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水闸设计计算说明书

前言

水闸设计主要是体现农业水利工程专业对所学的专业理论知识的系统运用及对实际工程设计理念的理解，通过设计培养学生的工程理念，增强学生对专业的深入理解，使学生掌握解决实际问题的方法，对以后的学习工作有很大的指导意义，在日常生活中更是有着现实意义；也对自己的动手能力是个很大的锻炼。

本次设计为兴化闸，该闸的主要作用有防洪、灌溉和引水冲淤。学生拟定详细的设计方案及计算说明并用工程语言描述。本说明书包括枢纽布置、水力设计、防渗与排水设计、闸室布置与稳定计算、闸室结构设计等。

本设计主要依据是水工建筑物所学理论知识和《水闸设计规范》，

了解到水闸的基本结构，设计人员的基本简化方法及其基本计算方法。设计锻炼了动手技巧及解决问题的思维方式，从而提高工程设计的初步能力和解决实际工程的能力。在以后的理论学习中能够明白自己的学习方向，强化专业知识。

课程设计是学生对所学专业理论的应用，为今后工作解决实际问题的基本途径，对学生自身的能力的提高有极大的帮助，也是对现有所学知识的系统的联系。因此非常必要的。

设计者：王洪峰

2009年6月

设计任务 (4)

1 设计基本资料 (4)

1.1 概述 (4)

1.1.1 防洪 (5)

1.1.2 灌溉 (5)

1.1.3 引水冲淤 (5)

1.2 规划数据 (5)

1.2.1 孔口设计水位、流量 (5)

1.2.2 闸室稳定计算水位组合 (5)

1.2.3 消能防冲设计水位组合 (5)

1.3 地质资料 (6)

1.3.2 闸基土工试验资料 (6)

1.4 闸的设计标准 (6)

1.5其它有关资料 (6)

1.5.1 闸上交通 (6)

1.5.2 (7)

1.5.3 (7)

1.5.4 (7)

2 枢纽布置 (7)

2.1 防沙设施 (7)

2.2 引水渠的布置 (7)

2.3 进水闸布置 (7)

2.3.1 闸室段布置 (7)

2.3.2 上游连接段布置 (8)

2.3.3 下游连接段布置 (8)

3 水力计算 (9)

3.1闸孔设计 (9)

3.1.1 闸室结构形式 (9)

3.1.2 堰型选择及堰顶高程的确定 (9)

3.1.3 孔口尺寸的确定 (9)

3.2 消能防冲设计 (11)

3.2.2 海漫的设计 (13)

3.2.3 防冲槽的设计 (13)

4 防渗排水设计 (14)

4.1 地下轮廓设计 (14)

4.1.1 底板 (14)

4.1.2 铺盖 (15)

4.1.3侧向防渗 (15)

4.1.4 排水、止水 (15)

4.1.5 防渗长度验算 (15)

4.2 渗流计算 (16)

4.2.1 地下轮廓线的简化 (16)

4.2.2 确定地基的有效深度 (16)

4.2.3 渗流区域的分段和阻力系数的计算 (16)

4.2.4 渗透压力计算： (17)

4.2.5 抗渗稳定验算 (20)

5 闸室布置与稳定计算 (20)

5.1 闸室结构布置 (20)

5.1.1 底板 (20)

5.1.2 闸墩 (20)

5.1.3 胸墙 (21)

5.1.4 工作桥 (21)

5.1.5 检修便桥 (22)

5.1.6 交通桥 (22)

5.2 闸室稳定计算 (22)

5.2.1 荷载计算 (23)

5.2.2 稳定计算 (29)

6 闸室结构设计 (31)

6.1 边墙设计 (31)

6.1.1 边墩断面拟定 (31)

6.1.2 墙身截面强度验算 (32)

6.1.3 边墙稳定分析 (33)

6.2 闸墩设计 (41)

6.3 底板结构计算 (42)

6.3.1 选定计算情况 (42)

6.3.2 闸基的地基反力计算 (42)

6.3.3 不平衡剪力及剪力分配 (43)

6.3.4 板条上荷载的计算 (44)

6.3.5 边荷载计算 (46)

6.3.6 弯矩计算 (47)

6.3.7 配筋计算 (52)

6.3.8 裂缝校核 (53)

7.两岸连接建筑物 (54)

8.水闸细部构造设计 (54)

9.基础处理 (54)

10总结 (55)

参考文献 (56)

