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Abstract
第1章 工程概况 1
1.1 基本资料 1
1.1.1 建筑物级别 1
1.1.2 孔口设计水位 1
1.1.3 消能防冲设计 1
1.1.4 闸室稳定计算 1
1.1.5 地质资料 1
1.1.6 回填土资料 2
1.1.7 其他 2
1.2 工程概况 2
第2章 孔口宽度设计 3
2.1 闸址的选择 3
2.2 闸型的确定 3
2.3 闸孔形式的确定 3
2.4 孔口设计水位组合 3
2.5 堰型及堰顶高程的确定 3
2.6 闸孔宽度的确定 4
2.6.1 拟定闸孔宽度 4
2.6.2 验算校核情况下的流量 4
2.6.3 计算闸孔实际过流能力 5
2.6.4 闸孔布置图 5
第3章 消能防冲设计 6
3.1 消能防冲水位组合 6
3.2 闸门初始开度及出闸水流初始流量的确定 6
3.2.1 计算闸门初始开度e、出闸水流初始流量Q 6
3.3 消力池设计 7
3.3.1 消力池池深的计算 7
3.3.2 消力池长度的计算 9
3.3.3 消力池形式的选定 10
3.3.4 消力池底板厚度的计 10
3.3.5 消力池构造的确定 11
3.4 海漫设计 12
3.4.1 海漫作用 12
3.4.2 海漫长度的计算 12
3.4.3 海漫构造的确定 12
3.5 冲刷坑深度的计算，防冲槽尺寸的确定 13
3.5.1 冲刷坑深度的计算 13
3.5.2 防冲槽尺寸的确定 13
第4章 防渗排水设计 14
4.1 防渗排水作用 14
4.1.1防渗设计的目的 14
4.1.2布置原则 14
4.2 渗流计算水位组合 14
4.3 地下轮廓线布置 14
4.3.1 地下轮廓线布置 14
4.3.2 验算防渗长度 16
4.4 防渗计算 16
4.4.1 渗流计算的目的 16
4.4.2 计算方法 16
4.4.3 地下轮廓布置图 16
4.4.4 计算地基有效深度 17
4.4.5 计算各典型段的阻尼系数 18
4.4.6 各典型段渗压水头损失计算 18
4.4.7 进、出口段修正及各区段渗压水头损失调整 18
第5章 闸室结构布置 23
5.1 闸室底板 23
5.1.1 作用 23
5.1.2 闸底板的设计 23
5.2 闸墩 23
5.2.1 闸墩的作用 23
5.2.2 闸墩的外形轮廓 23
5.2.3 闸墩顺水流方向长度、闸墩高度 23
5.2.4 闸墩厚度、门槽位置和尺寸的拟定 24
5.3 闸门 25
5.3.1闸门高度与形式 25
5.3.2闸门重量与启闭机的估算 25
5.4 启闭机与启闭机室 26
5.4.1 启闭设备的初步选定 26
5.4.2 启闭机室的形式和尺寸的拟定 26
5.4.3 启闭机室设置高程，支墩的高度、尺寸的拟定 27
5.5 交通桥，工作便桥的形式尺寸 28
5.5.1交通桥 28
5.5.2工作便桥 28
5.6 闸室分缝布置与止水设置 28
5.7 闸室布置图 30
第6章 闸室稳定计算 31
6.1 设计情况及荷载组合 31
6.2 完建无水期荷载计算 31
6.2.1自重 31
6.2.2 完建期地基承载力验算 32
6.3 正常挡水期计算 33
6.3.1 水重计算 33
6.3.2 扬压力计算 34
6.3.3 水平水压力 35
6.3.4 闸室荷载汇总 37
6.3.5 正常挡水期地基承载力验算 38
6.3.6 闸室抗滑稳定计算 39
第7章 两岸连接建筑物布置 40
7.1 上下游连接建筑物的作用 40
7.2 上游连接建筑物布置及尺寸的拟定 40
7.3 下游连接建筑物布置及尺寸的拟定 40
第8章 结论 41
参考文献 42
致谢 43
附录Ⅰ外文原文及翻译 44
附录Ⅱ任务书 51
附录Ⅲ开题报告 54
附录Ⅳ附表 56
附表一 消力池池深池长计算表 56
附表二 海漫长度计算表 57
附表三 各典型段渗压水头损失计表 58
摘 要
本文所研究的节制闸位于山东济平，其主要作用是拦河、泄水、调节流量。水闸由闸室段、上游连接段及下游连接段等三部分组成。闸室段包括底板、闸墩、边墩、岸墙、闸门、启闭机室等；上游连接段包括上游翼墙，铺盖及上游护坡等部分组成；下游连接段包括消力池，海漫，下游翼墙，下游防冲槽及下游护坡等五部分组成。
