水闸的孔口尺寸确定
水工建筑物考试填空题
（1）组成水库枢纽的“三大件”包括（挡水）、（泄水）和（引水）等类型建筑物。
（2）重力坝按其结构型式分类，可分为（实体重力坝）、（宽缝重力坝）和（空腹重力坝）三种。
（3）土坝的上游坝坡一般（小）于下游坝坡，这是因为（上）游坝坡受水的影响，其抗剪指标（小）于（下）游坝坡。
（4）土坝的垂直防渗措施一般有（截水槽）、（混凝土防渗墙）、（灌浆帷幕）、（混凝土截水墙）（高压喷射灌浆）等五种基本型式。
（5）一般情况下，气温低于封拱温度时，对拱坝坝体应力（不）利，但对坝肩稳定（有）利。
（6）由概率极限状态设计时，对重力坝应分别按（承载能力）极限状态和（正常使用）极限状态进行强度验算。
（7）隧洞衬砌所受的弹性抗力与其刚度有关，衬砌刚度越（大），弹性抗力就越（大）。
（8）利用挑流消能时挑坎出口的（水流流速）越（大），挑距越（远），而挑射水流对下游的冲刷深度主要取决于（流速）。
（9）水闸是一种低水头建筑物，既（挡水）又（泄水）。
（10）船闸一般由（闸室），（上下游闸首）和（上下游引航）几部分组成。
（14）碾压混凝土重力坝是用水泥含量比较低的超干硬性混凝土，经___碾压______而成的混凝土坝。
（15）拱坝的应力分析方法：_拱梁法___拱冠梁法_、__纯拱法______圆筒__、____有限单元法______。
（16）根据土石坝施工方法的不同，可将土石坝划分为以种：碾压式、抛填式堆石坝、水中填土坝、水力冲填坝、和定向爆破堆石坝等。
（17）闸基渗流计算的方法有流网法、改进阻力系数法、直线法（18）泄槽轴线与溢流堰轴线接近平行的岸边溢洪道，称为侧槽溢洪道。
（19）拱渡槽主拱圈结构的基本尺寸是跨度、矢高比、拱脚高程、拱宽。
（20）护坦的作用是消减水流的动能。
1、挑流消能一般适于（基岩较坚固的中高溢流坝）。
挑射角度一般为20°-25°若挑射角度加，（挑射距离）增大，且（冲坑）加深。
2、（地震烈度）表示地震对建筑物的影响程度。
水闸设计
流量 Q（m3 / s) 下游水深H 上游水深 hs 1490 1650 1806 1.76 2.07 2.38 3.25 3.47 3.67
单宽流量 12.41 13.75 15.05
qs
上、下游 海漫长度L p 水位差 H ' 1.49 1.4 1.29 46.7 48.4 49.6
则为淹没出流，列表计算
表 2 流态判别
流量Q（m3/s） 下游水深hs(m)
H 0 (m)
Hs 0.8H 0
流态
设计流量2010
校核流量2265
2.76
3.21
4.11
4.43
否
否
非淹没出流
非淹没出流
（3）、闸孔总净宽计算 计算结果列入下表 表 3 闸孔总净宽计算
流量Q （m3/s） 下游水深 hs(m) 总净宽
1.05 消力池出口流速系数： ' 0.95 水跃淹没系数：
消力池长度：L 4m 0
P 1 0.25H 0 H 0
" Lj 6.9 hc hc
L L0 L j
其中：
m 0.385 ， H0 1.61m ，由于本水闸为无坎宽顶堰，P1 d 。
冲刷变形;具有一定的透水性，以便使渗水自由流出，降低扬压力；表面具有一 定的粗糙度，以利进一步消除余能。 所以选择在海漫的起始段为10米长的浆砌石水平段，因为浆砌石的抗冲性能 较好，其顶面高程与护坦齐平。后45米做成坡度为1：15的干砌石段，以使水流 均匀扩散，调整流速分布，保护河床不受冲刷。海漫厚度为0.5米，下面铺设 15cm的砂垫层。如下图所示
由于
L0 / S0 5时：Te 0.5L0
水闸的孔口设计
闸孔形式
n实用堰：0.67H＜堰顶厚度δ＜2.5H，常用于上 游水位允许较大雍高的山区，自由泄流时流量系 数较大，但流量受下游水位影响较大。
