水闸课程设计DOC.docx
- 文档编号:678677
- 上传时间:2022-10-12
- 格式:DOCX
- 页数:35
- 大小:414.92KB
水闸课程设计DOC.docx
《水闸课程设计DOC.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《水闸课程设计DOC.docx(35页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
水闸课程设计DOC
水闸课程设计
第一章总述
第一节概述
本工程是西通河灌区第一级抽水站的拦河闸,其主要任务是拦蓄西通河的河水,抬高水位满足抽水灌溉的需要;洪水期能够宣泄洪水,保证两岸农田不被洪水淹没。
第二节基本资料
(一)闸的设计标准
根据《水闸设计规范.》SD133-84(以下简称SD133-84),该闸按级建筑物设计。
(二)水位流量资料
运用情况
上游水位(米)
下游流量(m3/s)
正常蓄水
198.00
0
设计洪水
198.36
61.40
校核洪水
198.90
79.70
下游水位流量关系见表
H下(m)
195.00
196.00
197.00
197.50
198.00
198.15
198.50
198.65
Q(m3/S)
0.00
8.63
27.96
41.07
55.40
61.40
73.98
79.70
(三)地形资料
闸址附近,河道顺直,河道横部面接近梯形,底宽18米,边坡1:
1.5,河底高程195.00米,两岸地面高程199.20米。
(四)闸基土质资料
闸基河床地质资料柱状图如图所示
层序
高程(M)
土质摡况
195.00-191.8
细砂
191.8—183.32
组砂
183.32
粘土
闸址附近缺乏粘性土料,但有足够数量的混凝土骨料和砂料。
闸基细砂及墙后回填砂料土工试验资料如下表;
天然容重饱和容重内摩擦角凝聚力不均匀系数相对密实度
细砂18.6420.61220120.46
砂土料18.2020.21320150.62
细砂允许承载力为150KN/m2,其与混凝土底板之间的摩擦系数f=0.35。
(五)其他资料
1.闸上交通为单车道,按汽-10设计,带-50校核。
桥面净宽4.0,总宽为4.4。
2.闸门采用平面钢闸门,有3米,4米,5米三种规格闸门。
3.该地区地震设计烈度为4度。
4.闸址附近河道有干砌石护坡。
5.多年平均最大风速12米/秒,吹程0.15公里。
第三节工程综合说明书
本工程为Ⅳ级拦河闸。
设计采用开敞式水闸。
水闸由上游连接段、闸室段、下游连接段三部分组成。
闸室段位于上、下游连接段之间。
是水闸工程的主体。
其作用是控制水位、调节流量。
包括闸门、闸墩、边墩、底板、工作桥、检修便桥、交通桥、启闭机等。
上游连接段的作用是将上游来水平顺地引进闸室。
包括两岸的翼墙、护坡、铺盖、护底和防冲槽。
下游连接段的作用是引导过闸水流均匀扩散。
通过消能防冲设施。
以保证闸后水流不发生有害的冲刷。
包括消力池、海漫、防冲槽以及两岸的翼墙和护坡。
第二章水力计算
第一节闸室的结构型式及孔口尺寸确定
﹙一﹚闸孔型式的选择
该闸建在天然河道上,河道横部面接近梯形,因此采用开敞式闸室结构。
该闸建在天然河道上,为了满足泄洪、冲沙、排污的要求,宜采用结构简单,施工方便,自由出流范围较大的无坎宽顶堰,考虑到闸基持力层是粘细砂,土质一般,承载能力不好,并参考该地区已建工程的经验,根据一般情况下,拦河闸的底板顶面可与河底齐平。
即闸底板顶面(即堰顶)与西通河河底齐平,所以高程为195.00m。
(二)闸孔尺寸的确定
初拟孔口尺寸,该闸的尺寸必须满足拦洪灌溉以及泄洪的要求。
1.计算闸孔总净宽
(1)在设计情况下:
①、上游水H=198.36-195=3.36
