H江水利枢纽综合项目工程毕业设计方案.doc

毕业设计

设计题目 土坝枢纽施工组织设计
专 业 水利水电工程
年 级 水工（1）班
姓 名 陈 广 兵
学 号 311601
指导老师 王润英、陈海雄、胡秀君
日 期 04月

目 录
1 工程兴建缘由和效益 1
2 设计基础资料 1
2.1 工程等级及设计标准 1
2.2 枢纽地形、地质及当地材料 1
2.3 基础资料 2
2.4 建筑物设计参数 3
3 关键设计结果 6
3.1 枢纽总体部署 6
3.2 水闸设计 7
4 水闸水力设计 10
4.1 堰型、堰顶高程确实定 10
4.2 水闸净宽确定 10
4.3 校核泄流能力 11
4.4 闸室总宽度确实定 17
5 水闸消能防冲设计 17
5.1 消力池设计 17
5.2 海漫设计 21
5.3 防冲槽设计 21
6 闸室部署 22
6.1 闸室结构部署 22
6.2 长度确定 25
6.3 其它尺寸确定 27
7 闸基防渗排水设计 27
7.1 确定地下轮郭线 27
7.2 渗流计算 28
8 闸门及启闭机设计 35
8.1 闸门设计 35
8.2 启闭机选型 35
9 闸室稳定计算 35
9.1 闸室稳定计算 36
9.2 闸室沉降计算 40
10 两岸连接建筑物设计 41
10.1 上游翼墙计算 41
10.2 下游翼墙计算 48
10.3 上游护坡 54
10.4 下游护坡 54
11 闸底板配筋计算 54
11.1 不平衡剪力计算 54
11.2 不平衡剪力分配值计算 55
11.3 底板作用荷载计算 56
11.4 弯距计算 58

1 工程兴建缘由和效益
涵江在中国华东地域，流向自东向西北，全长375km，流域面积176万km²，是鄱阳湖水系关键支流，也是长江水系水路运输网组成部分。该流域气候温和，水量充沛，水面平缓，含沙量小，对充足开发这一地域水路运输含有天然优越条件。
流域内有耕地700多万亩，土地肥沃，矿藏资料十分丰富，工矿企业发达，有国家最大有色金属冶炼工程铜基地及腹地内建材轻工，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，市地域，利用水运条件十分优越。
流域梯级开发后，将建成一条长340km通航千吨级驳船航道和另一条长50km通航300吨级驳船航道，并和长江、淮河水系相互贯通形成一个江河直达内河水路运输网。同时也为沿江各县市扩大自流浇灌发明条件，对促进沿河地域工农业发展含相关键作用，该工程是以航运为主体，兼有泄洪、发电、浇灌、供水和适应站各需要综合开发工程，它在经济上将会含有很显著效益。
2 设计基础资料
2.1 工程等级及设计标准
2.1.1 工程等级
本枢纽定为三等工程；关键建筑物按3级建筑物设计；次要建筑物按4级建筑物设计。
2.1.2 洪水标准
设计洪水按50年一遇标准；校核洪水按3一遇标准；最大通航洪水按5年一遇标准。
2.2 枢纽地形、地质及当地材料
2.2.1 闸址地形
闸址左岸和一座山头相接，山体顺流向长700m，垂直向长m，山顶主峰标高110m，靠岸边山顶标高65m；山体周围是河漫滩冲积平原，滩面标高（18.5~20.0）m；沿河两岸筑有防洪大堤，堤顶宽4m，堤顶标高24.5m；闸址处河宽700m；主河槽宽500m，深泓区偏右，河床底标高（13.0~14.0）m，右岸滩地标高18.5m。
2.2.2 闸址地质
闸址河床土质，关键由沙砾 卵石层组成，表面为中细砂层，层厚（2~5）m，左厚右薄并逐步消失；河床中层关键是砂砾卵石层，卵石含量30~50%，粒径2~13cm，层厚（10~20）m。属于强透水层渗透系数K=1.84*10~5*10（cm/s）许可坡隆∫=0.15~0.25；河床底层为基岩，埋深标高从左标高10米向右增深至标高15米以下。其岩性为上古生界二迭长兴阶灰岩及硅质岩。
河床土质相关资料以下：
中砂：Dr=0.6，Eo310kg/cm²，N=20
砂砾石：Dr=0.66，Eo=360kg/cm²
2.2.3 当地建筑材料
块料石：在闸址左岸山头上，有符合质量要求块石料场，其储量50万方，平均运距1.0km。
砂砾料：闸址上、下游全部有宽广冲积台地，在上、下游（3~5）km沙滩台地上，全部有大量砂砾料，可满足混凝土粗、细骨料之用，且水运方便。
土料：闸址上游约2km有刘冢、八圩土料场，储量丰富，符合均质土坝质量要求，还有可作为土坝防渗体粘性土，其质地良好。
2.3 基础资料
2.3.1 气象
洪水期多年平均最大风速；20.7m/s
风向：按垂直坝轴线考虑
吹程：3km
2.3.2 水文
2.3.2.1 设计洪水
各设计频率洪水流量及对应坝下水位表
设计频率（%）
0.33
2
20
洪水流量Q（m³/s）
12350
9540
5730
坝下水位H下（m）
2380
2340
2225