水

设计任务

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。

1 设计基本资料

1.1 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2-1。该闸的主要作用有防洪、灌溉和引水冲淤。

图1-1-1 闸址位置示意图（单位：m）

1.1.1 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。

1.1.2灌溉

灌溉期引兴化河水北调，以灌溉兴化渠两岸的农田。

1.1.3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。

1.2 规划数据

兴化渠为人工渠道，其剖面尺寸如图2-2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：

11.85

0.5

50.0

图1-2-1 兴化渠剖面示意图（单位：m）

1.2.1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300m3/s，此时闸上游水位为7.88m，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100m3/s，此时相应的闸上游水位为7.49m，下游为7.38m。

1.2.2闸室稳定计算水位组合

（1）设计情况：上游水位10.35m，浪高0.8m，下游水位7.0m。

（2）校核情况：上游水位10.75m，浪高0.5m，下游水位7.0m。

1.2.3 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300m3/s，相应的上游水位10.75m，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1-2-1。

表1-2-1 下游水位流量关系

1.3 地质资料

1.3.1 闸基土质分布情况

根据钻探报告，闸基土质分布情况见表1-3-1。

表1-3-1 闸基土层分布

1.3.2 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φ=190，凝聚力C=60.0Kpa ；天然孔隙比e=0.69，天然容重γ=20.3KN/m3，比重G=2.74，变形模量E0=4.03104KPa ；建闸所用回填土为砂壤土，其内摩擦角φ=260，凝聚力C=0，天然容重γ=18KN/m3；混凝土的弹性模量Eh=2.33107KPa 。 1.4 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。 1.5其它有关资料 1.5.1 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1-5-1，每米桥长约重80KN 。

70.0 45.0 137.50 45.0 137.50 45.0 70.0

550.0

图 1-5-1 交通桥剖面图（单位：cm）

1.5.2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。

1.5.3 该地区地震烈度设计为6度，故可不考虑地震影响。

=10hl计算。

1.5.4 该地区风速资料不全，在进行浪压力设计时，建议取L

2 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。

2.1 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。

2.2 引水渠的布置

兴化河河岸比较坚稳，引水渠可以尽量短，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度，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向下游收缩的喇叭状。

2.3 进水闸布置

进水闸为带胸墙的开敞式水闸。共3孔，每孔净宽7.0m。胸墙底部高程为8.1m，闸顶高程为11.8m，闸门顶高程为8.3m。

2.3.1闸室段布置

闸底板为倒∏型钢筋混凝平底板，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11.85m。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7.6m37.8m。启闭设备选用QPQ-2325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11.85m，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。

2.3.2 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0.85m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。

翼墙上游为干砌块石护坡，每隔12m设一道浆砌石格埂。块石底部设15cm的砂垫层。护坡一直延伸到兴化渠的入口处。

2.3.3 下游连接段布置

闸室下游采用挖深式消力池。其长为25.0m,深为0.5m。消力池的底板为钢筋混凝土结构，其厚度为0.8m。消力池与闸室连接处有1m宽的小平台，后以1:4的斜坡连接。消力池底板下按过滤的要求铺盖铺设厚0.3m的砂、碎石垫层，既起反滤、过渡作用，又起排水作用。

海漫长28m，水平设置。前10m为浆砌块石，后18m为干砌块石，并每隔9m设一道浆砌石格埂。海漫末端设一构造防冲槽。其深为1.0m，边坡为1:2。槽内填以块石。由于土质条件较好，防冲槽下游不再设护底。

下游翼墙亦为浆砌石重力式反翼墙。迎水面直立，墙背坡度为1:0.5，其扩散角为10°，圆弧半径为4.8m。墙顶高程为8.5m，其上设高0.8m的挡浪板，墙后填土高程为8.0m。下

游翼墙底板亦厚0.6m钢筋混凝土板，其前趾长1.2m，后趾长0.2m。翼墙下游端与消力池末端齐平。

下游亦采用干砌块石护坡，护坡至9.8m高程处。每隔9m设一道浆砌石格埂。护坡延伸至与防冲槽下游端部齐平。

3 水力计算

水力设计主要包括两方面的内容,即闸孔设计和消能设计。

3.1闸孔设计

闸孔设计的主要任务:确定闸室结构形式、选择堰型、确定堰顶高程及孔口尺寸。3.1.1闸室结构形式

该闸建在人工渠道上,故宜采用开敞式闸室结构。

在进行中，该闸的挡水位达10.35m～10.75m,该闸采用带胸墙的开敞式闸室结构。3.1.2 堰型选择及堰顶高程的确定

该闸建在少泥沙的人工渠道上,宜采用结构简单,施工方便,自由出流范围较大的平底板宽顶堰。考虑到闸基持力层是坚硬粉质粘土,土质良好,承载能力大,并参考该地区已建在工程的经验,拟取闸底板顶面与兴化渠渠底齐平，高程为0.5m。

