交大港航-渠化工程练习和思考题和答案

计算题1

双铰底板如下图所示，假定闸墙底板和中间底板的地基反力均为直线假定墙底板与中间底板在铰接处地基反力相等（铰接处只传递补水平力和不传递弯矩）。试确定地基反力分布。(ΣN为作用在闸墙段上的垂直力，闸墙段上所有荷载对O点的力矩，q为作用于低板上的均布荷载) 解：根据闸墙段的静力平衡条件，得：

B/2NM分布；并垂直力，ΣM为baq?M?(???q)1b?2b??0 （1） 23b?2?0 （2） 222?N?P?(?q??1)b?根据中间底板的静力平衡条件，得 p?(?1?将（3）代入（2），联合（1）式，解得

?q)?a （3）

?2(a?b)?M?)??6(?N?2b? ?2???4a?b???????1?

2(?N?2(a?b)?M)2b??M??q 4a?b计算题2

某连续5级船闸，上游最高通航水位175m，最低通航水位145m；下游最高通航水位73.8m，最低通航水位62m。试确定每级船闸的设计水位差。若每级闸室灌水时间为10分钟，试初步选定输水系统的类型 解：

175?62?22.6m，m?T/H?10/22.6?2.5，则采用分散输水系统。 5计算题3

如果每次船舶进出闸室的时间为5分钟。启闭上下闸门时间分别为3分钟， 闸室灌泄水时间分别为10分钟，船舶之间启动的间隔时间为2分钟。求单向通过一次船闸的时间需多少？ 解：T1?t1?4t2?2t3?t4?2t5

则T?5?4*3?2*10?5?2*2?46min

YX计算题4 人字闸门支持墙，如图所示，单侧支持墙承受的全部竖向力为650t，Mx=80t·m，My=40t·m。已知支持墙[σ2max]=10N/mm，试计算闸首支持墙度。 解：（ p134-6-62）??B?N??Mx??My 其中：支持墙底面对x ,y3m7mFW1W2轴的截面模量（扭炬） W1x?6bh2?16*7*32?10.5W?1 bh2?1y*3*7266?24.5???N?MxyF?W??MxWy?650?103?1080?106?1040?106?1021?106?24.5?109?10.5?109 ?0.31?0.03?0.04?(0.38,0.3,0.31,0.24)四个角点的应力 ??（0.31 0.3 0.32 0.27） ?min>0, ?2max<10N/mm,所以支持墙的强度满足要求。 计算题5 某船闸上闸首如下图所示，设计上游最高通8.8m，下游最低通航水位为4.5m。试采用渗径系8.8基底渗透压力，并判断其渗流稳定性。（墙身垂直板桩m=1.5，亚粘土c=5）。 4.5解：地下轮廓线的化引总长度： 2.50.03m亚粘土14mL??LH?m?LV?14?(2.5?2.5)?3*1.5?23.5CH?(8.8?4.5)*5?21.5 L?23.5?CH（水头差和渗径系数p118） 则不发生渗流破坏。 由HH4.3x?Lx?23.5x 来确定基底任一点渗透压力的强度 X——任一点距渗透逸出处的渗径长度。 航水位为数法，确定其段m=1.0，单 简述、问答、判断题

1．水运的优缺点主要表现在什么地方？

答：优点变现在：①内河水道的建设可以密切结合水利资源的综合利用、综合开发；②水运的运输能力（即航道的通过能力）比较高；③水运的运输成本低；④由于河流的分布面广，使水运便于实际大、中、小结合及长短途运输的结合；⑤水运在现代化国防建设中也起重要作用，是打不烂、炸不垮的交通运输线。缺点表现在：①由于航道地形、船舶技术和营运管理等方面的原因，水运的技术速度和商务速度都比较低；②水运受自然条件的影响较大，在有些地区不像汽车、火车那样，可以常年不分昼夜进行不间断地运输；③在建成四通八达的航道网以前，水系还自成体系，互不沟通，运输的连续性差，有时需转驳倒载，甚至造成货损货差等。