2.3.2.2 水位流量关系曲线
水位（m）
14
15
16
17
18
19
流量（m3/s）
50
300
650
1200
1800
2480
水位（m）
20
21
22
23
24

流量（m3/s）
3200
4140
5340
7700
13800

2.3.3 地震
当地域地震基础烈度为6度。
2.3.4 回填土

干容重γ干
(T／m3)
湿容重
(T／m3)
饱和容重
(T／m3)
内摩擦角
ψ
粘聚力c
kg／cm2
含水量ω
％
砂性土
1.55
1.85
2.05
27
0

粘性土
1.50
1.92

18
0.2
28

2.4 建筑物设计参数
(一)船闸(五级航道标准)
1）．水位：最高通航水位▽22.32m，最低通航水位▽19.0m；正常蓄水位▽19.0m；下游最低水位▽14.25m。
2）．船型、船队：船型——300吨驳船，单驳尺度35× 9.2×1.3m(长×宽×吃水深)；船队———300马力+2× 300吨。船队尺度91×9.2×1.3m(长×宽×吃水深)。
3）．船闸、引航道尺寸及高程：①闸室有效尺寸——闸室顶高程▽24.0m，室底高程▽10.5m；长×宽×槛上水深=135×12× 2.5m。②上闸首平面尺寸——长×宽＝18×24m；墩顶高程 ▽25.0m(注：该高程控制公路桥面高程)，门槛高程▽16.5m，基底高程▽ 8.5m。③下闸首平面尺寸——长×宽＝17×24m；墩顶高程▽24.5m、门底高程▽10.5m、基底高程▽70米。④上、下游导墙段长度50m。⑤上、下游引航道直线段长度应满足L≥5倍设计船队长度，引航道底宽35m；边坡1：2.5；引航道底高程；上游▽15.0m，下游▽11.0m；引航道转弯半径R≥5倍设计船队长度；进出口轴线和主河流基础流向交角β≤20°
4）．闸上公路桥设在上闸首上游端。
(二)电站
1）．机型
水轮机型号：GE(F302)—WP—380机型；
发电机型号：SFG200—70／3960；
总装机：3×2200KW。
2）．水头
设计水头3.5m；最高水头7.0m，最小水头2.0m；最大引用流量225m3/s。
3）．主厂房平面尺寸及高程
主厂房底板长度48m；总宽36.2m；机组进水室宽2.8m；中墩厚3.4m；进口高程▽ 7.5m，出口高程▽ 7.8m；基底最低高程▽ 2.0m基底平均开挖高程▽ 5.0m；进水口前混凝土铺盖长10m，并在1：5反坡向上游和原河床高程衔接，并在上游端应设拦沙槛。尾水出口后设混凝土护坦、护坦水平段15m．并用1：5倒倒坡段和尾水渠相连。
上部厂房宽15米(顺流向)，长36.2m，厂房地面高程▽24.5m，水轮机安装同程 ▽10.5m．厂房屋顶高程▽ 37.0m，厂房边墙距底板上游端15.0m。
4）．站上公路桥设在三房上游端。
(三)泄水闸
1）．水位：
正常蓄水位▽19.0m，浇灌水位▽19.50m；
设计洪水Q2％=9540m3／s，对应闸下水位H下＝23.40m
校核洪水Q0.33%％=12350m3／s，对应闸下水位H下＝23.80m
2）．计算水位组合：
①闸孔净宽计算水位
设计流量Q2％=9540m3／s，对应H下＝23.40m
设计水位差ΔH：甲组——ΔH＝0.25m(H上＝23.65m)
校核流量Q0.33%％=12350m3／s，对应闸下水位H下＝23.80m
计算闸上壅高水位H上(供墩顶高程用)
②消能计算水位
闸上水位H上=19.50m
闸下水位H下=甲组——H下＝14.50m
下泄流量：以闸开启启度e＝___m、___m、和全开时泄量。
③闸室稳定计算水位(关门)
闸上设计水位 H上＝19.5米，甲：H下=14.50m
闸上校核水位 H上＝20.0m(和门顶齐平)
甲：H下=14.5m
3）．其它参数
①单孔净宽：(8~12)m
②门型结构：平面钢闸门
③闸门类型： 升卧门
④底板和中砂摩擦系数f＝0.4
⑤闸孔许可单宽流量[q]=30m3／s／m
(四)公路桥
公路功重按汽—20设计，挂100校核，双车道桥面净宽7.0m，两侧人行道2×2.0m，总宽9m，采取T型结构。梁高1.0m，梁腹宽0.2米，梁翼宽1.6m，用5根组粱组成，两侧人行道为悬臂式。每米延长重量按8／m计。
3 关键设计结果
3.1 枢纽总体部署
依据《水闸设计规范》SL265-第4.1.6条要求：水闸枢纽中船闸、泵站或水电站宜靠岸部署，但船闸不宜和泵站或水电站部署在同一岸侧，船闸、泵站或水电站和水闸相对位置，应能确保满足水闸通畅泄水及各建筑物安全运行要求。所以，本设计在枢纽部署时，将泄水闸部署在河床中间，船闸部署在左岸，水电站部署在右岸。其中：
