水闸设计计算

一、初步设计

兴化闸为无坝引水进水闸，该枢纽主要由引水渠、防沙设施和进水闸组成，本次设计主要任务是确定兴化闸的型式、尺寸及枢纽布置方案；并进行水力计算、防渗排水设计、闸室布置与稳定计算、闸室底板结构设计等，绘出枢纽平面布置图及上下游立视图。

二、设计基本资料

1. 概述

兴化闸建在兴化镇以北的兴化渠上，闸址地理位置见图。该闸的主要作用有：

防洪：当兴化河水位较高时，关闸挡水，以防止兴化河水入侵兴化渠下游两岸农田，保护下游的农田和村镇。

灌溉：灌溉期引兴化河水北调，以灌溉兴化渠两岸的农田。

引水冲淤：在枯水季节，引兴化河水北上至下游的大成港，以冲淤保港。

7.0 北 至大成港 9.0 渠 化 11.0 兴 闸管所 兴化闸 兴 化 河 兴 化 镇 闸址位置示意图（单位：m）

2. 规划数据

兴化渠为人工渠道，其剖面尺寸如图所示。渠底高程为0.5m，底宽50.0m，两岸边坡均为1:2。该闸的主要设计组合有以下几方面：

1

11.8 0.5

50.0 兴化渠剖面示意图（单位：m）

2.1 孔口设计水位、流量

根据规划要求，在灌溉期由兴化闸自流引兴化河水灌溉，引水流量为300m/s，此时闸上游水位为7.83m，闸下游水位为7.78m；在冬季枯水季节由兴化闸自流引水送至下游大成港冲淤保港，引水流量为100m/s，此时相应的闸上游水位为7.44m，下游为7.38m。 2.2 闸室稳定计算水位组合

（1）设计情况：上游水位10.3m，浪高0.8m，下游水位7.0m。 （2）校核情况：上游水位10.7m，浪高0.5m，下游水位7.0m。 2.3 消能防冲设计水位组合

（1）消能防冲的不利水位组合：引水流量为300m/s，相应的上游水位10.7m，下游水位为7.78m。

（2）下游水位流量关系 下游水位流量关系见表

3

3

3

Q（m/s） 0.0

H下（m） 7.0 7.20 7.38 7.54 7.66 7.74 7.78 350.0 100.0 150.0 200.0 250.0 300.0 3. 地质资料

3.1 闸基土质分布情况

根据钻探报告，闸基土质分布情况见表

层序 高程（m） 土质情况 标准贯入击数（击） Ⅰ Ⅱ Ⅲ

11.75～2.40 重粉质壤土 9～13 2.40～0.7 散粉质壤土 坚硬粉质粘土 （局部含铁锰结核） 8 0.7～-16.7 15～21 2

3.2 闸基土工试验资料

根据土工试验资料，闸基持力层为坚硬粉质粘土，其内摩擦角?=19，凝聚力C=60.0Kpa；

0

天然孔隙比e=0.69，天然容重γ=20.3KN/m，比重G=2.74，变形模量E0=4?10KPa；建闸所用回填土为砂壤土，其内摩擦角?=26，凝聚力C=0，天然容重γ=18KN/m；混凝土的弹性模

0

3

3

4量Eh=2.3?10KPa。

74. 闸的设计标准

根据《水闸设计规范》SL265-2001，兴化闸按Ⅲ级建筑物设计。

5. 其它有关资料

5.1 闸上交通

根据当地交通部门建议，闸上交通桥为单车道公路桥，按汽-10设计，履带-50校核。桥面 净宽为4.5m，总宽 5.5m，采用板梁式结构，见图，每米桥长约重80KN。

10.0 15.0 450.0 15.0 10.0

110.0 2﹪ 2﹪ 10.0 15.0 55.0 70.0 45.0 137.50 45.0 137.50 45.0 70.0 550.0

交通桥剖面图 （单位：cm）

5.2 该地区“三材”供应充足。闸门采用平面钢闸门，尺寸自定，由于厂设计加工制造。 5.3 该地区地震烈度设计为6度，故可不考虑地震影响。

5.4 该地区风速资料不全，在进行浪压力设计时，建议取Ll?10hl计算。

三、枢纽布置

兴化闸为无坝引水进水闸。整个枢纽主要由引水渠、防沙设施和进水闸等组成。 1. 防沙设施

闸所在河流为少泥沙河道，故防沙要求不高，仅在引水口设拦沙坎一道即可。拦沙坎高0.8m，底部高程0.5m，顶高程1.3m，迎水面直立，背流坡为1:1的斜坡，其断面见图

3

枢纽布置图

2. 引水渠的布置

兴化河河岸比较坚稳，引水渠可以尽量短（大约65m），使兴化闸靠近兴化河河岸。为了保证有较好的引水效果，引水角取35°，并将引水口布置在兴化河凹岸顶点偏下游水深较大的地方。为了减轻引水口处的回流，使水流平顺的进入引水口，引水口上、下游边角修成圆弧形。引水渠在平面上布置成不对称的向下游收缩的喇叭状，见图3-1。

3. 进水闸布置

进水闸（兴化闸）为带胸墙的开敞式水闸。共5孔，每孔净宽5m。胸墙底部高程为8.1m，闸顶高程为11.8m，闸门顶高程为8.3m。 3.1 闸室段布置

闸底板为倒∏型钢筋混凝土平底板，缝设在底板中央。底板顶面高程为0.5m，厚1.2m，其顺水流方向长16m。

闸墩为钢筋混凝土结构，顺水流方向长和底板相等，中墩厚1.1m，边墩与岸墙结合布置，为重力式边墙，既挡水，又挡土，墙后填土高程为11.8m。闸墩上设有工作门槽和检修门槽。检修门槽距闸墩上游边缘1.7m，工作门槽距闸墩上游边缘5.49m，胸墙与检修门槽之间净距为2.79m。

闸门采用平面滚轮钢闸门，尺寸为6.7m×7.8m。启闭设备选用QPQ-63卷扬式启闭机。工作桥支承为实体排架，由闸墩缩窄而成。其顺水流长2.3m，厚0.5m,底面高程11.8m，顶面高程16.5m，排架上设有活动门槽。

公路桥设在下游侧，为板梁式结构，其总宽为5.5m。公路桥支承在排架上，排架底部高程8.5m。

3.2 上游连接段布置

铺盖为钢筋混凝土结构，其顺水流方向长20m,厚0.4m。铺盖上游为块石护底，一直护至引水口。

上游翼墙为浆砌石重力式反翼墙，迎水面直立，墙背为1:0.5的斜坡，收缩角为15°，圆弧半径为6.6m。墙顶高程为11.0m，其上设0.8m高的混凝土挡浪板。墙后填土高程为10.8m。翼墙底板为0.6m厚的钢筋混凝土板，前趾长1.2m，后趾长0.2m。翼墙上游与铺盖头部齐平。

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