文档介绍：第五章水闸
概述
引言:水闸是一种低水头的水工建筑物,兼有挡水和泄水的作用,用以调节水位、控制流量,以满足水利事业的各种要求。
本节主要介绍:水闸的类型、工作特点、组成及水闸设计的内容
水闸的种类:
: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
图示讲解:
水闸的类型及位置示意图
●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。
●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。
特点:
:关门挡水时,水闸上、下游较大的水头差造成较大的水平推力,使水闸有可能沿基面产生向下游的滑动,为此,水闸必须具有足够的重力,以维持自身的稳定。
:由于上下游水位差的作用,水将通过地基和两岸向下游渗流。渗流会引起水量损失,同时地基土在渗流作用下,容易产生渗透变形。严重时闸基和两岸的土壤会被淘空,危及水闸安全。渗流对闸室和两岸联接建筑物的稳定不利。因此,应妥善进行防渗设计。
:水闸开闸泄水时,在上、下游水位差的作用下,过闸水流往往具有较大的动能,流态也较复杂,而土质河床的抗冲能力较低,可能引起冲刷。此外,水闸下游常出现波状水跃和折冲水流,会进一步加剧对河床和两岸的淘刷。因此,设计水闸除应保证闸室具有足够的过水能力外,还必须采取有效的消能防冲措施,以防止河道产生有害的冲刷。
:土基上建闸,由于土基的压缩性大,抗剪强度低,在闸室的重力和外部荷载作用下,可能产生较大的沉降影响正常使用,尤其是不均匀沉降会导致水闸倾斜,甚至断裂。在水闸设计时,必须合理地选择闸型、构造,安排好施工程序,采取必要的地基处理等措施,以减少过大的地基沉降和不均匀沉降。
图示讲解:
组成:上游联接段、闸室段和下游联接段三部分组成。
水闸的组成
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。
: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。
: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。
: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。
水闸设计的内容有:闸址选择,确定孔口形式和尺寸,防渗、排水设计,消能防冲设计,稳定计算,沉降校核和地基处理,选择两岸连接建筑物的型式和尺寸,结构设计等。
第二节闸址选择和闸孔设计
引言:闸址