泄水闸每孔净宽12m，共27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，底高程10.5m。闸上公路桥设在上闸首上游端。
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225m3/s，总装机3×2200KW。站上公路桥设在厂房上游端。
具体部署见附图一：总平面部署图。
3.2 水闸设计
3.2.1 水闸水力设计
1)、堰型、堰顶高程
闸孔采取结构简单、施工方便无坎平底宽顶堰（平底水闸属无坎宽顶堰）。
确定闸底板顶高程为13.0m。
2)、水闸总宽度
此次设计分段长度：
中块：2×1.0+12×2+1.4=27.4m，
边块：1.0+1.2+2×12+1.4=27.6m。
闸室总宽度：27.4×11+27.6×2＋12+2=370.4m。
3.2.2 水闸消能防冲设计
1)、消力池
消力池采取钢筋砼结构，深1.3m，消力池长L=15m，厚度0.6m。
2)、海漫
海漫长度L=57m，50cm厚C25砼框格内填M7.5浆砌块石。
3)、防冲槽
防冲槽采取梯形断面，槽深2.5m，槽底宽4.0m，上游设板桩，厚15cm，下游坡比为1：3，槽内抛填块石，块石直径大于0.3m，上方设合金钢丝网石笼护面，厚0.5m，下设碎石垫层，厚30cm，垫层下铺400g/m2无纺土工布一层。
3.2.3 闸室部署
1)、闸室结构
闸室采取开敞式部署，钢筋砼U型结构，闸门选择直升式平板钢闸门，液压启闭，闸上部署净7m交通桥，两侧人行道2×1.0m，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。
底板采取整体式，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 。
闸墩长度采取和底板同长20m，。检修门槽深25cm，宽30m；工作门槽深40cm，宽60cm。闸墩上下游端部均采取半圆形墩头。
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1.4m，缝墩厚度为2×1.0m，边墩厚度为1.2m。
公路桥部署在闸门上游侧，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1×1.0m，总宽9.0m。公路桥采取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。
2)、上下游翼墙
上游连接采取扶壁式翼墙，圆弧连接，半径为20m，下游翼墙采取扶壁式八字型翼墙加圆弧型翼墙连接，扩散角为8°，圆弧半径为20m。上游翼墙顶标高为24.5m，下游翼墙顶标高为24.0m。
3.2.4 闸基防渗排水设计
因为本工程闸址地基关键由砂砾卵石层组成，为强透水土质，故在采取水平防渗方法同时还必需采取垂直防渗方法。
铺盖采取C25钢筋砼结构，长20m。铺盖和闸底板之间设水平止水。
在消力池水平段前端和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、中粗砂和无纺土工布反滤，排水孔孔径15cm，间距1.5m，呈梅花形部署，顺水流方向长度为7.5m。
3.2.5 闸门及启闭机设计
1)、闸门
依据门顶高程及闸底标高，确定平面钢闸门高为8m，闸门净宽12m，毛宽12.6。
2)、启闭机
启闭机型号：QPQ2×300
3.2.6 闸室稳定计算
1)、闸室整体稳定
水闸整体稳定分别对完建期、正常利用期及很利用期三种工况进行闸室偏心距、基底应力、基底应力不均匀系数及沿闸室底面抗滑稳定系数计算，均满足规范要求。
2)、闸室沉降计算
经分析，此次无须计算闸室沉降量。
3.2.7 两岸连接建筑物设计
采取扶壁式挡土墙，上游翼墙顶标高为24.5m，下游翼墙顶标高为24.0m。
上游翼墙，墙高为12.5m，底宽取10m，扶壁间距取5m，厚度取1m，立板厚顶端为1m，底部取1m，底板厚度1m，墙趾外挑3.5m，具体见示意图。
下游翼墙，墙高为13.3m，底宽取10.5m，扶壁间距为取5m，厚度取1.0m，立板厚顶端为1.0m，底部取1.0m，底板厚度1.0m，墙趾外挑3.5m，具体见示意图。
上游护坡，顶高程为24.5m，底高程13.0m，采取坡比为1:3，40cm厚浆砌块石护坡。
