H江水利枢纽工程毕业设计(3)

H江水利枢纽工程泄水闸设计说明书

4.2.1 船闸的布置

船闸的通航能力，按照五级航道标准进行设计。

船闸布置在函江的左岸，船闸本身由三部分组成：上游引航道、闸室和下游引航道。

上游引航道：长度不小于5倍设计船队的长度，根据经验五级航道标准的设计船队的长度为91m，故上游引航道的长度为455m，设计时取为500m；上游引航道的底宽度为35m，两岸采用浆砌石护坡，边坡采用1：2.5；上游引航道的底高程为15.0m。

下游引航道：长度不小于5倍设计船队的长度，根据经验五级航道标准的设计船队的长度为91m，故下游引航道的长度为455m，设计时取为600m；下游引航道的底宽度为35m，两岸采用浆砌石护坡，边坡采用1：2.5；下游引航道的底高程为11.0m。

闸室：闸室的长度为135m，宽度为12.0m；闸室的顶高程为24.0m，底高程为10.50m。上下闸首控制船只的进出。

4.2.2 水电站的布置

考虑河床的主槽比较靠近右岸，上下游不容易发生淤积，为最大的可能提高水电站的出力，发挥水电站的效益，将水电站布置在函江的右岸。

水电站的厂房的平面尺寸：主厂房的长度为48.0米，上下游方向的宽度为36.20米，主厂房总高度为32.0米。

水轮机的型号为：GE(F02)-WP-380 发电机的型号为：SFG200-70/3960 总装机：332200KW 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。

4.2.3 泄水闸的布置

泄水闸布置在水电站和船闸之间。

泄水闸主要有三部分组成：上游连接段、闸室段和下游连接段。

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4.3 主要建筑物（泄水闸）

4.3.1闸孔设计

水闸闸孔设计主要是确定闸孔型式、尺寸河设置高程，以保证水闸在设计水位组合情况下有足够的过流能力。

一、堰型和堰顶高程确定

根据设计任务书提供的资料显示，函江流域水面平缓，含砂量少，本水闸的主要功能为挡水灌溉和泄水，故本次设计采用堰流式闸室，堰型采用无槛宽顶堰。这种型式闸室对于泄洪较为有利，它能使闸前漂浮物随着水流下泄，而不会阻塞闸孔而影响泄洪。

根据资料提供的地形图，考虑水闸的运行、河道冲刷淤积以及闸孔允许单宽流量和工程造价等因素，本次设计取堰顶高程与河床底高程齐平为13.0m。

二、闸孔净宽计算、泄流能力校核 1、水位

Q2%＝9540m3/s，H上＝23.65m，H下＝23.40m； Q0.33%＝12350m3/s，H上＝待算，H下＝23.80m； 2、闸孔净宽计算

闸孔总净宽的确定，主要涉及两个问题：一个是过闸单宽流量的大小；另一个是闸室总宽度与河道总宽度的关系。如果采用的闸孔总净宽过小，使过闸单宽流量过大，将增加闸下游消能布置的困难，甚至影响水闸工程的安全；反之，如果采用的闸孔总净宽过大，使过闸单宽流量过小，工程量加大，造成浪费。

根据设计任务要求，闸孔允许单宽流量不大于30m3/s，初步拟定闸孔总净宽为0.7倍主河槽宽为350m，闸孔分成35孔，每孔宽10m，中墩厚1.6m，缝墩厚0.8m。

水闸底板为无槛宽顶堰，闸孔泄流能力计算公式如下：

Q?B0??m2gH (《水闸设计规范》以下简称《规范》附A） 式中：

Q——过闸流量（m3/s）；

σ——淹没系数，根据上下游的堰上水深查得； ε——侧收缩系数；

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m——流量系数；

B0——闸孔总净宽（m）； H0——堰顶以上上游总水头（m）。 ①堰上总水头H0

H1（上游水头）=23.65－13.00=10.65m Hs（下游水头）=23.40－13.00=10.40m

行近流速V0=Q/A=9540/[7003(23.65－13.00)]＝1.28m/s H0=H1+V2/2g=10.65+1.282/(239.81)=10.73m ②淹没系数σ

