關(guān)于水利工程建設(shè)中水閘設(shè)計的探析

魏蓮英

西寧市水利水電勘測規(guī)劃設(shè)計公司

關(guān)于水利工程建設(shè)中水閘設(shè)計的探析

魏蓮英

西寧市水利水電勘測規(guī)劃設(shè)計公司

水利工程建設(shè)中的水閘具有重要作用，其能有效調(diào)節(jié)水位，也能控制水的流量。水利工程建設(shè)中的水閘設(shè)計直接關(guān)系到整個水利工程質(zhì)量及其安全運行，關(guān)系到下游居民的健康用水以及生命安全，因此在對水利工程建設(shè)中水閘進(jìn)行設(shè)計時要充分考慮好實際情況，對周圍的環(huán)境有一個詳細(xì)的調(diào)查和研究，對其設(shè)計的各個方面都要嚴(yán)格按照要求來執(zhí)行，從而保證水利工程的運行安全。本文概述了水閘工程，對水利工程建設(shè)中水閘設(shè)計問題以及水利工程建設(shè)中的水閘設(shè)計要點進(jìn)行了探討分析。

水閘工程；水利工程建設(shè)；水閘設(shè)計；問題；要點

一、水閘工程的概述

水閘工程主要由上游連接段、閘室和下游連接段三部分。其中上游連接段的作用主要是將水流引入閘室，避免其外流，對兩岸及河床也起到了保護(hù)作用，防止其被沖刷，同時還與閘室一起起到了防滲作用；閘室在水閘中處于主要地位，它的主要作用是對水位和流量起到了一定的控制作用，并且防滲防沖，它的設(shè)計包括底板、閘門、閘墩、護(hù)欄和工作橋等；下游連接段主要用來消除過閘水流的剩余能量，將出閘的水流進(jìn)行均勻地分散，從而起到對流速的減緩作用，避免對下游的沖刷。水閘規(guī)模的大小主要取決于過閘流量的大小，主要可以分為大型水閘、中型水閘和小型水閘三種。大型水閘的過閘流量為1000m3/s以上，中型水閘的過閘流量在100m3/s 到1000m3/s之間，而小型水閘的過閘流量在100m3/s以下。

二、水利工程建設(shè)中的水閘設(shè)計問題分析

根據(jù)我多年的工作實踐，我認(rèn)為水利工程建設(shè)中的水閘設(shè)計主要存在以下問題：（1）沉陷問題。在軟土地基上建設(shè)水閘，會導(dǎo)致水閘自身以及外部荷載作用下的沉陷現(xiàn)象。特別是在底板傳到地基上的荷載分布不均勻時，或者是分布在地基土層的荷載不均勻時，更容易出現(xiàn)沉陷現(xiàn)象。這種地基沉陷還會導(dǎo)致水閘出現(xiàn)下沉，或者是閘室傾斜。如果嚴(yán)重有可能造成水閘斷裂，這對水閘的正常運行會產(chǎn)生很大影響。（2）沖刷問題。在開閘泄水時，如果水閘下游水位很淺或者是沒有水，在水位差的作用下，就會加大水流的流速，這種巨大的能量會對下游有嚴(yán)重的沖刷。一旦沖刷的范圍過大，就會掏空閘基，造成水閘失事。另外，一般在水閘的兩岸都是軟弱的巖層或者是土層，如果修建水閘時開設(shè)過多的閘孔，一旦開啟某一個閘孔就會形成折沖水流，這就會嚴(yán)重沖刷下游河岸，對水閘的安全和穩(wěn)定性都會產(chǎn)生影響。（3）穩(wěn)定問題。在正常使用水閘時，攔截上游的水位一般比較高，這樣就導(dǎo)致水閘上游和下游之間產(chǎn)生很大的水位差，會出現(xiàn)水平壓力過大的現(xiàn)象。要想穩(wěn)定自身，水閘必須擁有一定的重量。另外，水閘在建成以后，如果還沒有擋水或者是在正常使用的情況下遇到無水期，就會產(chǎn)生很大的垂直荷載，這樣基底的實際壓力就會大大超過地基能夠承受的承載力，從而出現(xiàn)地基變形或者是出現(xiàn)閘基土被擠出的現(xiàn)象，這很容易造成水閘與地基出現(xiàn)滑動的危險。所以，在修建水閘時必須保證基礎(chǔ)的面積，這樣才能有效的降低基底的壓應(yīng)力。（4）滲流問題。滲流現(xiàn)象就是水閘在進(jìn)行擋水時造成上下游水位出現(xiàn)差值，在這種作用下，就會在水閘、閘基與兩岸的連接處出現(xiàn)滲流的現(xiàn)象。如果出現(xiàn)滲流，就會在水閘的底部產(chǎn)生向上的揚壓力，這就會縮小水閘的重力作用，從而使水閘的抗滑穩(wěn)定性大大降低。如果兩岸和閘基都是采用土基，再出現(xiàn)滲流時也會帶走一些細(xì)顆粒，這就會在閘后出現(xiàn)翻砂鼓水的現(xiàn)象。如果嚴(yán)重的話還會掏空兩岸和閘基。另外，如果出現(xiàn)側(cè)向滲透，會產(chǎn)生水平的壓力，對兩岸的連接建筑物都會有很大影響，使其穩(wěn)定性大大下降。還有可能導(dǎo)致岸坡上出現(xiàn)滲透現(xiàn)象，從而加大閘底的滲透壓力。如果滲流水量過大，還會對水閘的擋水功能產(chǎn)生影響。

