某水闸设计计算书

一、基本资料

1.水位

水闸计洪水位2.96m (P=1%)

堤防设计洪水位2.88m (P=2%)

历史最高洪水位2.60m

河最高控制水位1.30m

河设计运行水位-0.30m

2 工程等级及标准

联围为2级堤围，其主要建筑物为2级建筑物，次要建筑物为3级，临时性建筑物为4级。

3风浪计算要素

计算风速根据《河道堤防、水闸及泵站水文水利计算》中“相应年最高潮位日的最大风速计算成果表”查得为V=36m/s(P=2%)。

吹程在1：500实测地形图上求得D=300m

闸前平均水深H m=6.0m

4地质资料

根据××××××××××××院提供的《**水闸工程勘察报告》。

5地震设防烈度

根据《×××省地震烈度区划图》，*属7度地震基本烈度地区，故×××水闸重建工程地震烈度为7度。

6规定的安全系数

对于2级水闸，规规定的安全系数见下表1.6-1。

二、基本尺寸的拟定及复核

2.1抗渗计算

2.1.1渗径复核如下图拟定的水闸底板尺寸：

如下图拟定的水闸底板尺寸：

L=0.5+0.7*2+6+0.5+0.5+1.3+0.5+0.76*2+16.4+0.5

+1.3+0.7*2+0.5+0.7*2+6+0.5+0.5=40.72m

根据《水闸设计规》SL265-2001第4.3.2条表4.3.2,×××水闸闸基为换砂基础，渗径系数取C=7则：

设计洪水位下要求渗径长度：

L=C△H=7×[2.96-（-0.30）]=22.82m

∴L实〉L

∴满足渗透稳定要求。

2.2闸室引堤顶高程计算

闸侧堤顶高程按《堤防工程设计规》（GB50286—98）中的有关规定进行计算。其公式为：

A e R Y ++=

}]

)(7.0[13.0)(

0018.0{])(7.0[0137.0245

.027.022

V

gd th V gF th V

gd th V H g = 5.02)V

(9.13H

g V T g = L d

th

T g L ππ222

= βcos 22gd

F KV e =

H R K K K R O P V p △=

式中：Y —堤顶超高（m ）。 R —设计波浪爬高（m ）。 e —设计风壅增水高度（m ）。 A —安全超高（m ）。

H —平均波高（m ）。

T —平均波周期（s ）

。

V —计算风速（m/s ）。 F —风区长度（m ）。 L —堤前波浪的波长（m ）。 d —水域的平均水深。

K —综合摩阻系数，取K=3.6×10-6。

β—风向与垂直于堤轴线的法线的夹角（度）。 R p —累积频率为p 的波浪爬高。 K △—斜坡的糙率及渗透性系数，取0.80。 K v —经验系数。

K p —爬高累积频率换算系数。

R 0—无风情况下,光滑不透水护面(K △=1)、H =1m

时的爬高值。

设计工况的设计潮水位为2.88m （P=2%），计算风速为V=36m/s ；风区长度F=300m ；风区的平均水深d 根据实测地形图求得为6.0m 。经计算：

0025.02

=V

H

g 求得平均波高H =0.34m ，

702.0=V

T

g 求得平均波周期T =2.58 s ，

平均波长L=10.34m ，风壅水面高度e=0.01m ，经验系数K v 由附录C 表C.3.1-2求得为1.289，爬高累积频率换算系数K p 由附录C 表C.3.1-3求得为2.07，R 0由附录C 表C.3.1-4求得为1.24，则计算得波浪爬高：

R p =0.8*1.289*2.07*1.24*0.34=0.90m ；

堤顶的设计安全超高值按2级堤防，由规取为A=0.8m ，则堤顶的超高值Y 为1.71m ，堤顶的计算高程为4.59m ，考虑到沉降的因素，结合干堤现状则设计堤顶高程取为4.90m 。 2.3 闸顶高程计算

闸顶高程按《水闸设计规》中的有关规定进行计算。其计算公式为：

A h h h Z z p +++=0

}])(7.0[13.0)(

0018.0{])

(

7.0[13.07

.02

45

.02

7

.02

2

v gH th v gD

th v gH th v gh m m m = 5

.020

0)(9.13v gh v gT m m = m

m m L H th

gT L ππ222

= m

m

p z L H

cth

L h h ππ22

=

式中：Z —闸顶高程（m ）。 h 0—计算潮水位（m ）。 A —安全超高（m ）。

h m —平均波高（m ）。

v 0—计算风速（m/s ）。 D —风区长度（m ）。

H m —风区的平均水深（m ）。

T m —平均波周期（s ）。

L m —平均波周长（m ）。 H —闸深水深（m ）。

h p—相应于波列累积频率p的波高（m）。

h z—波浪中心线超出计算水位的高度（m）。

设计工况的设计潮水位为h0=3.48m（P=1%），相应设计最大风速为V0=40m/s；风区长度为300m；风区的平均水深H m根据实测地形图求得为 6.05m；相应求得平均波高h m=0.38m，平均波周期T m=2.74s，平均波长L m=11.58m；由附录E表E.0.1-1查得波列累积频率为1%，再由h m/H m=0.06，查附录E表E.0.1-2得h p/h m=2.34，则设计风浪波高h p=0.89m；求得h z=0.22m；水闸的设计安全超高值按水闸级别为2级由规取A=0.4m，则水闸在设计工况下的闸顶高程Z=2.96+0.89+0.22+0.4=4.47m。

根据《水闸设计规》，位于防洪（挡潮）堤上的水闸，其堤顶高程不得低于防洪（挡潮）堤堤顶的高程，则本次设计的闸室顶高程取为4.90m。