水闸设计
水闸设计要点及方法总结
水闸设计要点及方法总结水闸设计是指根据特定的河流、湖泊或水库等水系统，设计并安装防洪、调节水位的设施。
水闸设计是水利工程设计的重要部分，合理的水闸设计能够提高水闸的性能和安全性，保护周边环境和人民生命财产安全。
下面将从水闸设计的要点和方法两个方面进行总结。
一、水闸设计的要点1.考虑上下游水位差：水闸设计的首要考虑因素是上下游水位的差异。
根据具体情况选择合适的闸门类型和数量，以及合理的开启方式，确保水闸能够有效地控制水位。
2.考虑水流量及泥沙量：在水闸设计中，需要考虑水流量的大小和泥沙量的变化。
根据不同的水流量和泥沙量，选择合适的闸门尺寸和形式，以及合理的布置方式，以保证水闸的正常运行和防止淤积现象的发生。
3.考虑水闸的稳定性：水闸设计中需要考虑水闸的稳定性，即在不同水位下，水闸是否能够稳定地承受水压力的作用。
设计时应充分考虑水闸的结构形式、材料选择和加强措施，以提高水闸的稳定性和安全性。
4.考虑水闸的可操作性：水闸设计中需要考虑操作人员对水闸的操作和维护是否便捷。
合理的闸门布置和控制机构设置可以减少操作人员的劳动强度，提高水闸的可操作性和可靠性。
5.考虑环境影响：水闸设计中需要考虑水闸对周边环境的影响。
合理的水闸设计可以减小水闸运行时的噪音和振动，减少对周边建筑物和人民的影响。
二、水闸设计的方法1.综合考虑水位变化：在水闸设计中，需要对上下游的水位变化进行全面的分析和研究。
通过水位站的观测数据和数学模型的建立，预测不同季节和不同天气条件下的水位变化趋势，以确定水闸的设计水位范围。
2.水流与泥沙运动分析：在水闸设计中，需要对水流的速度和方向进行分析，并确定闸门合适的开启方式和布置方式，以防止水流速度过大或方向变化过快导致的水闸受损。
同时，对水流中的泥沙进行分析，根据不同的泥沙悬浮情况确定闸门的尺寸和形式。
3.结构稳定性计算：在水闸设计中，需要进行结构稳定性的计算，即分析水流和水压力对水闸结构的影响，并通过计算确定合适的结构形式、材料选择和加固措施。
水闸总体设计
第三步：安排测量、钻探。开始进行方案设计。
水闸设计基本流程
2、确定设计有关参数。（项目组沟通）
a、工程设计标准、功能（防洪、排涝、引 水、通航）。建筑物级别
b、确定闸址； c、确定规模（闸宽）；（重点） d、内外设计水位； e、设计闸顶高程。
水闸设计基本流程
（二）方案设计
a、根据测量资料、钻探初步成果进行平面 布置、水闸结构设计（纵剖、横剖）；
平面布置：水闸主体平面布置、施工布置。 结构设计：闸室结构、消能、护坦、翼墙。 水闸计算：闸宽计算、闸顶高程计算、闸室
稳定计算、渗流计算、翼墙计算、基础处 理、结构计算
水闸等级划分
水闸总体布置（横河水闸） ——闸址选择
水闸总体设计
谢谢！
水闸总体设计
1.1水闸设计基本流程 1.2水闸等级划分 1.3水闸总体布置（概念性） 1.4水闸施工组织设计（概念性） 1.5分阶段（项建、可研、初设、施工图
）出版的图纸
水闸
水闸
水闸
水闸
水闸
水闸
水闸
水闸设计基本流程
（一）前期工作 1、收集资料。（外沟通）
第一步：看现场、了解业主意图。（规模、功 能、投资控制等）
水闸总体布置（横河水闸） ——闸址选择
水闸总体布置（横河水闸） ——闸址选择
水闸总体布置（横河水闸）
1、闸室布置。 2、防渗排水布置。 3、消能防冲布置。 4、两岸连接布置。
水闸总体布置（横河水闸）
水闸总体布置（横河水闸）
水闸总体布置（横河水闸）
水闸总体布置（横河水闸）
水闸设计规范
水闸设计规范水闸是一种用于控制水流的水工结构，广泛应用于河流、水库、灌溉渠道等水利工程中。