2、什么是消落深度？

答：正常蓄水位～死水位的深度。 3、解释船闸的设计水平年？

答：船闸设计水平年指船闸从建成投入运营至船闸通过能力达到饱和的年份。 4、过鱼建筑物有 、 、 三种类型。 答：鱼道，鱼闸，机械提升设备

5、过木建筑物有 、 、 三种主要类型。 答：漂木槽，筏道，木材运送机

6、什么是等惯性输水？等惯性输水系统的基本特点是什么？

答：二十世纪70年代为改善高水头船闸的过闸船舶的停泊条件缩短船闸泄水时间而出现的一种动力平衡输水系统，我国习惯称为等惯性输水系统。这类输水系统的基本特点是：在设置于闸墙内的纵向输水廊道上相当于闸室水域的中心部位开口通向闸室，与闸底的纵向中心廊道相连通，再分向与它相连的纵、横支廊道。闸墙内纵向输水廊道的水流在闸室水域的中心部位等分进入前半闸室和后半闸室。其分流口的布置是利用水流动力平衡原理，使水流自供水点到各出水孔的动量达到平衡，灌泄水过程中均能使各出水孔的水流分配均匀。而且，由于出水孔分布在船闸闸室的较大范围内，闸室水面的纵、横坡降都很小，闸室水面比较平衡，作用在过闸船舶上的水流作用力较小。

7、渠化枢纽的主要布置原则有哪些？

答：主要原则：1）必须考虑整条河流及其河段的综合开发方案，协调各用水部门的合理需求，以充分利用水资源,发挥最大的综合经济效益。2）必须满足各主要建筑物在布置上的要求，应满足各建筑物的使用要求，通航建筑物及基本尺度和通航净空须统一航道标准，保证各建筑物在各种工作条件下能正常工作。3）布置方案必须是技术可行，经济合理、施工方便。在满足建筑物强度和稳定的条件下，尽可能降低枢纽的总造价和运转费用。同时，有利于施工导流、施工通航和缩短施工期限，使部分建筑物早期投产，提前发挥效益。4）必须认真研究枢纽对周围环境的影响及相应的防治措施，如河道演变，泥沙淤积，土地淹没以及移民和搬迁等。

8、船闸输水系统设计应满足哪些基本要求？

答：基本要求：1）灌水和泄水时间不大于为满足船闸通过能力所规定的输水时间；2）船舶在闸室及上、下游引航道内具有良好的停泊条件和航行条件；3）船闸各部位不应因水流冲刷、空蚀等造成破坏；4）布置简单、检修方便、工程投资少。

9、输水廊道换算长度？

答：输水廊道换算长度：为统一量纲，在水力计算时，将各廊道断面统一换算成阀门段断面积后的廊道长度。

10、水电站出力？

答：水电站出力是指在一定水头和流量条件下，水电站所能发出的最大功率。 11、设计时，应研究船闸运转过程中的哪些最不利组合？

答：1）闸室内为上游最高通航水位，墙后地下水取可能出现的最低地下水位或墙后排水管水位。此时，除水压力，土压力及自重等荷载外，还应考虑船舶撞击力的作用。这种计算情况的特点是批量向回填土方向的水平力最大。2）闸室内为下游最低通航水位，墙后取可能出现的最高地下水位或墙后排水管水位。此时，除水压力，土压力及自重力等荷载外，还应考虑系船力及闸面荷载的作用。这种计算情况的特点是指向闸室方向的水平力较大。

12、浆砌条（块）石衡重式闸室墙背为什么要设置一个后伸式平台？

答：其特点是在墙背设置一个后伸平台，使自重力和平台上的土重力的合力通过断面中心的后部，其产生的偏心力矩可以抵消一部分倾复力矩。同时后伸平台具有卸荷作用，使作用在平台以下倒坡部分的土压力减少，地基反力分布比较均匀。

13、请你用简图标出重力式闸墙在运营过程中最低通航水位情况时，可能受到的作用荷载，并说明每种荷载的名称。

14、设置反滤层应遵循哪些原则？

答：反滤层的设计应遵循下列原则：1）各层内部颗粒不应发生移动；2）较细一层颗粒不应穿过较粗一层的孔隙；3）被保护土壤的颗粒不应穿过反滤层而被渗水带走，个别细小的颗粒即使被渗水带走，至少应在反滤层孔隙中停留。

15、惯性力对船闸灌泄水有哪些影响？

答：船闸闸室灌泄过程中，输水廊道中的水流系不稳定流。随着输水阀门的开启，进入闸室的流量开始由零增到最大，此时水流运动是加速的，而惯性力却阻滞流量的增加和闸室中水位的上升：此后流量由最大逐渐减小，水流运动变为减速流，惯性力阻滞流量的减小，加速闸室中水位的上升。在闸室灌水的后期，有效水头变得很小，惯性力的影响相对地就比较显著。惯性力影响的结果，一方面在闸室水面与上下游水面齐平时使水面产生动荡现象；另一方面使灌泄水时间有一些缩短。在分散输水系统中，则使流量沿各个，出水支孔重新分配。

