1、函江水利枢纽工程泄水闸部分设计说明书1毕业设计说明书设计题目 （泄水闸设计） 专 业 水利水电 学生姓名 学 号 指导教师 评阅教师 河海大学继续教育学院中国 南京2017 年 4 月函江水利枢纽工程泄水闸部分设计说明书2目 录1 综合说明 .31.1 工程概况 .31.2 设计依据 .31.3 毕业设计成果（泄水闸） .32 水文 .82.1 流域概况 .82.2 气象 .82.3 洪水 .83 工程地形、地质 .103.1 闸址地形 .103.2 闸址地质 .103.3 当地建筑材料 .103.4 地震烈度 .104 工程布置及建筑物 .114.1 设计依据 .114.1.1 工程等级及建
2、筑物级别 .114.1.2 设计基本资料 .114.2 工程总体布置 .124.2.1 船闸的布置 .124.2.2 水电站的布置 .134.2.3 泄水闸的布置 .134.3 主要建筑物（泄水闸） .134.3.1 闸孔设计 .134.3.2 消能防冲设计 .154.3.3 防渗排水设计 .184.3.4 闸室的布置 .224.3.5 闸室稳定计算 .244.3.6 闸室底板结构计算 .274.3.7 两岸连接建筑物设计 .31附图：1、枢纽平面布置图。2、闸室平面及剖面图。3、闸室结构细部图。函江水利枢纽工程泄水闸部分设计说明书31 综合说明1.1 工程概况函江位于我国华东地区，流向自东向
3、西北，全长 375km，流域面积 176 万km2，是鄱阳湖水系的重要支流，也是长江水系水路运输网的组成部分。该流域气候温和，水量充沛，水面平缓，含砂量小，对充分开发这一地区的水路运输具有天然的优越条件。流域内有耕地 700 多万亩，土地肥沃，矿藏资源十分丰富，工矿企业发达，有国家最大的有色金属冶炼工程铜基地及腹地内的建材轻工、电力等工业部门和十多个粮食基地；原料及销售地大部分在长江流域各省、市地区，利用水运的条件十分优越。流域梯级开发后，将建成一条长 340km 通航千吨级驳船的航道和另一条长50km 通航 300 吨级驳船的航道，并与长江、淮河水系相互贯通形成一个江河直达的内河水路运输网，
4、同时也为沿江各县市扩大自流灌溉创造有利条件，对促进沿河地区的工农业发展具有重要的作用，该工程是以航运为主体，兼有泄洪、发电、灌溉、供水和适应战备需要的综合开发工程，他在经济上将会具有非常显著的效益。1.2 设计依据1、函江枢纽毕业设计任务书；2、水闸设计规范SD133-843、水闸设计规范 SD133-84 编制说明4、水闸设计（上、下） 华东水利学院 上海科学出版社5、水闸设计 谈松曦编 水利电力出版社6、水闸 张世儒编 水利出版社7、水利计算手册 武汉水利电力学院编 水利出版社8、闸门与启闭机 水利出版社9、升卧式平板闸门 水利电力出版社10、有限深弹性梁计算用表 张裕恰编 水利出版社11
5、、水工钢筋混凝土结构（下） 华东水利学院、大连工学院、西北农学院编 水利电力出版社12、水工建筑物 任德林 张志军编著 河海大学出版社13、水力学（下）第二版 华东水利学院编 科学出版社14、水工设计手册（6）泄水与过坝建筑物 水力电力出版社函江水利枢纽工程泄水闸部分设计说明书415、小型水利电力工程设计图集 水闸分册16、 计算语言（BASIC 等）1.3 毕业设计成果（泄水闸）1.3.1 枢纽总体布置根据水闸设计规范SD133-84 规定：水闸枢纽中的船闸、泵站或水电站宜靠岸布置，但船闸不宜与泵站或水电站布置在同一岸侧，船闸、泵站或水电站与水闸的相对位置，应能保证满足水闸通畅泄水及各建筑物
6、安全运行的要求。因此，本设计在枢纽布置时，将泄水闸布置在河床中间，船闸布置在左岸，水电站布置在右岸。其中：泄水闸每孔净宽 10m，共 35 孔，高 12m，直升式平板钢闸门控制，闭闸时拦截江流，稳定上游水位，开闸时泄水，排沙防淤。设计流量 9540m3/s，校核流量12350m3/s。船闸 1 座，闸室有效长度为 135m，净宽 12m，槛上水深 2.5m，闸室顶高程24.0m，室底高程 10.5m。闸上公路桥设在上闸首的上游端。水电站厂房宽 15m(顺流向)，长 36.2m。厂房地面高程 24.5m，水轮机安装高程 10.5m。水电站设计水头 3.5m，最高水头 7.0m，最大引用流量 22