水闸设计主要内容包括水力设计，消能防冲设计，防渗排水设计，闸室结构布置，闸室的稳定计算。水力设计包括闸孔数、孔宽的设计；消能防冲选用消力池和海漫，消力池底板上设排水孔，下设砂石反滤层。防渗排水除了对防渗设施的选择外还包括渗流计算，本设计采用改进阻尼系数法进行计算。闸室采用开敞式，选用平板式钢闸门，稳定计算分为完建无水期和自由挡水期两部分进行计算。
关键词：水力计算 渗流计算 稳定计算
Abstract
This article studied the Regulating Sluice located in Shandong Ji Ping, whose main role is to weir, sluice, regulate traffic. Sluice chamber segment consists of three parts, the upstream and downstream segments connecting section connecting other components. Chamber section includes a base plate, pier, side pier, quay walls, gates, hoist room; upstream connection segments including upstream wing walls, bedding and upstream slope protection and other components; connected downstream segment includes downstream wing walls, stilling basin , composed apron downstream scour tank and downstream slope of five parts. Sluice design includes hydraulic design, energy dissipation and red design, gate-based flow calculation, chamber structural arrangement, connecting the two sides of buildings arranged chamber stability calculation.
The sluice design mainly includes the hydraulic design, energy dissipation design, anti-seepage and drainage design, chamber structure layout, the stability calculation. The hydraulic design of gate hole number, the width of the hole; the energy dissipation by stilling pool and apron, removing drainage holes in power pool on the floor, under the sand filter layer. Seepage prevention and drainage in addition to the selection of anti-seepage facilities include seepage calculation, this design uses the improved damping coefficient method. The chamber is open, the flat steel gate, stability calculation is divided into completed anhydrous period and free block of two parts of water phase calculation.
Key words: hydraulic calculation calculation of seepage stablity calculation
第1章 工程概况
1.1 基本资料
1.1.1 建筑物级别
平原区水闸枢纽工程应根据水闸最大过闸流量及其防护对象的重要性划分等别,本工程的最大过闸流量为60m³/s,根据《水闸设计规范》表2.1.1 平原区水闸枢纽工程分等指标，本设计水闸建筑物等别为Ⅳ等，再根据表2.1.2 水闸枢纽建筑物级别划分，该设计水闸对应的级别为4级。
1.1.2 孔口设计水位
孔口设计水位组合见表1-1
