【摘要】水利水電工程是關(guān)系我國(guó)國(guó)計(jì)民生的基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目，水閘的設(shè)計(jì)在水利工程的設(shè)計(jì)與施工中有著非常重要的位置。所以，在對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮好實(shí)際情況，對(duì)周圍的環(huán)境有一個(gè)詳細(xì)的調(diào)查和研究，對(duì)其設(shè)計(jì)的各個(gè)方面都要嚴(yán)格按照要求來執(zhí)行。

【關(guān)鍵詞】水利水電；水閘；設(shè)計(jì)；要點(diǎn)

引言

當(dāng)前我國(guó)的水利水電工程中的水庫(kù)水閘設(shè)計(jì)十分關(guān)鍵，它主要用于蓄水灌溉、發(fā)電、排水等。但是，由于水利工程中的水閘工程結(jié)構(gòu)構(gòu)造復(fù)雜，設(shè)計(jì)師在進(jìn)行水閘設(shè)計(jì)時(shí)尤其應(yīng)當(dāng)注意結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，設(shè)計(jì)出合理、優(yōu)質(zhì)的水閘布局構(gòu)造?；诖?，文章就水利水電工程中水閘設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行分析探究。

1、水閘的工作特點(diǎn)

水閘既是擋水建筑物，也是泄水建筑物，一般修建在平原地區(qū)，平原地區(qū)的覆蓋層很厚，地基的壓

縮性很大，抗滑能力差，承載能力低，所以閘的穩(wěn)定是設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要問題。

水閘靠閘門擋水，在閘上下游形成的水頭差作用下會(huì)產(chǎn)生通過閘基及兩岸的滲流，對(duì)水閘底部產(chǎn)生滲透壓力，抵消水閘的有效重量，對(duì)閘室及兩岸連接建筑物的穩(wěn)定不利，并可能產(chǎn)生有害的滲透變形危及水閘的安全。

2、水閘對(duì)于水利水電工程的重要意義

在我們國(guó)家的水利項(xiàng)目中，使用幾率最大的就是水閘。該項(xiàng)施工工作是一項(xiàng)對(duì)綜合性要求非常高的工作，只有做好水閘設(shè)計(jì)工作才可以確保整個(gè)項(xiàng)目的品質(zhì)優(yōu)良。我們國(guó)家的水資源充沛，不過由于地形等要素的影響，水利事業(yè)在開展的時(shí)候面對(duì)很多的難題。當(dāng)前時(shí)期工作的重點(diǎn)是充分發(fā)揮水閘的功能，為我國(guó)水利水電事業(yè)做出更大的貢獻(xiàn)，更好滿足我國(guó)可持續(xù)發(fā)展要求。因此，要切實(shí)做好水閘的設(shè)計(jì)工作，才能確保項(xiàng)目的品質(zhì)優(yōu)良。

3、水利水電工程中水閘設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

3.1 水閘的選址

節(jié)制閘或泄洪閘閘址宜選擇在河道順直、河勢(shì)相對(duì)穩(wěn)定的河段。進(jìn)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(diǎn)稍偏下游處，但分洪閘閘址不宜選擇在險(xiǎn)工堤段和被保護(hù)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(shì)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。

3.2 閘門梁系的設(shè)計(jì)

為減小閘門運(yùn)行過程中的振動(dòng)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)考慮了適當(dāng)提高閘門的整體剛度。閘門主梁布置除底主梁外，上部主梁盡量等荷載布置，采用相同主梁截面，方便制造。底主梁采用雙腹板箱型梁，由于閘門底檻下游側(cè)有向下5°的偏角，為減少門底底主梁以下懸伸長(zhǎng)度以減小底主梁荷載，又能滿足底主梁到底止水的距離符合底緣布置的要求，下游傾角設(shè)計(jì)為26.2°，底主梁與底檻的夾角則為31.2°>30°。為改善水流流態(tài)，底主梁后翼緣與底次梁間采用鋼板進(jìn)行密封。水平次梁采用槽鋼，近似按等跨連續(xù)梁設(shè)計(jì)，槽鋼肢尖向下，以防積水和積塵。