②、下游水深=198.15-195.00=3.15
③、下泄流量Q=61.40
则上游行近流速:
V0=Q/A
根据和断面尺寸:
A=﹙b+﹚H=﹙18+1.5×3.36﹚×3.36=77.42
其中b为河道宽:
b=18m为边坡比:
m=1:
1.5
V0=Q/A=61.40/77.41=0.793m/s
H0=H﹢αv2/2(取α=1.0﹚
=3.36﹢0.7932/﹙2×9.81﹚
=3.39
则=3.15/3.39=0.929>0.8故属于淹没出流。
(2)校核情况:
①、上游水H=198.9-195=3.9
②、下游水深=198.65-195=3.65
③、下泄流量Q=79.70
则上游行近流速:
V0=Q/A
根据和断面尺寸:
A=﹙b+﹚H=﹙18+1.5×3.9﹚×3.9=93.02m2
其中b为河道宽:
b=18m为边坡比:
m=1:
1.5
V0=Q/A=79.7/93.02=0.86m/s
H0=H﹢αv2/2g﹙取α=1.0﹚
=3.9﹢0.862/﹙2×9.81﹚
=3.94
则=3.65/3.94=0.93>0.8,故属于淹没出流。
(3)确定闸孔宽度
由以上结果可得,则按水流成堰流时并且为淹没出流,计算根据《水工建筑物》,由宽顶堰淹没出流公式:
0
根据,查SL-265-2001,附录A.01,查得淹没系数=0.74,对无坎宽顶堰:
m=0.385假设侧收缩系数=0.90
在设计情况下:
由公式0
所以,在设计情况下
=8.66
在校核情况下:
=9.0
整理上述计算如下表
计算情况
上游水深
H
下游水深
流量
Q
行进流速
行进水头
淹没系数б
流量系数m
侧收缩系数ε
设计情况下
3.36
3.15
61.40
0.793
3.39
0.74
0.385
0.90
8.66
校核情况下
3.90
3.65
79.70
0.86
3.94
0.74
0.385
0.90
9.0
2.闸孔孔数n及单孔净宽
单孔宽度根据水闸使用要求,闸门型式及启闭机容量等因素,并参照闸门尺寸选定。
由>比较得,取净宽较大的值,则取=9.0。
以上为的第一次近似值,据此可计算的第二次近似值,按=0.93,及闸墩边形状,查《水力学》,得=0.502,=0.70。
侧收缩系数按式计算为:
=1-0.2×[0.7+(3-1)×0.502]×3.9/9
=0.85
净宽的第二次计算近似值为
=9.5
再将净宽的第二次近似值代入式中,可得=0.86,再次试算后仍得=0.86,计算得出=9.4,根据所给闸门的型号尺寸,则选择孔数n=3,每孔净宽=3.2,则闸孔总净宽=3.2×3=9.6,
3.闸孔泄流能力校核
中墩采用钢筋混凝土结构,根据设计规范SL265-2001,取中墩厚d=1.5,墩首、墩尾均采用尖圆形。
边墩厚度为1.0,墩首、尾采用半圆形。
根据拟定的闸孔尺寸净宽=9.6,用设计情况进行检验。
根据堰流公式:
0
=64.28
则:
=|(64.28-61.40)/61.40|×100%=4.7%<5%
实际过流能力满足泄水的设计要求
由此得该闸的孔口尺寸确定为:
选择孔数n=3,每孔净宽=3.2m,2个中墩各厚d=1.5,边墩厚度为1.0,闸孔总净宽=9.6,闸室总长度B=3×3.2+2×1.5=12.6。
第二节消能防冲型式
水闸闸门开启时,下泄水流具有较高能量,为防止高速水流及波状水跃的冲击等不利作用,闸下应采取防冲措施。
(一)消能型式
水闸上、下游水头一般较低,下游一般为土基,宜采用底流式消能。
因此,消能设计的主要任务是确定下游消力池深度与长度,护坦型式与构造、海漫长度与构造一集防冲槽等。
(二)消力池设计
1.消力池设计依据
当过闸流量不变,上游水位较高时往往是消力池设计的依据,而实际运行中,流量却是变化的。