三、水利工程建設(shè)中的水閘設(shè)計要點分析

1、科學(xué)合理的選址

水利工程建設(shè)中的水閘節(jié)制閘或泄洪閘閘址宜選擇在河道順直、河勢相對穩(wěn)定的河段。進(jìn)水閘、分水閘或分洪閘閘址宜選擇在河岸基本穩(wěn)定的順直河段或彎道凹岸頂點稍偏下游處，但分洪閘閘址不宜選擇在險工堤段和被保護(hù)的重要城鎮(zhèn)下游堤段。排水閘或泄洪閘閘址宜選擇在地勢低洼、出水暢通處，排水閘閘址宜選擇在靠近重要澇區(qū)和容泄區(qū)的老堤堤線上。擋潮閘閘址宜選擇在岸線和岸坡穩(wěn)定的潮汐河口附近，并且閘址宜選擇在上游河道有足夠的蓄水容積地點。

2、水閘工程的閘室安全計算

水利工程建設(shè)中的水閘閘室安全與穩(wěn)定對于水閘功能的發(fā)揮具有重要的作用，因此對于水閘的閘室需要進(jìn)行一些計算，確保其安全。需要計算的主要包括荷載組合、基底應(yīng)力計算、抗滑穩(wěn)定計算等。其中荷載組合又可以為基本組合和特殊組合兩種，不同的組合方式又有所差別。而基底應(yīng)力的計算包括力矩計算、正常運用情況下的基底應(yīng)力以及竣工檢修情況的計算等。抗滑穩(wěn)定計算需要計算閘室在正常運用情況下的總彎矩以及總重，以此來得出抗滑穩(wěn)定系數(shù)。

3、水閘工程的消能防沖設(shè)計

水閘工程的消能設(shè)計和控制通常是以閘高水位為基準(zhǔn)，將比基準(zhǔn)高的水位進(jìn)行排除，并且對于下游的水位要取最低的下限值，這樣做可以保障水閘的建設(shè)順利開展。這種工況下的閘門初始開啟度往往也是消力池深度計算的控制因素。對于水閘的防沖設(shè)計，還有很多方面的計算不是很明確，很多因素還不能確定，因此還需要我們對其進(jìn)行進(jìn)一步的研究和探討。消能防沖是水閘的主要作用和內(nèi)容，在設(shè)計時主要包括對工程的工況和設(shè)施的計算、控制，對消力池面積、深度的計算和控制，以及對河床沖刷要求能力的計算等。對于工況所需要的設(shè)計目標(biāo)和要求的計算，在水閘設(shè)計中往往不是能做到完全準(zhǔn)確，因此如何達(dá)到這一要求，是水閘消能防沖設(shè)計所追求的目標(biāo)。

結(jié)束語

水利工程建設(shè)中的水閘設(shè)計對其安全運行非常重要，因此在水利工程建設(shè)中必須對其進(jìn)行合理設(shè)計。此外水閘設(shè)計是做好抗洪、排澇、給水、灌溉等工作的重要途徑，并且在進(jìn)行水閘設(shè)計時，必須結(jié)合具體的工程情況進(jìn)行水閘底板、閘墩、止水設(shè)施等設(shè)計，因此對水利工程建設(shè)中的水閘設(shè)計進(jìn)行分析具有重要意義。

［1］王志鵬.關(guān)于水閘設(shè)計問題的思考與探討［J］.中國科技博覽2014（42）

［2］顏新麗.探究水閘設(shè)計要點與方法［J］.城市建設(shè)理論研究，2013（17）

［3］王艷杰等.淺談水利工程建設(shè)中的水閘設(shè)計［J］.科學(xué)與財富，2013（08）