n胸墙式：用于上游水位变幅较大时；可减小闸门 及工作桥高度，增加闸室刚度；不利于排冰排污 和通航。
堰顶高程
二、堰顶高程
考虑河（渠）底高程、水流、泥沙、闸址地形、 地质、闸的施工及运行等条件，结合选用的堰型、门 型及闸孔总净宽等，经比较确定。
u 试确定孔数和单孔净宽。
设计条件
四、水闸闸孔设计条件
孔口设计时，首先要分析水闸在进流期间可能 出现的最不利情况，并以此作为设计条件，该设计 条件因水闸类型不同而异。
Ø 设计流量Q Ø 闸上设计水位， (△H=0.1~0.3m) Ø 闸下设计水位
水闸的孔口设计
§6-2 水闸的孔口设计
闸孔设计的任务： 根据已知的设计条件，确定闸孔的形式、孔
口尺寸、堰顶高程。
主要内容：
Ø 闸孔形式及其使用场合 Ø 堰顶高程的确定 Ø 闸孔总宽度及孔数的确定方法 Ø 闸孔设计条件的确定
闸孔形式
一、闸孔形式
u 宽顶堰孔口、低堰孔口、胸墙孔口
n宽顶堰：自由泄流范围大而且稳定；施工简单； 流量系数m较小；易产生波状水跃。
闸孔总宽度及孔数
开敞式水闸的过水能力（孔径）计算一般 有三种情况：
u已知设计流量，确定闸孔净宽及孔数； u已知闸孔净宽及孔数，计算过水流量； u已知设计流量及孔径，确定闸上游水深。
闸孔总宽度及孔数
作业一：（水闸孔口设计） √
u 已知： 平底开敞式节制闸，堰顶高程与河床底
同高，规划设计流量为128m3/s，相应的闸上 游水深3.5m，闸下游水深3.3m；上游河道底 宽30m，两岸边坡均为1:2.5。
水闸的孔口尺寸确定
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5.2.2设计流量和上、下游水位的确定
1）拦河闸
设计流量:根据工程等别确定相应的设计洪 水流量Q设和校核洪水流量Q校。
上、下游水位
下游水位：由下泄流量查下游河道天然水位～流 量关系曲线确定。
上游水位：
（1）正常蓄水位
拦河闸的上游正常蓄水位，要根据泄水闸 承担的任务，建成后上游淹没损失等因素确定。 在正常运用情况下，拦河闸的任务是控制上游水 位为正常蓄水位，以满足取水、航运等的要求。
决定单宽流量大小的主要因素是河床抗冲能力。
·当选择较大的单宽流量时，可以减少拦河闸的闸室 数量和缩短泄水前缘总宽度，降低闸室总造价。
·但是，较大的单宽流量对河床冲刷破坏的能量增大， 容易发生冲刷破坏，需要加强消能防冲设施和护底措 施，增大相应造价。
·河床抗冲能力还与水流条件有关。在水深较大，上 下游水位差较小，出闸水流扩散较平顺的情况下，同 样的土基条件可以承受较大的单宽流量冲刷。
在我国一般采用的单宽流量为5～30m3/s，下表为江苏 省对不同闸基土壤选用单宽流量的经验值。在砂砾石 地基上可以取更大的单宽流量。
不同土壤不冲单宽流量表
闸址土壤 单宽流量(m3/s)
粉土、粉砂 5~16
淤土 9
细砂土 粉质壤土
4~9
9~12
粘土 12~24
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5.2.5 闸孔宽度的确定
1）拦河闸：拦河闸的底板为平底板时， 闸底板的面高程等于或略高于河底高程， 有利于减轻闸前泥沙淤积。
2）进水闸：进水闸的底板高程应该高于 冲砂闸或泄水闸的底板高程。
在地基条件好和上游水位较高的情况 下，可以尽量提高底板高程，或采用泄 流能力高的实用堰。
04.第四章-水闸
水闸修建在河、渠堤之下时，便成为涵洞式水闸。根 据水力条件的不同，可分为有压式和无压式两类。
（三）按过闸流量大小分类
