水工建筑物中水闸的构成及分类研究

摘要：水闸是水利工程中常见的工程建筑，可以说有水利工程的地方基本都要建筑水闸，水闸是河道、水渠、水库、湖泊及滨海地区重要的工程项目，通过水闸的关闭，可以起到拦洪、挡潮、蓄水的功能，达到调节水位的目的，为上游取水及航运提供便利。如果开启水闸，可以实现泄洪、排涝、冲沙、对下游取水进行设节流量。水闸种类很多，构成也不尽相同，本文对此进行了分析研究，希望为水利工作提供有益的参考。

关键词：水闸；进水闸；海漫；分类

中图分类号：TV66 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2014.20.0043

1 水闸的作用

水闸的作用主要是通过开合来实现的，水闸在农田水利中占有很重要的地位，水闸还常常同其他水利工程中的一些项目共同组成水利枢纽，比如同船闸、鱼道、水站、抽水站等建筑物一起共同完成相应的功能，控制水位的高低、调节流量的大小，起到防洪、排洪、航运、灌溉以及发电的作用。

2 水闸的分类

水闸分类标准有两个，可以按所承担的任务不同划分，也可以按闸室的结构进行划分。按水闸所承担任务来划分，有进水闸、节制闸、排水闸、挡潮闸、分洪闸等类型，也可以按闸室结构划分为开敞式水闸和涵洞式水闸。本文主要介绍按任务类型分的几种水闸。

2.1 进水闸

进水闸多建在渠道的渠首，也叫渠首闸，有的也修在河道、水库或湖泊上，通过进水闸可以控制入渠的水流量，进行农业灌溉及水利发电等。一般选在河岸相对稳定，而且河段顺直或弯道处相对较低的凹岸顶点处，一般要稍偏下游一些。

2.2 节制闸

这种水闸的修建多数是拦截河流，所以也叫拦河闸，在枯水期，关闭闸门，起到拦水作用，使水位升高，保证上游的航运及进水闸的取水，在洪水期，打开闸门，可以调节下游的泄流量。建设位置要选择在河道顺直、河势相对稳定的河段，根据实际情况也可以选择在弯曲河段，经过裁弯后再取直的新开河道上。

2.3 排水闸

排水闸多建在江河的沿岸，主要是控制外河与内河的水位，如果外河水位上涨，为了不使江河洪水倒灌，要关闭闸门，当外河水位推落，就打开闸门，排出内河渍水。排水闸闸身一般较高，底板高程低，内外水头都作用在闸门上，所以排水闸起到排水和挡水的双重作用。排水闸选在地势一定要低，出水要通畅的地方，一般要靠近重要涝区，而且容易泄洪的地方。

2.4 挡潮闸

挡潮闸是沿海地区常见的闸门形式，主要作用是防止海水倒灌入内河，同时挡潮闸也能提升内河水位，使内河水位升到一定高度，能够进入进水闸，起到蓄水灌溉的作用。如果内河两岸受涝，挡潮闸可以在退潮时排涝，有的挡潮闸建有通航孔，平潮时可以开闸通航，挡潮闸同排水闸一样受双向水头作用，主要承担挡潮、蓄淡、泄洪、排涝任务。

2.5 分洪闸

分洪闸主要承担洪汛期的水量分泄，一般在江河的适当地段侧岸修建，洪水较大时，打开分洪闸，使洪水部分分泄进入闸后的洼地、湖泊等蓄洪区、滞洪区或下游不同的支流，这样能减少洪水对下游的威胁，分洪闸一般泄洪能力都很强，分洪作用明显。分洪闸闸址不宜选择在险工堤段和被保护的重要城镇下游堤段。

3 水闸的组成

3.1 上游连接段

水闸的上游连接段，主要由上游翼墙、铺盖、护坡、护底、上游防冲槽几部分组成，几部分共同完成防冲、防渗、挡土作用，平顺的把水游来水引进闸室。上游来水，在翼墙的引导下，使水流平顺进闸，铺盖防止水冲，同时防止渗漏，护坡、护底使河岸和河床免受冲刷，上游防冲槽对护岸头部起到保护作用，防止河床的冲刷向河底扩大。

3.2 闸室段

闸室段是水闸的主体部分，主要由底板、闸墩、闸门、胸墙、岸墙、工作桥和交通桥几部分构成。在这些构成中，底板是闸室的基础，闸室的全部重量都落在底板上，通过底板，把载荷均匀传递到地基上，底板与地基间的摩擦使整个闸室处于稳定状态，同时底板也承担着防水冲、防渗漏的作用。闸室中的闸墩，把闸室闸孔分割开来，同时支撑闸门和上面的桥梁。工作桥可以为启闭机的安装及人员进行机器操作提供便利。岸墙位于闸室的最外两侧，与河岸相连接，一方面挡土，一方面起到侧向防渗的作用。

3.3 下游连接段

主要由消力池、海漫、下游防冲槽、下游翼墙及护坡等组成，其作用是对水流进行消能，然后保证出闸室的水能平稳流出。消力池，与闸室紧连，主要作用就是消能，有形成水跃和保护水跃范围内的河床免受冲刷，消能后的水流从消力池出来后，就进入海漫，在海漫段余能被消除，流速进一步被调整，在海漫末端连着防冲槽，防冲槽能有效防止海漫后河床冲刷向上游发展。水流经过消能，平稳流过下游连接段，在下游翼墙的导流下，水流均匀扩散，使下游两岸免受冲刷。

4 水闸的冲刷

波状水跃的产生：淹没水跃没有发生或水跃淹没过大。出流扩散下均匀，产生折冲水流。上下游水位差较小，形成波状水跃，消能效率低。

基本消能方式：水闸的消能主要是通过消力池、海漫等进行底流消能，可根据水流的实际情况，结合地形条件以及施工的技术水平，来选择适当的消能方式，同时也要对比各种消能形式的实际消能效果进行合理选择。

波状水跃的防止措施：在总体设计布置时，要考虑到来水的流向情况，要根据实际情况，尽可能建造一段较平顺的直段，确保上游渠道不的水势均匀平顺，避免水流起伏。对下游翼墙的扩散角进行科学设计，一般要控制在7～12度之间，保证水流均匀平稳扩散，流出不至于突然产生变化。闸门的开启要按合理的程序进行，起步要均匀，要按间隙对称原则进行开启，要避免开启、关闭的速度过快，或大起大落。

作者简介：艾军，大专学历，辉南县地质勘探钻井安装公司，助理工程师，研究方向：水利工程。