水工建筑物课件-水闸.ppt

水工建筑物课件 我国最早修建的水闸：公元前6世纪春秋时代，安徽寿县城南设有进水和供水用的5个水门。 我国水闸数量：已建3万多座，其中大型水闸近500座。 葛洲坝二江泄洪闸：共27孔，闸高33m，最大泄量达83900m3/s，居全国之首，1988年至今运行良好。 目前世界上最高和规模最大的水闸：荷兰东斯海尔德挡潮闸，共63孔，闸高53m，闸身净长3000m，连同两端的海堤，全长4425m，被誉为海上长城。 现代水闸建设发展趋势：型式多样化、结构轻型化、施工装配化、操作自动化和遥控化。 一、水闸的类型 1、按承担任务分类（图6–1） （1）节制闸（拦河闸） 一般拦河而建，枯水期截断河道，抬高水位，以利于上游航运或进水闸引水，洪水期用以控制下泄流量。节制闸在灌溉渠系中位于干、支渠分水口附近。 （2）进水闸（取水闸） 在河道、水库或湖泊的岸边，建闸引水，并控制入渠流量。有开敞式及涵洞式两种，常建在渠首。 图6–l 水闸分类示意图 1、闸室 闸室是水闸的主体，包括：闸门、闸墩、底板、工作桥、交通桥、启闭机等。常为混凝土或钢筋混凝土结构，小型水闸有些部位可用浆砌石。底板作为基础，兼有防渗和防冲作用。 2、上游连接段 包括：上游翼墙、铺盖（护底）、上游防冲槽、两岸护坡。用以引导水流平顺地进入闸室，保护两岸及河床免遭冲刷，并与闸室等共同构成防渗地下轮廓，确保两岸和闸基的抗渗稳定性。 3、下游连接段 包括：护坦（消力池）、海漫、下游防冲槽、下游翼墙、两岸护坡。用以消除过闸水流的剩余能量，引导出闸水流均匀扩散，调整流速分布和减缓流速，防止水流出闸后对下游的冲刷。 （二）水流特点 1、初始消能困难（下游无水或水深较浅）； 2、易产生波状水跃； 3、易产生折冲水流（扩散角太大，不均匀开启）。 综合分析——水闸泄流时，虽流速不高，但由于土基抗冲能力较低，也可能引起水闸下游的冲刷。水闸下游常出现的波状水跃和折冲水流（教材P316，图6–11、12），进一步加剧对河床和两岸的淘刷。因此，消能防冲设施要在各种运用情况都能满足设计要求。 （三）渗流特点 1、闸室下及两岸均产生渗流，对建筑物的稳定不利； 2、土基渗流变形问题。 综合分析——土基在渗透水流作用下，容易产生渗流变形，特别是粉、细砂地基，在闸后易出现翻砂冒水现象，严重时闸基和两岸会被掏空，引起水闸沉降、倾斜、断裂甚至倒坍。 （三）水闸设计所需基本资料 河流规划 运用要求 地形、地质、水文、气象、泥沙、地震烈度 建筑材料 施工及交通运输条件等。 水闸设计要求——应根据闸址附近的地形、地质条件和水文、施工、管理等因素，综合分析研究，合理布置，做到技术先进、经济合理、安全可靠、运用方便。 2、根据地质条件选择闸址 优先选用地质条件好的天然地基； 壤土、中砂、粗砂、砂砾石均可作为水闸地基； 尽量避开淤泥质土和粉砂、细砂地基。 过闸单宽流量q直接影响消能防冲的工程量和工程造价。闸孔总净宽L0↑，q↓；闸孔总净宽L0↓，q↑。 为此，需要结合河床或渠道的土质情况、上下游水位差、下游水深等因素，选用适宜的最大单宽流量qmax。 q的选用： 粉砂、细砂地基：q=5～l0m3/（s·m）； 砂壤土地基：q=10～15m3/（s·m）； 壤土地基：q=15～20m3/（s·m）； 坚硬粘土地基：q=20～25m3/（s·m）。 过闸水位差ΔH 的选用：关系到上游淹没和工程造价。平原地区，如果过分壅高上游水位，将增加上游河岸堤防的负担，使地下水位升高，加大下游消能防冲的工程量。一般设计过闸水位差选用ΔH=0.1～0.3m。 过水能力：与上下游水位、底板高程、闸孔净宽相互关联，需对不同方案进行技术经济比较后确定。 一、水闸的防渗长度及地下轮廓的布置 1. 防渗长度的确定 在水头H作用下，闸基内的渗流，将从护坦上的排水孔等处逸出。自铺盖前端开始，沿铺盖、板桩两侧、底板、护坦等与地基的接触线，称地下轮廓线，即闸室渗流的第一根流线，其长度即为水闸的防渗长度。图6–4为水闸的防渗布置示意图。 水闸防渗排水布置应根据闸基地质条件和水闸上、下游水位差等因素综合分析确定。规范规定，防渗长度应满足： 防渗长度： L≥CH 式中：C——允许渗径系数（J的倒数），依地基土的性质而定，见表6–3。 H——上下游水位差，m 。 L——防渗长度，即闸基轮廓线水平段和垂直段的长度总和，m； 流网的绘制可以通过手绘或实验来完成。