下游护坡，顶高程为24.0m，底高程13.0m，采取坡比为1:3，40cm厚浆砌块石护坡。
3.2.8 闸底板配筋
经计算，面、底层钢筋均按φ22@150配置。
4 水闸水力设计
4.1 堰型、堰顶高程确实定
经分析，初拟闸孔采取结构简单、施工方便无坎平底宽顶堰（平底水闸属无坎宽顶堰），判别堰出流情况。
依据闸址地形地质条件，砂土地基标准贯入击数N63.5=20>8，可直接作为水闸天然地基。（依据工程经验，假如当粘土层标准贯入击数大于5，砂土地基大于8时，小型水闸可直接建在天然地基上。——《水工建筑物》第213页）
泄水闸设计洪水位较高，如底板定得低，则单宽流量太大，依据闸孔许可单宽流量 [q]=30 m3/s/m 要求，所以底板宜定得高些。
底板高程高低直接影响水闸造价。底板高程定得低些，虽可加大过闸水深和单宽流量，从而减小闸室总宽，但却增加了水闸高度，若将底板高程定得高些，情况则相反。
总而言之，宜利用闸址天然地基，依据闸址处现实状况河床高程13~14m，为降低开挖、避免淤积和降低工程投资，确定闸底板顶高程为13.0m。
4.2 水闸净宽确定
已知设计流量QS=Q2%=9540 m3/s，对应上游水位为23.65m，闸坎高程为13.0m，则宽顶堰堰上水头
=23.65-13.0=10.65 (m)
已知主河槽宽B0=500m，则
=9540/(500×10.65)=1.792 (m/s)
1.1×1.7922/(2×9.8)=0.18（m）
=10.65+0.18=10.83(m)
下游水位为23.40m，则下游水面超出堰顶高度
=23.40-13.0=10.40 (m)
10.4/10.83=0.96>0.8
由《水力学》式(8.20)知，宽顶堰为淹没出流。
由宽顶堰淹没出流流量公式 可得
水闸净宽
对于平底闸，当堰流处于高淹没度（≥0.9）时，闸孔总净宽也可按以下公式（《水闸设计规范》第53页）计算：
=0.8770.96-0.65)2=0.973
=9540/(0.973×10.4×)=324.7(m)
依据资料要求，许可单宽流量 [q]=30 m3/s/m
所以 B>Q2%/[q]=9540/30=318 (m)
4.3 校核泄流能力
闸孔单孔净宽在8～12m范围内选择。为了降低工程量，降低工程总投资，现选8m、10m、12m三种方案进行设计情况和校核情况下比较。
4.3.1 设计水位时计算流量
设计流量QS=Q2%=9540 m3/s，H上=23.65m，H下=23.40m，闸坎高程为13.0m。
1、 单孔净宽b=12m时，n=B/b=325/12≈27孔
确定2孔为一个整体底板，中墩厚度取1.4m，缝墩厚度为2×1.0m，边墩厚度为1.2m。
边孔流量系数：两半边孔B=(1.2+6)×2=14.4m，翼墙圆弧r =20m
r/b=20/12=1.67＞0.5， b/B=12/14.4=0.833
查《水力学》表8.6得：m1=0.376
中孔流量系数： 两闸墩中线间距B=12+0.7+1.0=13.7m， 闸墩头半径r =1 m（有16孔）
r/b=1/12=0.083， b/B=12/13.7=0.876
　查《水力学》表8.6得：m2=0.377
平均流量系数： =0.377
因流量和行近流速全部未知，假设不计行近流速，即=10.65m，=23.4-13.0=10.4。所以=10.4/10.65=0.98>0.8，由《水力学》式(8.20)知，为淹没出流。查《水闸设计规范》表A.0.1-2得：淹没系数б=0.47。将上述各值代入流量公式得第一次流量近似值：
=0.47×1×0.377×27×12×(2×9.8) 1/2×10.653/2=8833.6 m3/s
则： =8833.4/(500×10.65)=1.659(m/s)
1.0×1.6592/(2×9.8)=0.14（m）
=10.65+0.14=10.79(m)
=10.4/10.79=0.96>0.8，为淹没出流，б=0.61。
计算第二次流量近似值：
=0.61×1×0.377×27×12×(2×9.8) 1/2×10.793/2=11692.3m3/s
则：=11692.3/(500×10.65)=2.196(m/s)
1.0×2.1962/(2×9.8)=0.246（m）
=10.65+0.246=10.896(m)
=10.4/10.896=0.95>0.8，为淹没出流，б=0.66。
计算第三次流量近似值：
=0.66×1×0.377×27×12×(2×9.8) 1/2×10.8963/2=12836.8m3/s