3.3 水閘排水設(shè)計(jì)

3.3.1 排水孔設(shè)計(jì)

為減少護(hù)坦位置滲透壓，要在水平護(hù)坦出設(shè)計(jì)一些垂直的排水孔，并在排水孔下方鋪設(shè)反濾層。在水平護(hù)坦附近，部分水閘消力池下方排水孔一直設(shè)置到尾部，這種方法存有一定缺陷。因?yàn)樗l里出來的水流，在經(jīng)過平穩(wěn)的整流以后要從陡坡流至消力池底板，并在相交位置產(chǎn)生收縮水深急流。若在該位置布置排水孔，基部壓力就會(huì)作用于排水孔的細(xì)粒結(jié)構(gòu)，一些細(xì)粒結(jié)構(gòu)會(huì)被孔吸住，那么，底板處極有可能被掏空，因此，設(shè)計(jì)消力池后部時(shí)要設(shè)計(jì)一些垂直型的排水孔，這樣能夠使池底板滲壓降低。

3.3.2 翼墻排水孔的設(shè)計(jì)

在水閘的使用過程中，會(huì)發(fā)生側(cè)向滲流，這種側(cè)向滲流可能造成水閘底板滲透壓力的增大，從而使得滲流出口處發(fā)生嚴(yán)重危害性的壓力變形。一般單向水龍頭的水閘可以在下游翼墻和保護(hù)坡處設(shè)置多個(gè)排水孔，并且在擋土墻的另一側(cè)孔口處設(shè)置反濾層。然而由于一些設(shè)計(jì)人員的不專業(yè)，有一些工程中的排水孔設(shè)置在了進(jìn)口翼墻處，這種設(shè)計(jì)不僅浪費(fèi)資源，還會(huì)起到一些發(fā)面效果。比如，這樣的設(shè)置使得翼墻失去了大部分防滲、抗沖、增加滲透路徑的能力，使得上游的水流直接從排水孔滲入翼墻的后面，同時(shí)也減小了翼墻的作用。所以，設(shè)計(jì)者要明確各個(gè)環(huán)節(jié)的作用，做好側(cè)方向防滲排水設(shè)施。

3.3.3 防沖槽的設(shè)置

水利工程建設(shè)中，在水閘關(guān)卡的末端通常設(shè)有加固穩(wěn)定措施―防沖槽。因?yàn)樗鞯哪芰亢退俣仍诮?jīng)過關(guān)卡的作用雖然已經(jīng)得到一定的減緩，但末端水流仍具有一定的沖洗能力，這就足以對(duì)河床造成一定程度上的損害。常用的拋石防沖槽就是在末端水流處挖槽拋石，留下足夠多的石塊，當(dāng)水流沖刷河床形成沖坑的時(shí)候，預(yù)留在槽內(nèi)的石塊沿沖刷的斜坡陡段滾下，鋪蓋在沖坑的上游斜坡的上面。防止沖刷坑向上游擴(kuò)展，保護(hù)工程的安全。

3.4 消能防沖的設(shè)計(jì)

消能防沖是水閘的主要作用和內(nèi)容，在設(shè)計(jì)時(shí)主要包括對(duì)工程的工況和設(shè)施的計(jì)算、控制，對(duì)消力池面積、深度的計(jì)算和控制，以及對(duì)河床沖刷要求能力的計(jì)算等。對(duì)于工況所需要的設(shè)計(jì)目標(biāo)和要求的計(jì)算，在水閘設(shè)計(jì)中往往不是很能做到完全準(zhǔn)確，因此如何達(dá)到這一要求，是水閘消能防沖設(shè)計(jì)所追求的目標(biāo)。

