关于水利水电工程中水闸的设计探讨

贾晓雪

摘 要：水闸是水利水电工程建设中非常普遍的一种水利设备，它承担着引水和排涝的功能，它的正常工作直接关系到水利工程能否正常运行，它的施工直接影响到水利工程的整体建设，在对其进行设计时要充分考虑好实际情况，对周围的环境有一个详细的调查和研究，对其设计的各个方面都要严格按照要求来执行，以保证水利工程的质量。本文笔者对水利水电工程中水闸的设计进行了分析探讨，希望对相关从业人员具有借鉴意义。

关键词：水利水电工程；水闸；设计

1 前言

水利工程的建设极大的影响了人们的生活，目前，水利水电工程建设的数量也如雨后春笋。水利工程的建设有利于减少洪涝灾害的发生，水利工程将多的水聚集起来用于转化成电能，不但可以将过多的水变废为宝利用起来成为可用的资源，之前的都是通过煤炭、石油等发电，水力的使用有效的节省了资源减少了浪费。实现将水能转化成电能中最重要的一个环节就是对水速的控制，而实现对水速控制的最重要的部分就是水利工程中的水闸的设计。

2 水闸工程的定义

在我国水利水电工程建设中，水闸施工属于综合性的施工方案，直接关系到整个工程的运行效果，其主要有两个阶段：①事前考察阶段，水闸施工技术容易受外围因素影响，施工前，施工人员应对周围的地形地貌、天气、水文等指标进行数据分析，确定最佳的施工位置，在降低成本的同时也能缩短施工时间。②施工阶段，水闸施工技术的过程复杂技术含量很高，施工人员可以采用分块施工的方法，使水闸底板和闸墩之间的混凝土充分凝固，起到支撑整个水闸结构的作用，缩短工期。此外在进行混凝土浇筑工作时，可事先留有孔洞，方便施工模板的拆除，避免对施工墙体进行破坏影响整个水闸的质量[1]。

3 水利水电工程中水闸设计要点

3.1 水闸选址与地基处理

在水利水电施工中， 做好水闸选址是非常重要关键的工作。最佳的选址方向是面朝地质相对较好的地基，同时结合施工进行综合考虑。通常，在水闸设置过程中，需要结合水闸地质与水文进行分析，在优选岩石地基的情况下，选择相对完整、新鲜的岩石地基，如果都不符合岩石地基要求，则可以选择抗剪强度好、渗水性不强、抗渗性高、压缩能力低、高承载力的土质地基。预压是在原状土的基础上进行加载，以排出土中水分，预先固结好土，控制建筑物后续地基沉降，改善承载力。预压的优势在于：在持续荷载的基础上，压缩体积。 预压的缺陷在于：规定时间内很难高效完成，对于工期较紧的施工，尽量避免该施工方式。 因为河水与闸基地下水联系紧密，很难有效降水，所以解决问题需要很长的时间。 换土垫层作为相对传统的施工方式，操作简易，在实践中通常不会带来问题，因此，换土垫层是地基处理方法的首选[2]。

3.2 结构设计

水闸的结构设计并不是统一规定的，需要依据各地方情况展开，无论是其主体结构还是外在形式，都必须符合各地区地势结构、水闸功用、水流特性等情况展开，在此过程中，需要充分考虑到水闸负载状况，这样才能够确保闸室与翼墙相对抗滑作用的稳定。另外，还应该充分考虑本地地质条件与水闸现场结构情况，对地基进行有效处理。在水闸建筑物上，需要做整体结构与各部分结构的规划计算，保证整体水闸结构的功用与安全性。

3.3 防渗排水设计

在防渗排水设计方面，需要综合考虑最高水位差、上下游地基状况与工程实际操作，保证渗漏设施与非渗透底板的渗流区域能够构成上部密闭不透水的边界状况。另外，还应该在安全范围内确定地下轮廓线所对应的渗流与出逸坡度下降相关值，同时还应该准确计算渗透压与抗渗水性。在渗流与出逸面上，需要设置反滤层、排水沟槽与减压井等，确保稳定安全迅速的将渗水引流到下游处。

