资源预览内容
第1页 / 共35页
第2页 / 共35页
第3页 / 共35页
第4页 / 共35页
第5页 / 共35页
第6页 / 共35页
第7页 / 共35页
第8页 / 共35页
第9页 / 共35页
第10页 / 共35页
亲,该文档总共35页,到这儿已超出免费预览范围,如果喜欢就下载吧!
资源描述
水闸 概述 水闸的类型 水闸的组成及构造 水闸的孔口尺寸 闸室的安全和地基处理 消能防冲 闸下防渗与闸室结构 两岸连接建筑物 其他闸坝建筑物 概述 所谓水闸,就是修建在河道、渠道或湖、海 口,利用闸门控制流量和调节水位的水工建 筑物。 中国修建水闸的历史悠久。公元前598前 591年,楚令尹孙叔敖在今安徽省寿县建芍陂 灌区时,即设五个闸门引水。以后随建闸技术 的提高和建筑材料新品种的出现,水闸建设 也日益增多。1949年后大规模现代化水闸的 建设,在中国普遍兴起,并积累了丰富的经验。 水闸是调节水位、控制流量的低水头水工建 筑物,主要依靠闸门控制水流,具有挡水和 泄(引)水的双重功能,关闭闸门,可以拦 洪、挡潮、抬高水位,以满足上游取水或通 航的需要;开启闸门,可以泄洪、排涝、冲 沙、取水或根据下游用水需要调节流量。水 闸多建在平原地区,其功能是兼顾防洪、取 水、排水、航运和发电,是综合水利工程。 水闸的类型 1.按水闸所承担的任务分类:节制闸、进水闸 、分洪闸、排水闸、挡潮闸、排沙闸、排冰 闸、排污闸等。如图 节制闸(或拦河闸):拦河或在渠道上建造 。枯水期用以拦截河道,抬高水位,以利上 游取水或航运要求;洪水期则开闸泄洪,控 制下泄流量。位于河道上的节制闸称为拦河 闸。 进水闸:建在河道、水库或湖泊的岸边,用 来控制引水流量,以满足灌溉、发电或供水 的需要。进水闸又称取水闸或渠首闸。 分洪闸:常建于河道的一侧,用来将超过下 游河道安全泄量的洪水泄入预定的湖泊、洼 地,及时削减洪峰,保证下游河道的安全。 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。 挡潮闸:建在入海河口附近,涨潮时关闸不 使海水沿河上溯,退潮时开闸泄水。挡潮闸 具有双向挡水的特点。 排沙闸、排冰闸、排污闸:为排除泥沙、冰 块、漂浮物等而设置的。 2.按闸室结构形式分类 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。 涵洞式水闸:闸(洞)身上面填土封闭的水闸,又 称封闭式水闸。涵洞式水闸常用于穿堤取水或排水 的水闸。洞内水流可以是有压的或者是无压的。 水闸的组成及构造 水闸的主体是闸室。此外,闸室上 ,下游都需要有连接段与河道连接 。如图 1闸室底板 2闸墩 3胸墙 4闸门 5工作桥 6交通桥 7堤顶 8上游翼墙 9下游翼墙 10护坦 11排水孔 12消力坎 13海漫 14下游防冲槽 15上游防冲槽 16上游护底 17上、下游护坡。 1.上游联接段:主要作用是引导水流平 稳地进入闸室,同时起防冲、防渗、挡 土等作用。一般包括上游翼墙、铺盖、 护底、两岸护坡及上游防冲槽等。上游 翼墙的作用是引导水流平顺地进入闸孔 并起侧向防渗作用。铺盖主要起防渗作 用,其表面应满足抗冲要求。护坡、护 底和上游防冲槽(齿墙)是保护两岸土 质、河床及铺盖头部不受冲刷。 2.闸室段:是水闸的主体部分,通常包括底 板 、闸墩、闸门、胸墙 、工作桥及交通桥等 。底板是闸室的基础,承受闸室全部荷载, 并较均匀地传给地基,此外 ,还有防冲、防 渗等作用。闸墩的作用是分隔闸孔并支承闸 门、工作桥等上部结构。闸门的作用是挡水 和控制下泄水流。工作桥供安置启闭机和工 作人员操作之用。交通桥的作用是连接两岸 交通。 3.下游联接段:具有消能和扩散水流的 作用。