则：=12836.8/(500×10.65)=2.411(m/s)
1.0×2.4112/(2×9.8)=0.296（m）
=10.65+0.296=10.946(m)
=10.4/10.946=0.953>0.8，为淹没出流，б=0.66。
计算第四次流量近似值：
=0.66×1×0.377×27×12×(2×9.8) 1/2×10.9463/2=12926.2m3/s
第四次流量和第三次计算值甚为靠近,误差值小于1%，无须再算。
单宽流量： =9540/(27×12)=29.4 m3/s/m<[q] =30 m3/s/m,满足设计要求。
2、当单孔净宽b=10m、8m时，计算过程同上，现将计算过程用Excel编制成表格，具体见表3-1。
①当单孔净宽b=10m时，n=B/b=325/10≈33孔，确定3孔为一个整体底板，中墩厚度取1.4m，缝墩厚度为2×1.0m，边墩厚度为1.2m。
②当单孔净宽b=8m时，n=B/b=325/8≈42孔，确定3孔为一个整体底板，中墩厚度取1.4m，缝墩厚度为2×1.0m，边墩厚度为1.2m。
表4-1 不一样方案过闸流量计算表

4.3.2 校核水位时上游壅高和上下游水位差计算
校核流量QS=Q0.33%=12350 m3/s， H下=23.80m，闸坎高程为13.0m。
=23.80-13.0=10.80 (m)
1、当单孔净宽b=12m时，n=B/b=325/12≈27孔。
假设=10.946m，则=10.8/10.946=0.987＞0.9，为高淹没出流。可采取公式： ，其中：，则：
=0.877+(10.8/10.946-0.65) 2=0.990，
=123502/((27×12×0.990×10.8)2×19.6)+ 10.8=11.448m。
进行第二次试算：
=0.877+(10.8/11.448-0.65) 2=0.963，
=123502/((27×12×0.963×10.8)2×19.6)+ 10.8=11.485m。
进行第三次试算：
=0.877+(10.8/11.485-0.65) 2=0.961，
=123502/((27×12×0.961×10.8)2×19.6)+ 10.8=11.488m。
和上次试算值甚为靠近，无须再算。
计算上游壅高值时，先假设H=H0=11.488m，则：
=12350/(500×11.488)=2.150 (m/s)，
1.0×2.1502/(2×9.8)=0.236（m），
=11.488-0.236=11.252(m)。
进行第二次试算：
=12350/(500×11.252)=2.195(m/s)，
1.0×2.1952/(2×9.8)=0.246（m）。