3.4 水利设计

依照相关指标与要求，结合实际情况，做好水闸水利对应设计。在此过程中，需要综合考虑水闸运用方式以及水流过闸的状态，并且对闸孔净宽度进行严格的规划和设定。对于消能方式，必须严格依照闸下水位指标、选址处地质情况等对水利情况进行精算，运用水跃消能方式，可以准确设计出防冲的具体布局与尺寸。在实际设计过程中，如果仅仅只做水闸预估，而不做精算，则可能会产生较大偏差，进而造成水闸上下游河床所对应的冲淤变化产生较大差异，导致上下游水位异常。 最后，还需要注意的是，在水闸设计中，越大规模的水闸设计，其精度要求就更高，相关模型测试也必不可少，因此，必须保证设计计算精准、科学、合理。

4 水利水电工程中的水闸施工技术

4.1 开挖施工技术

在整个水闸工程中，开挖施工技术是所有流程的第一步。因为水闸工程的选址一般选在地形有起伏的地段，施工日程长，开挖工程具有很高的难度性。为了避免对山地墙体造成严重破坏影响其稳定性，在进行开挖施工前，施工人员要事先对断面进行考察，确认其是否符合施工标准。另一方面开挖施工技术要求有很高的精确性，需要施工人员有熟练的操作意识，因为开挖深度过深容易破坏水闸工程的地基，严重危害水闸工程的整体稳定性。所以在开挖施工前，工程设计人员要先对工程的挖掘深度、挖掘位置、挖掘角度等指标进行测量计算，为施工人员的开挖提供数据保障。在施工之前要使用相应的方法对地基进行加护处理，例如高压旋喷桩、深层搅拌桩等化学注浆加固法，挤密碎石桩和CFG桩等深层挤密法，以及排水固结法、预压法、夯实法、换填法等。

4.2 金属结构的施工技术

在水闸工程中，金属结构的质量将直接影响整个施工质量，施工人员要严格按照国家规定的技术标准进行施工。在开始施工前，施工管理人员应首先对使用的金属材料进行质量检测，并要求卖方厂家开具质量保证清单，确保施工材料是符合施工标准的。由于材料的验收地址与施工地点距离较远，为了避免材料在长时间的运输过程中损耗，施工人员可以采用分开装运的方式，等材料运到施工现场再进行组装。

4.3 混凝土施工技术

在水闸工程中，混凝土工程是影响水闸整体结构稳定性的关键。为了保证水闸结构的稳固性和混凝土质量的可靠性，施工人員在混凝土浇筑前要先抽检混凝土质量。保证混凝土质量优越性的关键在于砂石的调配比例，如果出现搭配比例失衡，会严重危害混凝土浇筑的质量，引发水闸工程出现大面积的墙体裂缝。另外，高温也是威胁混凝土质量的重要原因之一，温度的不稳定变化会导致混凝土结构的内外气压失调产生冲击力观察整个混凝土结构。一般情况下，混凝土技术主要用于闸墩、水闸底板等地方，因此为了提升混凝土施工质量，施工人员可以采用一些温控手段，避免出现裂缝。

5 结语

水闸的设计是水利工程能够充分利用水资源的关键，因此，对其的设计研究讨论具有重大意义。水闸的设计是够合理是完善水利工程建设的重要途径，根据水利工程的各种差异，在水闸的设计上也要注意，要将多方面的因素放进去综合考虑，这样设计出来的水闸才会符合当地的需要。水闸是用来控制水速的，在这其中受到的水的冲击力一定是非常的大，所以，对水闸的设计的要求也是非常的高，这样才能保证水利工程水闸控制水速的质量，才能保证水利发电的稳定性。

参考文献：

[1] 朱嘉奕.水利水电工程中水闸的设计分析[J].城市建设理论研究（电子版），2017（10）：262.

[2] 李宏伟.水利水电工程中水闸的设计探讨[J].科技创新与应用，2017（22）：110+112.

[3] 郭浪飞.关于水利水电工程水闸设计几点思考[J].绿色环保建材，2017（9）：223.