水利水电工程中水闸的设计探讨

李宏伟

摘 要：水是我们日常生活中不可或缺的事物，犹如空气一般。水是生命的源泉，是大自然赋予我们的东西也是哺育我们的东西。我们在对于大自然中的水进行特性研究，这样的研究被称之为水利水电。水利水电工程是以国家发展为前提进行的，是我们对于资源的可持续性利用。水利水电的发展与开发有效的提高了我国的经济发展。在水利水电工程中水闸是不可缺少的一部分，文章就水利水电工程中水闸的设计进行探讨。在水利水电工程设计的过程中水闸是一个不可缺少的部分，文章对于水利水电工程中水闸的设计进行简要的分析与探讨。

关键词：水利水电工程；水闸；设计

中图分类号：TV66 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）22-0110-02

引言

水利水电在我国的发展史可以追溯到秦汉时期，在现代我国也有大型的水利水电工程，例如：三峡工程、葛洲坝工程等等。建设水利水电工程的目的在于对水资源进行合理开发，主要还是向水利发电、农业灌溉等有利的方向进行发展，水利水电的开发主要是利用水利发电，水利发电能有效的进行水资源的利用同时也可以節约能源。但在水利水电工程中水闸的设计至关重要，在水闸设计中必须要做到科学合理。

1 概述

1.1 水闸

水闸是修建在河道渠道中利用闸门控制水速流量计调水位的水中建筑，在河道渠道中得到广泛的应用，水闸主要修建于河道与渠道中，其主要目的就是便于控制水的流速。水闸的设立可以有效的对洪水涝水进行宣泄保证下游的正常供水，同时水闸也可以满足发电、农用灌溉、生活用水等方面的需要。在水利工程中水闸的分类有很多种，水闸按照用途可以分为：节制闸、进水闸、冲沙闸、分洪闸、挡潮闸、排水闸等。按照水闸的结构可以分为：开敞式、胸墙式、涵洞式等。按照水闸的结构性质可以分为：开敞式、胸墙式、涵洞式。

1.2 水闸的组成部分

水闸的组成部分为：闸室、上游连接段、下游连接段这三部分。水闸主要是通过上游连接段、闸室、下游连接段这三部分组合而成，闸室作为水闸的主体部分主要分为：底板、闸门、启闭机、闸墩、胸墙、工作桥、交通桥等。上游连接段主要的组成部分在于翼墙和护坡。下游连接段主要由消力池、护坦、海漫、防冲槽、两岸翼墙、护坡等几方面组成。

1.3 水闸的特点

按照水闸的分类对于水闸的特点进行以下描述：

节制闸：节制闸主要是用于调节水位和流量，其主要用于干旱时期河流的节流，通过对于河流的节流进行水位的上升，其目的在于满足上游的航运。而在洪水期，节制闸可以有效的控制下流流量，防止下游出现大面积的涝灾。

进水闸：设立进水闸的主要目的是控制水流量进入水坝，一般设立在水坝或渠道进水的位置。

分洪闸：分洪闸其主要特点在泄水能力大，能及时的分洪。分洪闸主要修建在江河的适当地段。

挡潮闸：在沿海地段常常会受到涨潮的影响，在涨潮的过程中为了防止海水进入江河我们会在江河的出口修建挡潮闸，修建挡潮闸的主要目的就是在于防止海水倒灌。

排水闸：排水闸修建在江河中，雨季中排水闸起的作用在于防止水位上升时出现江河中的洪水倒灌，其作用与挡潮闸相当。

2 消能防冲的设计

在水利水电工程中水闸是至关重要的，同时在设计方面也是重中之重，在水利水电整体设计的过程当中水闸的消能防冲是非常重要的，对于下游的水位要取得正确的下限值，水闸的蓄水位置要取得最高点，在这样的条件下才能使上游具备足够的水量。以这种情况为例，在这种情况下消能防冲就起到很好的作用。现在气候变化较快，水文的基本规律也在随着气候条件发生变化。在水闸的设计当中要全面的考虑，尽可能的选取最低水位及最高的蓄水位。

3 水闸的选址

水闸的选址很重要，水闸选址时主要还是考虑现场的基本情况，选取适合于水闸设立的区域，同时对于水闸的选址的基本水文情况及地质条件要考虑，在同样的条件下优先选取岩石地基，在岩石地基的选取过程中一般选择岩石比较新及完整度好的地域，在没有岩石的地基较好的河段则可以选择土质地基，但选择土质地基的要求比较高，例如，土质地基的透水性、压缩性、抗渗性、抗剪度等等。

4 闸型的选择

在水利水电工程设计方面，设计人员应该因地制宜的选择适合该区域的水闸形状。在水闸形状的选择上首先应该考虑到是水闸的实用性而不是水闸的美观程度。如果设计需要设计人员应该在现场进行设计构思，对于现场实际情况有所了解后再对于水闸进行有效科学的选择。

5 地基处理

水闸地基处理的主要方法有三种，桩基法、预压法以及换土垫层法。在处理的过程中我们要做到因地制宜。在合适的地段选择适合的施工方案，减少施工时间。在沉降过程中我们可以使用桩基法进行施工但桩基法对于建筑物的要求较高；预压的方法适用于黏性土地地基及淤泥中，在这两种地质中可以收到很好的成效。但预压法最大的缺点就在于时间周期较长，且不能按实际时间完成阶段性工作；换土垫层的方法是传统方法之一。换土垫层的方法还是比较稳妥的也是常用的方法，但换土垫层的缺点在于施工方面的预算，可能会导致阶段性预算的超出。在这三种方法中我们应该根据实际情况选择一种合理的施工方案。

6 水闸排水设计

在水利水电工程中消力池也是必不可少的一部分，消力池的底板上设计排水孔是必然的。在消力池水平底板应该设计垂直的排水孔，且排水孔的位置设在后半部分，然后将反滤层铺设在排水孔的下方，消力池在水利水电中犹如水闸一样重要，在消力池中设置排水装置是必须的，在设计的过程当中应该在消力池底板中设计排水孔，而排水孔的位置应该垂直于水闸，在设置排水孔后还是应该注意反滤层的设置。尽可能的将排水孔设计成为梅花形，以便于排水畅通。闸基防渗面层的排水的具体流程在于：上游水渗透进河床，再通过水闸底板，最后经过消力池，经过消力池中的反滤层的排水孔流进下游河段。对于地基渗水方面，最好的办法在于高速的水排出去，在这基础上还想要加快速度就要将防渗设施设置在高水位的地方，通过减少水的压缩性来提高水的流速。闸基防渗与排水孔的设置相当重要，主要对于防渗面层的排水，其排水的目的就在于提高水的流速。以提高流速为目的设置防渗层是应将防渗层设置在最高水位的位置。这样能沟很好达到预期的效果。

7 底板的高程

在水利工程中水闸的底板高程非常重要，因为地板高程关乎施工的质量、造价等等，如果一旦出现问题那可能导致闸门的闭合出现问题甚至可能造成地基开挖难度增加，同时还影响着整个水利工程流程的顺畅度。所以在选取水闸底板高程时要进行多次审核决议后方可实施。

8 结束语

水闸在设计的过程中会出现诸多困难与问题，是对设计人员的认真性及态度的一种考验，要求人员进行更科学更合理的设计。在水利水电工程中水闸是关于整个工程的质量，要严格把控好所有可以出现漏洞的环节，保证水闸能够安全运行，同时水闸的设计的合理性及科学性也关乎到下游人民的用水安全及生命安全，所以不管在施工还是在设计当中我们都要做到稳扎稳打，把控好水利水电工程中的每一个环节，保证工程的施工质量。

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