水利水电工程中水闸设计优化

文秀球

摘要：水闸是水利水电工程中一个非常重要的设施，关系着工程整体功能和作用的发挥。需要设计人员结合工程的实际需求，对水闸设计方案进行制订，促进水闸使用价值的提高。论文结合水利水电工程中的水闸分类，就当前工程中水闸设计存在的问题，如测绘质量不高、忽视防冲设计、水闸类型选择不合理等进行了研究分析，提出了有针对性的解决对策，希望能够为水利水电工程中的水闸设计提供一定参考。

关键词：水利水电;水闸设计;优化措施

引言：水利水电作为可再生能源，是可持续发展的重要内容之一，合理配置水资源、科学应用水利水电相关设施对于推动与实现可持续发展至关重要，而水闸质量作为水利水电工程质量的重要影响因素，必须认真对待，水闸的设计水准直接决定整个水电工程的质量与后期使用效果。因此，水闸设计必须结合实际情况，综合考虑环境因素、社会因素等影响，确保设计工作具备科学性，设计方案具有可行性。

1 水利水电工程中的水闸分类

水闸是水利工程项目中的核心组成部分，做好水闸设计和管理至关重要。水闸的使用对于水利水电行业的发展有着积极的促进作用，能够为水利工程的可持续发展提供助力。水利水电工程规划设计和施工建设中，依照工程规模、建设目的和环境条件的差异，可以选择不同的水闸类型，主要分为以下5種：（1）进水闸。进水闸也被称为渠首闸，其主要功能是为用户提供水资源，通常被设置在河道、护岸、渠首或者水库位置，能够对线路供水总量进行控制。（2）节制闸。节制闸的主要功能是对河流流量及水位进行调整，通过在枯水期开放或者关闭闸门的方式，能够提高河道水位，为上游区域的取水和航运提供良好支撑;通过在丰水期开放或者关闭闸门的方式，能够对河流流量进行调节，满足各河段的用水需求;通过在洪水期开放或者关闭闸门的方式，能够对河道洪水下泄的总流量进行有效控制。（3）排水闸。排水闸闸身较高、底板高程较低，用来对较高的外河水位进行阻挡，确保洼地中的积水快速排除。当外河水位上升时，通过关闭排水闸的方式，可有效避免外河水倒灌;当外河水位较低时，通过开启排水闸的方式，能够将积水排入外河。（4）挡潮闸。对比其他类型的水闸，挡潮闸的功能更加丰富，除去基本的挡潮功能，还包括蓄积淡水、排涝以及泄洪等，能够向水系提供双向水头作用，在遭遇外部潮水时，挡潮闸的存在可以有效避免海水倒灌，也可以提升内河水位，满足蓄淡灌溉的要求;在退潮时，挡潮闸能够进行排涝，一些设有通航孔的挡潮闸则能够在平潮时满足通航要求。（5）分洪闸。分洪闸有着较强的分洪能力和泄洪能力，一般设置在江河适当地段的一侧，当洪水较大，同时达到对应闸口的位置时，可以通过开闸泄洪的方式来避免河道内洪水的外泄，将洪水引到后蓄洪区和滞洪区，降低洪水对于下游居民生产生活的影响。另外，依照过闸流量，可以将水利水电工程中的水闸分为3种类型：一是大型水闸，流量通常在1000m3/s以上;二是中型水闸，流量在100～1000m3/s;三是小型水闸，流量不超过100 m3/s。因此，在水利水电工程水闸设计中，需要考虑好流量因素，以确定水闸的类型及其相关问题。

2 水利水电工程中水闸设计优化策略

（1）施工地与地基处理。在设计水闸阶段，确定水闸建设的位置至关重要，水闸建设位置的自然情况将直接影响水闸的稳定与安全。必须选择地基基础好、土壤质量优的地点。通常情况下建设水闸首选的是岩石地基，另外要结合施工地的水文与地质情况判断是否能够使用岩石地基，若该地段的地质与水文情况不允许建设岩石地基，可以退而求其次，使用渗水性弱、压缩性小、承载力强的土质地基。除此之外，施工人员可以在原本的土壤上加载，目的是排除水分，提升土壤固结程度，还要对沉降工作开展科学控制。预压可以起到提升水闸主体结构的承载力的作用，可以在确保荷载的条件下缩减体积，在一定程度上增强闸基。例如黏性地基与淤泥质土在水闸建设过程中作用较好，但仍具备不足，二者一般很难在规定工期内结束建设，延误工期会为建设企业带来不同程度的损失。

（2）对闸室开展安全计算。水闸的性能能否完全发挥取决于计算工作的效果。在开展设计工作时应制定策略，尽可能提升闸室的稳定性与安全性。相关人员在开展设计之前，应仔细阅读和理解施工地实际情况资料，严格按照相关标准开展闸室安全性的计算工作，计算时需要重点注意与抗滑稳定性以及基地应力有关内容的计算，找到最适合此次工程的组合方式。计算基底应力时必须计算好力矩。另外，必须重视检修与竣工方面的计算，计算结束后在工程进展阶段完成基底应力的核查工作，确保数据无误。在抗滑稳定性方面，相关工作人员应仔细计算总重、弯矩等方面的数据，以得出最合适的抗滑稳定系数。

（3）加强进水闸尺寸方面的设计。水利水电设计阶段通常会建造进水闸。现如今在湖泊、河道等地点的施工工作中经常用到进水闸，主要作用在于控制引水流量，其他作用包括灌溉田地、日常生活供水及水力发电。现阶段，进水闸尺寸与类型设计需要进一步优化升级。在水闸类型方面，因取水方式存在不同、坝闸的有无，导致实际的设计也存在不同，而在尺寸方面，必须确保尺寸与引水需求相适应。设计阶段，开展针对现场情况的分析与计算工作，根据分析得出的数据开展下一步工作。在必要条件下应修建消能设施，例如消力池等。做好上述工作才能确保进水闸在所有自然条件下发挥应有的作用。另外，值得注意的是，在开展进水闸设计工作时，须确保闸孔尺寸可以满足多种条件下的应用需求。

（4）闸室型式设计和过闸水位差设计。闸室型式设计需要考虑的内容较为复杂，结合水利水电工程的实际情况，包括自然条件与施工条件，经过慎重的分析与评估后选择出最适合该水利水电工程的闸室型式，从而达到提升设计水平的目的。在实际情况下，应用较多的闸室为敞开式与胸墙式两种，而最终选择哪种取决于二者的优缺点与工程的适应度。敞开式具有施工便捷、操作简单的优点，通常情况下选择建设平面钢闸门，可以保障闸室运行稳定。除此之外，设计师在计算和预计水闸前后水位差时应综合考虑各方面因素，尽可能为后期施工工作创造更加便利的条件。另外，过闸水位差设计阶段应考虑降水、气候、温度等因素的影响，预测所有可能发生的、会干扰施工的风险，制定预防措施和解决策略，尽可能将事故与意外发生的概率降到最低，避免安全事故的发生，保障工程可以按时完成且无多余项目支出。

总结：

综上所述，做好水闸设计工作，能够保障水利水电过程运行的可靠性，设计师在对水闸进行设计的过程中，应该把握好水闸的分类，明确水闸设计在水利水电工程设计中的重要性，依照相应的工程建设要求，做好总体性的规划工作，对于水闸设计中存在的问题，应该做好深入分析，采取有效的措施和方法来解决问题，将水闸的功能和作用充分发挥出来，推动水利水电工程的社会效益和经济效益的提高。

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