=11.488-0.246=11.242(m)，
和上次试算值甚为靠近,无须再算。
上下游水位差：=11.242+13-23.8=0.442m。
2、 单孔净宽b=10m、8m时，计算过程同上，现将计算过程用Excel编制成表格，具体见表4-2。
表4-2 不一样方案上游壅高和上下游水位差计算表
对三个方案进行比较，即使三个方案全部能满足设计和校核要求，相比之下，方案一结构经济合理，经综合分析，决定选择方案一，即单孔净宽b=12m，孔数n=27，总净宽为324m。
4.4 闸室总宽度确实定
4.4.1 闸墩厚度确实定
闸墩厚度应满足强度和稳定性要求，通常取用闸孔净跨度1/6~1/10，本设计确定2孔为一个整体底板，最中间孔为一孔。中墩厚度取1.4m，缝墩厚度为2×1.0m，边墩厚度为1.2m。
4.4.2 闸室总宽度确实定
依据《水闸设计规范》闸室结构垂直水流向分段长度应依据闸室地基条件和结构结构特点结合考虑采取施工方法和方法确定。此次设计分段长度：
中块：2×1.0+12×2+1.4=27.4m，
边块：1.0+1.2+2×12+1.4=27.6m。
闸室总宽度：27.4×11+27.6×2＋12+2=370.4m。

5 水闸消能防冲设计
5.1 消力池设计
依据本闸设计要求，闸下消能按上游水位H上=19.50m，下游水位H下=14.50m，堰顶高程13.0m。由e/H是否大于或小于0.65为判定孔流和堰流分界线。此次设计中，对闸门开启度为e=0.5m，e=1.0m，和全开时泄量进行计算。当e=0.5m和e=1.0m时，因为H=19.5-13=6.5m，所以e/H均小于0.65，属孔流；当闸门全开时，因e/H大于0.65，所以属堰流。
孔流计算公式引用《水力学》公式8.25：

其中： 为下泄流量；为淹没系数；为闸孔流量系数；为孔数； 为闸门净宽；为闸门开启度；— 计入行进流速水头堰上水头。
对于平底上平板闸门闸孔流量系数为：
堰流计算公式引用《水力学》公式8.2：

