广东某大型水闸完整工程设计(3)

max 发生在应对各运用方式及相应开度e的情况

tmax进行计算。本设计取与相同计算工况。

3.1.8 防冲槽尺寸的计算工况

防冲槽尺寸的计算工况取通过最大流量Q时，取

3.2 消力池设计

3.2.1 消力池设计任务

池深，池长，护坦厚度及构造尺寸。 Q控?Q校?100m3/s。

第 14 页共 43 页

3.2.2 池深设计

不利工况下水力要素

不利工况下水力要素，取上游正常蓄水位H0?6.25m闸门开度按e=0.5的倍数取值，初始开度e=0.5m。

u?0.60?

0.176

H0 (3--9)

计算公式:

Q? (3--10)

Q控B控

q控?

求单宽流量: (3--11)

hk?临界水深

?0?

E0H0

?hkhk

(3--13)

根据

?c??hc????c??hk

?查<<水力学>>四川大小编下册附图可得。。

求下游水深

表3-1单孔开启时计算

Q q

hk ?0 ?0'

备注知

0.500 0.586 19.457 0.586 0.187 33.422 3.049 0.570

查《水力学Ⅱ》附录Ⅰ得

1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500 4.000

0.571 0.558 0.544 0.530 0.516 0.501 0.487

37.916 55.578 72.245 87.983 102.790 116.436 129.351

1.142 1.674 2.176 2.650 3.096 3.507 3.896

0.365 0.535 0.695 0.847 0.989 1.120 1.245

17.123 11.682 8.993 7.379 6.320 5.580 5.020

2.700 2.490 2.345 2.220 2.198 2.095 2.045

0.986 1.332 1.630 1.880 2.174 2.346 2.546

?0'

??1.0

B控?33m

hc''??0hk

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表3-2 双孔对称开时计算

0.586 0.571 0.558 0.544 0.53 0.516 0.501 0.487

Q q

0.374 0.73 1.069 1.39 1.693 1.978 2.241 2.489

16.711 8.562 5.847 4.496 3.692 3.160 2.789 2.511

?0'

备注

0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

38.912 75.831 111.157 144.491 175.965 205.581 232.872 258.702

1.172 2.284 3.348 4.352 5.300 6.192 7.014 7.792

2.680 2.290 2.100 1.985 1.857 1.815 1.748 1.655

1.002 1.672 2.245 2.759 3.144 3.590 3.917 4.119

表3-3 三孔全开时计算

Q q

备注

0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

0.586 0.571 0.558 0.544 0.53 0.516 0.501 0.487

58.367 113.747 166.735 216.736 263.948 308.371 349.308 388.053

1.758 3.426 5.022 6.528 7.950 9.288 10.521 11.688

0.562 1.094 1.604 2.085 2.540 2.967 3.361 3.734

11.121 5.713 3.897 2.998 2.461 2.107 1.860 1.674

2.490 2.125 1.825 1.753 1.650 1.580 1.498 1.358

1.399 2.325 2.927 3.655 4.191 4.688 5.035 5.071

表3-4四孔对称开始计算

0.586 0.571 0.558 0.544 0.53 0.516

Q q

备注

0.5 1 1.5 2 2.5 3

77.823 151.662 222.314 288.982 351.931 411.161

2.344 4.568 6.696 8.704 10.600 12.384

0.749 1.459 2.139 2.139 3.386 3.956

8.344 4.284 2.922 2.922 1.846 1.580

2.490 2.125 1.825 1.753 1.650 1.580

1.865 3.100 3.904 3.750 5.587 6.250

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3.5 4

0.501 0.487

465.744 517.404

14.028 15.584

4.481 4.978

1.395 1.256

1.498 1.358

6.713 6.760

表3-5五孔全开时计算

Q q

?0'

备注

表3-6水头-流量计算

ht（m） A=(b+mh)h

X?b?2R=A/x C=(1/n)R

1/6

8.17 26.21 50.56 82.36 120.36 164.20

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

20.5 42 64.5 88 112.5 138

41.12 42.83 46.71 48.94 51.18 53.42

0.5 0.98 1.38 1.8 2.2 2.58

35.64 39.87 42.21 44.12 45.62 46.85

（3）消力池深度d的确定：

d??0hc???hs???Z由图知,当开度e=1.0,中孔单开时hc???ht最大。

?0hc???d?ht??Z (3--14)

?q2?q2

(3--15) ?Z??2?2??2

2g?ht2ghc

式中：d——消力池深度，（m）

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ht——下游水深，（m）

hc??——跃后水深，（m）

?——水流动能校正系数，可采用1.0～1.05。本设计?=1.0 ?0——水跃淹没系数，可采用1.05～1.10。本设计?0=1.1 ?——流速系数，一般采用0.95，本设计采用1.0

q——过闸单宽流量，（m

?Z——池池落差，（m）

中孔开度e=3.0m时ht?0.79m,hc''?ht最大,q=3.096m3/s.m，。

所以 d??0hc???hs???Z=1.1×0.986-0.79-0.125 =0.2m

Lsj2） 3.2.3 消力池长度的确定

1、池长计算公式

LsjLsL=+βj （3—16） Ljhc"hc=6.9（-） (3--17)