3.1.3 孔口尺寸的确定

（1）初拟闸孔尺寸。该闸的孔口必须满足引水灌溉和引水冲淤保港的要求。

1）引水灌溉

上游水深 H=7.88-0.5=7.38m

下游水深 h=7.78-0.5=7.28m

引水流量 Q=300m3/s

上游行近流速 V0=Q/A

A=(b+mH)H=(50+237.38)37.38=477.93m2

V=300/477.93=0.628s

=H+αV2/2g (取α=1.0)

=7.38+0.6282/239.8=7.40m

H s /H

=7.28/7.40=0.984>0.8,故属淹没出流。

查SL265-2001表A2021-2，淹没系数σ

=0.43 由宽顶堰淹没出流公式

Q=σs m bεB

2H02/3

对无坎宽顶堰，取m=0.385,假设侧收缩系数ε=0.96，则

01= Q/（σs mεB

2H02/3）

=300/（0.4330.38530.96381

2．

?37.402/3） =21.17m

2）引水冲淤保港

上游水深 H=7.49-0.5=6.99m

下游水深 h=7.38-0.5=6.88m

引水流量 Q=100m3

上游行近流速 V

=Q/A

A=(b+mH)H=(50+236.99)36.99=447.2m3

0=Q/A=100/443.3=0.22m/s<0.5m/s,可以忽略不计，则H

≈H=6.99。

Hs/H0=6.88/6.99=0.984>0.8, 故属淹没出流。

查 SL265-2001表A2021-2，得淹没系数σs=0.43 同样取m=0.385,并假定ε=0.96，则得

02= Q/（σsmεB

2H02/3）

=100/（0.4330.38530.96381

2．

?36.992/3）=7.96m

确定闸孔总净宽B

比较1）、2）的计算结果，B

02< B

，可见引水灌溉情况是确定闸孔尺寸的控制情况，

故闸孔净宽B

宜采用较大值21.17m。

拟将闸孔分为3孔，取每孔净宽为7.0m,则闸孔实际总净宽为B

=337.0=21.0m。

由于闸基土质条件较好，不仅承载能力较大，而且坚硬、紧密。为了减少闸孔总宽度，节省工作量，闸底板宜采用整体式平底板。拟将分缝设在各孔底板的中间位置，形成倒∏型底板。中墩采用钢筋混凝土结构，厚1.1m，墩头、墩尾均采用半圆形，半径为0.55m。

（2）复核过水能力

根据初拟的闸孔尺寸，对于中孔，b

0=7.0m，b

+ε=7.0+1.1=8.1m,b0/bs=7.0/8.1=

0.864,查水闸设计规范，得εb=0.978。

对于边孔，b

0=7.0m, b s=48.56, b0/b s=0.19,查SL265-2001表A2021-1，得ε

=0.909，

则

ε=[εχ（N-1）+ε

]/N =0.955。

根据SL265-2001，取m=0.385，则 Q=σs m -

εB 0g 2H 0

=0.4330.38530.95532138192．?37.402

=296.0 m 3

Q Q -实3100%=1.3%<5%

实际过流能力满足引水灌溉的设计要求。

因此，该闸的孔口尺寸确定为：共分3孔，每孔净宽7.0m ，2个中墩各厚1.1m ，闸孔总净宽为21.0m ，闸室总宽度为23.2m 。 3.2 消能防冲设计

消能防冲设计包括消力池、海漫及防冲槽等三部分。 3.2.1 消力池的设计

1）上下游水位连接形态的判别,闸门从关闭状态到泄流量为300s m 3往是分级开启的。为了节省计算工作量,闸门的开度拟分三级,流量50s m 3;待下游的水位稳定后,增大开度至150s m 3，待下游的水位稳定后,增大开度至300s m 3。

当泄流量为50s m 3时: 上游水深H=10.75-0.5=10.25m;

下游水深可采用前一级开度(即Q=0)时的下游水深t=7.0-0.5=6.5m;

