莫寒

摘要：水利工程是農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要組成部分，也是國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的命脈所在。近幾年，我國對于水利工程建設(shè)投入越來越多，關(guān)注度也越來越大，因而對于水閘設(shè)計方面的要求也就相應(yīng)的提高了。本文筆者對水閘設(shè)計的原則、水閘形式及尺寸、底部高度設(shè)計、進(jìn)水閘閘孔計算和消能防沖設(shè)計進(jìn)行簡單的敘述，可供參考！

關(guān)鍵詞：水閘設(shè)計；選址；設(shè)計計算

0 引言

水閘是水利工程中最為重要的一個組成部分之一，常言道，堤防之險在于水閘，而水閘的危險主要來源于閘壩的基礎(chǔ)，這是水閘設(shè)計時的重點，也是難點。因此，為了確保水閘結(jié)構(gòu)的剛度和穩(wěn)定性，必須做好其設(shè)計工作。

1 水閘設(shè)計的原則

在水利工程中最為重要的一個組成部分就是水閘，且其跟其他的建筑相比，較為特殊，所以對其進(jìn)行設(shè)計時常常會受到多方而因素的影響，主要有三方而，第一受施工條件的影響；第二受地質(zhì)條件的影響；第三，受力條件的影響。所以要想做好水閘的設(shè)計工作，就要做好以下幾方面的工作。

1.1 選址原則

在建設(shè)水閘時，對工程的效益來說最為關(guān)鍵的一步就是水閘位置的選擇，其對于水利工程所起的作用以及效益有著十分重要的影響。通常情況下，對水閘進(jìn)行選址時，最先要對預(yù)建水閘周邊的地質(zhì)和水文條件進(jìn)行仔細(xì)的考察，那些承載能力較高且抗剪能力較強的天然地基作為建閘首選，尤其要注意的是在進(jìn)行處理時能夠選擇到新鮮且完整的巖石，并將其視為水利工程的地基，這樣一來既避免在施工過程中出現(xiàn)加固地基的問題，也能更好地提高工程的效益，使得水閘的承載力、抗剪能力以及壓縮性能有了很大的提高。假如在施工進(jìn)行時，不能夠很好地控制好地基，存在承載能力較弱的問題，最終容易導(dǎo)致水閘有事故發(fā)生。因此，在對水閘進(jìn)行選址時，要對多方面的因素進(jìn)行綜合的考慮并分析，以便水閘的施工要求能夠有所提高。

1.2 做好地基處理工作

在如今的水利工程建設(shè)中，處理水閘的地基已成為一個重點施工環(huán)節(jié)了，通常來說在水利工程施工中，處理地基的方法有很多，而就現(xiàn)階段的工程項目來說，對地基處理一般有以下幾個主要目的：第一，能夠進(jìn)一步提高地基的承載能力，使得建筑工程更為穩(wěn)定，且具有較強的承載力。第二，有利于處理好地基中不同的安全隱患問題，并將地基中的有害物質(zhì)消除掉，防比地基發(fā)生沉降。第三，能夠有效減少土壤中水分的含量，避兔因為存在的滲漏隱患而使得地基發(fā)生變形，并最終導(dǎo)致地基出現(xiàn)滑移的隱患。現(xiàn)階段，在我國水閘地基中常見的安全隱患有兩方而，其一，承載力較低，其二，沉降嚴(yán)重。所以，在如今的一些工程項目中要想解決這兩個問題，就要使用不同的技術(shù)手段：①墊層法；②替換法；③填充法；④灌漿法等。其中，由于墊層法和填充法在工程項目中不易受外界因素的影響，且對于地基處理有著較高的強度，所以這兩種方法在處理水閘安全隱患方而最為常用且備受關(guān)注。

2 水閘基本形式和尺寸的確定

水閘閘閘檻高程選擇涉及因素較多，包括河道的地形、地質(zhì)、水文、泥沙等自然條件。在平原地區(qū)，閘檻高程宜取與閘址處天然河底平均高程齊平。閘檻高程過高易引上游河床淤積，導(dǎo)致洪水位抬高而增加上游堤防的負(fù)擔(dān)。當(dāng)天然河床為復(fù)式斷而時，水閘在深淺槽部位用不同閘檻高程，以便與上下游河床斷而相適應(yīng)。但深淺閘孔間應(yīng)設(shè)置閘墩或?qū)Ψ指簦３衷拥懒鲬B(tài)。對于山區(qū)河道的水閘，閘檻高程可高于河床面，以減少工程量，因為山區(qū)河道河床坡降大，閘檻前即使被沙淤平，對上游影響范圍不大。閘檻高程的確定是水閘孔口設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，應(yīng)充分分析論證，合理選定。水閘的孔口數(shù)量和尺寸，是根據(jù)設(shè)計和校核洪水時，上游水位和下泄流量不超過限制水位和安全泄量的要求，經(jīng)水力計算確定。閘孔形式常為有利于宣泄洪水及漂浮物的開敞式，如果閘室高度很大，可采用雙層式，頂層開啟時為堰流，以適應(yīng)洪水期泄放大流量及漂浮物；底層開啟時為孔流，以適應(yīng)排沙。這種形式還可減小啟門力和改善閘室結(jié)構(gòu)的受力條件。

