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广东水利水电职业技术学院某水闸水工毕业设计
导读：本次毕业设计选题为中山市某水闸重建工程，是以防洪、排涝及引水冲污的综合性水利工程，由于当时设计标准低，经有关设计部门复核在设计洪水位时，设计闸孔为一孔，由于旧闸原设计标准低，以适应现代化水利需要，经中山市水利局和市水电设计院论证，第三节工程设计资料，据当地水利及总体规划资料，根据广东省水利厅2002年6月公布的《西、北江下游及其三角洲网河河道设计洪潮水面，水闸按100年一遇外江水位设计，水闸按
本次毕业设计选题为中山市某水闸重建工程。该工程位于中山市某镇境内，是该市中顺大围某堤段上的重要水闸之一，是以防洪、排涝及引水冲污的综合性水利工程。该水闸(旧闸)始建于50年代，由于当时设计标准低，加之年代已久，经有关设计部门复核在设计洪水位时，水闸不能安全运行。现决定拆出旧闸，在原闸址上重建新水闸。
第二节 改 建 原 由
旧闸建于50年代，设计闸孔为一孔，净宽4.0m，原闸底板高程-1.50m。该闸建成后经过多年的运行，工程质量已经老化,部分结构破损严重，各项工程设施已趋落后，存在着很多安全隐患，严重影响水闸的正常运行。由于旧闸原设计标准低，与前几年的河涌疏浚及环境整治工程不配套，目前整治后的河涌过水断面宽度为１５米。为使水闸安全运行，并与周边整治后的环境相协调，以适应现代化水利需要。经中山市水利局和市水电设计院论证，决定重建该水闸，以从根本上解决该水闸在防洪、排涝、安全运行方面等问题。
第三节 工 程 设 计 资 料
一、气象及工程地质情况水文
（一） 水文气象
气象特征 水闸地处珠江三角洲中心地带，属于亚热带海洋性气候，常年温暖湿润，偶有霜冻，阳光充足，四季常青。据当地水利及总体规划资料，该区域年平均气温23℃，最高七月均温29℃左右，最低一月均温10℃左右，无霜期352天。雨量充沛，雨季多发生在春夏两季，年 平均雨量为1626 mm，最高降雨量为2444.6mm（1981年），年平均蒸发量为1331mm，年平均相对温度82.5%。
该区域属季风气候，全年风向系数夏季最大为南风、次为东南风、西南风；冬季最大风为北风；春秋两季有过渡性。年平均风速为2.2～3.6m/s。每年4～9月为南海台风季节，年平均4次，以7～9月频率最高，占全年登陆次数的73%，偶有飓风，最大风力12级，并伴有暴雨。
2、 水文资料
水闸地处西江下游三角洲河网区，全市河道交错。洪水主要是上游来水，其次是台风雨，降雨集中于4至9月汛期，占全年的80％。
根据广东省水利厅2002年6月公布的《西、北江下游及其三角洲网河河道设计洪潮水面线》，通过内插方法，查得该区域相关水文站提供的闸址各频率洪水位值： 水闸按100年一遇外江水位设计，外江水位5.40米，相应内河水位0.6 0米。
水闸按50年一遇外江水位设计，外江水位5.31米，相应内河水位0.6 0米。 （二）
1、区域地形地貌、地质
该区域地处珠江三角洲南部边缘地带、西江冲积平原上，地势平坦，河涌交错，河流（河汊）和阶地地貌发育，阶地高程一般3.5m～4.5m。横海水闸座落在西江西岸第四系洪冲积的一级阶地的前缘。 场地内第四系沉积环境经历了海陆交互相、河流冲积相等多次沉积，形成多旋回沉积韵律。区内第四系沉积层厚20～30m。
2、闸址地质条件
（1）、地质描述
S水闸位于中山市某镇境内，在中顺大围某堤段上。根据勘探结果，在钻孔控制深度范围内，场地岩土自上而下可划分为：
1)人工填土：土黄色，褐灰色，上部松散,下部可塑,主要由粉质土及淤泥质土回填而成,上部含碎石。层厚3.60～3.80m。
2)淤泥质土：灰黑色，很湿,软塑，主要由粘土及有机质等组成,含少量粉砂及贝壳屑。分布于全场地，层厚5.10～5.70m。地基承载力标准值fk取60KPa。
3）淤泥：灰黑色，饱水,流塑，主要由粘土及有机质等组成,少量粉砂及贝壳碎屑等组成。底部为淤质泥土。分布于全场地，层厚5.50～6.6m。地基承载力标准值fk取50KPa。 4) 粉细砂：灰黑色，松散，以粉砂为主。分布于全场地，上部含粘土。层厚15.0～15.6m。地基承载力标准值fk取80KPa。