一般包括护坦、海漫、下游防冲 槽、下游翼墙及护坡等。下游翼墙引导 水流均匀扩散兼有防冲及侧向防渗等作 用。护坦具有消能防冲作用。海漫的作 用是进一步消除护坦出流的剩余动能、 扩散水流、调整流速分布、防止河床受 冲。下游防冲槽是海漫末端的防护设施 ,避免冲刷向上游扩展。 水闸的孔口尺寸 1.概述:水闸的孔口尺寸主要是指确定 水闸在垂直水流方向的孔口宽度,包括 单孔净宽b、孔口数量n闸墩厚度b。水 闸的过流前缘总宽度B=nb+(n-1)b ,孔口过流净宽度B=nb。水闸孔口尺 寸的大小应该满足其承担的任务。即, 水闸应该有足够的过流能力。为了减少 工程量,在满足工程任务的前提下,水 闸总是尽可能减少垂直水流方向的闸室 宽度。 2.水闸孔口设计的主要内容 确定闸孔型式 拟定闸底板高程(即堰顶高程) 计算孔口尺寸及溢流前沿总宽 泄流能力验算 .水闸的闸孔型式(开敞式) 根据水流流态分 : 堰流式,孔流式 图9-5 堰流式闸孔 图9-6 孔流式闸孔 根据结构型式分 (1)宽顶堰:2.5H堰顶厚度4H或无坎,常用于 平原地区,自由泄流范围大且稳定;施工简单;流 量系数m较小,易产生波状水跃。 (2)实用堰:0.67H堰顶厚度2.5H,常用于上游 水位允许有较大雍高的山区,自由泄流时流量系数m 较大,流量Q受下游水位影响较大。 (3)胸墙式:用于上游水位变幅较大时;可减小闸 门及工作桥高度,增加闸室刚度;不利于排冰排污 和通航。 闸室的安全和地基处理 闸室安全问题包括沿闸底板平面的抗滑稳定 、地基承载里和不均匀沉降。 水闸基础分为粘性土和砂性土。砂性土地基 的承载力和抗摩擦习俗一般能满足要求,地 基处理的重点是解决闸下防渗问题。粘性土 地基,包括淤泥、软粘土,地基处理的重点 是加速固结,提高承载力和抗摩擦系数。 软土地基有以下的几种处理方法: 换土垫层 强夯法 沉井法 预压加固 振冲桩法 桩基础 高压旋喷灌浆法 消能防冲 水闸泄水时,部分势能转为动能,流速增大,具有较强的冲刷 能力,而土质河床一般抗冲能力较低。因此,为了保证水闸的 安全运行,必须采取适当的消能防冲措施。要设计好水闸的消 能防冲措施,应先了解过闸水流的特点,进而采取妥善的防范 措施。 水闸开闸泄水时,下游河道都会被冲刷,其原因很 多: 1.过闸水流经过闸孔被缩窄,水流流速增大,加大了 冲刷的条件。 2.水闸流量比较集中,单宽流量加大,在上下游有较 大水差的情况下,过闸水流有较大的功能,加大了 河道冲刷。 3.平原河道的河床土质较差,容易被水流冲刷。 4.水闸设计总体平面布置不合理或闸门操作控制不当 引起水流有害的冲刷。 水流的主要特征有波状水流和折冲水流,其对河道 冲刷严重。 防冲要求 u要选择合理的消能防冲措施,并与下游 河道有良好的衔接,满足在各种水力情 况下消散动能与均匀扩散水流的要求。 u合理布置水闸总体平面,以利于水流扩 散,避免或减轻回流的影响。 u制定合理的闸门操作调度制度,杜绝人 为不当操作。 水闸的消能防冲措施包括:选择合适的过闸单宽 流量;选择合理的消能方式及措施,采取必要的 防冲措施。水闸的消能防冲措施主要由建在闸室 下游的消力池、辅助消能工、海漫、防冲漕及下 游翼墙组成。 1.水闸的消能方式:底流消能是一种通过在闸下 产生一定淹没度的水跃来保护河床免遭冲刷的消 能方式。 2.消力池:消力池的作用是增加下游水深,保证 水流形成淹没式水跃,以达到消能的目的。 3.辅助消能工:除设消力池外,在消力池中还可 设消力齿、消力墩等辅助消能工。 4.海漫 紧接消力池后,应设海漫护底,并进一步消 减余能,使水流均匀扩散,调整流速分布,保护河 床免受冲刷。 5.防冲漕及防冲墙:为了保护河漫,防止冲刷向上游 扩张,常在海漫末端设置防冲漕或是防冲墙加固。 