大（1）型水闸。过闸流量大于5000m³/s。 大（2）型水闸。过闸流量1000~5000m³/s。 中型水闸。过闸流量为1000~100m³/s。 小（1）型水闸。过闸流量为20~100m³/s。 小（2）型水闸。过闸流量小于20m³/s。
建闸后，为便于行人或车马通行，通常也在 闸墩上设置交通桥。交通桥的位置应根据闸室稳 定及两岸交通连接的需要而定，一般布置在闸墩 的下游侧。
四、分缝与止水
（一）分缝方式与布置
除闸室本身分缝以外，凡是相邻结构荷重相 差悬殊或结构较长、面积较大的地方也要设缝分 开。
（二）止水设备
凡是具有防渗要求的缝中都应设置止水设备。 对止水设备的要求是：①应防渗可靠；②应能适 应混凝土收缩及地基不均匀沉降的变形；③应结 构简单，施工方便。
（2）节制闸。在河道上或渠道上建造，枯水期用以抬高水位满足上游 取水或航运的需要；洪水期控制下泄流量，保证下游河道安全。
（3）冲沙闸。主要建在多泥沙河道上，用于排除进水闸、节制闸前或 渠道淤积的泥沙，减少引水水流的含沙量。
（4）分洪闸。建于天然河道的一侧。用来将超过下游河道安全泄量的 洪水泄入湖泊、洼地等滞洪区，以削减洪峰保证下游河道安全。
四、水闸的等级划分和洪水标准
见书中表格。
第二节 水闸的孔口尺寸确定
一、底板型式选择
闸底板型式有宽顶堰和低实用堰两种。 （1）平底板宽顶堰具有结构简单、施工方便、有利于排 沙冲淤、泄流能力比较稳定等优点；其缺点是自由泄流时 流量系数小，闸后比较容易产生波状水跃。 （2）低实用堰有WES低堰、梯形堰和驼峰堰等型式，其 优点是自由泄流时流量系数较大，可缩短闸孔宽度和减小 闸门高度，并能拦截泥沙入渠；缺点是泄流能力受下游水 位变化的影响显著，当淹没度增加时，泄流能力急剧下降。
《水工建筑物》第五章：水闸结构尺寸确定、消能防冲及防渗排水设计、地基处理以及附属建筑物
4．胸墙 胸墙设于工作闸门上部，帮助闸门挡水。在
上游水位变幅较大的情况下，完全用闸门挡水 将导致闸门尺寸和启闭机等设备过大。设置胸 墙后，可以大大减小闸门尺寸。胸墙也可以做 成活动型，当遭遇特大洪水时开启胸墙加大泄 流量。
底板、闸墩和胸墙通常为混凝土或钢筋混凝 土结构，小型水闸也可采用浆砌石结构。 5．工作桥
土基上的拦河闸，闸孔型式多采用开敞式宽顶堰。 ·在地基条件较好的拦河闸可以采用驼峰堰。 ·岩基上的水闸常采用实用堰。 开敞式宽顶堰：结构简单、施工方便、地基应力均匀， 泄流能力大、上游水位壅高较小，有利于完成冲沙、 排污等其他任务。宽顶堰的流量系数为0.36～0.385。 驼峰堰和实用堰：流量系数比宽顶堰大，可以使枢纽 布置更紧凑。水闸上的实用堰多为低堰。 实用堰：在淹没出流的情况下，流量系数急剧减少。 因此，经常或主要工况为淹没出流的泄水闸不宜于选 用实用堰。 上游水位变幅较大的水闸，可以考虑设置胸墙，以减 少闸门挡水高度和闸门受力。
对于建在岩基上的水闸，其工作特点与岩基 上的混凝土重力坝相似。
本章主要介绍建在土基上的水闸的工作 特点。 作为土基上低水头的挡水、泄水建筑物， 水闸有如下工作特点。
水闸的工作特点
（一）水的方面
水闸在水的作用下，需要解 决以下几个方面问题。
1．稳定问题
水闸在关闭闸门挡水的时候，闸 室上、下游形成一定的水位差。
1）．上游翼墙 ① 引导水流，使之平顺地流入闸孔；
②抵御两岸填土压力，保护闸前河岸不受冲刷；
③·并有侧向防渗的作用。
2．铺盖 主要起防渗作用，其表面还应进行保护，
以满足防冲要求。 3．护底
设在铺盖上游，起保护河床作用。 4．上游防冲槽
最新《水闸设计规范》条文说明
