水闸设计中设计水位的确定
水闸设计规范(SL_265-2001)
中华人民共和国行业标准SL 265-2001水闸设计规范Desidn specification for sluice2001-02-28发布2001-04-01实施中华人民共和国水利部发布中华人民共和国行业标准水闸设计规范Desidn specification for sluiceSL 265-2001主编单位：江苏省水利勘测设计研究院批准部门：中华人民共和国水利部施行日期：2001年4月1日中华人民共和国水利部关于批准发布《水闸设计规范》SL 265-2001的通知水国科［2001］62号部直属各单位,各省,自治区,直辖市,计划单列市水利(水务)厅(局),新疆生产建设兵团水利局：根据部水利水电技术标准制定,修订计划,由水利水电规划设计总院主持,以江苏省水利勘测设计研究院为主编单位修订的《水闸设计规范》,经审查批准为水利行业标准,并予以发布.标准的名称和编号为：《水闸设计规范》SL 265-2001(代替SD133-84).本标准自2001年4月1日起实施.在实施过程中,请各单位注意总结经验,如有问题请函告主持部门,并由其负责解释.标准文本由中国水利水电出版社出版发行.二○○一年二月二十八日前言根据水利部水利水电规划设计总院水规设字(1995)0037号"关于开展《水闸设计规范》(SD133-84)修订工作的意见",水利部水利水电规划设计管理局水规局技［1997］7号"关于印发水利水电勘测设计技术标准修订工作会议有关文件的通知",对SD133-84,(以下简称原规范)进行修订.修订后的SL 265-2001《水闸设计规范》,(以下简称本规范)主要包括下列技术内容：---水闸的等级划分及洪水标准；---水闸的闸址选择和总体布置；---水闸的水力设计和防渗排水设计；---水闸的结构设计；---水闸的地基计算及处理设计；---水闸的观测设计等.对原规范进行修订的主要技术内容如下：---拓宽了原规范的适用范围,在各章节中增加了有关山区,丘陵区水闸及建于岩石地基上水闸设计的若干规定；---增加了有关水闸等级划分及洪水标准的规定；---对有关水闸闸址选择方面的规定内容进行了修改和增订；---增加了有关水闸枢纽布置的规定,并对有关水闸闸室结构,防渗排水设施,消能防冲设施和两岸连接结构等选型布置方面的规定内容进行了修改和增订(包括增加了闸室胸墙结构,冻胀土地基上和地震区的水闸结构,垂直防渗体和排水设施,大型多孔水闸消能防冲设施的选型布置等)；---对有关水闸闸孔总净宽计算,消能防冲设施的设计计算和闸门控制运用方式的拟定等方面的规定内容进行了修改和增订(包括修改了以堰上水头为主要因素的闸孔总净宽计算公式和系数表,消力池深度和底板厚度的计算公式等,增加了以流速水头为主要因素的闸孔总净宽计算公式,上游护底首端的河床冲刷深度计算公式和跌坎面流式消能计算公式等)；---对有关闸基渗透压力计算,闸基抗渗稳定性验算,滤层设计和永久缝止水设计等方面的规定内容进行了修改和增订(包括增加了岩石地基上水闸闸基防渗帷幕和排水孔设计的规定以及岩石地基上闸基渗透压力计算公式等)；---对有关水闸荷载计算及组合,闸室和岸墙,翼墙的稳定计算,结构应力分析等方面的规定内容进行了修改和增订(包括修改了荷载类别及荷载组合表,闸室底板应力分析中对底板自重和边荷载的取值等,增加了水闸结构对材料的要求,土压力计算公式,岩石地基上闸室抗滑稳定计算公式,闸室检修时抗浮稳定计算公式和岩石地基上翼墙抗倾覆稳定计算公式等)；---对有关岩土分类及其试验方法,水闸地基整体稳定计算,地基沉降计算和地基处理设计等方面的规定内容进行了修改和增订(包括修改了土的分类方法和水闸地基沉降计算公式等,增加了岩石分类方法,岩石与碎石土地基允许承载力指标,计算土质地基允许承载力的汉森公式,土质地基附加应力计算公式,岩石地基的处理方法和土质地基强力夯实处理方法等)；---对有关水闸观测项目的设置,观测设施的布置,观测方法的拟定和整理分析观测资料的技术要求等方面的规定内容进行了修改和增订.本规范解释单位：水利部水利水电规划设计总院本规范主编单位：江苏省水利勘测设计研究院本规范参编单位：水利部四川水利水电勘测设计研究院本规范主要起草人：陈登毅张平易许宗喜吴明全袁文健目次1 总则2 水闸等级划分及洪水标准2.1 工程等别及建筑物级别2.2 洪水标准3 闸址选择4 总体布置4.1 枢纽布置4.2 闸室布置4.3 防渗排水布置4.4 消能防冲布置4.5 两岸联接布置5 水力设计6 防渗排水设计7 结构设计7.1 一般规定7.2 荷载计算及组合7.3 闸室稳定计算7.4 岸墙,翼墙稳定计算7.5 结构应力分析8 地基计算及处理设计8.1 一般规定8.2 地基整体稳定计算8.3 地基沉降计算8.4 地基处理设计9 观测设计附录A 闸孔总净宽计算附录B 消能防冲计算附录C 渗透压力计算附录D 土压力计算附录E 浪压力计算附录f 岩土分类附录G 土质地基划分附录H 地基允许承载力计算附录J 地基附加应力计算本规范的用词和用语说明1总则1.0.1 为了适应水闸工程建设的需要,统一水闸设计标准和技术要求,提高水闸设计水平,做到技术先进,安全可靠,经济合理,实用耐久,管理方便,特制定本规范.1.0.2 本规范适用于新建,扩建的大,中型水闸设计.