7、5m3/s，总装机32200KW。站上公路桥设在厂房的上游端。1.3.2 水闸设计1、水闸水力设计1)、堰型、堰顶高程闸孔采用结构简单、施工方便的无坎平底宽顶堰（平底水闸属无坎宽顶堰） 。拟定闸底板顶高程为 13.0m。2)、水闸总宽度闸室总宽度：1035+361.6=407.6m。2、水闸消能防冲设计1)、消力池消力池采用钢筋砼结构，深 1.45m，消力池长 L=20.8m，厚度 0.8m。2)、海漫海漫长度 L=40m，海漫水平段长 15m，采用 60cm 厚钢筋混凝土浇筑，斜坡段长 25m，1:10 放坡，采用 60cm 厚浆砌块石砌筑。3)、防冲槽防冲槽采用梯形断面，槽深 2.5m，槽
8、底宽 10m，上游设 C20 钢筋砼齿槽，厚函江水利枢纽工程泄水闸部分设计说明书550cm，下游坡比为 1：2.0，单宽体积为 37.5m2，冲刷坑采用抛石合金钢网石兜抛石处理。3、闸室布置1)、闸室结构闸室采用开敞式布置，钢筋砼 U 型结构，闸门选择直升式平板钢闸门，液压启闭，闸上布置净 7m 交通桥，两侧人行道 21.0m，总宽 9.0m、宽 4m 工作桥和启闭房，启闭房宽 11.0m，底板长度取 20m。底板采用整体式，二孔一分缝，最中间一孔，底板长度为 20m，顶高程为13.0m，闸底板厚 1.5m 。闸墩长度采用与底板同长 20m， 。检修门槽深 25cm，宽 30m；工作门槽深40
9、cm，宽 60cm。闸墩上下游端部均采用半圆形墩头。闸墩顶高程为 25.0m。闸墩厚度受控于闸门槽处最小厚度为 50cm，中墩厚度取 1.6m，缝墩厚度为 20.8m，边墩厚度为 1.6m。公路桥布置在闸门上游侧，公路桥载重按汽-20 设计，挂 100 校核，双车道桥面净宽 7.0m，两侧人行道 21.0m，总宽 9.0m，采用 T 型结构。梁底高程为25.0m，梁高 1.0m，梁腹宽 0.2m，梁翼宽 1.6m，用 5 根组梁组成，两侧人行道为悬壁式。每米延长重量按 8T/m 计。2)、上下游翼墙上游连接采用扶壁式翼墙，圆弧连接，半径为 20m，下游翼墙采用扶壁式八字型翼墙加圆弧型翼墙连接，
10、扩散角为 8，圆弧半径为 20m。上游翼墙顶标高为25.0m，下游翼墙顶标高为 25.0m。4、闸基防渗排水设计由于本工程闸址地基主要由砂砾卵石层组成，为强透水土质，故在采用水平防渗措施的同时还必须采取垂直防渗措施。铺盖采用 C25 钢筋砼结构，长 20m。铺盖与闸底板之间设水平止水。在消力池水平段前端与闸底板连接处设置水平止水；消力池末端依次铺设碎石垫层和无纺土工布反滤，排水孔孔径 15cm，间距 1.5m，呈梅花形布置，顺水流方向长度为 7.5m。5、闸门及启闭机设计1)、闸门根据门顶高程及闸底标高，确定平面钢闸门高为 7m，闸门净宽 10m，毛宽10.6m。2)、启闭机启闭机型号：QPQ
11、23006、闸室稳定计算函江水利枢纽工程泄水闸部分设计说明书61)、闸室整体稳定水闸整体稳定分别对完建期、正常运用期及非常运用期三种工况进行闸室的偏心距、基底应力、基底应力的不均匀系数及沿闸室底面的抗滑稳定系数计算，均满足规范要求。2)、闸室沉降计算经分析，本次不必计算闸室的沉降量。7、闸底板配筋经计算，面、底层钢筋均按 25200 配置。8、两岸连接建筑物设计采用扶壁式挡土墙，上游翼墙顶高程 25.00m，底高程 12.00m。下游翼墙顶高程 25.00m，底高程 10.5512.00m。上游挡墙高 13.0m，挡墙壁厚 1.0m，墙身垂直，墙身高 12m，墙底板厚 1.0m。下游挡墙高 1
12、314.45m，挡墙壁厚 1.0m，墙身高度 1213.45m，底板厚度 1.0 m。翼墙两侧设置 1.01.0m 腋角，两侧悬挑4m，底板总宽 11m。上游翼墙长 30m，下游翼墙长 36.8m。翼墙采用 C25 钢筋砼浇筑。上游护坡，顶高程为 25.0m，底高程 13.0m，采用坡比为 1:3，40cm 厚浆砌块石护坡。下游护坡，顶高程为 25.0m，底高程 13.0m，采用坡比为 1:3，40cm 厚浆砌块石护坡。9、水闸特性表综上所述，水闸特性表如下：水闸特性表工程级别 等工程主要建筑物 3 级次要建筑物 4 级建筑物级别临时建筑物 5 级设计洪水 P=2%设计依据校核洪水 P=0.3