表1-1 孔口设计水位组合表
计算情况
闸上水位
闸下水位
过水流量
设计情况
36.76
36.66
50
校核情况
37.06
36.96
60
1.1.3 消能防冲设计
消能防冲设计：
设计情况：闸上水位3.0m，闸下水位2.9m，初始流量由闸门开度确定。
校核情况：闸上水位3.3m，闸下水位3.2m，初始流量由闸门开度确定。
1.1.4 闸室稳定计算
闸室稳定计算水位组合见表1-3
表1-3 闸室稳定计算水位组合表
计算情况
挡水方向
闸上水位
闸下水位
设计情况
正向挡水
36.76
33.76
校核情况
正向挡水
37.06
33.76
1.1.5 地质资料
本水闸持力层为第四纪地层，c=0，摩擦角=20°，取综合摩擦系数f=0.5，标准地基承载力200kPa。
1.1.6 回填土资料
回填土采用粉砂土，其内摩擦角φ0 =0.9，湿容重18kN/m³，饱和容重为20kN/m³，浮容重10kN/m³。
1.1.7 其他
上下游河道断面相同均为梯形，河底宽分别为10m，河底高程上游为33.76m，下游为33.66m，边坡系数为2.6。两岸路面高程为42.0m。交通桥标准：公路II；双车道。
1.2 工程概况
南水北调济平干渠工程全长90.055公里，其中东平、平阴境内利用原济平干渠扩挖段42.034km，长清、槐荫新辟输水渠段48.021km。位于山东济南至东平湖之间，工程设计引水流量50立方米每秒，多年平均引水量8.76亿立方米，工程沿线需建水闸、渡槽、倒虹吸、泵站、桥梁等各类交叉建筑物183座，土石方约1550万方。本次设计的李山头水闸是南水北调工程东平湖～济南段输水工程的三座节制闸之一。
第2章 孔口宽度设计
2.1 闸址的选择
闸址、闸轴线的选择关系到工程的安全可靠，施工易难、操作运用、工程量及投资大小等方面的问题在选择中首先应根据地形、地质、水流，施工管理应用及拆迁情况等放面进行分析研究，权衡利弊，经全面分析比较，合理确定。
本次设计中闸轴线的位置已由规划给出。
2.2闸型的确定
本工程主要任务是泄流、灌溉以及调节水量，改善该地区水利环境。于是建于该地区的平原河道的节制闸，应具有较大的调节能力，并利于排除漂浮物，因此采用不设胸墙的开敞式水闸。
2.3 闸孔形式的确定
因为河道宽度不大，且八孔以下的尽量采用单孔布置，方便对称开启，结合流量和河道宽度，决定选用三孔式闸孔。
2.4 孔口设计水位组合
孔口设计水位见表2-1
表2-1 孔口设计水位组合表
计算情况
闸上水位
闸下水位
过水流量
设计情况
36.76
36.66
50
校核情况
37.06
36.96
60
2.5 堰型及堰顶高程的确定
因为该地地势较高，排水顺畅，且该水闸的主要目的是为了调节水量，故本次设计将堰型设定为平底型，堰顶高程和渠底高程一致，为33.76m.
2.6 闸孔宽度的确定
2.6.1 拟定闸孔宽度
1. 计算孔口净宽B0
m
过水断面面积：48.9㎡
行进流速 ： = 1.02m/s
行进水头：=0.053m/s
堰上总水头：
堰顶算起的下游水深：
故采用堰流公式 （2-1）进行计算：
（2-1）
查水闸设计规范SL265-2001 表A.0.2得=0.967
则闸孔总净宽：
=10.296m
2. 确定孔宽和孔数
选择为三孔，每空宽度为3.6m
2.6.2 验算校核情况下的流量
对于平底闸,当堰流处于高淹没度(hs/H0≥0.9)时,闸孔总净宽按公式(2-1)进行验算。
过水断面面积：48.9㎡
行进水头：=0.15m
堰上总水头：
堰顶算起的下游水深：
查水闸设计规范SL265-2001 表A.0.2得
用堰流计算公式验算过流能力
经计算得Q=73.06 ＞60m³/s
故满足要求
2.6.3 计算闸孔实际过流能力
设计情况：
=52.45m³/s
100﹪=4.9% ＜5% 故满足要求
2.6.4 闸孔布置图
闸孔布置如图2-1所示
图2-1 闸室布置图 （单位 m）
第3章 消能防冲设计
3.1 消能防冲水位组合
消能防冲水位组合见表3-1
表3-1 消能防冲水位组合表
计算情况
闸上水位（m）
闸下水位(m)
初始流量()
设计情况
36.76
36.66
初始流量由闸
门开度确定
校核情况
37.06
36.96
3.2 闸门初始开度及出闸水流初始流量的确定
3.2.1 计算闸门初始开度e、出闸水流初始流量Q
根据《水闸设计规范》附录A采用公式：
（3-1）
≤0.65，为闸孔出流,计算流量采用孔流公式.
>0.65,为堰流,计算流量采用堰流公式.