目前的水閘消能設(shè)計(jì)和控制，往往是以閘高水位為基準(zhǔn)，將比基準(zhǔn)高的水位進(jìn)行排除，并且對(duì)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(shè)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(jì)算的控制因素。

4、水利水電工程中水閘設(shè)計(jì)應(yīng)注意得事項(xiàng)

4.1 滲流問題

水閘在進(jìn)行擋水中，如果出現(xiàn)滲流現(xiàn)象，就會(huì)在水閘的底部產(chǎn)生向上的揚(yáng)壓力，這就會(huì)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(shí)也會(huì)帶走一些細(xì)顆粒，這就會(huì)在閘后出現(xiàn)翻砂鼓水的現(xiàn)象。如果嚴(yán)重的話還會(huì)掏空兩岸和閘基。另外，如果出現(xiàn)側(cè)向滲透，會(huì)產(chǎn)生水平的壓力，對(duì)兩岸的連接建筑物都會(huì)有很大影響，使其穩(wěn)定性下降。

4.2 穩(wěn)定問題

在正常使用水閘時(shí)，攔截上游的水位一般比較高，這樣就導(dǎo)致水閘上游和下游之間產(chǎn)生很大的水位差，會(huì)出現(xiàn)水平壓力過大的現(xiàn)象，從而使水閘向下游方向移動(dòng)。要想穩(wěn)定自身，水閘必須擁有一定的重量。另外，水閘在建成以后，如果還沒有擋水或者是在正常使用的情況下遇到無(wú)水期，就會(huì)產(chǎn)生很大的垂直荷載，這樣基底的實(shí)際壓力就會(huì)大大超過地基能夠承受的承載力，從而出現(xiàn)地基變形或者是出現(xiàn)閘基土被擠出的現(xiàn)象。所以，在修建水閘時(shí)必須保證基礎(chǔ)的面積，這樣可以降低基底的壓應(yīng)力。

4.3 沉陷問題

軟土具有很大的壓縮性，如果將水閘建設(shè)在軟土地基上，就會(huì)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(shí)，或者是分布在地基土層的荷載不均勻時(shí)，更容易出現(xiàn)沉陷現(xiàn)象。這種地基沉陷還會(huì)導(dǎo)致水閘出現(xiàn)下沉，或者是閘室傾斜。如果嚴(yán)重有可能造成水閘斷裂，這對(duì)水閘的正常運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生很大影響。

4.4 沖刷問題

在開閘泄水時(shí)，如果水閘下游水位很淺或，在水位差的作用下，就會(huì)加大水流的流速，這種巨大的能量會(huì)對(duì)下游有嚴(yán)重的沖刷。一旦沖刷的范圍過大，就會(huì)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(shí)開設(shè)過多的閘孔，一旦開啟某一個(gè)閘孔就會(huì)形成折沖水流，這就會(huì)嚴(yán)重沖刷下游河岸，對(duì)水閘的安全和穩(wěn)定性都會(huì)產(chǎn)生影響。

5、結(jié)束語(yǔ)

因此，在進(jìn)行水庫(kù)水閘設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮好實(shí)際情況，對(duì)其設(shè)計(jì)的各個(gè)方面都要嚴(yán)格按照要求來執(zhí)行，從而保證水利工程的質(zhì)量與安全，提高水利水電工程的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李響.淺談水利水電工程中的水閘施工技術(shù)[J].黑龍江科技信息，2013，（06）.

[2] 胡關(guān)保.關(guān)于水利水電工程中水閘的設(shè)計(jì)探討[J].商品與質(zhì)量：建筑與發(fā)展，2012，（05）.

[3] 杜鑫垚.淺談水閘水力消能設(shè)計(jì)[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品. 2012，（18）.

[4] 熊志軍，吳桂倫.水利施工中水閘施工的管理措施分析[J].科技視界，2011，（12）.