16、在灌泄水过程中，停泊在闸室内或引航道内的船舶将受到哪些水流作用力的作用？ 答：波浪力，流速力，局部力所产生的水流作用力。 17、请绘出最高通航水位时，重力式闸墙的受力简图。 18、工作闸门应满足哪些要求？

答：闸门应满足：1）在使用方面，应满足启闭迅速，止水可靠，检修方便，闸门开启后具有足够的通航净空和通航水深等要求。2）在结构方面，闸门门扇结构应具有足够的强度和刚度。在静水压力，动水压力，自重力，气温变化，启闭闸门的曳引力，船舶及漂浮物的撞击力，门顶上的活荷载，闸首底板和支座沉陷等作用下，闸门能够保持正常的工作状态，不致发生容许的变形。为了保证闸门工作的可靠性，必要时应增设保安装置等辅助设备。3）在经济方面，应将闸首，闸门和输水系统三者综合考虑。在满足使用要求的前提下，总的工程量要小，构造简单，并应尽量减轻门重和埋设铸件的重量，以节省材料，减小启闭力从而降低启闭机械的造价。此外，闸门还应便于制造、安装和检修。 20、水电站的主要开发方式有几种？每一种的主要特点如何？

答：主要方式：有壅水式，引水式和混合式三种。壅水式是利用拦河筑坝，抬高上游水位，形成水位差。并将经过水库调节的流量，通过坝体或用输水管道引入水电站厂房。引水式主要是利用引水建筑物集中落差来获得发电水头。通常是在河流上修建低坝，将河水导入引水渠道，使渠道末端水位高出河中水位，从而获得所需的发电水头。混合式水电站是抬水式和引水式水电站两者的综合。发电水头的一部分是由筑坝抬高了上游水位而形成，另一部分则利用引水建筑物来获得。筑坝所形成的水库既抬高了水位，获得了水头，又可来调节水量。

21、请分别论述集中输水系统与分散输水系统的特点及类型？

答：特点：集中输水系统是将输水系统集中布置在闸首范围内。灌水时，水经上闸首由闸室的上游端集中流入闸室；泄水时，水从闸室的下游端经下闸首泄入引航道，因而也称为头部输水系统。集中输水系统结构简单，施工方便，造价便宜，但闸室水流条件较差。分散输水系统是将输水系统分散布置在闸首和闸室内。灌、泄水时，水流通过设在闸室底板或闸室墙内的纵向输水廊道上的一系列出水支管、出水孔分散的流入闸室，因而出称为长廊道输水系统。分散输水系统出流均匀，水流条件较好，但结构较复杂，造价较高。

类型：集中输水分为三类：有廊道的输水系统，直接利用闸门输水的输水系统及组合式输水。分散输水：闸墙长廊道短支管出水的分散输水系统；闸墙长廊道经闸室横支廊道支孔出水的输水系统；闸墙长廊道闸室中段进口纵横支廊道支孔出水的输水系统。

22.阻力系数法

答：是指将建筑物的地基内的整个渗流区域按等势线划分成几个典型的渗流区段，各区段渗流水头损失与各区段的阻力系数成正比。

23. 作用在船闸水工建筑上的荷载主要有建筑物自重、闸门、阀门及附属设备重量、土压力、静水压力、扬压力（包括浮托力及渗透压力）、船舶荷载等。

24. 船闸的防渗措施主要有铺盖、板桩、齿墙和反滤层。

25. 影响闸室停泊条件的水动力主要由波浪力、流速力、局部力三部分组成。 26. 中小船闸的上游设计最高通航水位通常可采用枢纽正常蓄水位（ √ ）。 27. 简述通航建筑物在水利枢纽中的布置原则和要求。

答：1、布置原则和要求：1）遵照综合利用、统筹兼顾的原则，正确处理通航建筑物与溢流坝、泄水闸、电站等建筑物之间的关系和矛盾，优化布置，以发挥最大的综合效益。2）引航道应与天然河道平顺衔接，在设计通航期内，上下口门区应有良好的通航条件。3）通航建筑物通常应布置在河道凹岸一侧，并设计有排沙和防沙措施，避免引航道口门区产生泥沙淤积。