水闸的设计规范旨在确保水闸的安全可靠运行，保护周边环境，提供有效的水利调度和灌溉功能。
以下是水闸设计规范的主要内容：一、设计依据和要求：1. 设计应符合国家有关水利工程设计的规范和标准，如《水闸工程设计规范》等。
2. 设计要求结构合理、技术可行、安全可靠、经济合理。
二、基本设计原则：1. 水闸应能在规定条件下实现控制水流的目的。
2. 水闸的结构应能满足各种工况下的荷载和变形要求。
3. 水闸设计应考虑易于操作和维护，并保证正常的水利调度。
4. 设计应考虑水闸的防冲刷和抗风、抗震能力。
5. 设计时应考虑水闸对环境的影响，保护生态环境和周边建筑物。
三、水闸类型和选型：1. 根据工程需要和实际情况选择合适的水闸类型，如引水闸、挡潮闸、泄洪闸等。
2. 水闸的选型应考虑工程的水文、水力条件和使用要求。
3. 水闸的尺寸和形状应适应工程需要和实际施工条件。
四、水闸结构设计：1. 设计水闸的材料应符合强度要求，耐久性和抗腐蚀能力应好。
2. 应考虑水闸在正常和非正常工况下的荷载和变形，确保结构稳定和安全。
3. 水闸的闸门应具有良好的密封性，灵活开闭，能够快速响应调度要求。
4. 设计应考虑水闸的排水、防冲刷和泄洪功能。
5. 水闸的决策系统应可靠、准确，确保水流控制的效果。
五、水闸施工和验收：1. 水闸的施工应按照设计要求进行，确保质量和安全。
2. 施工过程中应及时记录和处理施工问题，确保设计要求的实现。
3. 水闸竣工后，应进行验收，并检查主要结构和设备的性能和功能。
六、水闸运行和维护：1. 水闸应设有运行和维护规程，规定水闸的操作流程和维护要求。
2. 水闸的运行和维护人员应经过专业培训，熟悉水闸的结构和操作要点。
3. 定期对水闸进行巡视、检修和保养，确保水闸的正常运行和安全性能。
总之，水闸设计规范旨在确保水闸的安全可靠运行，提供有效的水利调度和灌溉功能。
水利工程中的水闸设计与运行
水利工程中的水闸设计与运行水利工程中的水闸设计与运行在水资源调控和洪水防治中起着至关重要的作用。
本文将从水闸设计原理、水闸类型、水闸运行管理等方面进行探讨和介绍。
一、水闸设计原理水闸设计的目的是通过合理的结构和参数设计，实现对水流进行调节和控制，以满足工程的需要。
水闸设计应基于以下原理：1.水力原理：根据孔口流量公式和流量方程，计算出所需的开孔面积和开孔高度，以控制水流的通过。
2.结构力学原理：根据水流冲击和液压力的作用，确定水闸的结构尺寸和强度，以确保其稳定运行和安全性。
3.水闸自动化控制原理：利用现代控制理论和技术，实现水闸的自动控制和遥测遥控，提高运行效率和安全性。
二、水闸类型根据不同的需求和工程条件，水闸可分为多种类型。
常见的水闸类型包括：1.闸门式水闸：通过开启或关闭闸门来控制水流的通过，适用于中小型河流和渠道的水位控制。
2.提升式水闸：通过提升闸门来改变水流通道的高度，适用于需要快速调节水位和提高水流能力的工程。
3.斜板式水闸：通过调节斜板倾斜度和开启幅度来控制水流的流量和速度，适用于需要灵活调整水流的场合。
4.旋转式水闸：通过旋转闸板来控制水流的开启面积，适用于需要大流量和大尺度的水位调节。
三、水闸运行管理水闸运行管理是保证水闸正常运行和安全的重要环节。
主要包括以下方面：1.定期巡视：对水闸进行定期巡视，检查闸门和液压设备的工作状态，及时发现并修复问题。
2.运行监测：利用现代传感器和监测技术，对水闸的水位、流量等参数进行实时监测，确保水闸运行稳定。
3.操作规程：制定水闸的操作规程，明确操作流程和安全操作要求，提高运行人员的操作技能和安全意识。
