淺析水利工程中的水閘設計要點及其注意事項

張艷

【摘要】水閘在水利工程中具有重要作用，因此必須對其進行合理設計。并且水閘設計是做好抗洪、排澇、給水、灌溉等工作的重要途徑。因此在進行水閘設計時，必須結(jié)合具體的工程情況對水閘底板、閘墩、止水設施等進行合理設計。本文簡述了水利工程中水閘工程的作用，對水利工程中水閘設計要點及其注意事項進行了簡要分析。

【關鍵詞】水利工程；水閘工程；作用；設計要點；注意事項

一、水利工程中水閘工程的作用

水利工程中的水閘設計非常重要，其能有效調(diào)節(jié)水位，也能控制水的流量。水閘工程主要由上游連接段、閘室和下游連接段三部分。其中水閘工程的上游連接段作用主要是將水流引入閘室，避免其外流，對兩岸及河床也起到了保護作用，防止其被沖刷，同時還與閘室一起起到了防滲作用；閘室在水閘中處于主要地位，它的主要作用是對水位和流量起到了一定的控制作用，并且防滲防沖，它的設計包括底板、閘門、閘墩、護欄和工作橋等；下游連接段主要用來消除過閘水流的剩余能量，將出閘的水流進行均勻地分散，從而起到對流速的減緩作用，避免對下游的沖刷。

二、水利工程中的水閘設計要點分析

1、合理選擇水閘工程建設的地址。水利工程中的水閘節(jié)制閘或泄洪閘閘址宜選擇在河道順直、河勢相對穩(wěn)定的河段。進水閘、分水閘或分洪閘閘址宜選擇在河岸基本穩(wěn)定的順直河段或彎道凹岸頂點稍偏下游處，但分洪閘閘址不宜選擇在險工堤段和被保護的重要城鎮(zhèn)下游堤段。排水閘或泄洪閘閘址宜選擇在地勢低洼、出水暢通處，排水閘閘址宜選擇在靠近重要澇區(qū)和容泄區(qū)的老堤堤線上。擋潮閘閘址宜選擇在岸線和岸坡穩(wěn)定的潮汐河口附近，并且閘址宜選擇在上游河道有足夠的蓄水容積地點。

2、水閘設計中的地基處理要點。水利工程中的水閘設計需要對其地基進行合理處理，從而提高水閘工程地基的承載能力，避免出現(xiàn)坍塌。目前水閘地基處理方法有很多，常用的處理方法主要有：（1）樁基礎法。樁基礎法主要用在豎向受力比較大并且受力集中的情況中，也能滿足對沉降方面有較高要求的建筑物和精密設備。（2）灌漿法。灌漿法需要借助灌漿泵的壓力，再通過鉆孔、對管路預埋等方式將具有膠凝性質(zhì)的材料（比如水泥）和摻合料（比如黏土）與水一起進行混合。待將其攪拌均勻，然后灌注到巖石、土層所產(chǎn)生的裂隙中或者混凝土的裂縫、接縫內(nèi)，這樣可以起到加固和防滲的作用。（3）排水法主要通過采用一些措施，比如砂墊層、排水井、塑料多孔排水管等，以此來控制軟基表層或者內(nèi)部形成水平或者垂直的排水通道，然后借助土壤的重力或者其他外力作用使土壤中的水分快速被排除，從而使土壤更加堅固。

3、水閘設計中的閘室安全計算要點。水利工程中的水閘閘室安全與穩(wěn)定對于水閘功能的發(fā)揮具有重要的作用，因此對于水閘的閘室需要進行一些計算，確保其安全。需要計算的主要包括荷載組合、基底應力計算、抗滑穩(wěn)定計算等。其中荷載組合又可以為基本組合和特殊組合兩種，不同的組合方式又有所差別。而基底應力的計算包括力矩計算、正常運用情況下的基底應力以及竣工檢修情況的計算等?？够€(wěn)定計算需要計算閘室在正常運用情況下的總彎矩以及總重，以此來得出抗滑穩(wěn)定系數(shù)。