28. 闸室有效宽度是指两侧闸墙间的距离（×）。

29. 根据工作水头高低的及输水强度不同，分散式输水系统可分为简单式、较复杂式及复杂式。

30. 船闸水力计算的主要有哪些内容？

答：船闸水力计算的主要内容有：1）根据要求的输水时间，确定输水阀门处廊道或孔口的断面尺寸和输水阀门的开启时间；2）根据确定的输水阀门处廊道的断面面积和拟定的输水系统各部分尺寸计算输水系统的阻力系数和流量系数，并核算输水时间；3）绘制输水过程的水力特性曲线，包括流量系数、闸室水位、流量、能量、闸室和上下游引航道断面平均流速以及流量曾率与时间的关系曲线；4）核算输水阀门的工作条件；5）估算船舶在闸室和引航道内的停泊条件。

31. 结构整体抗滑稳定性系数公式？结构整体抗倾稳定性系数公式？ 答：Kc?f?V?H，K0?MR MO32. 整体式闸室有哪些特点？

答：整体式闸室的地基反力分布比较均匀；两侧闸墙相对变小；无需考虑闸墙的滑移稳定及闸室的渗流稳定问题。由于闸墙与底板刚性连接，可以适应不均匀沉陷。但底板与闸墙刚性连接对底板的工作条件不利，若有不均匀沉陷，将在底板内产生附加应力，与悬臂式闸室和双铰底板式等结构相比，闸室底板所承受的弯矩较大，底板一般较厚，钢筋用量也较多。整体式闸室结构适用于水头较大，闸墙较高且地基较差或具有较软夹层的情况。 33. 什么是混合式水电站？

答：混合式水电站是抬水式和引水式水电站两者的综合。发电水头的一部分是由筑坝抬高了上游水位而形成，另一部分则利用引水建筑物来获得。筑坝所形成的水库既抬高了水位，获得了水头，又可来调节水量。与此同时，引水建筑物使发电的水头进一步增加而又不增加拦河坝的高度，以免造成过大的淹没损失。

34. 简述通航建筑物型式与设计水头的关系？解决高水头通航建筑物输水系统型式的途径？

选择通航建筑物型式的主要依据是设计水头，通常40m以下的水头常采用船闸，水头在70m以上宜建造升船机；水头在40～70m之间应进行船闸与升船机的比选。船闸输水系统选择也要依据设计水头，选择判别系数m=灌水时间设计水头，当m>3.5时，采用集中输水系统；当m<2.5时采用分散输水系统，当

2.5

解决高水头船闸输水系统条件的途径：

（1）采用阀门后突扩体型，门后或门楣通气，快速开启阀门等方法改善阀门工作条件； （2）对船闸分级，即建造多级船闸降低水头；

（3）采用带调节水池或省水池船闸型式，利用这些水池对水头进行分级。

55．渠化工程规划的主要内容是什么？主要布置原则是什么？渠化枢纽的组成有哪些建筑物？过鱼、过木建筑物有哪些类型？

答：主要内容是：1）渠化河流的航道等级；2）渠化枢纽坝址的选择及梯级布置方案。3）枢纽的平面布置及其主要技术经济指标；4）梯级布置方案的比选及开发程序。

布置原则是：1）必须考虑整条河流及其河段的综合开发方案，协调各用水部门的合理需求，以充分利用水资源,发挥最大的综合经济效益。2）必须满足各主要建筑物在布置上的要求，应满足各建筑物的使用要求，保证各建筑物在各种工作条件下能正常工作。3）布置方案必须是技术可行，经济合理、施工方便。在满足建筑物强度和稳定的条件下，尽可能降低枢纽的总造价和运转费用。同时，有利于施工导流、施工通航和缩短施工期限，使部分建筑物早期投产，提前发挥效益。4）必须认真研究枢纽对周围环境的影响及相应的防治措施，如河道演变，泥沙淤积，土地淹没以及移民和搬迁等。

渠化枢纽是由挡水建筑物；泄水建筑物；通航建筑物；坝岸连接及护岸建筑物；其它专门的水工建筑物所组成

过鱼、过木建筑物有鱼道，鱼闸，机械提升设备，漂木槽，筏道，木材运送机。

56．船闸在水利枢纽中的布置有哪几种方式？船闸的组成及类型有哪些？其工作原理如何？ 答：布置方式有两种：1）闸坝分离式；2）闸坝并列式。 组成： 1）闸室；2）闸首；3）引航道

类型：1）内河船闸和海船闸；2）单级船闸和多级船闸；3）单线船闸和多线船闸；4）其他类型的船闸，如广室船闸、省水船闸、井式船闸

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