上游行进流速0V =A

=50/722.6=0.069m/s(0V <0.5m/s),可以忽略不计。

假设闸门的开度e=0.53m.H

=0.039<0.65,为孔流。查《水力学》，由表查得

ε'=0.612，则： h c =ε'e=0.61230.53=0.325m

"c h =］gh q ［

c 1812

2-+

=1.55m

c h

由(t ﹣"c h )/(H-"c h )=0.57,查SL265-2001表A 2023-2，得孔流淹没系数/

　σ=0.53，

所以有

Q=σ'μ1eB 002gH

μ1=0.60－0.176H

=0.591

式中μ1—孔流流量系数。

因此Q=0.5330.59130.53321325.108192??．=49.44m 3

该值与要求的流量50s m 3十分的接近，才所假定的闸门开度e=0.36正确。此时，跃后水深1.23

以同样的步骤可求得泄水量为150s m 3、300 s m 3时的闸门开度、跃后水深，并可判别不同泄水量时水面的连接情况。

2）消力池的设计

a)、消力池池深：由上表可见，在消能计算中，跃后水深均小于相应的下游水深，出闸水流已发生了淹没水跃，理论上讲可以不必建消力池。但是为了稳定水跃，通常需建一构造消力池。取池深d=0.5m 。

b)、消力池长度：根据前面的计算，以泄流量300s m 3作为确定消力池长度的计算依据。略去行进流速V 0，则：

T 0= H 0+d=10.25+0.5=10.75m

h c =

T -

T ?

α=q 2/2g φ2 ，q=12.93，φ=0.95 α=9.44 h c =0.983

c h =］gh q ［

h c

c 1812

2-+=5.42m 水跃长度 L J =6.9（"

c h -c h ）=6.93（5.42－0.983）=30.6m

消力池与闸底板以1：4的斜坡段相连接，L S =dp=0.534=2.0m,则消力池长度L SJ 为

L SJ = L S +βL J =2.0+0.75330.6=24.95m β—长度校正系数（0.7～0.8) 取消力池长度为25.0m 。 c)、消力池底板厚度计算： t=K 1

?H q

式中—K 1消力池底板厚度计算系数,可采用（ 0.15～0.20） K 1取0.175 Q=300/（21.0+2.2）=11.35)/(3m s m ? H=10.75-7.78=2.97m t=0.774m

由于消力池的池底板厚范围（0.5～1.2）∴t=0.8m 取消力池的池底板厚为0.8m,前后等厚。在消力池底板的后半部设排水孔,孔径10 cm,间距2 m ，呈梅花行布置,孔内填以砂，碎石。消力池与闸底板连接处留有1米的平台,以便更好地促成出闸水流在池中产生水跃。消力池在平面上呈扩散状，扩散角度10°。 3.2.2 海漫的设计

1）海漫的长度为： L P =?H q K S

q=300/〔21.0+2.2+tg10°3(25+1)32〕=9.27 )/(3m s m ? H=10.75－7.78=2.97m

s k 为海漫长度计算系数，取s k 为7.0 L P =97.227.90.7=28.0m 河床为坚硬粘土时 s k 取8～7 取海漫的长度为28.0m 。

2）海漫的布置和结构。由于下游水深较大,为了节省开挖量,海漫布置成水平的.海漫使用厚度40cm 的块石材料,前5m 用浆砌块石,后8m 采用干砌块石。浆砌块石海漫上社排水孔,干砌块石上社浆砌块石格梗,格梗断面尺寸为40cm 360cm 。海漫底部铺设15cm 厚的砂粒垫层。 3.2.3 防冲槽的设计

1）海漫末端河床冲刷深度为 )(

1.10

-''='s h V q d

海漫末端的平均宽度

B ''=1/2(50+50+23237.04)

=64.08m

Q ''=300/64.08=4.68)(3m s m ?