——垂直收缩系数，取值查《水力学》上册表8.7（P344）；
——流量系数
——收缩水深
——跃后水深
——收缩断面流速
——闸孔宽度，本水闸设计闸孔宽度为3.6m。
——闸前水深，为3m。
具体计算结果如表3-2所示
表3-2 闸门初始开度e、出闸水流初始流量Q计算表
参数
设计情况
0.5
3
0.17
0.619
0.310
0.571
7.069
1.629
23.630
1
3
0.33
0.627
0.627
0.541
6.620
2.075
44.831
1.5
3
0.50
0.645
0.968
0.512
6.087
2.264
63.602
2
3
0.67
0.681
1.362
0.483
5.435
2.273
79.945
校核情况
0.5
3.3
0.15
0.618
0.309
0.573
7.461
1.725
24.899
1
3.3
0.30
0.625
0.625
0.547
7.034
2.219
47.482
1.5
3.3
0.45
0.638
0.957
0.520
6.555
2.458
67.749
2
3.3
0.61
0.66
1.320
0.493
6.011
2.529
85.700
由计算表3-2 分析知：闸门的初始开启高度对跃后水深的影响:随着闸门开度的增大，跃后水深也增加，但是当开度增加到一定程度后，跃后水深的增大幅度有所减小。
3.3 消力池设计
3.3.1 消力池池深的计算
1. 水位组合
消力池池深计算水位组合见表3-3
表3-3 消力池池深计算水位组合表
计算情况
闸上水位（m）
闸下水位(m)
初始流量()
设计情况
36.76
36.66
44.831
校核情况
37.06
39.96
47.482
2. 消力池池深计算
首先假设 =0.5m
1) 流速 =(m/s)
2) 闸前总水头 H0 =H+(m)
3) 由消力池底板顶面算起的池深 T0= H0+d(m)
4) 单宽流量q=Q/B(m3/s.m)
5) 由公式迭代计算收缩断面水深
（流速系数取0.98—— 高教版《水学力》下册表9.1查得）
6) 跃后水深 (m)（近似为1）
7) 出池落差(m)
8) 池深 (m) (若取,若带入此时的d值重新计算)
注： ——出池河床水深（m）
——水跃淹没系数，可采用1.05-1.10
——消力池首段宽度（m）
——消力池末段宽度（m）
——水流动能矫正系数，可采用1.0-1.05
综合各种水位组合情况：
设计情况下当开启孔数为1孔，闸门开度为0.15m时，为最不利情况，需要的消力池池深为1.223m；校核情况下当开启孔数为1孔，闸门开度为0.15m时，为最不利情况，需要的消力池池深为1.214m.
具体水位组合及计算情况见附表一。
综合设计情况和校核情况下的计算池深，由附表一可知池深d取1.2m。
3.3.2 消力池长度的计算
消力池长度可按公式(3-2)和公式(3-3)计算：
(3-2)
(3-3)
1. 按设计情况计算
根据附表可知：当开启孔数为1孔，闸门开度为0.15m时，为最不利情况，则：
1) 水跃长度的计算：
跃后水深=2.554m ，收缩断面水深=0.821 m
=11.959m
2) 消力池长度的计算：
斜坡段采用1：4的坡度，平台宽度为1.0m 。
其中消力池斜坡水平投影长度=4d=4.8m, 水跃长度校正系数β=0.75.
13.769m
2. 按校核情况计算
校核情况下当开启孔数为1孔，闸门开度为0.15m时，为最不利情况，则：
1) 水跃长度的计算：
跃后水深=2.602 ，收缩断面水深=0.885
=11.849m
2) 消力池长度的计算：
13.687m
根据上述计算情况初步将消力池尺寸定为：
斜坡段前的平台宽度为1.0m 。
消力池的斜坡段采用1：4的坡度 ，其中消力池斜坡水平投影长度=4d=4.8m。
根据上表中的各种闸门开启的不同情况，经计算可得水跃长度在最不利情况下可取为12m。
综合设计与校核情况下计算池长，最后确定消力池池长为14m。
3.3.3 消力池底板厚度的计算
根据抗冲要求计算底板厚度，按计算公式来计算。分设计与校核情况计算,计算结果如表3-4
表3-4 消力池底板厚度计算表
参数
k1
（m）