其中： — 下泄量； — 淹没系数； — 侧收缩系数；
— 堰流流量系数； — 孔数； —闸门净宽；
— 计入行进流速水头堰上水头。
从《水闸设计规范》中可知，消力池收缩水深公式： ，
其中：为收缩水深；为总势能；为单宽流量；为水流动能校正系数；为流量系数，对于平底无坎宽顶堰上闸孔，。
跃后水深公式： 其中为水流动能校正系数可取1.0~1. 05
出池落差为： ， (式中：为出池河床水深)。
消力池深度公式：， （式中：为水跃淹没系数）。
消力池长度为：
其中：为消力池长度；为消力池斜坡段投影长度；为水跃长度；为水跃长度校正系数，可采取。
确定闸门控制利用方法：通常要求闸门分多个开启度，初始开启度0.5～1.0m（取0.5m）。先开启中间孔，再依次开启对称闸门，当全部闸门均开启到该开启度，待水位上升后，再将中间孔向上提起到下一个开启度，接着再依次开启对称闸门。依次类推，直到闸门全部开启，关闭闸门时次序相反。
可见下游水位越低则对消能越不利，所以每个开启度时，开中间孔时是最不利情况。
1、 开启度e1=0.5时，
0.5/6.5=0.077＜0.65 属孔流。
下游水位为H下=14.5m，查H下~Q曲线得Q=140 m3/s
闸孔垂直侧收缩系数由《水力学》表8.8查得：0.614
=0.56
式中：—流速系数 ，宽顶堰上闸孔流速系数见《水力学》第52页表8.9， 取0.95
单宽流量q=Q/B=μ1eB(2gH0)1/2/B=μ1e(2gH0)1/2
=0.569*0.5*(2*9.8*6.5)1/2
=3.21m3/s/m
收缩断面水深=0.614×0.5=0.307m，共轭水深为
==2.46 m
因为＞=1.5(查H下~Q图得H下=14.7 m)，所以闸孔为自由出流
出池落差为：== 0.172m
消力池深度公式：==1.034 m
水跃长度：==14.9 m
消力池水平长度：=0.8×14.9=119 m
2、 开启度为e2=1.0时，
1.0/6.5=0.154＜0.65 属孔流。
闸孔垂直侧收缩系数由《水力学》表8.8查得：0.618
=0.558
先假定为3个下游水位，可计算出3个对应Q，画曲线和H下~Q图交于一点，此点H下=16.9m，Q=1138.2 m3/s，
单宽流量为：=0.558×1×（2×9.8×6.5）0.5 =6.3m3/s/m
收缩断面水深=0.618×1.0=0.618m，共轭水深为
==3.32 m
因为＜=3.9 发生淹没式水跃。
当跃后水深小于下游水深时，肯定产生淹没式水跃，可不需设消力池。但通常还是将护坦高程降低0.5~10m形成消力池，这么对稳定水跃位置，充足消能和调整消力池中流速分布全部是有利。
3、 全开，
1＞0.65属堰流。

先假定为3个下游水位，可计算出3个对应Q，画曲线和H下~Q图交于一点，此点
H下=18.6m，Q=2095.2 m3/s，依据hs/H0=5.6/6.5=0.8615>0.8 淹没出流查《水力学》中表8.7得σ=0.947 ；m因无坎宽顶堰，取流量系数为0.385；ε侧收缩系数ε为1。
单宽流量为：=26.77 m3/s/m
用试算法计算收缩水深hc:
T0=hc+q2/2gψ 2hc2=hc+26.772/（19.6*0.952*hc2）=6.5
经试算得 hc=4.2m
收缩断面水深4.2m，共轭水深为
==4.16 m
因为＜=5.6，发生淹没式水跃
综合水闸三种开启度e1=0.5，e2=1.0m及全开时消能计算，依据最不利情况，取消力池尺寸为：消力池深1.3m，消力池长L=15m，厚度0.6m。
消力池计算依据本闸设计要求，闸下消能按上游水位H上=19.5 m，下游水位H下=14.5 m，闸门开启高度e1=0.5 m；e2=1.0 m及全开三种情况，计算结果详见下表：
表4-1 闸门不一样开启度情况消力池尺寸计算结果
开启度
（m）
过闸
流量

Q(m3/s)
下游
水深
ht（m）
单宽
流量
(m2/s)
收缩
水深
（m）
跃后
水深
（m）
消力
池深
（m）
消力
池长
（m）
0.5
140
1.5
3.21
0.31
2.46
1.1
15
1.0
1138.2
3.9
6.30
0.62
3.32
/
-
全开
2201.3
5.6
26.77
4.2
4.16
/
-

5.2 海漫设计
海漫长度采取下式计算： （《水闸设计规范》第58页式B.2.1）
其中： k——系数，河床土质为中砂，取k=11
代入： L=11×[ 26.7× 11/2] 1/2=56.8(m)
取海漫长度L=57m，为50cm厚C25砼框格内填M7.5浆砌块石。
5.3 防冲槽设计
防冲槽采取梯形断面，槽深2.5m，槽底宽4.0m，上游设板桩，厚15cm，下游坡比为1：3，槽内抛填块石，块石直径大于0.3m，上方设合金钢丝网石笼护面，厚0.5m，下设碎石垫层，厚30cm，垫层下铺400g/m2无纺土工布一层。