对比较紧密的黏土地基，且水深大于3m ，

[]

0V 可取为1.1m/s,"

s h =7.04m,则：

d '=04.71

.168

.41.1-?=-2.36m

d '<0,表示海漫出口不形成冲刷坑，理论上可以不建防冲槽。但为了保护海漫头部，

故在海漫末端一防冲槽。

2）防冲槽的构造。防冲槽为到梯形断面（见图）。其底宽1.0m ，深1.0m ，边坡1：2，槽中抛以块石。

综上所列其布置图如下图3-1-1：

图3-2-1 消力池、海漫、防冲槽布置（单位：cm ）

4 防渗排水设计

4.1 地下轮廓设计

对于黏土地基，通常不采用垂直板桩防渗。故地下轮廓主要包括底板，防渗铺盖和板桩。 4.1.1 底板

底板既是闸室的基础,又兼有防渗、防冲刷的作用。它既要满足上部结构布置的要求,又要满足稳定及本身的结构强度等要求。

1）底板顺水流方向的长度L 。为了满足上部结构布置的要求,L 必须大于交通桥宽、工作桥宽、工作便桥宽及其之间间隔的总和，即L 约为12.0m 。

从稳定和地基承载力的要求考虑，L 可按经验公式估算 L=（H+2h+a ）(1+0.1ΔH)K

因为H=10.25m,2h=0.5m,a=0.5m,ΔH=3.75m,K=1.0,则 L=15.47m

综上所述，取底板顺水流方向长度L 为16m

2）底板厚度d 。根据经验，底板厚度为（1/5—1/7）单孔净跨，初拟d=1.2m 。 3）底板构造。底板采用钢筋混凝土构造，混凝土为150#。上下游两端各设0.5m 深的齿墙嵌入地基。底版分缝中设以“V ”型铜止水片。 4.1.2 铺盖

铺盖采用钢筋混凝土结构，其长度一般为2—4倍闸上水头或3—5倍上下游水位差，拟取20m ，铺盖厚度为0.4m 。铺盖上游端设0.5m 深的小齿墙，其头部不再设防冲槽。为了防止上游河床的冲刷，铺盖上游设块石护底，厚0.3m ，其下设0.2m 厚的砂石垫层。 4.1.3侧向防渗

侧向防渗主要靠上游翼墙和边墩。上游翼为曲面式反翼墙，收缩角取15?，延伸至铺盖头部以半径为6.6m 的圆弧插入岸坡。 4.1.4 排水、止水

为了减小作用于闸底板上的压力，在整个消力池底板下部设砂砾石排水，其首部紧抵闸底板下游齿墙。闸底板与铺盖、铺盖与上游翼墙、上游翼墙与边墙之间的永久性缝中，均设以铜片止水。闸底板与消力池、消力池与下游翼墙、下游翼墙与边墩之间的永久性分

缝，虽然没有防渗要求，但为了防止闸基土与墙后填土被水流带出，缝中铺贴沥青油毛毡。 4.1.5 防渗长度验算

1）闸基防渗长度。必须的防渗长度为 L=C ?H

?H=3.75m 。当反滤有效时，C=3；当反滤失效时，C=4。因此

L=11.25—15.0m 实际闸基防渗长度

L '=0.4+0.5+0.7+19+1.3+1.0+0.7+13+0.7+1.0+0.6=38.9m L '>L ，满足要求。

2）绕流防渗长度。必须的防渗长度为 L=C ?H

?H=3.75m,C=7（回填土为砂土，且无反滤），因此L=26.25m

实际防渗长度 L '=

15cos 20

+16=36.7

L >L,满足防渗要求

其地下轮廓布置见下图4-1-1：

图4-1-1 地下轮廓布置（单位： m）

4.2 渗流计算

采用改进阻力系数法进行渗流计算。

4.2.1 地下轮廓线的简化

为了便于计算，将复杂的地下轮廓进行简化。由于铺盖头部及底板上下游两端的齿墙均浅，简化后的形式如下图4-2-1：

图4-2-1 地下轮廓简化图（单位： m）

4.2.2 确定地基的有效深度

根据钻探资料，闸基透水层深度很大。故在渗流计算中必须取一有效深度，代替实际深度。

由地下轮廓线简化图知：地下轮廓的水平投影长度L0=16+20=36m;地下轮廓的垂直投

影长度S

0=1.3m。 L

/ S

=36/1.3=27.7>5,故地基的有效深度Te=0.5 L

=18 m(图4-2-1)。

4.2.3 渗流区域的分段和阻力系数的计算

过地下轮廓的角点、尖点，将渗流区域分成十个典型段。1、8段为进出口段，3、6、二段为内部水平段，2、4、5、7则为内部垂直段。

则ξ=∑8

i ＝ξ

=2.988

4.2.4 渗透压力计算：

1）设计洪水位时：△H=10.35-7.0=3.35m 。根据水流的连续条件，经过各流段的单宽渗流流量均应相等。

a ）任一流段的水头损失h i =

?ξ

,则

h 1 =0.50m h 2 =0.03m h 3 =1.17m h 4 =0.08m h 5 =0.03m h 6 =1.00m h 7 =0.03m h 8 =0.51m

b ）进出口段进行必要的修正：进出口修正系数1β为 1β=1.21-)