t (m)
设计情况
5.889
0.16
1.49
0.509
校核情况
6.273
0.18
1.43
0.548
注： ——消力池底板始端厚度(m)；
——闸孔泄水时上下游水位差(m)；
——对应池深的过闸单宽流量(m3/s.m)；
——消力池底板计算系数，可采用0.15～0.20；
综合设计与校核情况下计算出的消力池底板厚度，初定板厚t为0.6m，末端底板>t/2=0.5m。
3.3.4 消力池形式的选定
消力池有三种类型：1、挖深式消力池，适用于闸下尾水深度小于跃后水深的情况。2、消力坎式消力池，适用于闸下尾水深度略小于跃后水深的情况。3、综合式消力池，当在前两种情况下在技术经济上均不适宜，可采用综合式消力池。 由附表1综合比较可知：下游水深小于跃后水深，故采用挖深式消力池。
为了降低消力池底部的渗透压力，在消力池的中、后部设置排水孔，采用直径为8cm的PVC管，间距1.5m，呈梅花状布置，孔下铺设水平反滤层，材料选为0.1m厚的碎石垫层。
消力池与闸室底板、翼墙、海漫之间，以及其本身顺水流方向均用缝错开，以适应沉降和变形。缝宽取为2cm。
3.3.5 消力池构造的确定
消力池的构造如图3-1、图3-2所示
图3-1 消力池的构造纵剖图 （单位：m）
图3-2 消力池的构造半平面图 （单位：m）
3.4 海漫设计
3.4.1 海漫作用
由于出池后水流仍不稳定，对下游影响较大，所以通过海漫进一步消除余能，调整流速分布，使水流均匀扩散，排出闸基渗水。
3.4.2 海漫长度的计算
当=1～9，且消能扩散良好时，海漫长度可按公式（3-4）计算：
（3-4）
式中 ——海漫长度（m）
——消力池末端单宽流量（m3/s.m）
——闸孔泄水时上下游水位差(m)
——海漫长度计算系数，按下表查得
河床土质
粉砂、细沙
中砂、粗砂粉质壤土
粉质粘土
坚硬粘土
14～13
12～11
10～9
8～7
根据各种水位的组合下的流量，经计算得出附表二，综合附表二中设计与校核情况，分析后最后确定海漫长度为15m。
3.4.3 海漫构造的确定
1. 海漫的结构：因为对海漫的要求为有一定的粗糙度以便进一步消除余能，有一定的透水性，有一定的柔性。所以选择在海漫的起始段为7m长的浆砌石水平段，因为浆砌石抗冲性能较好，其顶面高程与护坦齐平。后8m做成干砌石段，该段做成1:15的斜坡段，以使水流均匀扩散，调整流速分布，保护河床不受冲刷。海漫厚度为0.5m,下面铺设0.1m的石子和0.1m的砂垫层。
3.5 冲刷坑深度的计算，防冲槽尺寸的确定
3.5.1 冲刷坑深度的计算
海漫末端的河床冲刷深度可按公式（3-5）计算：
（3-5）
——海漫末端河床冲刷深度(m)；
——海漫末端单宽流量(m2/s)；
——河床土质允许不冲流速（m/s）由高教版《水力学》上册表5.4查得 ；
本水闸持力层为中粗砂含少量砾石局部并夹有粘壤土质淤泥薄层
——海漫末端河床水深（m）；
分设计与校核两种情况计算如表3-5
表3-5 冲刷坑深度的计算表
参数
Q
设计情况
79.945
22.6
3.537
0.8
3.11
1.754
校核情况
85.7
23.86
3.592
0.8
3.23
1.709
根据以上的计算及分析结果，将冲坑深度取为1.8m。
3.5.2 防冲槽尺寸的确定
一般=1.5～2.0m，即当1.5～2.0m，取=1.5～2.0m。若太大，开挖困难。底宽 L=(1.0～2.0)，上游边坡1:2～1:4，下游边坡根据施工开挖情况而定。防冲槽的断面面积，根据下游河床冲至最深时，石块坍塌在冲刷坑上游坡面所需要的面积A确定，应满足A=（为堆石自然形成的护面厚度，取用>0.5m；n为上游边坡系数） ，初定防冲槽深度为1.8m，底宽取1.5m。上游边坡1:1，下游边坡1:3。
第4章 防渗排水设计
4.1 防渗排水作用
4.1.1防渗设计的目的
(1) 防止闸基渗透变形
(2) 减小闸基渗透变形
(3) 减小水流损失
（4）合理选用地下轮廓尺寸
4.1.2布置原则
防渗设计一般采用防渗和排水相结合的原则，即高水位采用铺盖、板桩、齿墙等防渗设施，用以延长渗径、减小渗透坡降和闸底板下的渗透压力；在低水位侧一设置排水设施，如面层排水、排水孔排水和减压井，与下游连通，使地下渗水尽快排尽，以减小渗透压力，并防止在渗流出口附近发生渗透变形。
