浅谈水工建筑中水闸的构成及分类

邱文艺

【摘要】：文章简要总结了水利工程中水闸的作用，接着根据两个标准分别陈述了其基本的分类形式，并分析了其三个主要的构成部分，最后对水利工程中合理选择水闸的要求做了简要的分析，以供参考。

【关键词】：水工建筑 水闸 分类 组成

1、前言

水利工程是影响国计民生的重大工程项目，而每一个水利工程项目中毫无例外的都会涉及到水闸建筑，作为控制水道中水流的主要水工建筑，水闸在水利工程中发挥着重要作用。通常，水闸可以对上游的水流进行阻挡形成较高的水位，可以提供便利的用水环境给上游的居民，也可以控制雨水高发期上下游的水量以起到防洪排涝的重要作用，为保护人民的生命财产安全提供重要保障。在多数地区，水闸都对当地的民生生产和经济发展做出了一定的贡献。

2、水闸的作用

在水工建筑中，水闸在其中发挥着极其重要的作用，主要在于其是合理控制上下游水道水位的主要结构，可以对水道中的流量进行有效的控制。通常来说，水闸有两个主要作用，首先是为农业生产提供有效的灌溉用水，为工业生产提供水源以及城乡居民的生活用水等，为经济发展和人民的基本生活提供极大的便利，如提高上游河道的水位能够有效改善轮船的通航条件，利用水能进行发电，枯水期开闸送水保障农业生产等作用；其次，水闸的另一个主要作用就是抗洪减灾，在汛期有效控制上下游的水流量，防止出现较大洪峰而对人民的生命财产的安全造成威胁，因而是国家财产的安全卫士。除此两者之外，也有部分水闸的建设是为了美观的目的，一来可以作为景观建筑物存在，因而现代水闸设计时也非常注重其美观程度，而不仅仅关注其功能性，二来可以形成人造湖泊，营造良好的当地自然环境，这对发展当地的旅游经济也有着重要贡献。

3、水闸的基本分类形式

水闸的分类可以从两个方面的依据来进行，分别是根据其所起的作用分为进水闸和节制闸，根据其结构形式来分为开敞式水闸和涵洞式水闸。

3.1根据水闸所起的作用进行分类

3.1.1进水闸

进水闸的主要作用是提供生产和生活用水，如：农业灌溉用水、城乡居民生活用水以及提供电力资源等。通常提供农业生产灌溉用水时，水闸的建设地址会选择在主河道的渠首的位置，从而可以达到将河道上游的水源引至下游部位；有时候也会选择建设在主要的江、河水道的主出水口位置作为分水闸使用，这样在水道的水位处在较高水平时可以通过水闸控制流量或者关闭水闸来避免大量水流对冲毁农田，同时，在干旱时期，可以开启水闸增加农业用水量的供应从而为农业生产提供用水的保障。还有一种水闸通常建设在客流的入口，作为挡潮闸使用，其主要目的是为了防止由于海水水位的上涨而引发海水倒灌等现象。

3.1.2节制闸

节制闸的主要作用是对水道的水位进行合理有效的控制，从而调节水道上下游的水位，通常会建设在主河道支流的下有位置。在汛期通过开闸放流以避免出现较大洪峰形成水灾，保证上下游周围环境的安全；在枯水期主要是关闭水闸从而使上游水位能够提高，从而为上游的通航提供有利条件，同时也为上游居民的生活用水提供有效保障。

3.2根据水闸的结构形式进行分类

3.2.1开敞式水闸

这种水闸的结构特点是其结构的上部没有设置顶板用来阻挡水流，从而使得水流可以自由通過水闸，因而这种水闸在泄流方面也拥有比较好的性能，普遍适用于对于泄流要求比较高的河道中。

