水工建筑物之水闸设计全解.ppt

第四章 水闸
第一节 概述
第二节 水闸的孔口尺寸确定
第三节 水闸的消能防冲设计
第四节 水闸的防渗排水设计
第五节 闸室的布置与构造
第六节 闸室稳定验算及地基处理
第七节 闸室结构计算
第八节 两岸连接建筑物
第九节 闸门与启闭机
自由出流到淹没出流都会发生。
（2）当水闸的上下游水位差较小时，闸下易产生波状水跃。
（3）过闸水流都是先收缩后扩散，若设计不当或管理不善，下泄水流不能均匀扩散，主流集中，形成折冲水流。
二、消能防冲设计的水力条件
（一）闸下水流的消能方式
平原地区的水闸，水头低，下游河床抗冲能力差，且承受水头不高，宜采用底流式消能。当水闸承受较高水头，且闸下河床及岸坡为坚硬岩体时，可采用挑流消能。当水闸闸下尾水深度较大，且变化较小，河床及岸坡抗冲能力较强时，可采用面流消能。在挟有较大砾石的多泥沙河流上，不宜设消力池，可采用抗冲耐磨的斜坡护坦与下游河道连接，末端应设防冲墙。
（二）消能防冲的水力条件选择
不同类型的水闸，其泄流特点各不相同，因而控制消能设计的水力条件也不尽相同。
拦河节制闸宜以在保持闸上最高蓄水位的情况下，以排泄上游多余来水量为控制消能设计的水力条件；当闸的下游河道已渠化时，应考虑下一级的蓄水位对闸下水位的影响。分洪闸宜以闸门全开，以通过最大分洪流量为控制消能设计的水力条件。排水闸（排涝闸）宜以冬、春蓄水期排涝流量为控制消能设计的水力条件。
三、底流式消能设计
在我原地区的土基上，因此底流式消能是主要消能型式。底流式消能的作用是增加下游水深，以保证产生淹没式水跃，防止土基冲刷破坏，保证闸室安全。底流式消能防冲设施由消力池、海漫、防冲槽等部分组成。
（一）消力池
1、消力池型式的选用
2、消力池的尺寸确定
3、消力池的构造
（二）辅助消能工
消力池内除设置尾槛外，也常设置消力墩、消力齿等辅助消能工，其目的是使水流受阻，促使水流撞击，形成涡流，加强紊动扩散，稳定水跃，减小消力池尺寸，提高消能效果，节省工程量。
（三）海漫
1、海漫长度计算
2、海漫的布置及构造
海漫在构造上要求有：①一定的粗糙度，以利进一步消除余能；②有一定的透水性，以降低扬压力；③有一定的柔性，以适应河床的变形。
（四）防冲槽
水流经过海漫后，多余能量得到进一步消除，但海漫末端处仍有冲刷现象。为保护海漫，常在海漫末端设置防冲槽。
四、波状水跃及折冲水流的防止措施
（一）波状水跃的防止措施
（二）折冲水流的防止措施
五、上游河床和上下游岸坡的防护
第四节 水闸的防渗排水设计
水闸防渗排水设计的一般步骤：①根据水闸作用水头的大小、地基地质条件和下游排水情况，初步拟定地下轮廓线；②进行渗流分析，计算闸底板渗透压力，并验算地基土的渗透稳定性；③若抗滑稳定和渗透稳定均满足要求，即可采用初拟的地下轮廓线，否则，应重新修改地下轮廓线。
一、闸基防渗长度及地下轮廓线布置
（一）闸基防渗长度的确定
在上下游水位差的作用下，上游水从河床入渗，绕过上游铺盖、板桩、闸底板经过反滤层由排水孔排至下游。其中铺盖、板桩和闸底板等不透水部分与地基的接触线，即闸基渗流的第一根流线，称为地下轮廓线。其长度即为闸基防渗长度（又称为渗径长度）。
（二）闸基防渗排水布置
闸基防渗排水布置，即进行地下轮廓线布置，主要是进行闸基防渗排水轮廓线形状及尺寸的确定。
（1）布置原则，“高防低排”。
（2）布置方式
1）黏性土地基。
2）砂性土地基。
3）地震区的均匀粉砂、细砂地基。
二、闸基渗流计算
（一）全截面直线分布法
（二）改进阻力系数法
（三）直线比例法（渗径系数法）
三、防渗排水设施
（一）铺盖
（二）板桩
（三）齿墙及混凝土防渗墙
（四）水泥砂浆帷幕、高压喷射灌浆帷幕及垂直防渗土工膜
（五）排水设施
四、水闸的侧向绕渗
第五节 闸室的布置与构造
一、底板
（一）整体式底板
当闸墩与底板浇筑或砌筑成整体时，称为整体式底板。整个底板是闸室的基础，起着承受荷载、传递荷载、防冲和防渗的作用。
（二）分离式底板
在闸墩附近设缝，将闸室底板与闸墩断开的，称为分离式底板。缝中设止水。其闸室上部结构的重量将直接由闸墩或连同部分底板传给