基于水利水电中水闸的设计研究

陈彩蓉

摘要：水闸在水利水电工程中有着非常重要的作用，它能有效的调节水位，也能控制水的流量。随着我国水利水电工程项目的发展，水闸也跟随着发展的脚步一直在创新，并且还可以让水利水电工程在一定程度上提升经济效益，保持可持续发展。水闸的设计不是简单的，本文根据相关规定，对水闸的防冲设施进行分析，并按照设计水闸的基本原则和设计要点对其提出设计意见。

关键词：水利水电工程；水闸设计；分析

水闸是水利水电工程项目中不可缺少的一个重要部件，它主要靠升降的闸门挡住水进入，还能够让水都泄走。它还具有许多优点，比如航运、排水、灌溉、防洪、调节流量和水位等，在许多领域都有广泛的应用。水闸的消能防冲设施要根据过闸的流量和工程的地质条件等来决定。

一、水闸设计原则

水利水电工程的下游水位和过闸流量的泄洪方式非常多变，根据水闸的运用要求，水闸下游的消能防冲设备必须能满足各种散动和均匀扩散水流的要求。如果谁能比较大，在流过闸室的过程中，闸孔的宽度会变的狭窄，着时候水流的流量会变大，也具有较大的动能，针对这种情况，必须采取手段，让下游的可到和出闸的水流衔接。设计消能防冲的水闸一定要注意以下几个设计原则：

（1）当水闸的出水量变大的时候，会强烈的紊动，平原地区的水闸源头一般情况下都比较低，所以对河道土质的抗冲刷能力不大，就要考虑下游消能的问题，一般都采用底流式消能。

（2）在水闸发生的工作情況下，修筑的消力池和其他一切消能设备要满足共轭水深的要求。

（3）对过闸水流在下游的形成要充分的给予关注和重视，当其冲刷下游的河道的时候，一定要及时采取措施来制止其行为。

（4）工程的安全运行要依靠水闸闸门的控制运用，如果闸门的控制运用方法不对，那会形成折冲水流或者集中产生水流等问题，造成破坏。所以，在开始正式施工建设前，最好是先用模型试验好，根据试验来制定闸门的具体控制模式。

二、水闸设计要点

（1）护坦的设计

消力池有三种型式：

①. 挖深式消力池（也就是指降低护坦高程所形成的消力池）；

②. 尾坎式消力池（也就是指不降低护坦高程，在末端修建消能坎的平地消力池）；

③. 综合式消力池（指的就是常用的、不但有挖深还有筑有低坎的消力池）；

在设计以上护坦的时候，最好参照中山市港口镇含珠滘东闸工程的设计方法[2]，在承受高速水流的冲击力和扬压力的影响，并且比较复杂，必须要具有良好的稳定性、整体性和强度。高速水流冲击的消力池需要用更强的抗冲性能更好的护坦来应对，稳定性和抗浮性也要兼顾。

（2）海漫的设计

消力池并不能完全阻挡所有的水能冲力，因为其他原因来流出消力池的水在下游时候流速会变大，并且分布状态也会发生很大的变化，对河床造成很大的冲刷力。对那些抗冲刷力很强的岩石——护坦保护不到的河床，一般都会设置在海漫来保护底部，可以有效的避免河床被冲刷。设计海漫，首先要控制好水流扩散和单宽流量，然后再根据消力池和河床地质的具体情况在来确定海漫的长度。如中山市港口镇的含珠滘东闸工程一样，在下河床局部冲刷力度变小的时候，采用水平海漫的方式；如果不行，那就将海漫倾斜，或者前阶段水平，后阶段倾斜。由试验的结果来看，将海漫做成十分之一的斜坡最好。

海漫具有一定的柔软性、抗冲性、透水性和粗糙性：抗冲性能保证水流的冲刷不会导致海漫本身损坏，从根本上起到保护河床的目的。

（3）防冲墙的设计

海漫末端的水流仍然会具有少部分冲刷力，不能小视，这在某种程度上对于河床来说仍然是一个安全威胁。为解决这个问题，就要在海漫的末端设置一道防冲刷的墙。防冲墙最好采用土墙的形式来设立，要注意枪钉和海漫的面保持水平，冲刷的程度和开挖施工的条件等都要根据墙底的高程来决定。在正式施工之前，先根绝水闸设计的标准来计算公式，然后设计好防冲墙的深度，继而算出河床的土质承受的流速，最后结合河床地基的土颗粒成分来决定[3]。往往在实际工作中，水闸海漫的防冲墙深度数值非常大，若按照这个数值来施工，既不经济实惠，工艺也非常之困难，所以要结合已有工程，经行类比再施工建设最好。

（4）地基处理

一般情况下，可采用预制桩复合基础方案。设计提出预制桩复合基础的处理方案进一步比较基础处理形式。预制桩有管桩和方桩，结合地质剖面情况，为了和灌注桩方案比较，确定预制桩基础底部进入中风化沙砾岩层。经过经济、技术比较，钻孔灌注桩方案为桩基础，水闸不存在沉降问题，但水闸底板有后期脱空问题需要处理，此方案造价较大；预制桩方案为复合基础，水闸有一定的沉降问题，单根预制桩长度过长，桩的施工难度较大，施工质量难以控制。而且预制桩施工机械体积较大，进场较困难，需要的施工平台要求较高，该方案造价较小。考虑到水闸上部布置有交通桥，水闸有通航功能，水闸又处于镇中心位置，水闸景观要求较高等综合因素，设计推荐采用钻孔灌注桩方案。

三、结束语

水闸的稳定运行是水闸安全运行的重要保障，而水闸的安全也能为稳定运行提供基础环境条件，两者相辅相成，最大程度的发挥其作用。对闸室的设备计算要精确，考虑不同的组合方式之间存在的差别，不能放过任何一个的细节。

参考文献：

[1]胡关保. 关于水利水电工程中水闸的设计探讨[J]. 商品与质量：建筑与发展， 2012， （5）：365-366.

[2]龙旭辉. 关于水利水电工程中水闸的设计探讨[J]. 河南水利与南水北调， 2013， （14）.