4.维护保养：定期进行水闸设备的检修和维护保养，确保设备的正常运行和寿命。
结论水利工程中的水闸设计与运行是确保水资源调控和洪水防治有效进行的关键环节。
水闸设计应基于水力原理和结构力学原理，同时兼顾自动化控制原理，以确保水闸的稳定运行和安全性。
根据工程需求和条件，选择适合的水闸类型，以实现对水流的控制和调节。
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
水闸设计
精心整理水闸初步设计目录第一章概述 (3)第一节工程设计资料 (3)第一章概述第一节工程设计资料一、设计基本资料m3，闸前设计水位为12.0m，闸后设计水位为11.95m，河床底高程11.0m。
设计流量为0.05s/多年平均最大风速为5m/s；风向：按垂直水闸横轴线考虑；吹程0.2km。
第二章水利枢纽布置第一节总体布置概述一、拟定枢纽建筑物等级根据《水利电力工程等级划分及洪水标准》（SL252—，本水闸级别为五等，所以主要建筑物按五等级别设计。
二、闸址的选择枢纽布置选择须考虑以下几点：1）闸址应选择在顺直河段，且较稳定的河岸；2）轴线附近地质条件因较好、河床稳定；3）闸址上游河道有足够的蓄水容积；4）交通方便、原料最好就近取材。
第二节水闸布置水闸由闸室、上游连接段和下游连接段三部分组成。
一、闸室布置地板。
而排本设计上游护坡及护底布置应根据水流流态、河床土质抗冲能力等因素确定，由上游护底首端再加设防冲墙。
具有双向挡水作用的水闸，其上游护坡、护底应根据水流条件确定。
（二）、下游连接段下由连接段包括海漫、防冲槽及两岸的翼墙和护坡两大部分，其主要作用是改善出闸水流条件，提高泄流能力和消能防冲效果，以确保下游河床和边坡的稳定。
第三章水闸设计第一节闸孔型式和尺寸设计闸孔型式和尺寸设计包括：堰型的选择；单孔尺寸及闸孔总净宽的确定；闸顶高程、闸门高度的确定；闸墩设计和底板设计。
一、闸室结构型式本水闸是以防洪、排污、灌溉为主的综合性水利工程，采用开敞式闸室结构。
由于上下游水位变幅不大，故不需要设胸墙代替闸门挡水，本闸采用不带胸墙的开敞式结构。
（上下游水位差为0.05m ）不设闸门。
二、堰型的选择及堰顶高程的确定由于是进水闸，考虑到拦沙要求，故设为有坎宽顶堰，采用整体式平底板。
确定闸底板高程11.50m ，河床底高程11.0m 。
1H 0=0=H h s 2m 为 3该B ,所以取闸门孔口为单孔，净宽B=0.2m第二节消能防冲设计因为平原水闸水头低，河床土体抗冲能力差，下游水位变幅大，故不用挑流消能和面流消能，而采用底流消能。
水闸设计规范SL265
“水闸的消能防冲设计应根据水流的动能、冲刷能力和闸基条件进行。”
消能防冲是水闸设计中非常关键的一环。这一条摘录指出了消能防冲设计的 依据，有助于防止水闸下游的冲刷和保证水闸的安全运行。
阅读感受
在水利工程领域，水闸的设计与建设是至关重要的环节，它关乎到防洪、灌 溉、发电以及生态等多个方面。而《水闸设计规范SL265》作为这一领域的权威 指南，无疑对于每一个从事水利工作的人员都具有极其重要的指导意义。
“地基处理”部分对水闸的地基处理方法和技术进行了规定，以确保水闸的 基础安全可靠。地基处理是水闸设计中非常关键的环节，直接关系到水闸的安全 性和耐久性。
“施工组织设计”章节对水闸施工的组织管理、施工方案和施工质量控制等 方面进行了规定，以确保施工过程的顺利进行和水闸建设的质量符合要求。
