劉強

摘 要：水閘對于水利工程安全運行非常重要，并且水利工程建設中水閘的科學設計直接關系到整個水利工程的安全運行，關系到下游居民的健康用水以及生命安全?；诖?，本文闡述了水閘工程的主要作用以及水利工程建設中的水閘工程設計注意事項，對水利工程建設中的水閘工程設計要點進行了簡要分析，旨在保障水閘的安全運行。

關鍵詞：水利工程建設；水閘；作用；設計要點；施工要點；注意事項

水利工程建設中的水閘工程科學設計是做好抗洪、排澇、給水、灌溉等工作的重要途徑。因此在進行水閘工程建設時，必須結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。

一、水閘工程的主要作用

水閘工程主要由上游連接段、閘室和下游連接段三部分組成，其可以有效調(diào)節(jié)水位，也能控制水流大小。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、水利工程建設中的水閘工程設計注意事項分析

結合筆者實踐工作經(jīng)驗，認為水利工程建設中的水閘工程設計注意事項主要體現(xiàn)在：（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。（4）穩(wěn)定注意事項。在正常使用水閘時，攔截上游的水位一般比較高，這樣就導致水閘上游和下游之間產(chǎn)生很大的水位差，會出現(xiàn)水平壓力過大的現(xiàn)象。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水期，就會產(chǎn)生很大的垂直荷載，這樣基底的實際壓力就會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，這很容易造成水閘與地基出現(xiàn)滑動的危險。所以，在修建水閘時必須保證基礎的面積，這樣才能有效的降低基底的壓應力。

三、水利工程建設中的水閘工程設計要點分析

1、科學選擇水閘地址。水利工程建設中的水閘節(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、水閘工程設計中的閘室安全計算要點分析。水利工程建設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。抗滑穩(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)。

3、水閘工程設計中的消能防沖設計要點分析。水閘工程設計中的消能設計和控制通常是以閘前高水位為基準，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，在水閘工程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。

4、水閘工程設計中的地基處理要點分析。水利工程建設中的水閘工程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）開挖法。其是地基處理過程中，應用比較多的方法，主要是將那些與設計要求不相符的覆蓋層以及由于受到風化而被破壞的巖層挖掉。該方法原理比較簡單，操作起來也不是很復雜。（2）防滲墻法。其需要借助專用的機具，鉆鑿出圓孔或者開挖槽孔，用泥漿加固墻壁。（3）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。（4）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。（5）置換法。置換法是將建筑物的基礎底面下面一定深度的軟弱土層進行挖去處理，然后將不易侵蝕和壓縮的散性材料填入進去，這樣可以使軟土加快固結。（6）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。

結束語

綜上所述，水閘工程設計關系到整個水利工程的質(zhì)量，因此在對水利工程建設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，從而保證水利工程安全運行。

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]張璐璐.水利工程水閘設計問題思考[J].科學與財富，2016

[3]李文.關于水閘設計要點方法的相關探討[J].陜西水利，2017

[4]徐炳林.軟土地基水閘設計中沉降控制復合樁基應用實踐[J].珠江水運，2015