4、水閘設計中的消能防沖設計要點分析。水閘消能設計和控制通常是以閘高水位為基準，將比基準高的水位進行排除，并且對于下游的水位要取最低的下限值，這樣做可以保障水閘的建設順利開展。這種工況下的閘門初始開啟度往往也是消力池深度計算的控制因素。對于水閘的防沖設計，還有很多方面的計算不是很明確，很多因素還不能確定，因此還需要我們對其進行進一步的研究和探討。消能防沖是水閘的主要作用和內(nèi)容，在設計時主要包括對工程的工況和設施的計算、控制，對消力池面積、深度的計算和控制，以及對河床沖刷要求能力的計算等。對于工況所需要的設計目標和要求的計算，在水閘設計中往往不是能做到完全準確，因此如何達到這一要求，是水閘消能防沖設計所追求的目標。

三、水利工程中水閘設計的注意事項

水利工程中水閘設計的注意事項表現(xiàn)為：（1）沉陷注意事項。如果將水閘建設在軟土地基上，就會在水閘自身以及外部的荷載作用下出現(xiàn)沉陷現(xiàn)象。特別是在底板傳到地基上的荷載分布不均勻時，或者是分布在地基土層的荷載不均勻時，更容易出現(xiàn)沉陷現(xiàn)象。這種地基沉陷還會導致水閘出現(xiàn)下沉，或者是閘室傾斜。如果嚴重有可能造成水閘斷裂，這對水閘的正常運行會產(chǎn)生很大影響。（2）滲流注意事項。滲流現(xiàn)象就是水閘在進行擋水時造成上下游水位出現(xiàn)差值，在這種作用下，就會在水閘、閘基與兩岸的連接處出現(xiàn)滲流的現(xiàn)象。如果出現(xiàn)滲流，就會在水閘的底部產(chǎn)生向上的揚壓力，這就會縮小水閘的重力作用，從而使水閘的抗滑穩(wěn)定性大大降低。如果兩岸和閘基都是采用土基，再出現(xiàn)滲流時也會帶走一些細顆粒，這就會在閘后出現(xiàn)翻砂鼓水的現(xiàn)象。如果嚴重的話還會掏空兩岸和閘基。另外，如果出現(xiàn)側(cè)向滲透，會產(chǎn)生水平的壓力，對兩岸的連接建筑物都會有很大影響，使其穩(wěn)定性大大下降。還有可能導致岸坡上出現(xiàn)滲透現(xiàn)象，從而加大閘底的滲透壓力。如果滲流水量過大，還會對水閘的擋水功能產(chǎn)生影響。（3）沖刷注意事項。在開閘泄水時，如果水閘下游水位很淺或者是沒有水，在水位差的作用下，就會加大水流的流速，這種巨大的能量會對下游有嚴重的沖刷。一旦沖刷的范圍過大，就會掏空閘基，造成水閘失事。另外，一般在水閘的兩岸都是軟弱的巖層或者是土層，如果修建水閘時開設過多的閘孔，一旦開啟某一個閘孔就會形成折沖水流，這就會嚴重沖刷下游河岸，對水閘的安全和穩(wěn)定性都會產(chǎn)生影響。

結(jié)束語

綜上所述，水利工程中的水閘設計直接關系到整個水利工程的質(zhì)量，關系到下游居民的健康用水以及生命安全，因此在對水利工程中水閘進行設計時要充分考慮好實際情況，對周圍的環(huán)境有一個詳細的調(diào)查和研究，對其設計的各個方面都要嚴格按照要求來執(zhí)行，從而保證水利工程的安全。

參考文獻：

[1]王志鵬. 關于水閘設計問題的思考與探討[J].中國科技博覽2014

[2]馬連福.水閘施工管理及質(zhì)量控制[J].內(nèi)蒙古水利，2014

[3]張璐璐.水利工程水閘設計問題思考[J].科學與財富，2016