因而,消能设计依据应是上游为较高水位、下游为较低水位时,通过某一流量,下泄水流能量E=γq△H最大时,相应的数据即为消力池设计依据。
为了降低工程造价、确保水闸安全运行,可以规定闸门的操作规程,本次设中孔开启。
分别开启不同高度进行计算,找出消力池池深和池长的控制条件。
闸门的开度拟分三级开启。
第一级泄流量8.63/;待下游水位稳定后,开度增大至设计流量61.4/;最后待下游水位稳定后,再增大开度至最大下泄流量79.7/。
消力池尺寸计算表
开启高度
e
垂直
收缩
系数
泄
流
量
Q
单
宽
流
量
q
收缩水深
跃后水深
下游水深
流态
池深
d
消力池长度
水跃长
0.17
0.612
8.19
0.65
0.10
0.88
1.00
远离式水跃
0.07
1.13
0.5
7.5
7.3
2.42
0.666
98.56
7.82
3.80
0.67
3.15
淹没式水跃
╲
╲
╲
╲
╲
3.91
0.973
47.61
3.78
3.62
0.85
3.65
淹没式水跃
╲
╲
╲
╲
╲
其中按以下公式计算
垂直收缩系数与闸孔相对开度有关,查《水力学》表9-8可得。
泄流量:
Q=
流量系数:
消力池深度:
收缩水深:
消能计算公式:
出池落差:
消力池长:
=
其中消力池与闸底板以1:
4的斜坡段连接
水跃长度:
是出池河床水深
是从消力池底板顶面算起的总势能
为水流动能校正系数取1.0。
β为水跃长度校正系数取0.75。
水跃淹没系数=1.05。
流速系数。
2.消力池深度d及消力池长度的计算
结论:
通过计算上述计算可知,当闸孔开度为0.17时满足控制条件,其余两组都不满足条件,根据下列计算:
以下泄流量Q=8.63作为确定消力长度的计算依据。
(1)消力池力池深
依据SL265-2001,附表B1.1,则计算出消力池的相关参数:
=
=-0.006
其中为出池落差、为出池河床水深、为水流动能校正系数取1.0。
则
=1.05×0.921-1+0.006
=-0.0385
则计算出消力池池深d=-0.0385,但为了稳定泄流时的水流,根据规范取池深d=0.5。
(2)消力池长度计算:
由前面的计算,以下泄流量8.63作为确定消力池长度计算的依据。
略去行进流速v0,则:
=3.9+0.5=4.4
根据公式
其中:
=
则:
=
=0.07
=
=1.13
水跃长度:
=6.9(1.13-0.07)=7.3
消力池与闸底板以1:
4的斜坡段连接,==0.5×4=2,则消力池长度:
==2+0.75×7.3=7.5
所以取消力池长度为7.5。
3.消力池底板厚度
(1)消力池底板厚度,为减少作用于底板扬压力,消力池底板可以做成透水的,始端厚度可按抗冲和抗浮要求确定。
抗冲
抗浮
其中为消力池底板计算系数取0.18,为消力池进口处的单宽流量,为相应于单宽流量的上、下游水位差。
此结构按抗冲条件计算得:
消力池底板厚度计算表
流量(/)
上游水深()
下游水深()
(/s·)
()
()
8.63
3.90
1.00
0.68
2.90
0.19
27.96
3.90
2.00
2.22
1.90
0.31
41.07
3.90
2.50
3.26
1.40
0.35
55.40
3.90
3.00
4.40
0.90
0.37
61.40
3.90
3.15
4.87
0.75
0.37
73.98
3.90
3.50
5.87
0.40
0.35
79.70
3.90
3.65
6.32
0.25
0.32
计算取最大值=0.370.5,故取消力池池底厚度取t=0.5。
(2)消力池构造
消力池一般可用浆
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 水闸 课程设计 DOC