3、胸墙
①胸墙顶部高程=闸墩顶部高程
=17.79m
胸墙底高程 闸上设计水位
11.48m，取12m。
0.8620.9160.38552 29.8
B0=4.8m<b0=8m, 取最大值B0=8m。
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二、池深、池长的确定
1、消力池深度d 当B0=5m时，过闸单宽流量
q=14.44m/s,消力池末端的单宽流 量qs=3.46m/s。
假设消力池深度d′=0.88m时， T0=5.88m，将其代入公式：
图1-1 水闸剖面设计图（单位：mm)
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浆砌石（50） 反滤层
浆砌石（50） 反滤层
干砌石（50） 反滤层
图1-1 消力池剖面设计图（单位：mm)
精选PPT2611来自水跃长度校正系数 =0.7
消力池长度Lsj=Ls+ Lj
=3.52+0.7x23.49 =19.96（m）
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3.护坦厚度t 消力池底板计算系k1=0.2
H ' 1.4 1 1 8 .9 0 0 2 .5(m 6 )
护坦厚度t：
tk1 q H'
0.2 14.44 0.560.66(m)
水闸设计排水流量72.2㎡/s，相当闸
上设计水位11.48m，闸下设计水位
10.92m，防洪水位16.89m，相当闸
水位10.85m。排水渠为梯形断面，
渠底宽为12m。底高程6.50m。边
坡1：2。闸基持力层为粉质粘土。
承载力为140kpa。渗透系数为
1.8×10-5 cm/s。设计该水闸。
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3
设计水闸
一、确定闸底板高程 闸底板高程=渠底高程=6.50 m
二、计算闸孔总净宽 假设闸孔净宽b0=8m 上游河道一半水深的宽度bs
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bs=（11.48﹣6.5)×2+12
=21.96(m)
堰流侧收缩系数
10.17(11bo)4 bo
bs bs 10.171(1 8 )4 8 0.916
hc3T0hc2 2gq22 0
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8
得跃前水深：hc=1.415m
式中流速系数 =1， =1
跃后水深hc″:
hc''h2c( 18gqch32 1)4.81(m 9)
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9
出池深度△z：
z2gq2sh2's2
qs2
2gch''2
29.1831.24624.422219.83.44.862 1290.004(m9)
防冲槽的单宽抛石量v：
VAd 2 m 1 .7 6 3 .5(m 2 3)
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三、闸室的布置
1、底板 底板长度L：
L=2.5H=2.5X(16.89-10.85) =15.1（m）
底板厚度= 16B01650.8(3m)
底板取跨中分缝底板。
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2、闸墩 闸墩顶面高程：(上游) ①挡水时：
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②结构型试：板梁式 根据构造规定： 板厚=25cm 顶梁梁高5x（1/12）=0.42（m） 梁宽=60cm 底梁梁高=5x（1/9）=0.56（m） 梁宽=60cm
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四、水闸的防渗排水设施
1、地下轮墩线布置 闸基防渗长度L： 查表得允许渗径系数值C=3
L C 3 H 6 .0 1 4 .1 8 (m 2 )
消力池深度d：
dd'ohc''hs'z
1.14.8149.4 20.0040.8 9(8 m )
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2.消力池长度Lsj 水跃长度Lj=6.9（hc〞﹣hs)
=6.9x(4.819-1.415) =23.49(m)
消力池斜坡段水平投影长度 Ls=4d=4x0.88=3.52（m）
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取L=25.1m。
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2、筋钢混凝土铺盖设计
铺盖长度为10m，铺盖厚为 0.5m，与底板连接处加厚至0.83m。
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混凝土垫层
混凝土垫层
浆砌石（50） 反滤层
浆砌石（50） 反滤层
干砌石（50） 反滤层
图1-1 剖面设水闸计图（单位：mm)
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混凝土垫层
混凝土垫层