3 闸孔设计
闸孔设计包括：选择堰型、选定堰顶或底板顶面高程（以下简称底板高程）和单孔尺寸及闸室总长度。 3.1 堰型选择
常用的堰型有宽顶堰和实用堰，宽顶堰是水闸中最常采用的一形形式。它有利于泄洪、冲沙、排污、排冰、通航，且泄流能力比较稳定，结构简单，施工方便。因此，本设计种堰型选择选用实用堰。 3.2 闸底板高程的确定
底板高程与水闸承担的任务、泄流与引水流量、上下游水位及河床地质条件等因素有关。
闸底板应位与较为坚实的土层上，并应尽量利用天然地基。在地基强度能够满足要求的前提条件下，底板高程定得高些，闸室宽度大，两岸连接建筑物相对较低。对于中小型水闸，由于两岸连接建筑物在整个工程量中所占比重较大，因而总的工程造价可能是经济的。在大中型水闸中，由于闸室在整个工程量中所占比例较大，因而适当降低底板高程，常常是有利的。当然底板高程也不能定得太低，否则，由于单宽流量加大，将会增加下游消能防冲的工程量。闸门高度增加，起闭设备容量也随之加大，另外，还可能给基坑开挖带来困难。
一般情况下，泄洪闸和冲沙闸的底板顶面可与河底齐平。进水闸的底板顶面在满足引用设计流量的条件下，应尽可能高一些，以防止推移质泥沙进入渠道。 综合考虑以上因素，本设计中定闸底板高程为1364.50m。 3.3 计算闸孔总净宽
根据给定的设计流量、上下游水位和拟定的底板高程及堰型，分别不同的水流情况计算闸孔总净宽。
1）.按“门前清”排沙标准确定冲沙闸尺寸
闸轴线枯水期河床平均高程为1621m，冲沙闸底板高程为1622m,进水口拦沙坎高取2m，进水口宽15m，水深3m，进水口流速1m/s
设计引水位=1622+2+3=1627m 2）.沉沙槽进口尺寸计算
在设计引水条件下，沉沙槽进口断面宽度B0由下式计算：
QB0?
vzh2 式中 B0--------沉沙槽进口断面宽度，m Q---------进水口引用流量，m3/s
vz---------为限制进入进水口泥沙最小粒径dmin的止动流
速，m/s
h2---------沉沙槽进口断面水深，m 又 vz?vk/1.2
vk--------泥沙启动流速，m/s 本设计选用沙莫夫公式计算，即： vk?4.6dmin3.h26 选用dmin=3mm， 则 vz=0.7235m/s 所以沉沙槽进口宽度： B0=15m 3）.冲沙闸宽度B1的确定
开启冲沙闸，沉沙槽进口断面流速能够冲洗槽内全部淤沙及随冲沙水流带如槽内的群体泥沙，其冲沙流速Vc为：
Vc?(1.2~1.4)4.6dcp3.h26 式中 Vc-------冲沙流速，m/s
dcp-------冲沙流量相应的河道推移质的平均粒径，m 选用dcp=0.06m
则 Vc=（2.825~3.297）m/s 取Vc=3m/s 冲沙流量Q1?Vc.h2.b1?120m3/s
b1------槽内冲沙时过水断面计算宽度（8m）。 冲沙闸宽度：按平底堰流公式计算： B1?Q1?2gH
数据带入有B1?5.05m，取6m。 4）.按“稳定河宽”排沙标准确定闸总宽度B3
321111? 由第一造床流量550m3/s计算闸总宽度B3，B3?B1?B3。B1?4m，以确定泄
??洪排沙闸B3的过流量为700-120=430m3/s，按平底堰公式计算B3=18.1m，取18m。 综合考虑，取泄洪闸共18m，分3孔，每孔6m。取冲沙闸共6m，分2孔，每孔3m。
4 闸室设计 4.1 抗滑稳定计算 1）.设计条件
上游水位 1636.00m（正常高水位） 下游水位 拦河闸不泄流时，下游无水。 防渗墙折减系数 0.3
2）.计算情况 （1）完建情况 （2）校核洪水情况 （3）正常高水位情况 （4）地震情况 3）.荷载组合
（1）完建情况：自重+闸门及起闭机
（2）校核洪水情况：自重+水重+静水压力+扬压力+浪压力+风压力 （3）正常高水位情况：自重+水重+静水压力+扬压力+浪压力+风压力 （4）地震情况：正常高水位情况+地震荷载（地震动水压力+地震动土压力+地
震惯性力）
4）.计算公式：
（1）抗滑稳定安全系数的计算公式为：
Kc?f?G ?H 式中 Kc--------沿闸室基底面的抗滑稳定安全系数
f---------闸室基底面与地基之间的摩擦系数，可按规范SL265-2001
7.3.10条规定选用
?G------作用在闸室上的全部竖向荷载（包括闸室基础底面上的扬
压力在内，kN）
?H------作用在闸室上的全部水平向荷载，kN
其中：Kc在本设计中取松软地基土质，基本组合取1.50，特殊组合取2.00。 （2）水深为H时，单位宽度上水平静水压力P为 P?1?H2 2 式中 P--------单位宽度上水平静水压力，kN
?---------水的容重，本设计中含沙量多，采用10kN/m3 H---------水面以下深度，m （3）波浪作用 深水波 Pl??L4(hl?hz)
波高 h?0.073kv10?D
波长 L?0.073kv10D?