大,中型水闸的加固,改建设计以及小型水闸设计可参照使用.对于特殊重要的大型水闸设计,应进行专门研究.1.0.3 水闸设计应认真搜集和整理各项基本资料.选用的基本资料应准确可靠,满足设计要求.1.0.4 水闸设计应从实际出发,广泛吸取工程实践经验,进行必要的科学试验,积极采用新结构,新技术,新材料,新设备.1.0.5 水闸设计除应符合本规范外,尚应符合国家现行的有关标准的规定.2水闸等级划分及洪水标准2.1工程等别及建筑物级别2.1.1 平原区水闸枢纽工程应根据水闸最大过闸流量及其防护对象的重要性划分等别,其等别应按表2.1.1确定.规模巨大或在国民经济中占有特殊重要地位的水闸枢纽工程,其等别应经论证后报主管部门批准确定.注：当按表列最大过闸流量及防护对象重要性分别确定的等别不同时,工程等别应经综合分析确定.2.1.2 水闸枢纽中的水工建筑物应根据其所属枢纽工程等别,作用和重要性划分级别,其级别应按表2.1.2确定.注：永久性建筑物指枢纽工程运行期间使用的建筑物.主要建筑物指失事后将造成下游灾害或严重影响工程效益的建筑物.次要建筑物指失事后不致造成下游灾害或对工程效益影响不大并易于修复的建筑物.临时性建筑物指枢纽工程施工期间使用的建筑物.2.1.3 山区,丘陵区水利水电枢纽中的水闸,其级别可根据所属枢纽工程的等别及水闸自身的重要性按表2.1.2确定.山区,丘陵区水利水电枢纽工程等别应按国家现行的《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL 252-2000)的规定确定.2.1.4 灌排渠系上的水闸,其级别可按现行的GB50288-99《灌溉与排水工程设计规范》的规定确定.2.1.5 位于防洪(挡潮)堤上的水闸,其级别不得低于防洪(挡潮)堤的级别.2.1.6 对失事后造成巨大损失或严重影响,或采用实践经验较少的新型结构的2～5级主要建筑物,经论证并报主管部门批准后可提高一级设计；对失事后造成损失不大或影响较小的1～4级主要建筑物,经论证并报主管部门批准后可降低一级设计.2.2洪水标准2.2.1 平原区水闸的洪水标准应根据所在河流流域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,按表2.2.1所列标准综合分析确定.2.2.2 挡潮闸的设计潮水标准应按表2.2.2确定.兼有排涝任务的挡潮闸,其设计排涝标准可按表2.2.4确定.注：若确定的设计潮水位低于当地历史最高潮水位时,应以当地历史最高潮水位作为校核潮水标准.2.2.3 山区,丘陵区水利水电枢纽中的水闸,其洪水标准应与所属枢纽中永久性建筑物的洪水标准一致.山区,丘陵区水利水电枢纽中永久性建筑物的洪水标准应按国家现行的SL 252-2000的规定确定.2.2.4 灌排渠系上的水闸,其洪水标准应按表2.2.4确定.注：灌排渠系上的水闸校核洪水标准,可视具体情况和需要研究确定.2.2.5 位于防洪(挡潮)堤上的水闸,其防洪(挡潮)标准不得低于防洪(挡潮)堤的防洪(挡潮)标准.2.2.6 按本规范2.1.6条规定提高或降低一级设计的水闸,其洪水标准可按提高或降低后的级别确定.2.2.7 平原区水闸闸下消能防冲的洪水标准应与该水闸洪水标准一致,并应考虑泄放小于消能防冲设计洪水标准的流量时可能出现的不利情况.山区,丘陵区水闸闸下消能防冲设计洪水标准,可按表2.2.7确定,并应考虑泄放小于消能防冲设计洪水标准的流量时可能出现的不利情况.当泄放超过消能防冲设计洪水标准的流量时,允许消能防冲设施出现局部破坏,但必须不危及水闸闸室安全,且易于修复,不致长期影响工程运行.2.2.8的规定幅度,结合风险度综合分析合理选定.对失事后果严重的重要工程,应考虑遭遇超标准洪水的应急措施.表2.2.8 临时性建筑物洪水标准3闸址选择3.0.1 闸址应根据水闸的功能,特点和运用要求,综合考虑地形,地质,水流,潮汐,泥沙,冻土,冰情,施工,管理,周围环境等因素,经技术经济比较后选定.3.0.2 闸址宜选择在地形开阔,岸坡稳定,岩土坚实和地下水水位较低的地点.