探讨水闸设计要点及方法

张伟涛

【摘要】水闸是水利工程的一个重要组成部分，常言道，堤防之险在于水闸，水闸的设计作为水利工程建设的一个重要方面，对其设计的要点与方法也有比较高的要求。本文主要对水闸设计的要点与方法进行了一定的探讨，主要包括水闸的选址，水闸的地基设计，水闸的消能防冲等。

【关键词】水闸设计；要点；方法

1、前言

水闸是一种既能挡水，又能够在工程中泄除多于的水量，是一种依靠升降闸门来控制水位的水工建筑物。在现阶段水利工程中被广泛的应用在防洪、灌溉、排水、航运和发电等多个行业之中。水闸一般可分为节制闸、进水闸、分水闸，排水闸、冲砂闸，不同的水闸其功能不同，在很多情况下，为满足水利工程的需要，多种类型的水闸可以一起应用于同一水利枢纽中。

2、水闸设计要点及方法

在水利工程中最为重要的一个组成部分就是水闸，且其跟其他的建筑相比，较为特殊，所以对其进行设计时常常会受到多方面因素的影响，主要有三方面，第一受施工条件的影响； 第二受地质条件的影响； 第三，受力条件的影响。 所以要想做好水闸的设计工作，就要做好以下几方面的工作。

2.1水闸的选址原则

关于水闸选址的原则，笔者根据多年的经验，供同行参考。在建筑水闸的时候，选址是十分重要的问题，特别是近些年由于选址不当造成问题的事故的增多，使得建筑师们有着自己的考虑。一般来说，选址不当是造成事故的重要原因，再加上工作人员没有很好的进行处理，使得地基不稳、水闸失灵，很多的水闸发生渗水现象，甚至被冲刷破坏。

水闸选址有一定的原则可循，稳定性和安全性是选址的基本原则之一，为了更好的满足水闸的使用要求，水流的稳定以及造价是需要综合考虑的问题，成功的水闸一般都是安全的、稳定的、同时使便宜的。针对这种情况，我们在水闸选址的过程中，需要考虑当地的地质条件和环境，选择一些本省质量很好的地基，同时对于岩石地基也有要求，需要承载能力强，压缩性好，渗水能力强的土质地基，然后在选择的范围方面可以适当的扩大。

如果选择的天然地基的话，需要对地基做二次技术处理，一般来说，这种处理的费用是非常高的，一般会达到总造价的五分之一到三分之一，因此如果能在当地找到优良地基，考虑各方面的因素，做好施工和技术管理工作，这是最好的方式，如果没有，只能选择天然地基进行改造，保证不会发生事故。

2.2做好地基处理工作

在如今的水利工程建设中，处理水闸的地基已成为一个重点施工环节了，通常来说在水利工程施工中，处理地基的方法有很多，而就现阶段的工程项目来说，对地基处理一般有以下几个主要目的：第一，能够进一步提高地基的承载能力，使得建筑工程更为稳定，且具有较强的承载力。第二，有利于处理好地基中不同的安全隐患问题，并将地基中的有害物质消除掉，防止地基发生沉降。第三，能够有效减少土壤中水分的含量，避免因为存在的渗漏隐患而使得地基发生变形，并最终导致地基出现滑移的隐患。

现阶段，在我国水闸地基中常见的安全隐患有两方面，其一，承载力较低，其二，沉降严重。所以，在如今的一些工程项目中要想解决这两个问题，就要使用不同的技术手段：①垫层法；②替换法；③填充法；④灌浆法等。其中，由于垫层法和填充法在工程项目中不易受外界因素的影响，且对于地基处理有着较高的强度，所以这两种方法在处理水闸安全隐患方面最为常用且备受关注。

2.3水闸消能防冲方法设计研究

水闸消能防冲工程设计包括计算工况和消能防冲设施形式的选择，消力池（深度、长度、底板厚度）、海漫长度，河床冲刷深度计算和跌坎计算消力池（深度、长度、底板厚度）、海漫长度、河床冲刷深度计算和跌坎计算在很多专著中均有较为明确实用的计算方法。但如何准确选择计算工况，如何选取消能防冲设施等方面论述得不多，同时很多水闸因计算工况的不准确导致工程设计标准偏低，消能防冲设施形式选择不当导致消能防冲设施经常冲坏。

2.3.1水文条件的變迁

（1）河网区联围筑闸改变了原来河网分流条件，使主河道水位雍高。（2）河道滩地的码头、工厂、道路以及众多的占用河道断面的桥墩，这些设施除了束窄了行洪断面外，还改变了河道原来的天然状况，改变了水流的边界条件，加大了糙率，因而提高水位。

2.3.2河道地形的变迁

天然河道随季节的变化其来水量在变化，其含砂量也在变化，河床总是时冲时淤，处于动态平衡状态。若河道上游筑水库，则拦截了洪水，削平了洪峰，亦拦截了泥砂。洪峰值少，夹带泥砂少，改变了天然的动态平衡状态，河道筑闸后，加剧了这种不平衡状态。由于水闸消能设计的控制工况是：保持闸上最高蓄水位，宣泄上游多余来水量，下游水位取下限值，水闸防冲设计的控制工况是：水闸泄放最大设计洪水量，相应下游水位最低，所以由于下游河床不断降低，下游水位低值也随之降低，随河道变迁出现的新低水位低于原设计工况的下限低值，原控制条件就不能适应变化了的河床，消能防冲效果必然差，很多水闸经常发生护坦或海漫被冲坏的情况。

2.4闸室安全计算

闸室的安全与稳定对于水闸功能的发挥具有重要的作用，因此对于水闸的闸室需要进行一些计算，确保其安全。需要计算的主要包括荷载组合、基底应力计算、抗滑稳定计算等。其中荷载组合又可以为基本组合和特殊组合两种，不同的组合方式又有所差别。而基底应力的计算包括力矩计算、正常运用情况下的基底应力以及竣工检修情况的计算等。抗滑稳定计算需要计算闸室在正常运用情况下的总弯矩以及总重，以此来得出抗滑稳定系数。

3、结语

在水利工程施工之中水闸具有着独特性和个性，在设计中水闸要结合实际进行严格控制，这主要是由于工程中水闸是不存在共性的，如何使水闸设计做到安全、经济和合理，提高水利工程建设的设计水平，始终是摆在设计人员面前的一项重要的任务。在这些水利工程建设中，有很多成功的工程设计、施工经验需要系统地进行总结和理论提高，同时还有很多工程问题和技术难点有待于去解决和攻关。

参考文献：

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