6.护底与护坡:在上下游连接段多采用砌石护底、护 坡。 7.波状水跃、折冲水跃水流的防治措施。 8.闸门控制调度方案:设计工程师设计水闸,要根据 水力设计调试结果或水工模型试验成果,制定闸门 方式,规定闸门的启闭顺序和开度,严格操作。 闸下防渗与闸室结构 水闸的防渗排水设施。水闸的防渗设施主要 是指在水闸中起到防渗作用的水平防渗体( 如铺盖)、垂直防渗体(如板桩、防渗墙和 齿墙)等,排水设施主要是指铺设在下游护 坦、浆砌石海漫底部或闸室板下游段起导渗 (反滤、排水)作用的沙砾石层。 防渗排水设施的布置形式,都是以承受单向 水流的水闸来进行布置的。对于平原地区的 排水闸及海边的挡潮闸,一般是双向过水的 水闸,应以水位差较大的一向为主进行双向 防渗排水设施。 水闸的防渗设施有: u1.水平铺盖:铺盖是工程中最常见的水平防 渗设施,一般是平铺布置在紧靠闸室上游的 河床上,它不能阻止渗流在闸基下通过,但 它可以延长渗径,用以降低渗透压力和渗流 坡降,同时具有防冲作用。 u2.板桩:板桩是垂直防渗的措施之一,一般 设置在闸底板的上游端,将板桩并排打入闸 基形成一道防渗墙,在垂直方向延长渗径。 垂直防渗的效果比水平防渗效果好。 u3.地下防渗墙:是一种不用模板在地下建造的防渗墙 ,具有截水、防渗、承重和挡土的多种作用,其优 点是整体性好,防渗效果好、适用各种地质条件、 对沉降及变位易于控制,缺点是挖槽的废泥浆污染 环境,可能引起槽壁坍塌、造价高。 u4.齿墙:齿墙一般设置在闸室底板的上、下游端,齿 墙深度一般为0.52.0m。上游齿墙的作用是降低在闸 底板上的渗透压力,下游端齿墙是减少出逸坡降, 有助于防止地基土产生渗透变形。 u5.垂直土工膜:是一种垂直防渗的设施之一。 闸室是水闸的主体部分。开敞式水闸闸 室由底板、闸墩、闸门、工作桥和交通 桥等组成,有的还设有胸墙。闸室的结 构形式、布置和构造,应在保证稳定的 前提下,尽量做到轻型化、整体性好、 刚性大、布置匀称,并进行合理的分缝 分块,使作用在地基单位面积上的荷载 较小,较均匀,并能适应地基可能的沉 降变形。 两岸连接建筑物 水闸的岸墙和翼墙通常称为两岸连接建筑物。当水 闸与河岸或土坝等连接时,需设置这种专门的连接 建筑物。直接挡住河道两岸坡填土的挡土墙叫翼墙 ,在水闸边墩之后的挡土墙叫岸墙。其作用如下: 1.挡住两岸坡的填土,保证河岸填土的稳定及免遭受 河流的冲刷。 2.引导水流平顺进闸,并使出闸水流均匀扩散。 3.控制绕过闸室两侧的渗流,防止两岸土壤或土坝发 生渗流变形。 4.软弱地基上的岸墙可以减少两岸地基沉降对闸室结 构的不利影响。 其他闸坝建筑物 在低水头的闸坝工程中,除了普通水闸外, 还有其他类型的水坝。例如橡胶坝。 橡胶坝,又称橡胶水闸,是用高强度合成纤 维织物做受力骨架,内外涂敷橡胶作保护层 ,加工成胶布,再将其锚固于底板上成封闭 状的坝袋,通过充排管路用水(气)将其充 胀形成的袋式挡水坝。坝顶可以溢流,并可 根据需要调节坝高,控制上游水位,以发挥 灌溉、发电、航运、防洪、挡潮等效益。 橡胶坝属薄壁柔性结构,是随着高分子合成 材料的发展而出现 的一种新型水工建筑物。1957年世界上首座 橡胶坝诞生于美国洛杉矶,坝高1.52m,长 6.1m,坝袋胶布厚为3mm,强度为90kN /m。 此后世界各国相继开始兴建橡胶坝。我国于 1965年下半年开始进行橡胶坝的研制建设工 作,于1966年6月建成我国第一座橡胶坝 北京右安门橡胶坝,坝高3.4m,坝顶长37.6m ,该橡胶坝曾两次更换坝袋,至今运行正常 。
网站客服QQ:2055934822
金锄头文库版权所有
经营许可证:蜀ICP备13022795号 | 川公网安备 51140202000112号