闸址宜优先选用地质条件良好的天然地基,避免采用人工处理地基.3.0.3 节制闸或泄洪闸闸址宜选择在河道顺直,河势相对稳定的河段,经技术经济比较后也可选择在弯曲河段裁弯取直的新开河道上.3.0.4 进水闸,分水闸或分洪闸闸址宜选择在河岸基本稳定的顺直河段或弯道凹岸顶点稍偏下游处,但分洪闸闸址不宜选择在险工堤段和被保护重要城镇的下游堤段.3.0.5 排水闸(排涝闸)或泄水闸(退水闸)闸址宜选择在地势低洼,出水通畅处,排水闸(排涝闸)闸址且宜选择在靠近主要涝区和容泄区的老堤堤线上.3.0.6 挡潮闸闸址宜选择在岸线和岸坡稳定的潮汐河口附近,且闸址泓滩冲淤变化较小,上游河道有足够的蓄水容积的地点.3.0.7 若在多支流汇合口下游河道上建闸,选定的闸址与汇合口之间宜有一定的距离. 3.0.8 若在平原河网地区交叉河口附近建闸,选定的闸址宜在距离交叉河口较远处.3.0.9 若在铁路桥或Ⅰ,Ⅱ级公路桥附近建闸,选定的闸址与铁路桥或Ⅰ,Ⅱ级公路桥的距离不宜太近.3.0.10 选择闸址应考虑材料来源,对外交通,施工导流,场地布置,基坑排水,施工水电供应等条件.3.0.11 选择闸址应考虑水闸建成后工程管理维修和防汛抢险等条件.3.0.12 选择闸址还应考虑下列要求：---占用土地及拆迁房屋少；---尽量利用周围已有公路,航运,动力,通信等公用设施；---有利于绿化,净化,美化环境和生态环境保护；---有利于开展综合经营.4总体布置4.1枢纽布置4.1.1 水闸枢纽布置应根据闸址地形,地质,水流等条件以及该枢纽中各建筑物的功能,特点,运用要求等确定,做到紧凑合理,协调美观,组成整体效益最大的有机联合体.4.1.2 节制闸或泄洪闸的轴线宜与河道中心线正交,其上,下游河道直线段长度不宜小于5倍水闸进口处水面宽度.位于弯曲河段的泄洪闸,宜布置在河道深泓部位.4.1.3 进水闸或分水闸的中心线与河(渠)道中心线的交角不宜超过30°,其上游引河(渠)长度不宜过长.位于弯曲河(渠)段的进水闸或分水闸,宜布置在靠近河(渠)道深泓的岸边.分洪闸的中心线宜正对河道主流方向.4.1.4 排水闸或泄水闸的中心线与河(渠)道中心线的交角不宜超过60°,其下游引河(渠)宜短而直,引河(渠)轴线方向宜避开常年大风向.4.1.5 滨湖水闸的轴线宜与上游来水方向正交.当上,下游水面较宽阔时,可根据需要设一定长度的导水堤.4.1.6 水闸枢纽中的船闸,泵站或水电站宜靠岸布置,但船闸不宜与泵站或水电站布置在同一岸侧.船闸,泵站或水电站与水闸的相对位置,应能保证满足水闸通畅泄水及各建筑物安全运行的要求.4.1.7 多泥沙河流上的水闸枢纽,应在进水闸进水口或其他取水建筑物取水口的相邻位置设冲沙闸(排沙闸)或泄洪冲沙闸,并应注意解决进水闸进水口或其他取水建筑物取水口处可能产生的泥沙淤堵问题.4.1.8 上,下游平水机会较多,且有一般通航要求的水闸,可设置通航孔.通航孔位置应根据过闸安全和管理方便的原则确定,但不宜紧靠泵站或水电站.4.1.9 上,下游水位差不大,且有一般过木要求的水闸,可设置过木孔或在岸边设过木道.过木孔或岸边过木道位置应根据水流条件和漂木特点确定,但不宜紧靠泵站或水电站.4.1.10 经常有水流下泄,且有过鱼要求的水闸,可结合岸墙,翼墙的布置设置鱼道.鱼道下泄水流宜与河道水流斜交,其出口位置不宜紧靠泄洪闸.4.1.11 平原区上游有余水可以利用,且有发电要求的水闸,可结合岸墙,翼墙的布置设置小型水力发电机组或在边闸孔内设置可移式发电装置.4.1.12 水流流态复杂的大型水闸枢纽布置,应经水工模型试验验证.模型试验范围应包括水闸上,下游可能产生冲淤的河段.4.2闸室布置4.2.1 水闸闸室布置应根据水闸挡水,泄水条件和运行要求,结合考虑地形,地质等因素,做到结构安全可靠,布置紧凑合理,施工方便,运用灵活,经济美观.4.2.2 闸室结构可根据泄流特点和运行要求,选用开敞式,胸墙式,涵洞式或双层式等结构型式.整个闸室结构的重心应尽可能与闸室底板中心相接近,且偏高水位一侧.1 闸槛高程较高,挡水高度较小的水闸,可采用开敞式；泄洪闸或分洪闸宜采用开敞式；有排冰,过木或通航要求的水闸,应采用开敞式.2 闸槛高程较低,挡水高度较大的水闸,可采用胸墙式或涵洞式；挡水水位高于泄水运用水位,或闸上水位变幅较大,且有限制过闸单宽流量要求的水闸,也可采用胸墙式或涵洞式.3 要求面层溢流和底层泄流的水闸,可采用双层式；软弱地基上的水闸,也可采用双层式.4.2.3 开敞式闸室结构可根据地基条件及受力情况等选用整体式或分离式.涵洞式和双层式闸室结构不宜采用分离式.4.2.4 水闸闸顶高程应根据挡水和泄水两种运用情况确定.挡水时,闸顶高程不应低于水闸正常蓄水位(或最高挡水位)加波浪计算高度与相应安全超高值之和；泄水时,闸顶高程不应低于设计洪水位(或校核洪水位)与相应安全超高值之和.水闸安全超高下限值见表4.2.4.位于防洪(挡潮)堤上的水闸,其闸顶高程不得低于防洪(挡潮)堤堤顶高程.