6 闸室部署
6.1 闸室结构部署
6.1.1 底板
底板采取整体式，二孔一分缝，最中间一孔，底板长度为20m，顶高程为13.0m，闸底板厚度=1/6～1/8(闸孔净宽)=2.0～1.5m，取1.5m 。（对于大、中型水闸，闸室平底板厚度可取闸孔净宽1/6～1/8，其值约为1.0~2.0 m，最小厚度不宜小于0.7 m。---《水闸设计规范》第147页），上下游端设齿墙，齿墙深度采取1.0 m，上游侧宽1.5m，下游侧宽1.0m。(闸室底板上、下游端均宜设置齿墙，齿墙深度可采取0.5~1.5 m。---《水闸设计规范》第16页)
闸室采取开敞式部署，钢筋砼U型结构，闸型选择直升式平板钢闸门，液压启闭，闸上部署净7m交通桥，两侧人行道2×1.0m，总宽9.0m（由指导书得）、净4m工作桥（桥面宽度大于3m--《水工设计手册》6-16）和启闭房，启闭房宽度考虑部署启闭机、操作平台及人行通道等原因，取启闭房宽11.0m，底板长度取20m（安徽、江苏两省大型水闸闸室底板顺水流向长度多数为15~20 m。----《水闸设计规范》SL265-第150页）。
6.1.2 闸墩
闸墩长度采取和底板同长20m，。检修门槽深25cm，宽30m；工作门槽深40cm，宽60cm。闸墩上下游端部均采取半圆形墩头，方便于设置沉降缝和施工缝。
闸墩高度确定：
1、对迎水面：为最高水位+超高。即泄水时，应高于设计或校核水位加安全超高；关门时，应高于设计或校核水位加波浪计算高度和超高。
① 对应泄洪和关门超高值查《水闸设计规范》表4.2.4水闸安全超高下限值 ，得泄洪时：设计洪水位为0.7m，校核洪水位为0.5m；关门时：设计洪水位为0.4m，校核洪水位为0.3m。
② 波浪计算高度h:
该水闸在平原地域，按《水闸设计规范》应按莆田试验站公式计算平均波高和平均周期，公式以下：
=

式中：—平均波高（m）
—计算风速（m/s），当浪压力参与作用基础组合时，采取重现期为50年年最大风速，多采取平均年最大风速1.5倍计算；当参与作用偶然组合时，采取多年平均年最大风速，为20.7m/s。
—有效吹程（m），为3000m。
—风区内平均水深（m）
— 平均波周期（s）
设计水位时： 在设计水位时多采取平均年最大风速1.5倍计算（相当于重现期为50年年最大风速），即1.5×20.7=31.05m/s
则= =0.0106
=0.0106×31.052/9.8=1.04 m
=1.429
=1.429×31.05/9.8=4.53 (s)
由表E.0.1-1查得，波列累积频率为P=5%
由=1.04/6.5=0.16，查表E.0.1-2查得，波高和平均波高比值=1.804，
则 =1.804×1.04=1.88m

平均波长 和平均波周期关系可按以下公式换算：
则
经试算，Lm=28.54m
波浪中心线在静水位上高度hz为：
=π×1.882/28.54=0.39m
于是，波浪高度为 =1.88+0.39=2.27m
同理，计算校核水位时： 采取多平均年最大风速计算，即20.7m/s， Hm为7m。
则 =2.66 (s)， =0.69 m , =11.04m， =0.14m
波浪计算高度为 =0.69+0.14=0.83m
③ 闸墩迎水面高程:
泄水时：
设计洪水位：23.65+0.7=24.35m
校核洪水位： 24.242+0.5=24.74m
关门时：
设计水位：19.50+2.27+0.4=22.17m
校核水位：20.00+0.83+0.3=21.13m
取闸墩迎水面高程为25.0m。
2、对闸墩下游部分：闸墩高程取公路桥梁底高程为25.0m。
闸墩厚度确实定：闸墩厚度必需满足稳定和强度要求。此次设计闸墩厚度受控于闸门槽处最小厚度为50cm，中墩厚度取1.4m，缝墩厚度为2×1.0m，边墩厚度为1.2m。
6.1.3 交通桥
公路桥位置应依据闸室稳定及两岸公路连接情况确定，现部署在闸门下游侧，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1×1.0m，总宽9.0m。公路桥采取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。
6.1.4 上下游翼墙顶高程
为尽可能降低翼墙工程量，取上游翼墙顶标高为24.5m，取下游翼墙顶标高为24.0m。
6.1.5 闸