河海大学水工建筑物复试-水闸.pdfVIP

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第六章水闸

一、水闸的功能与分类

水闸是一种利用闸门挡水和泄水的低水头水工建筑物，多建于河道、渠系及水库、湖泊岸边。

关闭闸门，可以拦洪、挡潮、抬高水位以满足上游引水和通航的需要；开启闸门，可以泄洪、

排涝、冲沙或根据下游用水需要调节流量。水闸在水利工程中的应用十分广泛。

二、水闸的组成部分

水闸一般由闸室、上游连接段和下游连接段三部分组成

1、闸室是水闸的主体，包括：闸门、闸墩、边墩(岸墙)、底板、胸墙、工作桥、交通桥、

启闭机等。

2、上游连接段，包括：两岸的冀墙和护坡以及河床部分的铺盖，有时为保护河床免受冲刷

加做防冲槽和护底。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，确保在渗透水流作用下两岸和闸基的抗渗稳定性。

3、下游连接段，包括：护坦、海漫、防冲槽以及两岸的翼墙和护坡等。用以消除过闸水流

的剩余能量．引导出闸水流均匀扩散，调整流速分布和减绥流速，防止水流出闸后对下游的

冲刷。

第二节闸址选择和闸孔设计

水闸的防渗、排水设计

水闸建成后，由于上、下游水位差，在闸基及边墩和翼墙的背水一侧产生渗流。

渗流对建筑物不利，主要表现为：

①降低了闸室的抗滑稳定及两岸翼墙和边墩的侧向稳定性；

②可能引起地基的渗透变形，严重的渗透变形会使地基受到破坏，甚至失事；

③损失水量；

④使地基内的可溶物质加速溶解。防渗、排水设计的任务在于拟定水闸的地下轮廓线和做

好防渗、排水设施的构造设计。

一、水闸的防渗长度及地下轮廓的布置

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(一)防渗长度的确定

不透水的铺盖、板桩及底扳与地基的接触线，即是闸基渗流的第一很流线，称为地下轮廓

线，其长度即为水闸的防渗长度。

根据《水闸设计规范》(SDl33—84)规定，为保证水闸安全，所需的防渗长度可按式(6—3)

拟定。

(二)地下轮廓的布置

水闸的地下轮廓可依地基情况并参照条件相近的已建工程的实践经验进行布置。

1、按照防渗与排水相结合的原则：

①在上游侧采用水平防渗，如：铺盖；或垂直防渗，如：齿墙、板桩、混凝土防渗墙、

灌浆帷幕等．延长渗径以减小作用在底板上的渗透压力．降低闸基渗流的平均坡降；

②在下游侧设置排水反滤设施．如：面层排水、排水孔、减压井与下游连通，使地基

渗水尽快排出．防止在渗流出口附近发生渗透变形。

2、粘性土地基：不易发生管涌破坏。底板与基土间的摩擦系数较小．在布置地下轮廓

时，主要考虑的是如何降低作用在底板上的渗透压力，以提高闸室的抗滑稳定性。为此．可

在闸室上游设置水平防渗，而将排水设施布置在闸底板下游段或消力池底板下。由于打桩可

能破坏粘土的天然结构，在板桩与地基间造成集中渗流通道

，对粘性土地基一般不用板桩

3、为砂性土地基：因其与底板间的摩擦系数较大，而抵抗渗透变形的能力较差，渗透

系数也较大，因此，

在布置地下轮廓时应以防止渗透变形和减小渗漏为主。

4、当弱透水地基内有承压水或透水层时，为了消减承压水对闸室稳定的不利影响消力

池底面设置深入该承压水或透水层的排水减压井

二、渗流计算

渗流计算的目的．在于求解渗流区域内的渗透压力、渗透坡降、渗流流速及渗流量（通

常渗流量可以不计)。

(一)渗流的基本方程

闸基渗流属于有压渗流。在研究闸基渗流时，一般作为平面问题考虑，假定地基是均匀、

各向同性的，渗水是不可压缩纳，并符合达西定律。在此情况下，间基渗流运动可用拉普拉

斯方程式表示

(二)计算方法

对于复杂地基宜采用电拟试验法或数值计算方法对于；地下轮

流网法和改进的阻力系数法。

廓比较简单，地基又不复杂的中、小型工程，可考虑采用直线法。

1．流网法

2．改进的阻力系数法

(1)基本原理：这是一种以流体力学解为基础的近似方法。对于比较复杂的地下轮廓，可从