通过对《水闸设计规范SL265》的目录分析，我们可以看出该规范在水闸设 计中的重要地位和作用。它不仅提供了全面、详细的技术指导和规范，还注重设 计的科学性和安全性。在实际的水闸设计中，我们应该严格遵守该规范的要求， 确保水闸工程的安全性、稳定性和经济性。
该规范还强调了水闸工程的环境保护和可持续发展。设计时应充分考虑水闸工程对周围环境的影 响，采取相应的减缓措施。运营过程中应合理调度水资源，兼顾经济效益和环境效益，为当地的 经济社会发展提供有力支撑。
《水闸设计规范SL265》作为中国水利水电工程中的重要技术标准，对水闸设计、建设和运营具 有积极的指导意义。通过严格遵守该规范，可以确保水闸工程的安全性、稳定性和经济性，同时 实现环境保护和可持续发展的目标。
当然，作为一名读者，我深深地感受到了规范制定者的专业素养和责任心。 他们对于每一个细节的严谨、对于每一个可能的问题都进行了深入的探讨和规定， 确保了每一位使用者都能得到最准确、最全面的指导。这样的精神让我深受启发， 也让我明白了做好任何事情都需要有这样的专业态度和责任心。
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三、防渗排水设计
修正
各角偶点渗压值
三、防渗排水设计
四、闸室设计
1.底板：
底板的结构、布置、构造在第四节已作了介绍，这里不在重复
2.闸墩：闸墩顺水流方向的长度与底板相同，为13m。闸墩为钢筋混凝土结构，中墩厚为1m，缝墩厚1.4m，边墩厚0.7m。
闸墩顶部高程在泄洪时应高于设计或校核洪水位加安全超高；关门时应高于设计或校核洪水位加波浪计算高度加安全超
三、防渗排水设计
1.防渗计算
①地基有效深度的计算。 L0=13+21=34m；S0=6.5m；;L0/S0=34/7.5=5.5＞5，故用Te=0.5L0 计算得Te=0.5×34=17m＜T实，故取最小值Te=17m作为计算深度Te.
分段阻力系数的计算。通过地下轮廓的各角点和尖端将渗流区域分成8个典型段
大坳水闸设计
水闸设计流程
闸孔设计
消能防冲设计
防渗排水设 计
闸室设计 两岸翼墙设计
一、闸孔设计
*主要内容：闸孔型式、堰型的选择、堰顶高程的确定、闸孔尺寸 1.闸孔型式：不带胸墙的开敞式闸孔型式 2.堰型的选择：平底板宽顶堰 3.堰顶高程：与原河床高程相同 4.闸孔尺寸：孔数15，单孔净宽10m
一、闸孔设计
三、防渗排水设计
主要内容： 1.防渗设计
地下轮廓线的拟定（铺盖、板桩、底板） 渗透压力计算 渗透坡降的验算 2.排水设计 在消力池护坦下设置水平排水层、垂直排水孔 在上下游翼墙设置水平排水管（排除绕渗水和降低墙后地下水位）
三、防渗排水设计
1.防渗设计
（1）底板：由于闸基土质以砂性为主，故防渗设备采用铺盖与板桩相结合的形式，闸 板上下游侧设齿墙，板桩取长度4m，厚度为0.5m。
n
深度，可将河流的水力半径近似等于河流的水力半径，即，其中n为河床糟率，i
为河床坡降，（查表得，n=0.0400，i=1/10000）
二、消能防冲设计
主要内容：1.消力池、2.海幔、3.防冲槽 1.消力池
二、消能防冲设计
主要内容：1.消力池、2.海幔、3.防冲槽 1.消力池
①消力池深度：根据所选择的控制条件，估算池深为1.50m ②消力池长度：根据池深为0.40m，斜坡面坡度定为1:4则池长Lsj=40m ③消力池构造：<1>采用挖深式消力池，为了便于施工，消力池的底板做成等厚，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10cm，间距为2m，呈梅 花形分布。
<2>护坦与闸室，岸墙与翼墙之间，以及其本身沿水流方向均用缝分开，以适应不均匀 沉降和温度变形。缝距15m