3.2.2涵洞式水闸

这种水闸的结构特点是其结构的上面部分用土将其封闭起来了，因而这种水闸的稳定性相对较好，在河道的水位水平比较高的情况能够带来更好的经济效益和安全性。涵洞式水闸还可以进一步分成两种，一种是有压涵洞式水闸，通常用于排水闸的比较多，另一种是无压涵洞式水闸，较常见于分水闸规模较小的情况。

4、水闸的主要构成

水闸主要由闸室、上游连接段和下游连接段三个主要构成部分，如图1所示为典型水闸组成示意图。

4.1闸室

闸室是水闸结构的最主要的组成部分，包括闸门、闸墩、底板以及开关设备等主要组成部分。闸门的主要作用就是对水流进行控制从而调节上下游河道的水位，通常包括主体活动部分，或称门叶，用来开启和关闭闸口和埋固部分、启闭设备三个部分；闸墩的主要作用是将闸室的其他设备进行分隔和对闸门进行支撑，同时也可以起到连接河流两岸的作用，闸墩中部称作中墩，两侧部位是边墩；底板部分实际上是整个闸室的基础，主要作用是支撑整个闸室的上部结构物，将上部结构传递过来的力传递到地基中，保证整个建筑结构的稳定性，通常都具有比较好的防渗透能力和抵抗水流冲刷的能力。作为整个水闸建筑的主要功能区，闸室连接和控制着河流上下游的水流，同时也是连接河流两岸的主体部分。

4.2上游连接段

上游连接段的主要作用是将上游的水流安全地引入到闸室，主要包括两岸的翼墙、护坡、护底、防冲槽和铺盖等组成部分。上游连接段除了保障水流安全、顺利地进入闸室外，还具有减少水流冲击、保护两侧河岸以及抗渗漏的能力，保护了水闸结构的安全。其中翼墙主要用来引导水流进入闸室时能够平稳，铺盖可以降低水流的强力冲刷效果，同时具有一定的抗渗漏的作用，护底、护坡等主要用于保护河堤、河床免受水流的冲刷而受损。

4.3下游连接段

下游连接段的作用主要是保证从闸室出来的水流能够均匀、安全地流出，降低水流对两侧河道的冲刷，保障河岸的安全。通常包括护坡、护坦、防冲槽、消力池和海漫等部分组成。消力池直接与闸室相连，用来降低水流巨大的动能，对河床起到一定的保护作用。水漫段紧接其后，水流进入该段其动能被进一步消除形成平缓的水流，末端设置有防冲槽，避免水流对河床的冲刷发展到上游部位。护坡、护坦等部分主要是用来保护两侧河岸避免遭受水流的冲刷而受损。

5、合理选择水闸的要求

通常节制闸和泄洪闸的建设可以选择在河流的水流比较平稳、河流顺直的部位进行，如果当地的建设资金比较有限，则应当优先选择将弯曲水道进行取直后的新开水道处，从而减少有水流较大而对结构造成不稳定的冲击而影响结构的安全和稳定。分水闸、进水闸和分洪闸等水闸一般应该选择在河道比较稳定的河段来建设，也可以在弯曲河道凹进段顶点稍微靠近下游段来建设，尽量不要选择在堤段比较险峻的部位或者水闸下游有重点保护城镇的部位建设分洪闸。排水闸和泄洪闸通常可以建设在较为低洼、水流顺畅的河段，在重要的洪涝灾区和容泄区，可以选择建设排水闸。挡潮闸一般选择在海岸线和堤岸边坡比较稳定、且潮汐稳定的部位建设，同时还应当要求该堤段的淤泥变化程度较小、上游水道的需水量有足够保障。

6、结束语

水闸在水利工程中起着非常重要的作用，通过控制水闸的开闭可以对河道的水流进行有效的控制，对国计民生的发展提供有力的支持，对人民生命财产的安全实现有效的保护。在选择水闸的建设位置、水闸的类型和进行水闸的结构设计时，要清楚地了解当地的地理环境和要求，明确不同类型的水闸的适用范围和要求，熟练掌握水闸的结构组成和每个部分的特点。

参考资料

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