闸顶高程的确定,还应考虑下列因素：---软弱地基上闸基沉降的影响；---多泥沙河流上,下游河道变化引起水位升高或降低的影响；---防洪(挡潮)堤上水闸两侧堤顶可能加高的影响等.4.2.5 闸槛高程应根据河(渠)底高程,水流,泥沙,闸址地形,地质,闸的施工,运行等条件,结合选用的堰型,门型及闸孔总净宽等,经技术经济比较确定.建造在复式河床上的水闸,当闸基为岩石或坚硬的粘性土时,可选用高,低闸槛的布置型式,但必须妥善布置防渗排水设施.4.2.6 闸孔总净宽应根据泄流特点,下游河床地质条件和安全泄流的要求,结合闸孔孔径和孔数的选用,经技术经济比较后确定.4.2.7 闸孔孔径应根据闸的地基条件,运用要求,闸门结构型式,启闭机容量,以及闸门的制作,运输,安装等因素,进行综合分析确定.选用的闸孔孔径应符合国家现行的(SL 74-95)《水利水电工程钢闸门设计规范》所规定的闸门孔口尺寸系列标准.闸孔孔数少于8孔时,宜采用单数孔.4.2.8 闸室底板型式应根据地基,泄流等条件选用平底板,低堰底板或折线底板.1 一般情况下,闸室底板宜采用平底板；在松软地基上且荷载较大时,也可采用箱式平底板.2 当需要限制单宽流量而闸底建基高程不能抬高,或因地基表层松软需要降低闸底建基高程,或在多泥沙河流上有拦沙要求时,可采用低堰底板.3 在坚实或中等坚实地基上,当闸室高度不大,但上,下游河(渠)底高差较大时,可采用折线底板,其后部可作为消力池的一部分.4.2.9 闸室底板厚度应根据闸室地基条件,作用荷载及闸孔净宽等因素,经计算并结合构造要求确定.4.2.10 闸室底板顺水流向长度应根据闸室地基条件和结构布置要求,以满足闸室整体稳定和地基允许承载力为原则,进行综合分析确定.4.2.11 闸室结构垂直水流向分段长度(即顺水流向永久缝的缝距)应根据闸室地基条件和结构构造特点,结合考虑采用的施工方法和措施确定.对坚实地基上或采用桩基的水闸,可在闸室底板上或闸墩中间设缝分段；对软弱地基上或地震区的水闸,宜在闸墩中间设缝分段.岩基上的分段长度不宜超过20m,土基上的分段长度不宜超过35m.当分段长度超过本条规定数值时,宜作技术论证.永久缝的构造型式可采用铅直贯通缝,斜搭接缝或齿形搭接缝,缝宽可采用2～3cm.4.2.12 闸墩结构型式应根据闸室结构抗滑稳定性和闸墩纵向刚度要求确定,一般宜采用实体式.闸墩的外形轮廓设计应能满足过闸水流平顺,侧向收缩小,过流能力大的要求.上游墩头可采用半圆形,下游墩头宜采用流线形.4.2.13 闸墩厚度应根据闸孔孔径,受力条件,结构构造要求和施工方法等确定.平面闸门闸墩门槽处最小厚度不宜小于0.4m.4.2.14 工作闸门门槽应设在闸墩水流较平顺部位,其宽深比宜取1.6～1.8.根据管理维修需要设置的检修闸门门槽,其与工作闸门门槽之间的净距离不宜小于1.5m.当设有两道检修闸门门槽时,闸墩和底板必须满足检修期的结构强度要求.4.2.15 边闸墩的选型布置应符合本规范 4.2.12～4.2.14条的规定.兼作岸墙的边闸墩还应考虑承受侧向土压力的作用,其厚度应根据结构抗滑稳定性和结构强度的需要计算确定.4.2.16 闸门结构的选型布置应根据其受力情况,控制运用要求,制作,运输,安装,维修条件等,结合闸室结构布置合理选定.1 挡水高度和闸孔孔径均较大,需由闸门控制泄水的水闸宜采用弧形闸门.2 当永久缝设置在闸室底板上时,宜采用平面闸门；如采用弧形闸门时,必须考虑闸墩间可能产生的不均匀沉降对闸门强度,止水和启闭的影响.3 受涌浪或风浪冲击力较大的挡潮闸,宜采用平面闸门,且闸门面板宜布置在迎潮侧.4 有排冰或过木要求的水闸,宜采用平面闸门或下卧式弧形闸门；多泥沙河流上的水闸,不宜采用下卧式弧形闸门.5 有通航或抗震要求的水闸,宜采用升卧式平面闸门或双扉式平面闸门.6 检修闸门应采用平面闸门或叠梁式闸门.4.2.17 露顶式闸门顶部应在可能出现的最高挡水位以上有0.3～0.5m的超高.4.2.18 启闭机型式可根据门型,尺寸及其运用条件等因素选定.选用启闭机的启闭力应等于或大于计算启闭力,同时应符合国家现行的SL 41-93《水利水电工程启闭机设计规范》所规定的启闭机系列标准.当多孔闸门启闭频繁或要求短时间内全部均匀开启时,每孔应设一台固定式启闭机.4.2.19 闸室胸墙结构可根据闸孔孔径大小和泄水要求选用板式或板梁式.孔径小于或等于6m时可采用板式,孔径大于6m时宜采用板梁式.胸墙顶宜与闸顶齐平.胸墙底高程应根据孔口泄流量要求计算确定.胸墙上游面底部宜做成流线形.胸墙厚度应根据受力条件和边界支承情况计算确定.对于受风浪冲击力较大的水闸,胸墙上应留有足够的排气孔.胸墙与闸墩的连接方式可根据闸室地基,温度变化条件,闸室结构横向刚度和构造要求等采用简支式或固支式.当永久缝设置在底板上时,不应采用固支式.4.2.20 闸室上部工作桥,检修便桥,交通桥可根据闸孔孔径,闸门启闭机型式及容量,设计荷载标准等分别选用板式,梁板式或板拱式,其与闸墩的连接型式应与底板分缝位置及胸墙支承型式统一考虑.