h2波浪中心线超过静水位的高度 h0?2?
L2 式中 Pl---------深水波波浪压力，kN h---------波浪高度，m L---------波长，m
h0---------波浪中心线超过静水位的高度，m D---------吹程（km）
k---------顺吹程方向的浪高增长系数，可按下式计算
k?1?e0.40v10
11~ 1015 ?--------波浪陡度，粗略的可取?? v10--------计算风速，根据静水位以上10m高度处历年实测的最大
风速（非结冰期）进行频率分析求得的，m/s
1 （4）渗透压力U??(H?hs)(L1??L)
2 式中 U---------作用于闸底板底面上的渗透压力，kN/m L1--------防渗墙到闸底板底面上游端的水平距离，m ?--------渗透压力强度系数，本设计采用0.30， L--------闸底板底面的水平投影长度，m 5）.计算成果： （1）校核情况
泄洪闸段： Kc=18.59>1.05 闸室抗滑稳定满足要求 冲沙闸段： Kc=18.02>1.05 闸室抗滑稳定满足要求 （2）正常高水位情况
泄洪闸段： Kc=3.78>1.05 闸室抗滑稳定满足要求 冲沙闸段： Kc=4.11>1.05 闸室抗滑稳定满足要求 （3）地震荷载情况
泄洪闸段： Kc=2.76>1.05 闸室抗滑稳定满足要求 冲沙闸段： Kc=2.93>1.05 闸室抗滑稳定满足要求
4.2 地基应力计算：荷载组合同前
1）.计算公式：
（1）结构布置及受力情况对称时（泄洪闸）：
G6??M?? ??
AA?B 式中 ?-------闸室基底应力的最大值或最小值，kPa
?G------作用在闸室上的全部竖向荷载（包括闸室基础底面上的扬
压力在内，kN
?M------作用在闸室上全部竖向和水平向荷载对于基础底面垂直
水流方向的形心轴力矩，kN·m
A--------闸室基底面的面积，m2
B————闸室底板长度，m
（2）结构布置及受力情况不对称时（冲沙闸）：
G6??M?? ??AA?Bx?6??MyA?L
式中 L--------闸底板顺水长度，m 其余符号意义同上 2）.计算结果： （1）完建情况
泄洪闸段： ?max?277.984kPa
?min?194.082kPa
闸基反力不均匀系数η=1.43<1.50 闸基反力不均匀系数满足要求 且 ?max〈400 kPa=[R] 地基承载力满足要求 冲沙闸段： ?max?306.951kPa ?min?217.538kPa
闸基反力不均匀系数η=1.41<1.50 闸基反力不均匀系数满足要求 且 ?max〈400 kPa=[R] 地基承载力满足要求 （2）校核情况
泄洪闸段： ?max=230.098kPa ?min=150.975kPa
闸基反力不均匀系数η=1.52<2.00 闸基反力不均匀系数满足要求
（校核特殊情况）
且 ?max〈400 kPa=[R] 地基承载力满足要求
冲沙闸段： ?max=256.717kPa