4.2 渗流计算水位组合
渗流计算水位组合见表4-1
表4-1 渗流计算水位组合表
计算情况
挡水方向
上游水位（m）
下游水位(m)
设计情况
正向挡水
36.76
33.76
校核情况
正向挡水
37.06
33.76
4.3 地下轮廓线布置
4.3.1 地下轮廓线布置
1. 防渗长度的拟定
防渗长度初拟值按下式计算
L=C
式中：L——闸基防渗长度，包括水平段、铅直段及倾斜段
——上、下游最大水位差(m)
C——允许渗径系数，按表6（《水闸设计规范》SL 265-2001表4.3.2）选用。
表4-2 允许渗径系数
地基类别
排水条件
粉砂
细砂
中砂
粗砂
中砾
细砾
粗砾
夹卵石
轻粉质砂壤土
轻砂
壤土
壤土
粘土
有虑层
13～9
9～7
7～5
5～4
4～3
3～2.5
11～7
9～5
5～3
3～2
无虑层
7～4
4～3
=3m
本水闸持力层为第四纪层。由表6查得允许渗径系数C=7。则
已知=3m
≥C=21m
2. 铺盖、垂直防渗体与闸室底板的拟定
1） 铺盖、垂直防渗体的拟定
本水闸持力层为中粗砂含少量砾石局部并夹有粘壤土质淤泥薄层，根据《水闸设计规范》SL 265-2001 4.3.6规定闸室上游可采用铺盖和悬挂式防渗墙相结合的布置形式，闸室下游渗流出口处应设反滤层。上游水位较高，设铺盖齿墙等进行防渗。根据平原地区水闸工程的实践经验，一般采用以水平防渗体为主的防渗结构，同时设置垂直防渗体。根据《水闸设计规范》SL 265-2001 4.3.10规定：铺盖长度可根据闸基防渗需要确定，一般用上、下游最大水位差的3～5倍。钢筋混凝土铺盖的厚度不易小于0.4m。齿墙深度一般为0.5~1.5m，厚度为闸孔净宽的1/5~1/8。
初步拟定：采用钢筋混凝土铺盖，并设齿墙，厚度取0.5m厚；齿墙底宽取闸孔净宽的1/6为0.6m；齿墙深度取1m；铺盖长度 =4=12m。
2） 闸室底板的拟定
根据《水闸设计规范》SL265-2001实施指南 4.2.9条规定：对于大、中型水闸，闸室平底板厚度可取闸孔净宽的1/6～1/8,其值约为1.0～2.0m，最小厚度不宜小于0.7m。闸室底板顺水流方向的长度参照L底=A ，因为地基是沙土地基，故A取2.5。可知砂土地基土质闸室底板的顺水流方向长度与上、下游最大水位差的比值为2.15m。4.3.9条规定齿墙深度采用0.5～1.5m。
初步拟定：闸室中孔底板厚度取1.2m，边孔底板厚1m。闸室顺水流方向的长度取=2.5*3=7.5m，取10m，齿墙深度取1m，齿墙底宽取0.6m，斜坡比取1:1。
4.3.2 验算防渗长度
其实际长度：
L实=铺盖长度+闸底板长度+齿墙长度=12+10=22m>=21m
由上式计算可知实际地下轮廓线布置长度大于理论地下轮廓线，故满足防渗要求，不分设板桩。
即：＞ 故满足规范要求。
4.4 防渗计算
4.4.1 渗流计算的目的
计算闸底板各点渗透压力:验算地基土在初步拟定的地下轮廓线下的渗透稳定性。
4.4.2 计算方法
计算方法有直线比例法、流网法和改进阻力系数法，由于改进阻力系数法汁算结果精确，本次没计采用此种方法进行渗流计算。
4.4.3 地下轮廓布置图
根据地下轮廓的特点，采用改进阻尼系数法计算，由图可得到地下轮廓简化和分段，具体布置见图4-1所示。
图4-1 地下轮廓简化、分段布置图（单位：高程m；长度m）
4.4.4 计算地基有效深度
当时， （4-1）
当时， （4-2）
式中，Te——土基上水闸的地基有效计算深度
L0——地下轮廓的水平投影长度
S0——地下轮廓的垂直投影长度
本设计中，L0=铺盖长度+闸底板长度=12+10=22m
S0=齿墙入土深+闸底板厚=1+1.2=2.2m
因为，故=11m，计算的Te大于实际地基透水层8m，故取Te=8m。
4.4.5 计算各典型段的阻尼系数
九个典型段中1、9为进出口段，3、5、7段为内部垂直段，2、4、6、8段为水平段。
进出口段的阻力系数
式中，S——为齿墙入土深度
T——为地基透水层深度
内部垂直段的阻力系数
内部水平段阻力系数
式中，L——为水平段长度
S1、S2——为进出口齿墙的入土深度
具体计算数值详见附表三。