有条件时,可采用预制构件,现场吊装.工作桥的支承结构可根据其高度及纵向刚度选用实体式或刚架式.工作桥,检修便桥和交通桥的梁(板)底高程均应高出最高洪水位0.5m以上；若有流冰,应高出流冰面以上0.2m.4.2.21 松软地基上的水闸结构选型布置尚应符合下列要求：1 闸室结构布置匀称,重量轻,整体性强,刚度大；2 相邻分部工程的基底压力差小；3 选用耐久,能适应较大不均匀沉降的止水型式和材料；4 适当增加底板长度和埋置深度.4.2.22 冻胀性地基上水闸结构选型布置尚应符合下列要求：1 闸室结构整体性强,刚度大；2 Ⅲ级冻涨土地基上的1,2,3级水闸和Ⅳ,Ⅴ级冻涨土地基上的各级水闸,其基础埋深不小于基础设计冻深；3 在满足地基承载力要求的情况下,减小闸室底部与冻涨土的接触面积；4 在满足防渗,防冲和水流衔接条件的情况下,缩短进出口长度；5 适当减小冬季暴露的大,中型水闸铺盖,消力池底板等底部结构的分块尺寸.4.2.23 地震区水闸结构选型布置尚应符合下列要求：1 闸室结构布置匀称,重量轻,整体性强,刚度大；2 降低工作桥排架高度,减轻其顶部重量,并加强排架柱与闸墩和桥面结构的抗剪连接；3 在闸墩上分缝,并选用耐久,能适应较大变形的止水型式和材料；4 加强地基与闸室底板的连接,并采取有效的防渗措施；5 适当降低边墩(岸墙)后的填土高度,减少附加荷载；6 上游防渗铺盖采用混凝土结构,并适当布筋.4.3防渗排水布置4.3.1 水闸防渗排水布置应根据闸基地质条件和水闸上,下游水位差等因素,结合闸室,消能防冲和两岸连接布置进行综合分析确定.4.3.2 均质土地基上的水闸闸基轮廓线应根据选用的防渗排水设施,经合理布置确定.在工程规划和可行性研究阶段,初步拟定的闸基防渗长度应满足公式(4.3.2)要求：L＝CΔH (4.3.2)。
水闸水力计算实例
水闸水力计算实例水闸是一种控制水位和流量的水工建筑物，主要用于调节河流、运河和湖泊的水位，以及防止洪水和控制水流。
水闸的设计和运行需要进行水力计算，以确定其参数和尺寸。
本文将给出一个水闸水力计算的实例，以帮助读者更好地理解水闸的设计原理和计算方法。
假设我们需要设计一个水流量为Q的水闸，用于控制一条河流的水位。
为了简化问题，我们假设水流是稳定的，即不考虑水流的变化和波动。
首先，我们需要确定水闸的开度和闸门的形状。
理想情况下，水闸的开度应该与水流的流量成正比。
由于闸门的开度对流量的影响主要来自两个方面：开度与闸门的宽度和高度有关，而闸门的宽度和高度又会影响水流的截面积。
因此，我们需要通过计算来确定适当的闸门尺寸和开度。
水流的流量Q可以通过流速v和截面积A来计算，即Q=vA。
在水闸中，流速和流量的关系可以通过水动力学公式来描述。
其中最常用的公式是曼宁公式，用来计算水流在河道中的流速。
曼宁公式的表达式为：v=(1/n)R^(2/3)S^(1/2)，其中v表示流速，n表示曼宁粗糙系数，R表示水力半径，S表示水流坡度。
水力半径R可以通过计算截面积和周长来计算，即：R=A/P，其中P表示水流的周长。
现在，假设我们已经确定了水流速度v和水流的坡度S。
我们需要计算水流的截面积A和周长P，以及水流的水力半径R。
然后，我们可以使用曼宁公式计算流量Q。
接下来，我们需要确定适当的闸门尺寸和开度，以控制水流量。
闸门的宽度和高度可以通过计算流量Q和流速v来确定。
由于闸门的宽度和高度也会对水流的截面积和周长产生影响，我们需要通过迭代计算来确定最佳的闸门尺寸和开度。
一般来说，闸门的宽度和高度应该能够满足水流截面积和周长的要求，并且能够适应不同流量的变化。
为了简化计算，我们可以使用经验公式来确定闸门的尺寸和开度。
例如，可以使用流量-闸门开度关系曲线来确定闸门开度和宽度的关系。
最后，我们需要考虑水闸的泄流能力。
泄流能力是指水闸能够通过的最大流量。
水闸工程管理设计规范
４
工
程
观
测
４１ 一般规 定 ．
４１１ 水闸 ．． 工程应根据工程等级、 规模、 地质条件等， 有针对性
地确定工程观测项 目，设置相应的观测设施 ，通过 观测达到下列
目的 ：
（）通过对水闸工程的检查和观测， １ 掌握其状态 变化 和工作
情况 ，保证工程安全 。
（）检验设计的正确性。 ２ （）积累资料， ３ 提高设计和管理水平。 ４１２ 水闸 ．． 工程观测设 计应包括观测 目 项 选定、观测设施布置、
测。
４２４ 沉降观测， ．． 一般埋设沉降标点 进行观测。 沉降标点可 布置
在 闸室和岸墙 、 翼墙底板 的端 点和中点。 施工期可埋设在底板上 ， 后期引接至上部结构上 。
４２５ 闸基 ．． 扬压力观测， 一般埋设测压管或渗压计进行观测。 测
