排水闸设计综述

2017-08-30李莎莎

黑龙江水利科技 2017年6期

关键词：翼墙消力池闸室

侯迪，李莎莎

(贵州省水利水电勘测设计研究院，贵阳 550002)

排水闸设计综述

侯迪，李莎莎

(贵州省水利水电勘测设计研究院，贵阳 550002)

基于一排水沟上排水闸的新建，对排水闸的各种指标如洞泾尺寸、排渗排水、消能防冲、闸室稳定、翼墙稳定等各项内容，进行了分析。按照规范，土基上的翼墙稳定计算在各种计算情况下，平均基底应力≤地基允许承载力，最大基底应力≤地基允许承载力的1.2倍；地基应力不均匀系数≤规定的允许值；沿翼墙及地面的抗滑稳定安全系数≥规定的允许值，因此，该设计满足规范要求。

排水闸；孔口尺寸；渗流稳定；闸室稳定；抗滑稳定安全

在文章中，假设地质岩性广泛分布在第四系不同时期和成因类型的松散堆夹层，岩性相变较为频繁，剁成透镜体状交替分布，地震参数为Ⅶ度，与渠道相交的排水沟设计排涝流量为8.0m/s。在此排水沟上新建一个排水闸，平面布置上包括上游连接段、钢筋混凝土洞身段，下游连接段3部分。下面对其设计参数进行分析研究。

1 水力计算

1.1 洞泾尺寸的确定

初拟排水闸2孔2×2.5，采用公式：

(1)

表1 孔口尺寸计算表

1.2 防渗排水设计

闸基渗流稳定计算

1)计算工况：

闸前设计灌溉水位，闸下水位平底板

2)阻力系数计算：

采用改进阻力系数法计算闸基渗流坡降，阻力系数计算公式如下：

进、出口段：

(2)

内部垂直段：

(3)

水平段：

(4)

式中：ξ0为进、出口段的阻力系数；S为板桩或齿墙的入土深度，m；T为地基透水层深度；ξy为内部垂直段的阻力系数；ξx为水平段的阻力系数；LX为水平段长度，m；S1、S2为进出口段板桩或者齿墙的入土深度。

3)各分段水头损失值计算：

(5)

式中：h1为各分段水头损失值，m；ξ1为各分口段的阻力系数；n为总分段数。

4)进出口段水头损失值修正：

进出口段水头损失值计算出来以后，再按下式做修正：

(6)

5)渗流坡降值按下面的式子计算：

(7)

水平段渗流坡降值按下式计算：

(8)

式中：J0为出口段渗流坡降值；Jx为水平段渗流坡降值。

6)计算成果分析：

从计算成果看，出口段坡降值及水平段渗流降值均在允许值范围之内，计算成果见表2。

表2 涵闸闸流稳定计算成果表

1.3 消能防冲

闸下消能设计水力条件分两种情况：

1)在排涝水位条件下，闸上下游水头差很小，对冲刷影响小；运行过程中可能出现闸上下游水位相差较大工况，即排水沟排涝水位而闸后无水，要求开启闸门，对渠道冲刷影响较大。

2)在灌溉水位条件下，可能出现的最不利情况为闸后无水，此时水利对排水沟冲刷影响较大。

此排水沟新建排水闸，在消能计算过程中，假设最不利的一种工矿：闸前支沟为排涝水位，闸后无水，在闸门开度为0.2m，0.3m，0.35m等3种情况下，分别计算出涵闸的过闸流量，然后根据闸后渠道河道要素，推出下游水深，最后分别验算这几种情况下的消力池深度，长度，地板厚度，并选取最大值作为设计取值。反之，在闸后水位为灌溉水位，闸钱无水工况下推算灌溉时消力池深度。

消能计算采用《水闸设计规范》(SL265-2001)中底流效能计算公式：

消力池深度采用公式(《水闸设计规范》SL265-2001)：