④消力池厚度：根据防冲要求计算厚度，t k 1q H ' 0 .2 2 .8 45 .1 8 8 0 .4m ，9取0.5m。式中为计算系 数取0.2，q为相应的单宽流量，为相应的上下游水位差。
闸板顺水流方向长度，L=2.5×5.18=12.95m，取13m，厚度为1.5m。
（2）铺盖设计：铺盖采用钢筋混凝土结构，长度一般为2-4倍闸上水头或3-5倍上下游 水位差，拟取21m。铺盖厚一般为0.4～0.6m，拟取0.5m，铺盖上游端设1m深齿墙，其头部 不再设防冲槽，为了防止上游河床的冲刷，铺盖上游设块石护底，厚度为0.3m，其下垫0.2m 的砂石垫层。
二、消能防冲设计
图2 消力池构造图
二、消能防冲设计
主要内容：1.消力池、2.海幔、3.防冲槽 2.海幔 *尺寸：<1>长：水平段10m，顶面高程与护坦齐平
倾斜段水平投影38m，斜率1:15 <2>厚：0.5m *材料：<1>水平段为浆砌石 <2>倾斜段为干砌石，下面铺15cm的砂垫层
二、消能防冲设计
一、闸孔设计
4.闸孔尺寸： (2)计算步骤： ②校核过水能力
从表中数据可知，该拟定结果较为合理。
二、消能防冲设计
主要内容：1.消力池、2.海幔、3.防冲槽 1.消力池
*型式：深挖式
*材料：钢筋混凝土
*尺寸：长×深（8.7m×0.4m），倾斜段坡度为1:4
二、消能防冲设计
主要内容：1.消力池、2.海幔、3.防冲槽
（3）板桩：板桩采用混凝土板桩，长度为4m，厚度为0.5m。
三、防渗排水设计
2.排水设计 ①水平排水：反滤层由碎石，中砂，细砂组成，其中上部为25cm厚的碎 石，中部为10cm厚的中砂，下部为10cm厚的细砂。
②铅直排水：本工程在护坦的中后部设排水孔，孔距为2m，孔径为10cm ，呈梅花形布置，孔下设反滤层。 ③侧向排水设计：在消力池两岸翼墙设2~3层排水孔，呈梅花形布置，孔 后设反滤层，排出墙后的侧向绕渗水流。
主要内容：1.消力池、2.海幔、3来自防冲槽 2.海幔用公式 Lp ks qs H' ，计算海漫长度，计算结果列入下表。其中 k s 为海漫长度计 算系数，根据闸基地质为砾质粗砂选12，取计算结果的最大值则 Lp 48m
二、消能防冲设计
主要内容：1.消力池、2.海幔、3.防冲槽 3.防冲槽
设在海漫末端，采用宽浅式梯形断面防冲，槽深为2，底宽为5m， 上游坡率为3，下游坡率为3。
高；即
▽1=26.23+0.64+0.5=27.37m（正常洪水位时）
▽2=26.53+0.75+0.4=27.68m（校核洪水位时）
闸墩坝顶高程取▽1、▽2中较大者，取28.00m。
4.闸孔尺寸： (1)判断流态，选择合适的计算公式
公式： B0
Q
3
m 2gH02
一、闸孔设计
4.闸孔尺寸：
(2)计算步骤：
①初拟侧收缩技术ε=0.98,流量系数m=0.385，代入公式 B0
Q
3
m 2gH02
计算结果列入下表
根据《闸门设计规范》中的闸门尺寸和水头系列标准，选定单孔净宽b=10m 和孔数n=15,计算闸孔总宽度，L=nb+(n-1)d=15×10+（15-1）×1=164m，式中 ：d为闸墩厚度，中闸墩厚度取1m，边墩厚度取0.7m。并绘制闸孔布置图。
1.消力池
①对于平顶堰，e/H≤0.65，为闸孔出流，反之为堰流，本题
采用闸孔出流的方式进行计算，QBe
2gH0
0.600.18e （适用于平板闸门）
H
②由于该设计没有当地下游水位与流量关系曲线的水文资料，故近似地按明渠均 匀流求正常水深，即采用 QACRiAR32i12进行计算，由于河流的宽度远大于河流的