点的数量及位置 ，应根据水闸的结构形式 、地下轮廓线形状和基 础地质情况等因素确定 ，并应 以能测 出基础扬压力 的分布 和变化 为原则 ，一般布置在地下轮廓线有代表性 的转折处 。 测压断面应不少于两组 ，每组断面上测点不应少于三个 。对 于侧向绕流 ，观测点可根据具体条件进行布置 。
测。
４３４ 水闸发生裂缝后应进行裂缝观测 。 ．． ４３５ 对特别重要的水闸 ， 了解 不同工作条件下结构应力的 ．． 需要 分布和变化规律 ，为工程 的控制运用 、验证 设计和 科学研究提供 资料 ，可设置结构应力观测项 目。其测 点布置 和观测方 法 ，可根 据结构设计和科研的需要确定 。 ４３‘ 为 了验证工程 设计和科研的需要， ．． 了解地基土和 回填 上对 水闸的作用情况 ，可设置地基反力和墙背土压力观测项 目。
４３７ 沿海地区 ．． 的水闸 或附 近有污染源的 水闸， 于海水或有害 由 物质对水闸混凝土有浸蚀作用， 应设置混凝土碳化观测项目。 测 点设置和观测方法， 可根据具体情况确定
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。
水闸管理范围划定标准
水闸管理范围划定标准
水闸管理范围划定标准通常由当地政府或水利部门制定，并根据实际情况进行调整。
以下是一些可能用于划定水闸管理范围的标准：
1. 水闸的设计标准：水闸的设计标准通常包括水闸的高度、长度、宽度、闸门数量和尺寸等参数。
这些参数可以用来确定水闸的管理范围。
2. 水闸的功能：水闸的功能通常包括调节水位、防洪、灌溉、航运等。
不同的功能需要不同的管理范围，因此可以根据水闸的功能来划定管理范围。
3. 水闸的位置：水闸的位置也是划定管理范围的重要因素。
水闸周围的环境、地形、水流等都会影响水闸的管理范围。
4. 水闸的安全性：水闸的安全性是划定管理范围的首要考虑因素。
水闸管理范围应该包括水闸周围的区域，以确保水闸的安全运行。
5. 水闸的管理需要：水闸的管理需要也是划定管理范围的重要因素。
水闸管理范围应该包括足够的空间，以便管理人员进行巡查、维修和保养等工作。
综合考虑以上因素，可以制定水闸管理范围划定标准。
在实际操作中，还需要根据当地的实际情况进行调整和完善。
水力计算
0.1062
0.4054
0.4038
0.0518
0.0518
0.154
0.0962
1.269
0.064
0.5
0.034
0.22
10%
1.75
0.1463
0.5586
0.5565
0.0714
0.0714
0.2122
0.1326
1.749
0.091
0.047
2%
2.27
0.1899
0.7246
0.7218
(5—14)
2）底板水平段平均渗透坡降
(5—15)
经计算，泄洪闸在各种水位组合情况下的渗流计算值见表
表6阻力系数计算表
位置
进口段
内部垂直段
垂直邻近水平段
水平段
出口段
拦河闸
0.8367
0.3266
0.3266
0.0204
0.0204
0.1213
0.0877
8.6544
经计算，拦河闸在各种水位组合情况下的渗流计算值见表7、8。
0.77
21.79
0.3
8.08
0.909
0.80
20.97
（计算中 取值为1）
当设计洪水位：Q10%=439.27m3/s时，闸净宽为最大值为20.17m。当校核洪水位：Q2%=757.34m3/s时，闸净宽为最大值为22.68m。
根据以上计算拟定4×6m泄洪闸满足泄洪要求。
3. 泄流计算
3.1
麻林河拦河闸采用的自动翻板门，洪水流量达到设计、校核水位时，翻板闸门全开卧倒，水流经过翻板闸门段为进口曲线型实用堰上有悬卧短平板情况的过流。
学习分享-节制闸计算(个人整理)
1、工程等级划分及洪水标准根据《水闸设计规范》SL265-2001对工程规模的划分规定，确定本工程等别为IV 等，主要建筑物按4级设计，本设计确定防洪标准为20年一遇。
2、闸顶高程、闸门高程确定根据《水闸设计规范》，闸顶高程需根据水闸挡水和过水两种运用情况确定。
外江（西小江）设计洪水位为20年一遇高水位5.10m （钱清站），常水位为3.9m ；内河20年一遇设计洪水位5.38m （萧山站），常水位水位3.9m 。