水闸设计规范（山区、丘陵区）条文说明目次1 范围 (134)4 总则 (135)5 闸址选择 (136)6 总体布置 (138)7 水力设计 (157)8 防渗排水设计 (164)9 结构设计 (170)10 防震抗震设计 (186)11 地基计算及处理设计 (190)1 范围本标准规定了水电工程山区、丘陵区水闸的闸址选择、枢纽布置、水力设计、防渗排水设计、结构计算、基础处理及监测设计等设计原则、技术要求和计算方法。
本次修订是在原《水闸设计规范（试行）》（SD133-84）的基础上，结合近二十多年来我国西部地区水电工程建设中水闸建设的实践经验而对原规范进行修订，其适用的范围主要是山区、丘陵区的水闸设计，平原地区的小型水闸可参照使用。
4 总则4.0.1 水闸是具有挡水、调节水位和引水、泄水作用的低水头水工建筑物，在发电、灌溉、供水、航运等方面应用十分广泛。
水电系统现行的《水闸设计规范》SD133-84（试行）自1984年12月31日颁布试行以来，在我国水电工程的水闸建设中发挥了重要作用，但是随着我国水电建设的发展，水闸的布置型式和结构型式不断创新，规模不断发展，在深厚土质地基上修建近40m高的水闸也相继出现。
由于多年来水闸设计和建设积累了丰富的经验，使我国水电工程水闸的设计、科研和施工方面有了长足的发展。
为使水闸设计更加符合技术先进、经济合理的要求，对《水闸设计规范》SD133-84（试行）进行修订。
原水闸规范所规定的适用范围为平原区大、中型工程中的1级、2级、3级水闸，山区、丘陵区的水闸设计只是参照使用；该规范编制所参照的很多都是我国平原区的工程，其挡水高度均在10m左右。
目前国内很多水电站的水闸都是修建在山区、丘陵区的河道上。
所以本标准修订的目的是为了适应山区、丘陵区水闸工程建设的需要，统一山区、丘陵区水闸设计标准和技术要求，进一步提高水闸设计水平，更全面的反映我国山区、丘陵区河流水闸设计的特点。
水闸简介
《水闸施工规范》（SL27-91)
《水闸工程管理设计规范》（SL170-96) 《水闸技术管理规程》（SL75-94) 《水闸安全鉴定规定》（SL214-98)
2009.09
南京
主 要 内 容
1 概 述 水闸的类型、组成及构造 水闸的孔口尺寸 闸室安全和地基处理 水闸室消能防冲 闸下防渗 闸室结构与两岸连接建筑物 其他闸坝建筑物
一般
2009.09
南京
概
表2
工程等别 Ⅰ Ⅱ
述
水闸
水闸枢纽建筑物级别划分
永久性建筑物级别 主要建筑物 1 2 临时性建筑物 别 次要建筑物 级 3 3 4 4
Ⅲ
Ⅳ Ⅴ
3
4 5
4
5 5
5
5 \
南京
2009.09
概
2、洪水标准
述
水闸
平原区水闸的洪水标准应根据所在河流流域的防 洪规划规定的防洪任务，以近期防洪目标为主，并考 虑远景发展要求，按下表所列标准综合分析确定。
L j 6.9(h hc）
2009.09 南京
c
水闸消能防冲
③消力池底板（护坦）厚度：
要求满足抗浮和抗冲要求，且不小于0.5m。
水闸
抗冲：
t k1 q H
t k2 U W Pm
抗浮：
b
k1为消力池底板计算系数，可采用 0.150.20；k2为消力池底板安全系数， 可采用1.11.3
0 c s
2 h 8 q b1 0.25 c hc （ 1 1 ）（ ） 3 2 ghc b2
水闸
(1)
(2)
q h T h 0 2 2 g
3 c 2 0 c 2
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B0 0hs
Q 2g(H0 hs )
B0
Q
'h c 2gH0
（5-7） （5-9）
二、闸室单孔宽度 b 的确定 我国大中型水闸的单孔宽度一般采用
8～12m。 三、闸室总长度L的确定
闸室总宽度L=nb+(n-1)d，其中，d为闸
墩厚度
闸室总宽度拟定后，尚需要考虑闸墩等 的影响，进一步验算水闸的过水能力。