4.4.6 各典型段渗压水头损失计算
各典型段渗压水头损失按公式计算，由于设计与校核情况的水位组合相同，所以只需按照其中一种情况计算即可，各典型段渗压水头损失具体计算结果见附表三。
4.4.7 进、出口段修正及各区段渗压水头损失调整
1. 阻力修正系数，进、出口水头损失与修正后水头损失值的计算
按下式：
（4-4）
其中： （4-5）
其中：——进、出口水头损失(m)
——修正后的进出后损失值(m)
——阻力修正系数，当1时，取=1.0
——底板埋深与板桩入土深度之和，或为齿墙外侧埋深（m）
——板桩另一侧地基透水层深度,或为齿墙底部至计算深度线的垂直距离(m)
——地基透水层深度(m)
对于齿墙不规则部位，修正后进出口段水头损失将减小
1）进口处m，m，m，将数据代入上式可得：
=0.554＜1.0
所以进口水头损失值应予以修正。
进口段水头损失减小值为：
=0.149m
1.2m
2）出口处m，m，m，将数据代入上式可得：
=0.942＜1.0
所以进口水头损失值应予以修正。
进口段水头损失减小值为：
=0.022m
0.094m
根据以上计算，将具体计算结果列于下表4-3
表4-3 阻力修正系数，进、出口水头损失与修正后水头损失值计算表
计算情况
正向
挡水
进口
0.5
7.5
8
0.554
0.334
0.185
1.2
出口
2
6
7
0.942
0.376
0.354
0.094
2）进出口修正及相应典型段渗压水头损失调整计算
进出口修正及相应典型段渗压水头损失调整计算见表。各典型段末的渗压水头计算见表4-4
表4-4 进出口修正及相应典型段渗压水头损失调整计算表
水头损失
修正前
0.185
0.674
0.094
0.074
0.089
0.634
0.089
0.074
0.354
修正后
0.185
1.2
0.147
0.072
0.104
0.74
0.104
0.094
0.354
3. 各渗流角点处的渗压水头的计算
各渗流角点处的渗压水头的计算见表4-5
表4-5 各渗流角点处的渗压水头的计算表
渗压水头
正向挡水
3.000
2.815
1.615
1.468
1.396
1.292
0.552
0.448
0.354
0.000
4. 闸底渗压水头分布图
根据各角点处的渗压水头，作闸底渗压水头力分布图如下图所示
图4-2 闸底透压水头分布图 （单位：长度：m,水头：m）
5. 底板所承受的渗透压力的计算
由各段末的渗压水头可计算底板所承受的渗透压力，由于设计与校核情况下的水位组合相同，故选其中一种情况计算，以底板上游端最低点为矩心，具体计算见表4-6
表4-6 渗透压力计算表
计算情况
渗透压力(kN)
力臂(m)
力矩(kNm)
正向挡水
设计
-76.2
3.33
-253.746
校核
-76.2
3.33
-253.746
6. 渗流坡降的计算
出口坡降按公式： （4-6）
水平坡降按公式： （4-7）
式中:
——出口段渗流坡降值
——水平段渗流坡降值
——出口段修正后的水头损失值(m)；
—— 底板埋深于板桩入土深度之和(m)；
—— 水平段水头损失值(m)；
—— 水平段长度(m)；
—— 允许渗流坡降值由《水闸设计规范》SL265-2001，表6.0.4 水平段和出口段允许渗流坡降值查得。
铺盖水平段：
闸室水平段：
出口段：
由出口坡降与水平段坡降的计算可知：实际渗流坡降都小于允许渗流坡降，故渗流出口稳定,产生渗透变形的可能性很小。
第5章 闸室结构布置
5.1 闸室底板
5.1.1 作用
闸底板是闸室的基础，承受闸室及上部结构的全部荷载，并较均匀的传给地基，还有防冲、防渗等作用。
5.1.2 闸底板的设计
1. 形式：常用的闸底板有平底板和钻孔灌注桩底板。由于在平原地区软基上修建水闸，采用整体式平底板，沉陷缝设在闸墩中间。
2. 长度。根据前面设计，已知闸底板长度10m。
3. 厚度。根据《水闸设计规范》SL265-2001实施指南 4.2.9条规定：对于大、中型水闸，闸室平底板厚度可取闸孔净宽的1/6～1/8,其值约为1.0～2.0m，最小厚度不宜小于0.
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