13、3%正常水位 19.00 基础资料水文条件 灌溉水位19.50 函江水利枢纽工程泄水闸部分设计说明书7设计流量 9540m3/s设计洪水位 23.40m校核流量 12350m3/s校核水位 23.80m净宽 1035m总宽 407.6m闸底板 长 20m,厚 1.5m闸室底高程 13.0 闸室顶高程 25.0 中墩厚 1.6m缝墩厚 20.8m边墩厚 1.6m闸墩顶高程为 25.0工作桥 4.5m交通桥 7m+12m水闸闸室闸门板 钢,净宽 10m,高 7m上游护底 厚 60cm,L=10m铺盖 厚 60cm,L=20m消力池 d=1.45m,L=15m海漫 厚 60cm,L=40m防冲槽 深
14、 2.5m,底宽 10m上游翼墙 圆弧连接,顶高 25.0m下游翼墙 八字型,顶高 25.0m上游护坡 底高 13.0m,顶高 25.0m主要建筑物上下游连接段下游护坡 底高 13.0m,顶高 25.0m函江水利枢纽工程泄水闸部分设计说明书82 水文2.1 流域概况函江位于我国华东地区，流向自东向西北，全长 375km，流域面积 176 万km2，是鄱阳湖水系的重要支流，也是长江水系水路运输网的组成部分。该流域气候温和，水量充沛，水面平缓，含砂量小，对充分开发这一地区的水路运输具有天然的优越条件。流域内有耕地 700 多万亩，土地肥沃，矿藏资源十分丰富，工矿企业发达，有国家最大的有色金属冶炼工
15、程铜基地及腹地内的建材轻工、电力等工业部门和十多个粮食基地；原料及销售地大部分在长江流域各省、市地区，利用水运的条件十分优越。2.2 气象本流域属亚热带季风气候区，温暖湿润，四季分明，雨水充沛。洪水期多年平均最大风速为 20.7m/s。2.3 洪水根据毕业设计任务书提供的水文资料,函江 50 年一遇洪峰流量为 9540 m3/s,各设计频率洪水流量及相应坝下水位见表 2-1。洪峰流量及相应坝下水位表表 2-1 设计频率（%） 0.33 2 20洪峰流量 Q（m 3/s） 12350 9540 5730坝下水位 H 下 （m） 23.80 23.40 22.25水位流量关系曲线见表 2-2。水位
16、流量关系表 2-2水位（m） 流量（m 3/s） 水位（m） 流量（m 3/s）14 50 20 320015 300 21 414016 650 22 534017 1200 23 7700函江水利枢纽工程泄水闸部分设计说明书918 1800 24 1380019 2480函江水利枢纽工程泄水闸部分设计说明书103 工程地形、地质3.1 闸址地形闸址左岸与一座山头相接，山体顺流方向长 700m，垂直方向长 2000m，山顶主峰标高 110m，靠岸边山顶标高 65m；山体周围是河漫滩冲击平原，滩面标高（185200）m；沿河两岸筑有防洪大堤，堤顶宽 4m，堤顶标高 245m；闸址处河宽 700
17、m，主河槽宽 500m，深泓区偏右，河床底标高（130140）m，右岸滩地标高 185m。3.2 闸址地质闸址河床土质，主要由砂砾卵石层组成，表层为中细砂层，层厚 25m，左厚右薄并逐步消失；河床中层主要是砂砾卵石层，卵石含量 30%50%，粒径213cm，层厚 1020m，属于强透水层，渗透系数 K=1.8410-1510 -2（cm/s） ，允许坡降 J=0.150.25；河床底层为基岩，埋深标高从左标高 10m 向右增深至标高-15m 以下。其岩性为上古生界二迭长兴阶灰岩及硅质岩。河床土质资料如下：中砂：D r0.6，E 0=310kg/cm2，N 63.5=20；砂砾石：D r0.66，E 0=360kg/cm2；3.3 当地建筑材料块石料：在闸址左岸的山头上，有符合质量要求的块石料场，其储量 50 万方，平均运距 1.0km。砂砾料：闸址上、下游均有宽阔的冲积台地，在上、下游（35）km 的沙滩台地上，均有大量的砂砾料，可满足混凝土的粗、细骨料之用，且水运方便。土料：闸址上游约 2km 有刘家、八圩土料场，储料丰富，符合均质土料质量要求。还有可作为土坝防渗体的粘性土，其质地良好。3.4 地震烈度根据中国地震烈度区划图，本地区地震基本烈度为 6 度，不考虑地震设防。
