農田水利工程中的水閘設計

孫長軍

摘要：水閘作為農田水利工程中重要的組成部分其會對工程在應用中的安全性及穩定性產生直接的影響，因此在農田水利工程建設中必須要針對實際的工程條件及工程要求來對水閘進行設計，同時需要根據水閘的實際特點及應用需求來對相關的設計內容進行優化，以此來進一步的提高水閘設計的質量，使其在農田水利工程中的應用可以起到應有的效果，保證水閘在應用中的實際效益。

關鍵詞：農田水利；水閘；設計

在農田水利工程中水閘的應用涉及到了防洪、灌溉、排澇等內容，因此保證其設計的質量及水平是提高其應用效果的重要條件之一，同時在進行水閘設計的過程中需要考慮其在實際中所受到的影響因素，并以此作為依據來對農田水利工程水閘的設計進行完善及優化，并且還需考慮水閘設計的可行性，以此來為水閘的建設施工提供可靠依據，為此以下從多角度結合農田水利工程水閘的特點對其設計進行了深入的分析。

一、影響水閘設計的重要因素

1、滲流問題

在農田水利工程運行的過程中水閘的擋水效果是其重要的功能之一，而在擋水中會使河流其上下游的水位出現較大的差異，此種水位差會使得水閘所承受的水壓增大，而在此部分壓力的作用下會使得水閘與兩岸連接的地方出現滲流的情況。并且滲流問題的出現會使水閘其自身重力受到影響，而這也會導致其抗滑性及穩定性降低，在滲流問題長時間作用下會帶來較為嚴重的安全隱患問題。并且在修建過程中，如果閘基和兩岸用的都是土基，那么在滲流時還有帶走一部分細小的顆粒，并在水閘后面產生翻砂鼓水的情況，甚至會掏空閘基甚至是河流的兩岸。并且在水閘基底側面方向出現滲流問題將會使其建筑結構承受水平壓力的影響，而此部分壓力會導致與其連接的部分受到水壓的作用，嚴重時則會導致連接部分的建筑體出現變形情況，進而使滲流量增大。

2、沖刷問題

開閘泄水時，一旦出現水閘的下游沒有水或者水位較淺的情況，在水位差的壓力作用下，就會加快水流速度，這種瞬間產生的巨大能量會對下游產生巨大沖刷力。一旦沖刷面積過大，就會慢慢掏空閘基，從而造成水閘失事。此外，當水閘的兩岸都是軟弱的土層或者巖層時，就在水閘上開設許多閘孔，如果在使用過程中，開啟某個閘孔就會產生折沖的水流，對下游河岸產生嚴重的沖刷作用，從而影響到水閘的穩定性和安全性。

3、沉陷問題

一般在農田水利工程修建的區域其土質條件都較為軟弱，而軟土地基其整體的壓縮性較大，若是水閘在軟土地基處進行修建可能導致其因自身重量及外部載荷的影響而出現下沉的情況。并且在水閘中其底板向地基所傳說傳遞的壓力若是呈現出不均勻分布的情況將會導致土層出現嚴重的沉陷問題，這種地基沉陷更會致使閘室出現傾斜甚至是整體水閘出現下沉。嚴重時，還會造成水閘出現斷裂現象，對水閘的正常運行產生一定的阻礙作用。

二、水閘的設計要點

1、選擇水閘的修建地址

水閘的選址對于農田水利工程來說極為關鍵。通常情況下，地質相對較好的天然地基是最理想的水閘選址條件。此外，在選址過程中，還要對水閘的管理情況、功能需求及使用要求等因素進行全方位的綜合考慮，明確分析水閘的地質條件、水文條件及周邊環境等因素之后，方可選擇地基。

2、水閘的地基設計處理

（1）樁基的設計方法。一般來說，樁基可分為預制樁與灌注樁兩種施工方法。在樁基可以承受其水平荷載和上拔力時，可以有效利用以下三種情況：沉降過程中，其建筑物質量具備較高規格；豎向荷載的結構很大且較為集中；受到了較大面積的地面荷載力。

（2）預壓的設計方法。預壓指的是預先的加載，用于加速對場地土的排水固結，并最終提高地基承載力及減少沉降等。預壓設計法的優點表現在：在荷載始終存在的情況，體積產生的巨大壓縮會增加水閘的強度，其對于淤泥質土或者黏性土都能夠表現出較好的效果。但是預壓方法也有一定的缺陷：工期較長，如果施工工期較短，則不適合使用這種方法。

（3）換土墊層法。在對水閘進行設計修建時，換土墊層法比較傳統，其操作也相對較為簡單，因此施工技藝也比較成熟，在使用過程中產生的問題較小，所以換土墊層法一直是首選的地基處理方式。如果軟土層在小于3m時，即為淺層地基，反之，下臥層地基則承載力相對較高。

3、水閘的排水問題

（1）防沖槽。實際上，防水槽在農田水利工程中是對水閘的關卡末端起到加固作用的措施。水流在流經關卡時，因關卡自身的作用就會在一定程度上減少水流的能量和速度，然而在流經其末端時，則會重現原有的沖擊力，這種強有力的沖擊力對河床會產生一定的危害。因此，在設置關卡末端時，通常設置成拋石防水槽。

（2）消力池底板的排水孔設計。在農田水利工程中，消力池底板需要承載來自包含水流脈動壓力、水流沖擊力等不同因素帶來的壓力，因此其需要充分的耐磨靜壓來抗擊重物的沖擊。而水平護板的后半部分可以設置成垂直的排水孔，且反濾層需要鋪在排水孔的下面。就布局而言，為了使得排水通暢，減輕護板低端的滲透壓力，還需要將排水孔布置成梅花形。

（3）閘基防滲面層的排水。上游河水滲透入河床中，依次經過閘底板、防滲鋪蓋以及板樁之后，則會進入消力池，并經由反濾層的排水孔后流入下游地段，這一過程就是閘基排水的過程。然而就地基滲水而言，排水越快則水閘的使用效率也就越高，因此為加快排水速度，則需要將板樁、鋪蓋及淺齒墻等防滲止水的設施布置在高水位一側，這樣一來可以有效延長底板上游的有關滲透路徑，減小消力池板上的滲透壓力。

4、水閘的底板高程確定

水閘底板高程在農田水利工程中非常關鍵，而閘的質量、制作、造價以及施工均與底板高程的選擇有著緊密的聯系。比如：閘底高程過低會導致攔河閘失去功效，對于布置防沙沖以及閘門的啟閉力會形成一定的阻礙作用，同時在增加了對地基的開挖和處理難度。所以，閘底板高程能否準確選定，關系著整個水閘修建能否順利進行，必須要將最優質的方案放在第一位，然后全面考慮其他的影響因素。

結語：

通過上文分析可以看出在現今農田水利工程中水閘設計所涉及的內容較多，因此更需道通過對水利工程實際的需求進行分析來保證水閘設計可以達到預期的要求，從而有效的避免在水閘設計中受到各類因素的影響，必須要多角度、全方位的考慮問題，提升水閘設計的水平。

參考文獻：

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