3 水閘底部高度的設(shè)計

水閘底部高度選定的恰當(dāng)與否，對水閘的生產(chǎn)、實施、定價以及效率產(chǎn)生了較大作用，所以水閘底部高度的確立也是一個不容小覷的環(huán)節(jié)。與水閘類別的選定相同，水閘底部高度的確立也必須考慮到地理條件、水利條件、效益以及達(dá)到運作標(biāo)準(zhǔn)等原因。比如：假如水閘底部高度較小的話，即使有助于放水，使田地免受洪澇災(zāi)害，但是在土地質(zhì)量不高的前提之下，會給基底挖掘和解決帶來很多難題，并且就抵擋河道水閘而言，若底部高度太小，會給水閘的開啟或關(guān)閉、抵制沙塵帶來許多難題。所以，應(yīng)當(dāng)全方位思考水閘底部高度的確立，選定最佳方案。

4 進(jìn)水閘閘孔計算

進(jìn)水閘的閘孔數(shù)口和尺寸，通過水力計算確定。計算的基本依據(jù)是當(dāng)河道出現(xiàn)設(shè)計保證率的低水位和流量時，能引進(jìn)設(shè)計的入渠流量。閘頂高程需高出閘前的最高洪水位，并留有規(guī)范要求的安全超高。閘檻高程的選擇應(yīng)充分考慮建壩后上游河勢變化給進(jìn)水閘帶來不利于引水的影響，一般宜高出沖沙閘底檻（或河床創(chuàng)面）1.01.5 m。當(dāng)引水流量大需建多孔閘時，為了便于管理運用以及在個別閘門或啟閉設(shè)備出現(xiàn)故障時不致中斷供水，同時在引取小流量時能對稱開啟閘門而不致引起偏流，進(jìn)水閘閘孔宜取3孔或3孔以上的單孔數(shù)。閘孔的寬度應(yīng)結(jié)合門型及啟閉機(jī)型號統(tǒng)一考慮選用。進(jìn)水閘的組成及設(shè)計要點等與一般水閘相同。

5 做好水閘消能防沖設(shè)計工作

在水閘中，還有一項較為重要的施工就是對消能防沖進(jìn)行設(shè)計，其一般涉及到較多的內(nèi)容：①控制好工程的工況；②計算并控制好設(shè)施；③計算消力池的而積以及深度的控制要求；④計算河床沖刷的能力要求。通常在水閘設(shè)計時，水閘的消能防沖設(shè)計的主要依據(jù)來源于工況所需要的設(shè)計目標(biāo)以及要求，這也是水閘選址時的一個重要參數(shù)和首要前提。如今的設(shè)計以及控制水閘的消能時，都是以工作中閘高的水位為基準(zhǔn)，并及時的宣泄并排除多余的水量，且下游水位要求要選取最低值，該方法也是現(xiàn)階段水閘施工中比較常見的一種方式，也是保證水閘工程能夠正常工作的核心所在。在這樣的一種工況下，閘門的初始開啟度通常都是以消力池深度計算的主要控制因素，而在設(shè)計水閘泄水最大的洪水流置時，相應(yīng)的下游水位要確保是最低的。對于閘上相關(guān)的最高蓄水位、閘下水位限值以及閘門初始的開啟度等問題還需要進(jìn)行更為深入的探討，由于篇幅問題，本文就簡要的對水閘的消能防沖的設(shè)計需要注意的兩方面因素進(jìn)行簡要的探析。

5.1 水文條件的變遷

由于在河網(wǎng)區(qū)建筑并聯(lián)圍，使得原來河網(wǎng)的分流條件發(fā)生了變化，從而導(dǎo)致主河道的水位逐漸雍高。此外，河道灘地上的碼頭、工廠、道路等對河道斷面的橋墩造成了一定的占用，不但束窄了行洪斷而，還使得河道原先的天然狀況發(fā)生了改變，導(dǎo)致水流的邊界條件發(fā)生了改變，糙率大大提高的同時，水位也就提高了。

5.2 河道地形的變遷

通常而言，天然河道的水量會隨季節(jié)的變化而變化，且含沙量也在不斷的變化，而河床遭到?jīng)_刷的同時也會有一定的淤積，因而其始終處于動態(tài)平衡狀態(tài)。如果在河道的上游建筑水庫，不但對洪水形成了阻攔，還能夠?qū)榉暹M(jìn)行削平，攔截泥砂。洪峰值處于最低時，則夾帶的泥砂量較小，就會使得天然的動態(tài)平衡遭到破壞，而河道筑閘后，則更會加劇這種不平衡的問題的產(chǎn)生。

6 結(jié)語

總之，在水利工程施工中，水閘施工較為特殊，且其與其他的建筑結(jié)構(gòu)不具有共性，所以要結(jié)合相關(guān)實際控制好水閘的設(shè)計工作，提高工程建設(shè)的設(shè)計水平，并確保其足夠安全、經(jīng)濟(jì)且合理。而在實際的水利工程建設(shè)時，要不斷的對成功的設(shè)計案例以及施工經(jīng)驗進(jìn)行總結(jié)和分析，從而提高水閘設(shè)計的水平，保障水閘的質(zhì)量。