修建在山区和丘陵地区的水闸，其上游水位壅高往 往没有严格限制。可以根据水闸的任务、上游淹没 损失、工程造价、两岸堤防、地下水位等因素，经 多方案综合比较后确定。
2）进水闸
设计流量：等于渠道的设计取用流量。
上、下游水位：
进水闸的上游水位：为水库正常蓄水位或河道最低 水位。从河道取水流量较大时，要考虑取水口处河 道水位局部降落，
·但是，较大的单宽流量对河床冲刷破坏的能量增大， 容易发生冲刷破坏，需要加强消能防冲设施和护底措 施，增大相应造价。
·河床抗冲能力还与水流条件有关。在水深较大，上下 游水位差较小，出闸水流扩散较平顺的情况下，同样 的土基条件可以承受较大的单宽流量冲刷。
在我国一般采用的单宽流量为5～30m3/s，下表为江苏 省对不同闸基土壤选用单宽流量的经验值。在砂砾石 地基上可以取更大的单宽流量。
从过水能力和消能防冲两方面考虑，闸 室总宽度应与河道宽度相适应。
2）进水闸：进水闸的底板高程应该高于 冲砂闸或泄水闸的底板高程。
在地基条件好和上游水位较高的情况 下，可以尽量提高底板高程，或采用泄 流能力高的实用堰。
5.2.4 过闸单宽流量的确定
决定单宽流量大小的主要因素是河床抗冲能力。
·当选择较大的单宽流量时，可以减少拦河闸的闸室数 量和缩短泄水前缘总宽度，降低闸室总造价。
5.2.2设计流量和上、下游水位的确定
1）拦河闸
设计流量:根据工程等别确定相应的设计洪 水流量Q设和校核洪水流量Q校。
上、下游水位
下游水位：由下泄流量查下游河道天然水位～流 量关系曲线确定。
上游水位：
（1）正常蓄水位
拦河闸的上游正常蓄水位，要根据泄水闸 承担的任务，建成后上游淹没损失等因素确定。 在正常运用情况下，拦河闸的任务是控制上游水 位为正常蓄水位，以满足取水、航运等的要求。
5.2 水闸的孔口尺寸确定
5.2.1 闸孔和底板型式选择
土基上的拦河闸，闸孔型式多采用开敞式宽顶堰。 ·在地基条件较好的拦河闸可以采用驼峰堰。 ·岩基上的水闸常采用实用堰。 开敞式宽顶堰：结构简单、施工方便、地基应力均匀，
泄流能力大、上游水位壅高较小，有利于完成冲砂、 排污等其他任务。宽顶堰的流量系数为0.36～0.385。 驼峰堰和实用堰：流量系数较宽顶堰大，可以使枢纽 布置更紧凑。水闸上的实用堰多为低堰，其流量系数 参考有关文献。 实用堰：在淹没出流的情况下，流量系数急剧减少。 因此，经常或主要工况为淹没出流的泄水闸不宜于选 用实用堰。 上游水位变幅较大的水闸，可以考虑设置胸墙，以减 少闸门挡水高度和闸门受力。
不同土壤不冲单宽流量表
闸址土壤 单宽流量(m3/s)
粉土、粉砂 5~16
淤土 9
细砂土 粉质壤土
4~9
9~12
粘土 12~24
5.2.5 闸孔宽度的确定
一、闸孔总净宽B0的确定
（1）堰流时： B0
Q
3
m 2gH0 2
（5-1）
当堰顶处于高淹没度（hs/H0≥0.9) 时，
(2)孔流时：
进水闸的下游水位：由渠系规划和水闸额定取水流 量来确定确定。
3）排水闸：
设计流量：由设计暴雨、汇水面积及排水时间 确定。
上、下游水位：
上游水位：为渍水区内或排水渠末端相应于排水设 计流量时的水位；
下游水位：低于上游水位0.05～0.1m。
5.2.3 闸底板高程的选定
1）拦河闸：拦河闸的底板为平底板时， 闸底板的面高程等于或略高于河底高程， 有利于减轻闸前泥沙淤积。
（2）最高水位
泄水闸的水位为最高 水位。此时，闸门全开下泄洪水流量，上游水 位等于校核洪水流量下天然河道水位加上上游 水位壅高。
在平原地区建水闸，往往对上游水位壅高值的限制 较严。一般在洪水期泄洪时，上游水位壅高值只允 许控制在0.1～0.3m，否则将造成较大的上游淹没。