5)粉质粘土：褐黄色，湿，可塑，主要以粘土、粉砂及少量细砂组成。分布于全场地，层厚3.40m。地基承载力标准值fk取100KPa。
6）细中砂：灰黄色，松散，以细砂、中砂为主。分布于全场地，含粉砂及少量粘土，局部含5％的石英砾石。层厚8.30m。地基承载力标准值fk取120KPa。
7)粉细砂：褐黄色，松散，以粉砂为主，含少量细砂及砾石，局部含少量粘土。地基承载力标准值fk取85KPa。
（2）、地下水
勘察期间，各钻孔均遇见地下水，赋存于第四系各地层中的地下水属上层滞水～潜水类 型，主要受大气降水及地表水(包括河水)补给，水位变化因气候、季节及潮位而异，勘察期间测得其混合稳定水位埋深介于4.30m～4.60m之间。该场地地下水对砼无腐蚀性。
（3）、结论与建议 ：
根据《中国地震烈度区划图》(1：400万)(1990)，中山市地震基本烈度为Ⅶ度，结合本次勘察结果，按《建筑抗震设计规范》GBJll―89)有关标准判定，场地土的类型为软弱场地土，建筑场地类别为Ⅲ类，场区上部15m深度范围内未发现可液化地层，可不考虑液化问题。
1）水闸位于Ⅶ度地震烈度区，场地属抗震不利地段，场地土类型属软弱场地土，建筑场地类型属Ⅲ工类；第(2)至(3)层的承载力低，不宜作拟建建筑物地基基础持力层；建议采用第(4)层粉细砂层为该水闸桩基础持力 6
2）根据工程旧闸情况及地质剖面知，本次设计的闸室及上下游连接段大概位于第(2)层淤泥质土层，该土层承载力基本值为64kPa；其下层为第（3）层次为淤泥质土，该土层承载力基本值为88kPa，第（4）层粉细砂层，该土层承载力基本值为248kPa。若采用桩基础，宜采用摩擦桩，拟采用(4)砾砂层为该水闸桩基础持力层。
3）桩基础设计指标建议值（当桩入土深度 > 10 米时）
qsik ――桩的极限侧阻力； qpk ――桩的极限端阻力
预制桩 序土层名称 状态 号 qsik（kpa） qpk（kpa） ① 填筑土
② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ 淤泥质土 淤泥 细粉砂 粉质粘土 细中砂 细粉砂 软塑 流塑 松散 可塑 松散 松散 15～20 12～18 20～25 40～50 25～35 20～25
二、设计基本数据
（一）、 水文气象 1．外江校核洪水位 ：5.40米 （P=1％） ，
内河相应水位：0.6米 2. 外江设计洪水位 ：5.31米 （P=2％） ，
内河相应水位：0.6米 3．外江多年平均枯水位：―0.4米，内河相应水位：0.6米 4. 围内不涝水位：1.3米，内河不冲刷流速：V=0.8m/s
5.过闸最大流量Q = 30m3／s
洪水期多年平均最大风速Vmax=18m/s；风向：按垂直水闸横轴线考虑；吹程1.0km。设计风压力 p风= 0.45 kN/m2
设计防洪标准
1. 根据《水闸设计规范》（SL265-2001）第2.2.1条及省市确定的堤围防洪标准： S水闸设计洪水标准采用1％ ；
2．上游最高设计水位（校核洪水位）为 5.40米(1％)，
下游相应水位为0.60米 ；
3. 闸顶高程采用校核洪水位加超高1.5～2.0米（中山市标准为2米），且不低于现有堤顶高程并应留有适当的安全裕度。
（三）、设计引用数据
1. 材料容重： 土料：回填土的湿容重18kN／m3，浮容重9.0 kN／m3；饱和容重19 kN／m3 ； 砼料：钢筋混凝土25kN／m3，混凝土24 kN／m3；
2．地基有关数据：
回填土的换算内摩擦角φ = 320；
基础抗滑摩擦系数：fk
淤泥质土及粉细沙：渗径系数：C = 9； 允许坡降：水
段［J］=0.065～0.091
； 垂直段及出口处［J］=0.325～0.390 。 淤泥土层承载力标准值： fk = 60 kPa
3．地下水位：4.30m～4.60m
4. 闸室公路桥按 汽―20设计，挂―100验算。
5. 工作桥（室）人群、检修设备活荷载：q活 = 3.0kN /m2
6. 公路桥栏杆（防撞墩）重：6kN/m
；工作桥栏杆重：1.0 kN/m
7.河涌控制断面宽度:15米
8.防洪堤现有堤面宽6米，设计外坡为1：3，内坡为1：2.5
（四）、工程等别
