2
前言
水闸是一种利用闸门挡水和泄水的底水头水工建筑物，多建于河道﹑渠系及水库﹑湖泊岸边。关闭闸门，可以拦洪﹑挡潮﹑抬高水位以满足上游引水和灌溉；开启闸门可以泄洪﹑排涝﹑冲沙或根据下游用水需要调节流量。水闸在水利水电工程中的应用十分广泛。
水闸按其所承担的任务，可以分为6种：
1节制闸。拦河或在渠系上建造，用于拦洪，调节水位以满足上游引水或航运的要求，控制下泄流量，保证下游河道安全或根据下游需要调节放水流量。
2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。进水闸又称水闸或渠首闸。
3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分洪区（蓄洪区或滞洪区）或分洪道。
4排水闸。常建于江河沿岸，用来排除内河或低洼地区对农作物有害的渍水。当外河水位上涨时，可以关闸，防止外水倒灌。当洼地有蓄水、灌溉要求时，也可以关门蓄水或从江河引水，具有双向挡水，有时还有双向过流的特点。
5挡潮闸。建在入海河口附近，涨潮时关闸，防止海水倒灌；退潮时开闸泄水，具有双向挡水的特点。
6冲沙闸(排沙闸)。建在多泥沙河流上，用于排除进水闸、节制闸前或渠系中沉积的泥沙，减少引水水流的含沙量，防止渠道和闸前河道淤积。冲沙闸常建在进水闸一侧的河道上与节制闸并排布置或设在引水渠内的进水闸旁。
此外还有为排除冰块、漂浮物等而设置的排冰闸、排污闸。
水闸主要由闸室﹑上游连接段和下游连接段组成，其中闸室是水闸的主体，而上游连接段用以水流平顺进入闸室，下游连接段主要是用以消能防冲，减少水流对河床和河岸的破坏。
本设计内容就是根据工程事例所给出的地质地形条件和气象水文情况，对水闸进行设计，包括水闸的总体布置﹑局部设计，以及结构构造设计，以满足工程预定的要求。
3
第1章 概 述
1.1工程基本资料
朱家浜位于临空经济园区北块范围内，是一条东西走向的河道，东与苏州河相连，向西穿越联通河、联泾港后与即将新建的外环西河连接，河道全线长约为1.5km。在距苏州河河口约600m的河道处现有简易泵闸一座，系净宽4m的节制闸和2.2m3/s的排水泵站组成的整体结构。
1.2 工程建设的必要性
1.2.1地区防洪除涝的要求
一般本工程排涝时可以趁苏州河落潮过程中内外河水位基本持平时开启闸门；引水时可以趁苏州河涨潮过程中内外河水位基本持平时开启闸门。特殊情况不能利用自然的水位落差闸排、闸引时，才采用泵站排涝或引水。
1.2.2 地区发展的需要
临空经济园区的水系是长宁区西部地区水系的组成部分，是为整个地区防洪除涝服务的。由于临空经济园区局部地块用地性质及具体规划的调整，朱家浜泵闸需东移，该段河道目前属于外河，河道水位及防汛墙高程均按苏州河标准控制，沿岸景观效果较差，地块的开发利用受到很大的限制。泵闸外移后，可降低内河河道的控制水位和两岸的堤顶高程，两岸可改造为自然生态，亲水的景观河道，沿河绿化可成为开放式园艺，大大改善周边地区的自然景观，促进该地区的开发利用。
1.2.3水资源调度的需要
长宁区西部地区众多地方雨污合流，河道水质极差，水环境恶劣，居民意见很大。因此，河道水质的改变，环境的改善是当务之急。要解决水质问题，根本的措施是控制和治理污染源，在此基础上进行水资源调度调活水体，并加强面上环卫管理，最终改善河道的水环境质量。
本地区位于苏州河的旁边，可结合苏州河环境综合整治，在苏州河水质改善的基础上
4
从苏州河调水入本地区。
原则如下：
（1）统筹规划，标本兼治，远近结合，分步实施，做到防汛、除涝，改善水环境的协调统一。
（2）充分发挥水利工程的作用，在确保防洪（涝）安全的前提下，开展经常性的水资源调度，增加河道水体的稀释和自净能力。
（3）根据水情、水质等情况，结合苏州河综合调水，合理选择调水方向和调度方式，提高调度效率，有效改善河网水质，尽可能降低运行成本。
具体措施如下：
（1）相对固定引、排水口门，促使河道水体定向、定量、有序流动，达到引清、稀释、降解、排放的目的。
根据临空排水区的水系现状，近期拟从纵泾港河口引入足够的清水量由东向西流动，然后沿联泾港由北向南运动。水体在朱家浜往复摆动对沿河的污染源充分稀释、降解后，沿朱家浜由西向东从朱家浜及通协河河口排入苏州河。
远期外环西河建成，并打通朱家浜、联泾港与外环西河的联接后可以从纵泾港及朱家浜同时引入清水流，由东向西，由北向南沿程稀释、降解污水后，西排入外环西河。
（2）利用已有和新建的水利工程，加快水体流动，改善水流方向，增加换水频率，可在一定范围内缓解污染程度。
调活水体不仅仅是简单的稀释和污染物搬家的物理过程，而且也是一个促进污染物在水体中分解、降解的生物净化过程。一般情况下，在清污比达到8：1时，24小时内CODcr、BOD5、NH3-N等污染量的削减率分别为39.99%、23%和14.03%，平均削减率为25.67%。因此，本设计定期置换水体，初步按清污比8：1考虑。