2.1闸顶高程挡水运用情况闸顶高程需满足：闸顶高程≥正常蓄水位（或最高挡水位）+波浪计算高度+相应安全超高，泄水运用情况闸顶高程需满足：闸顶高程≥设计洪水位（或校核洪水位）+相应安全超高； ⑴波浪要素计算年最大风速v 0=22.5m/s 风区长度 D=80m 风区平均水深H m =3.9m根据SL265-2001规范规定，采用下列公式计算波浪要素：⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=7.02045.0207.020207.013.00018.07.013.0v gH th v gD th v gH th v gh m mm5.02009.13⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=v gh v gT m mmm m L H th gT L ππ222=计算得平均波高h m =0.11m平均波周期T m =1.49s 平均波长L m =3.46m本工程主要建筑级别为4级，波浪累计频率为p=10%， 由h m /H m =0.11/4.02≈0.0，故计算波高h p=5%=0.11×1.71=0.188m ⑵闸顶高程确定挡水工况：闸顶高程≥（正常蓄水位）或最高挡水位+波浪计算高度+相应安全超高外江常水位3.9m ，安全超高为0.3m外江20年一遇设计洪水位5.10m ，安全超高值0.2m 正常蓄水位情况闸顶高程：m d 388.430.0188.09.3=++=∇ 最高当水情况闸顶高程：m c 488.52.0188.01.5=++=∇ 泄水工况：闸顶高程≥设计洪水位+相应安全超高 内河设计洪水位5.38m ，安全超高值0.5m ， 故：泄水工况闸顶高程：m d 88.550.038.5=+=∇ 即：取闸顶高程为m 0.6=∇。
刍议水利水电工程中水闸的设计优化
城市工程92产 城刍议水利水电工程中水闸的设计优化高帅摘要：水利水电工程项目中越来越多地使用到水闸技术。
水闸的施工很繁琐，水利水电工程要求水闸的施工既能够满足调节水速，也能够提高转化电能的效率。
所以，要求水闸施工技术不断进行优化及创新，以满足工程的要求。
本文讲述水闸设计技术不断优化的措施。
关键词：水利水电工程；水闸；设计1 水利水电工程中水闸施工技术的重要性及作用1.1 重要性随着社会的不断发展，各个行业对于水资源、电力资源的需求量不断增加，需要水利水电工程拓展渠道，不断扩大产业规模，配合对应的施工技术提升发电效率，满足实际的发展需求。
通过水闸施工技术，可以进一步加快电能的转化速率。
水闸施工技术主要通过水势能的控制，对电能转换速率加以控制。
虽然我国河流面积较大，但总体上表现出东多西少的问题，所以，需要实现技术的创新，提升水资源的实际利用率，并且减少环境带来的污染。
1.2 作用一般来说，水闸是在大坝内部或是河流梁道设置，其设置有利于河流的上游取水，同时也方便船只的通行。
水闸除帮助水利水电工程提升其质量之外，还能够实现洪涝灾害的有效预防，实现水流量的协调处理，最终提高其发电效率。
目前，考虑到国内河流数量较多，再加上范围较大，所以，通过水闸施工技术的合理利用，可以提高资源利用率，同时提升整体的水闸施工技术水平，最终推动水利工程的健康发展。
2 进一步提高水利水电工程水闸设计的措施2.1 设计水闸选址水闸的选址是非常重要的一步，因为选址如果出现问题，会直接对水利水电工程后期的施工造成不良影响，所以必须特别重视这一环节。
2.2 注重闸室安全计算水闸功能是否能够发挥到最大的水平，要看对闸室安全计算的重视程度是否足够。
在进行设计工作的时候，要尽最大的努力使得闸室的安全性和稳定性进一步提高。
要做到这点，需要水闸设计工作人员在进行设计时根据现场实际情况的资料，严格按照规范仔细计算闸室的安全性。
在进行计算时需要进行负载组合，另外，基底应力、抗滑稳定性这两个方面也要计算好。
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水闸设计中设计水位的确定
【摘要】水闸是调节水位、控制流量的低水头水利工程建筑物，具有挡水和泄(引)水的双重功能，在防洪、治涝、灌溉、供水、航运、发电等方面应用十分广泛。
水闸设计水位是确定水闸规模的重要参数，确定水闸设计水位也是水闸设计工作中的重要部分。
本文对拦河闸、排水闸、挡潮闸及灌区上水闸的设计水位的确定方法分别进行了说明，供同行参考。
【关键词】水闸设计；设计水位0.引言
水闸是调节水位、控制流量的低水头水利工程建筑物，具有挡水和泄(引)水的双重功能，在防洪、治涝、灌溉、供水、航运、发电等方面应用十分广泛。
根据水闸的功能，可分为拦河闸(节制闸)，进水闸、分水闸、排水闸、挡潮闸等。
在水闸设计中，水闸设计水位是确定水闸规模的重要参数，确定水闸设计水位也是水闸设计工作中的重要部分。
1.拦河闸
拦河闸一般是用来调节水位、控制流量，以满足灌溉、航运、发电等要求。
在确定拦河闸的设计洪水位时，一般是先根据水闸下游水位流量关系，按水闸设计过水流量，查算闸下设计水位，然后再根据水闸水力计算公式，推算闸上游水位。
一般情况下，平原区水闸的闸上、下游水位差控制在0.1～0.3m，以此确定水闸的闸孔尺寸等参数。
因此，在确定拦河闸的设计洪水位时，关键是要先确定水闸下游水位流量关系，这又需要根据闸下游的河流情况分别对待：