根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)第2.1.3条及第2.2.1条确定本工程为四等小(一)型，但水闸位于中顺大围上，而中顺大围是全省十大联围之一，属二级堤防，即相应的水闸等别也应为二等。因此主要建筑物按二级建筑物设计，次要建筑物按三级建筑物设计 。
（五）、闸门(运行)开启条件（按水利部门提供的引水冲污水位确定） 1.根据本水闸用途，确定本水闸设计的运行条件为：开闸进洪时闸外水位不高于3.50米，闸内水位不低于―0.5米。
2.水闸的闸门运行条件应满足在各种运行水位情况下均保证下游河道不受冲刷。
（六）、附图纸：1：500地形图；
闸址1-1＇、2-2＇地质剖面图
第二章 水利枢纽布置
第一节 枢 纽 总 体 布 置 概 述
水闸是一种低水头的水工建筑物，兼有挡水和泄水的作用，用以调节水位、控制流量，以满足水利事业的各种要求。
一、水闸的类型 排水闸：常建于江河沿岸，外河水位上涨时关闸以防外水倒灌，外河水位下降时开闸排水，排除两岸低洼地区的涝渍。该闸具有双向挡水，有时双向过流的特点。
开敞式水闸：闸室上面不填土封闭的水闸。一般有泄洪、排水、过木等要求时，多采用不带胸墙的开敞式水闸，多用于拦河闸、排冰闸等；当上游水位变幅大，而下泄流量又有限制时，为避免闸门过高，常采用带胸墙的开敞式水闸，如进水闸、排水闸、挡潮闸多用这种形式。 二、水闸的工作特点 （一）、稳定方面 关门挡水时，水闸上、下游较大的水头差造成较大的水平推力，使水闸有可能沿基面产生向下游的滑动，为此，水闸必须具有足够的重力，以维持自身的稳定。 （二）、防渗方面 由于上下游水位差的作用，水将通过地基和两岸向下游渗流。渗流会引起水量损失，同时地基土在渗流作用下，容易产生渗透变形。严重时闸基和两岸的土壤会被淘空，危及水闸安全。渗流对闸室和两岸联接建筑物的稳定不利。因此，应妥善进行防渗设计。 （三）、消能防冲方面 水闸开闸泄水时，在上、下游水位差的作用下，过闸水流往往具有较大的动能，流态也较复杂，而土质河床的抗冲能力较低，可能引起冲刷。此外，水闸下游常出现波状水跃和折冲水流，会进一步加剧对河床和两岸的淘刷。因此，设计水闸除应保证闸室具有足够的过水能力外，还必须采取有效的消能防冲措施，以防止河道产生有害的冲刷。 （四）、沉降方面 土基上建闸，由于土基的压缩性大，抗剪强度低，在闸室的重力和外部荷载作用下，可能产生较大的沉降影响正常使用，尤其是不均匀沉降会导致水闸倾斜，甚至断裂。在水闸设计时，必须合理地选择闸型、构造，安排好施工程序，采取必要的地基处理等措施，以减少过大的地基沉降和不均匀沉降。
第二节 水 闸 布 置 一、水闸的组成
水闸的组成 1-闸室底板
8―上游翼墙
9―下游翼墙
11―排水孔
12―消力坎
14―下游防冲槽
15―上游防冲槽
16―上游护底
17―上、下游护坡。
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来源：　　作者：黄祖芹;
老口航运枢纽泄水闸坝消能防冲设计　 1工程概况老口航运枢纽工程为郁江综合利用规划梯级中的第七个梯级,是以航运、防洪为主,结合发电,兼顾为改善南宁市水环境创造条件的综合性枢纽。老口坝址位于左、右江汇合口下游4.7 km的龙山村。枢纽总库容为25.87亿m3,电站总装机容量150 MW,船闸通航标准为2×1 000 t级顶推船队及1 000 t货船,水库正常蓄水位为75.5 m。老口航运枢纽工程等别为Ⅰ等,大(1)型工程,拦河坝、泄水闸坝按1级建筑物设计,设计洪水标准为500年一遇,混凝土建筑物的校核洪水标准为2000年一遇,土坝的校核洪水标准为5 000年一遇,泄水闸坝消能防冲标准为100年一遇洪水标准。坝址枢纽主体建筑物从左到右依次包括:左岸接头土坝、门库坝、船闸、左岸重力坝、泄水闸坝、电站厂房、右岸重力坝、右岸接头土坝等。2坝址水文、地质条件[1]老口坝址控制集水面积为72 368 km2,坝址多年平均流量为1 237 m3/s。500年一遇设计洪水流量为24 500 m3/s,相应上、下游水位分别为84.33m、83.822 000年一遇校核洪水流量为28 100 m3/s,相应上、下游水位分别为85.49m、(本文共计4页)　　　　　　　　　　
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