hs/H0=10.4/10.73=0.969 查《规范》附表A.0.1-2， 得σ＝0.556； ③流量系数m

按P/H0=0查表得m＝0.385； ④侧收缩系数ε

水闸中墩厚度取为1.6m，缝墩取0.8m，根据《规范》附录A.0.1-3公式 计算得ε=0.860

根据以上公式可以试算出闸孔总净宽

B0?Q??m2gH320=9540/(0.55630.86030.38534.429310.733/2)=333m

一般来说，采用的闸孔总净宽要略大于计算值，本次设计闸孔总净宽取350m，相应单宽流量为27.26m3/s/m，小于闸孔允许单宽流量30 m3/s/m，满足要求。

但校核工况下，水闸单宽流量为35.28m3/s/m，大于闸孔允许单宽流量[q]=30m3/s/m，若本次设计水闸总净宽以校核工况下通过闸室的单宽流量为控制，水闸规模将偏大，工程量加大，与消能工造价比较而言，会造成浪费。校核工况稍大于允许单宽流量，可能会出现局部破坏，但只要工程消能防冲设施得当，个人认为是能满足工程安全运行要求。

因此，经综合考虑本次设计水闸总净宽取350m，闸孔总数为35孔，单孔净宽为10m。根据规范的要求，中墩厚取1.6m，缝墩厚取0.8m。因此水闸总宽度为：B=350+36

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31.6=407.6m

3、校核工况上游水位

根据水闸泄流能力计算公式，可以试算出校核情况下的上游水位。 设△H＝0.3m，则H上＝23.80+0.3＝24.1m； hs=23.80－13.00=10.80m；

行近流速V0=Q/A=12350/[7003(24.10－13.00)]＝1.59m/s； H0=H+V2/2g=(24.1－13.0)+1.592/(239.81)=11.23m；

hs/H0=10.80/11.23=0.9617，查《规范》附表A.0.1-2得σ＝0.600； 按P/H0=0查表2.1得m＝0.385； ε＝0.860；

Q试＝Bσεm(2g)0.52H3/2

=35030.60030.86030.3853(239.81)0.5311.233/2 =11589m3/s< Q0.33%＝12350m3/s； 假设不符，重新假设试算。

经试算，当△H＝0.40m时，Q试≈Q0.33%＝12350m3/s。 相应上游洪水位H上=24.20m。

4.3.2 消能防冲设计

消能防冲设计主要包括消能防冲设备形式的选择、以及各种消能设施尺寸设计和上下游两岸护坡的设计。本工程消能形式采用消力池消能，消力池后布置一定长度的海漫，海漫末端设置柔性防冲槽。

一、消力池尺寸拟定 1、消能水力计算

消能计算水位：H上＝19.5m，H下＝14.5m； 1）单宽流量计算 a．e=0.5m

e/H=0.5/6.5=0.077<0.65，为孔口出流。 根据上、下游水位可假定为自由出流。 根据孔流公式：q=μ0e(2gH0)1/2

其中μ＝0.60－0.176e/H （《水计算手册》3-3-6水利出版社）

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＝0.60－0.17630.5/6.5=0.586；

因孔流状态e很小，行近流速V0较小，在计算时可不计入，即H0≈H，因此，q=μ0e(2gH)1/2＝0.58630.53(239.8136.5)1/2

＝3.31m3/s/m； b．e＝1.0m

e/H=1.0/6.5=0.154<0.65，为孔口出流。 根据上、下游水位可假定为自由出流。 μ0＝0.60－0.176e/H

＝0.60－0.17631.0/6.5=0.573； q=μ0e(2gH)1/2

＝0.57331.03(239.8136.5)1/2 ＝6.47m3/s/m； c．闸门全开 出流情况属堰流。

q＝σ2ε2m2(2g)0.52H3/2

＝1.030.8630.3853(239.81)1/236.53/2 ＝24.30m3/s/m；

2）判别下游水流衔接形式

经计算当水闸闸孔全开时，闸后将发生淹没式水跃，无需建消力池；从运行角度来讲，泄水时只开启1孔闸门也是不符实际的。经分析比较，结合水闸运行特点，本次设计考虑水闸1/7闸孔开启作为本次设计工况。

由上述 …… 此处隐藏：1608字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……