(1)当水闸下游水位流量关系相对稳定时，可根据实测水位流量关系资料、历史洪水调查资料，结合水面线推算成果、水力学公式法成果拟定。
当然，河流的水位流量关系不会是完全单一、稳定的关系，设计时，一般按偏于工程安全的角度拟定一条水位流量关系曲线。
(2)当水闸下游河道为感潮河段时，下游水位既受洪水影响，又受外海潮汐影响时，水流往复，无确定的水位流量关系。
设计时，应根据洪、潮遭遇分析结果，采用水面线计算等方法推算若干组闸下水位流量关系。
一般来说，洪水、潮汐为两个互不相关的独立事件，设计中一般按上游洪水与外海多年平均最高潮水位或2～5年一遇最高潮水位遭遇，以此推算的闸下水位流量关系，则作为确定水闸闸顶高程、闸孔尺寸的水位流量关系。
在进行水闸消能防冲设计时，则需考虑外海低潮水位的情况，一般按外海多年平均最低潮水位来推算闸下水位流量关系，作为消能防冲设计依据，安全考虑，一般还考虑河道下切的不利影响。
2.排水闸
排水闸主要是用来排除河（湖、渠）的洪涝水，或防止外水倒灌。
排水闸的闸上设计水位，对无蓄涝区或蓄涝区很小的排水闸，因无调节作用，闸上设计水位可采用排水河道或引河的设计水位；对有蓄涝区的排水闸，闸上设计水位应采用蓄涝区设计蓄涝水位(即最高蓄水位) ，设计蓄涝水位则根据蓄排涝演算推算，一般需要先计算蓄涝区容积曲线、外河水位(或水位过程)、内河设计洪(涝)水过程线等。
排水河道的设计水位，应根据涝区特点和排涝的要求分析研究确定，要求以作物不至因涝受灾作为控制，局部河段必要时可略高出地面，一般分以下两种情况：
(1)在能自流外排时，为了保证排水通畅，内河出口处设计水位至少要与外河的设计洪水位相平。
(2)在外水位很高，设计水位一般按不超出地面，以离地面0.2～0.5m为宜，以利涝水排入沟道。
排水闸的闸下设计水位，按承泄区水位确定。
汛期有抢排要求的排水闸，为了最大限度地抢排涝水，总是在承泄区水位退落到略低于闸上(闸内)水位时开闸，以抓住承泄区水位短暂回落的有利时机排水，一般选择低于闸上水位0.1～0.2m的外水位，作为排水闸下游设计水位。
3.挡潮闸
挡潮闸分布在沿海地区受潮汐影响的感潮河段，主要是用来防止潮水倒灌，并兼有排除集水范围内涝水的功能，同时还可以调节内河水位。
挡潮闸设计(潮)水位的确定关键在于确定下游的最不利潮型，造成洪、涝灾害的主要原因是暴雨。
所以，防洪和治涝的设计标准是以暴雨的频率来表示的。
由于下边界的潮位与上游的暴雨并非同频率出现，因此，设计潮型可取平均偏大的潮位过程。
当挡潮闸本身下泄的水量不影响闸下水位时，下边界可取在闸下；反之，则下边界应尽可能选在不受或少受下泄流量影响处。
潮位过程线既受天文因素的影响，同时也受到台风低气压及可能受到洪水、江道冲淤变化的影响。
因此，在选择设计潮型时，应分别考虑这些因素。
具体设计时，应选择泄水期（或引水期）可能出现的最不利潮型（如建于河道入海口处的挡潮闸，可选择与历年来排涝时闸下最高潮位的多年平均值相接近的潮型；如建于支流河口处的挡潮闸，可选择历年来闸下平均最高高潮位与干河洪峰流量遭遇时的潮型；如下游河水河道的水位主要受上游洪峰流量影响的挡潮闸，可选择与历年来闸下最高高潮位的多年平均值相接近的潮型等）作为设计潮型。
在水闸过流计算时，由于暴雨和潮水互不相关，安全考虑，挡潮闸下游常采用多年平均最高潮水位及相应不利潮型。
对于闸内无调蓄容积或调蓄容积很小的，则根据水闸水力计算公式推算闸内水位；对于闸内有调蓄区的，则根据蓄排涝演算推算闸内水位。
4.灌区中水闸
4.1分水闸
分水闸主要是用来引水灌溉，建在渠道岸边，也是下一级渠道的进水闸。
水闸闸前水位确定方法如下：
当上级渠道无节制闸时，闸前设计水位,采用比上级渠道分引水后的设计流量相应水位略低的水位；当上级渠道设有节制闸时，闸前设计水位按节制闸调节的水位推算确定，闸前、后水位控制。
4.2节制闸
节制闸主要是用来控制渠道水位，调节流量。
节制闸设计下游水位可根据渠道水力学计算公式或水面线推算方法确定，闸上游则根据水闸水力计算公式推算。
闸上、游渠底平顺衔接的，当节制闸闸门完全开启过流时，上、下游水位差应控制在0.3m以下；对与跌水或陡坡建筑物联合建筑的节制闸，其闸上、下游水位差主要由跌差控制。
4.3泄水闸
泄水闸主要是用来排除渠道内的多余水量，建在渠道岸边，闸前设计水位的确定方法如下：附近设节制闸的，闸前设计水位按节制闸调节的水位推算确定；
附近不设节制闸且闸前设有跌塘的，闸前设计水头可取跌塘的第二共轭水深的0.8～0.9倍。
闸后水位则根据承泄区水位确定。
【参考文献】
［１］水闸设计规范(SL265-2001)．
［２］水利工程水利计算规范(SL104-95)．
［３］水利动能设计手册治涝分册(水利电力部、水利水电规划设计院、长江流域规划办公室主编)．。