Lsj

Ls式中： ——消力池长度（m） ——消力池斜坡段水平投影长度(m)

β——水跃长度校正系数，可采用0.7～0.8，取0.80 Lj——水跃长度(m)

2、池长不利工况下的水利要素

A：计算流量：水跃长度系随流量的增大而增大，所以消力池长度的设计流量应为建筑物通过的最大流量。

Q控?Q较?100m3/s

B：单宽流量：

3、求hc q控?Q校B控/=100/33.2=3.01m/s ，hc??

闸底板与挖深后的消力池之间常用1:3～1:4的斜坡连接，本设计取1：3。第 18 页共 43 页

确定消力池长度的条件：hc”- hC最大时。由上表知发生在中孔单开e=1.0

3.012hk???1.0mg9.8时：

T0?H校?d?2.31?1.0?3.31m

??T03.31??3.31hk1.0

查<<水力学>>(第三版)下册37页附图?得

?c???1.832

?c?0.470

hc??chk?0.470?1.25?0.588m

hc????c??hk?1.823?1.25?2.279m

4、求Lj,L

Lj?6.9?(hc???hc)?6.9?(2.279?0.588)?11.668m

L?(3?4)d?(0.7?0.8)Lj?4d?0.8Lj?11.93m

偏安全的选消力池长度

3.3消力池护坦厚度 Lsj 为12米。

消力池底板需要用来承受水流的冲击力、水流脉动压力和底部扬压力等，所以死消力池底板应该具有足够的强度和抗冲耐磨，护坦一般是等厚的，也可采用不同的厚度，始端厚度大，向下游逐渐减小。

护坦厚度可根据抗冲和抗浮要求，分别计算，并取其最大值。

按抗冲要求计算消力池护坦厚度公式为： t=k1

U?W?Pm γbt=k2

式中 t——消力池底板始端厚度，m；

k1——消力池底板计算系数，可采用0.15-0.20；

k2——消力池底板安全系数，可采用1.1-1.3；

ΔH＇——泄水时上、下游水位差，m；

U——作用在消力池底板底面的扬压力（kPa）；

第 19 页共 43 页 q?H

W——作用在消力池底板底面的水重（kPa）；

Pm——作用在消力池底板上的脉动压力（kPa），；

3γ1——消力池底板的饱和重度，kN/m。

由所给数据可得

其中k1取为0.18；

q为确定池深时的过闸单宽流量取为q=3.096m3/（sm），

ΔH`为相应于单宽流量的上、下游水位差?H?2.0751m

可取消力池底板厚度为t=0.4m。

3.4消力池的构造

底流式消力池设施有三种形式：挖深式、消力槛式和综合式。①当闸下游尾水深度小于跃后水深时，可采用挖深式消力池消能；②闸下游尾水深度略小于跃后水深时，可采用消力槛式消力池消能；③闸下游尾水深度远小于跃后水深，且计算深度应较深时，可采用挖深式与消力槛式相结合的综合式消力池消能。

护坦与闸室、岸墙及翼墙之间，以及其本身沿水流方向均应用缝分开，以适应不均匀沉陷和温度变形。

（1）各个缝距尺寸如下：护坦缝距取10～20m，缝宽2.0～2.5cm。护坦在垂直水流方向通常不设缝，以保证其稳定性。缝若在闸基防渗范围内，缝中应设止水设置，其他一般铺设沥青油毛毡。

（2）护坦的尺寸为：为增强护坦的抗滑稳定性，常在消力池末端设置齿墙，深一般为0.9～1.6m，宽为0.5～1.0m。

结合本工程的特点，选用挖深式消力池。为了便于施工，消力池的底板作成等厚，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5cm，间距为1m，呈梅花形布置。消力池末端设置齿墙，深为0.8m，宽为0.6m。

3.5防冲加固措施

3.5.1海漫的作用

使消能后的水流均匀扩散，流速接近天然河道的水流形态。

3.5.2海漫的布置和构造

海漫一般采用将起始端做成5m水平段，顶面高程在消力池尾坎顶以下0.5m，水平段后作成不陡于1：10的斜坡以使水流均匀扩散，同时沿水流方向在平面上向两侧逐渐扩散，以便使水流均匀扩散，调整流速分布，保护河床不受冲刷。对海漫的要求有：①表面有一定的粗糙度，以利进一步消除余能；②具有一定的透第 20 页共 43 页

水性，以便使渗水自由排除，降低扬压力；③具有一定的柔性，以适应下游河床可能的冲刷变形。本工程采用干砌石海漫。