经计算常水位2.50m时的河网槽蓄为10万m3，若完全用泵站引水，按清污比8：1考虑，在二天左右完成置换，泵站容量为4.5m3/s。若置换水位3.00m时的13.1万m3槽蓄，泵站容量为4.5m3/s时，65小时完成；泵站容量为6m3/s时，二天完成；泵站容量9 m3/s时，32.5小时完成；泵站容量12 m3/s时，一天完成置换。
（3）临空经济园区水系的外河为新泾港段苏州河。在吴淞路闸桥不关闸时，苏州河仍是一条自然的中等感潮河流，其潮流界在黄渡附近，潮区界在赵屯以上，属浅海非正规
5
半日潮型。经济园区的水系经常可乘潮引进清水，落潮抢排污水，可视河道污水状况，半月或一月定期置换水体一次。一般而言每调度一次，可降低污染物浓度10~20%，局部地区甚至可改善一个等级，并维持3-6天。
1.3 工程建设的可行性研究成果
根据《长宁区西部地区防洪除涝规划》及《上海虹桥临空经济园区水系调整修编方案》，朱家浜水闸需结合景观要求进行改建。现根据园区规划，朱家浜北岸（苏州河西岸~规划福泉路）地块拟兴建一五星级城市度假酒店，即上海凯莱酒店。该酒店由中粮集团凯莱国际酒店管理公司、新家坡政府产业投资有限公司及国家信息中心中国国信信息总公司等三家公司投资。根据凯莱酒店设计方案，将利用朱家浜内河兴建一游艇会所，以提升酒店的项目品位及档次，游艇可沿苏州河直航至凯莱酒店。长宁区政府从临空发展的前瞻性考虑，也希望利用粮十库原朱家浜码头、港池作为今后公共水上设施停靠点。因此，朱家浜水闸有进出游艇的要求，游艇净宽在5m以上，游艇两边留出0.8m安全余度，因此闸门宽度应不小于7m。随着旅游业和其它行业的发展，同时考虑到今后水闸有通过大中型游艇的需要，因此，闸门净宽取8m。
根据《长宁区西部地区防洪除涝规划》，除涝方案分为首先整治新泾港方案和全线开通外环西河方案，两个方案都是可行的，但排水效果还是全线开挖外环西河较为明显，但外环西河开挖尚需征地，且近期的动拆迁难度较大。首先整治新泾港方案的泵闸布局和规模为：原新泾港泵闸改建，内河水系沟通。在临空排水区小片水系未与经济园区南部新渔港、周家浜等河系连通、市政雨水泵站及排水管网未完建发挥作用前，保持小区一定的排水容量还是相当必要的，排水容量以4.5m3/s左右为宜。
按《上海虹桥临空经济园区水系调整修编方案(送审稿)》，园区内河水系基本沟通，通过联泾港将朱家浜与纵泾港沟通（已实施），通过新开河道将朱家浜与通协河沟通，内河河道亦按规划进行黑臭整治；同时，考虑到临空经济园区为新型的综合经济园区，在确保防洪（涝）安全的前提下，开展经常性的水资源调度，增加河道水体的稀释和自净能力。经综合计算，得知在园区利用水泵二日左右完成，河网水体置换需要装机4.5 m3/s~6 m3/s，经防洪除涝、引清排污分析，拟在纵泾港、朱家浜新建双向泵站，泵站流量各为2×1.5m3/s，其中3×1.5m3/s为区域排涝流量，1×1.5m3/s为装机备用流量。
6
1.4水闸设计的工程任务和标准
本工程的近期主要任务是防汛、除涝和水资源调度改善生态环境，工程建成后可解决长宁西部临空经济园区的排水出路，通过泵闸的引排水调度，可改善上述内河河道的水质。远期主要任务是引清冲污以及地区防汛除涝工程的补充。
（1）除涝标准
根据已批准的《上海市城市防洪排水规划》，长宁区西部地区的除涝标准采用20年一遇最大24小时面雨量192.9mm，1963年典型雨型，其中最大1小时降雨强度为36mm。以适应城市雨水系统采用“一年一遇”的排水标准。
（2）防洪标准和防洪高程
内河侧根据《长宁区西部地区防洪除涝规划》最高涝水位3.99m，根据《城市防洪工程设计规范》，3级建筑物安全超高取0.5m，相应的设防高程为4.49m；根据“关于颁发市区部分内河除涝防御水位标准的通知〈沪汛办（95）第32号文〉”，内河设计防御水位为4.20m，防汛墙的墙顶高程为4.50m，该防洪高程与本区域近阶段新建的新泾港防汛墙一致。
在承受两岸河道排涝及上游来水的情况下，外河最高防御水位4.79m，根据《城市防洪工程设计规范》，2级建筑物安全超高取0.4m，故外河设防高程为5.20m。
（3）抗震标准
根据上海市地震局发布的上海地区地震基本烈度分布图﹑上海市标准《建筑抗震设计规范》（DBJ08-9-2003），本工程位于（相当）地震基本烈度为7度地区，抗震设计烈度取为7度。
（4）除涝引水调度原则
乘潮开闸自排和水泵抽排相结合，控制区内河网最高水位，根据气象预报，在暴雨来临前，趁外河低潮预降内河水位，一般降至2.00m；若此时外河潮位较高而根据气象预报将有暴雨在短时间内来临，可开泵排水，直至内河水位降低至2.00m。当区域遭遇暴雨，