059.0(2)(121

2+'????????+'T

T T

T ′=18m T=17.9m S=0.4m

则1β=0.34<1.0 应予修正h 1′=1β h 1

=0.17m

进口段水头损失的修正量为

Δh=0.50－0.17=0.33

修正量应转移给相邻各段

h 2′=0.03+0.03=0.06

h 3′=1.17+（0.33－0.03）=1.47m

同样对出口段修正如下

β2=1.21-

)059.0(2)(121

2+'

????????+'T S

T T

T ′=17.2m T=17.3m S=0.6m 则β2=0.44<1.0,故亦需修正。出口段的水头损失修正为

h 8′=β2 h 8=0.22m

修正量Δh=0.51－0.22=0.29

h 7′=0.03+0.03=0.06m h 6=1.00+(0.29－.03)=1.26m

c ）计算各角隅点的渗压水头：由上游出口段开始，逐次向下游从作用水头值Δh 中相继减去各分段的水头损失值，即可求得各角隅点的渗压水头值

H 1 = 3.35m H 2 = 3.18m

H 3 = 3.12m H 4 = 1.65m H 5 = 1.57m H 6 = 1.54m H 7 = 0.28m H 8 = 0.22m H 9 = 0.00m

d ）作出渗透压力分布图：根据以上算得渗压水头值，并认为沿水平段水头损失呈线

形变化，则其渗透压力分布图，如图4-2-2:

图4-2-2 设计洪水位是渗透压力分布图（单位： m）单位宽度底板所受渗透压力：

P 1=2

( H6+ H7)31631=14.56t=142.69KN

单位宽铺盖所受的渗透压力：

( H3+ H4)32031=47.7t=467.5KN

2）同样的步骤可计算出校核情况下的渗透压力分布，即

ΔH=3.75m

=3.75m

=3.56m

=3.50m

=1.85m

=1.76m

=1.73m

=0.33m

=0.25m

=0.00m

根据以上计算作出渗透压力分布图,如图4-2-3：

图4-2-3 校核洪水位是渗透压力分布图（单位： m）单位宽度底板所受渗透压力：

P' 1=

( H6+ H7)31631=159.94KN

单位宽铺盖所受的渗透压力：

P "2=2

( H 3+ H 4)32031=516.46KN

4.2.5 抗渗稳定验算

闸底板水平段的平均渗透坡降和出口处的平均逸出坡降闸底板水平段的平均渗透坡降为

J X =

X L h 6=16

4.1=0.0876＜[J X ]=0.4～0.5 渗流出口处的平均逸出坡降J 0为

J 0=''7S

h =6.025.0=0.417＜[J 0]=0.70～0.80

闸基的防渗满足抗渗稳定的要求。

5 闸室布置与稳定计算

5.1 闸室结构布置

闸室结构布置主要包括底板、闸墩、闸门、工作桥和交通桥等部分结构的布置和尺寸的拟定。 5.1.1 底板

底板的结构、布置、构造与上面的相同。 5.1.2 闸墩

顺水方向的长度取与底板相同，取16m 。闸墩为钢筋混凝土结构，中墩厚均为1.1m 。边缘与岸墙合二为一，采用重力式结构。

闸墩上游部分的顶部高程在泄洪时应高于设计或校核洪水位加安全超高；关门时应高于设计或校核洪水位加波浪计算高度加安全超高。

设计洪水位的超高计算：?1=10.35+0.8+0.7=11.85m 校核洪水位的超高计算：?2=10.75+0.5+0.5=11.75m 取上述二者中的较大者，取为11.85m 。

闸墩下游部分的高度只要比下游最高水位适当高些，不影响泄流即可。可大大低于上游部分的高度，而其上设有排架搁置公路桥。初拟定闸墩下游部分顶部高程为8.5m ，下游闸墩上搁置公路桥，桥面高程为11.85m ，与两岸大堤齐平。

闸墩上设检修门槽和工作门槽，检修门槽在上游，槽深为0.3m ，宽0.2m ，工作槽槽深为0.3m ，宽0.6m 。具体位置见图。闸墩上下游均为半圆形，其半径为0.4m 。