水利水電工程中水閘的設(shè)計

袁寶安 李國棟 張向陽 孫濤

【摘? 要】水利水電是可再生能源，對水利水電進行科學(xué)合理的應(yīng)用，符合環(huán)保及可持續(xù)發(fā)展要求。水閘工程是水利水電工程的重要組成部分，其設(shè)計水平不但對整個工程質(zhì)量產(chǎn)生重要影響，同時還和轉(zhuǎn)換水平存在一定聯(lián)系。本文對水閘設(shè)計技術(shù)要點進行詳細分析，對水利水電工程的建設(shè)和發(fā)展就有重要意義。

【關(guān)鍵詞】水利水電工程;水閘;設(shè)計

1水利水電工程中水閘設(shè)計技術(shù)要點

1.1消能防沖

對水利水電工程進行整體設(shè)計時，水閘消能防沖十分重要，對于下游的水位而言，需要獲得正確的下游水位值，對于水閘的蓄水位置而言，要求有最高蓄水位，通過這種方式能夠保障上游具備足夠的水量下泄，消能防沖的作用得到凸顯，當(dāng)前氣候變化復(fù)雜，水文的基本規(guī)律會伴隨著氣候條件產(chǎn)生變化，對水閘進行具體設(shè)計過程中，需要進行全面考慮，盡量選擇最低下游水位和最高蓄水位。

1.2水閘選址

水利水電工程建設(shè)中，水閘的選址十分重要，應(yīng)選擇地基基礎(chǔ)較好的地點。一般而言，應(yīng)優(yōu)先選擇巖石地基，同時充分考慮到地質(zhì)和水文分析情況，若無法滿足巖石地基的要求，可使用抗剪性強、滲水性較弱，壓縮性較低且承載力較強的土質(zhì)地基來代替巖石地基。另外施工人員可在原土上加載，以此排除多余的水分，提高土的固結(jié)程度，并對工程后續(xù)的沉降進行有效控制，提高結(jié)構(gòu)承載力是預(yù)壓的主要目的。預(yù)壓能夠在保證荷載的前提下減小體積，且閘基會有所增強，如淤泥質(zhì)土和粘性土地基的應(yīng)用效果比較理想。但其也存在著明顯的不足，其通常無法在規(guī)定時間內(nèi)完成工程建設(shè)，給企業(yè)帶來較大損失。

1.3選擇閘型

水利水電工程水閘設(shè)計過程中，技術(shù)人員對水閘的選擇，應(yīng)做到因地制宜，科學(xué)確定水閘形狀。首先應(yīng)考慮水閘的實用性、流線型，然后再研究水閘的美觀程度。對水閘進行具體設(shè)計過程中，相關(guān)設(shè)計人員應(yīng)結(jié)合工程場址進行統(tǒng)籌設(shè)計構(gòu)思，充分、全面了解現(xiàn)場實際情況后，再對水閘型進行科學(xué)選擇。

1.4水閘地基處理

1樁基方式，在多種施工方法當(dāng)中，可將樁基概括成灌注樁和預(yù)制樁兩種。樁基在一定程度上，能夠承受上拔力和水平荷載，現(xiàn)場施工中得到充分應(yīng)用，在發(fā)生沉降的過程中，對建筑物具備較高的要求，而豎向荷載結(jié)構(gòu)比較集中，荷載也較大，在相應(yīng)結(jié)構(gòu)中，會因為大面積地面荷載而受到影響。2預(yù)壓方式，預(yù)壓主要是進行預(yù)先加載，對于場地的排水固結(jié)進行適當(dāng)加速，最后適當(dāng)?shù)奶岣叩鼗休d力，從而使其得到完善。預(yù)壓方式主要存在以下優(yōu)點：在持續(xù)保持荷載的情況下，體積可能會產(chǎn)生較大的壓縮，而對于水閘強度而言，具備較為明顯的提高，對粘性土地基或者淤泥質(zhì)地基，可能會產(chǎn)生良好的效果。預(yù)壓方式存在的缺點在于，施工期間難以將全部基坑有效完成。通常情況下，閘基地下水與河水間是相互聯(lián)系的，難以得到有效降水，使施工時間較長，若施工工期較緊，最好不使用這種方式。3換土墊層的方法，換土墊層的方式相對傳統(tǒng)，因此在操作過程中較簡單，在具體實踐過程中，換土墊層方式始終是施工方的首選方式。對軟弱地基土層而言，厚度在3m以下，為淺層地基，如在3m以上，則是深層地基。

1.5水閘排水問題

1防沖槽，水利水電工程中，防沖槽是在水閘護坦末端實施的加固措施，當(dāng)水流經(jīng)過護坦之后，因為護坦的作用導(dǎo)致水流速度和能量有所減少，當(dāng)經(jīng)過護坦的末端部位時，可能會恢復(fù)原來的沖擊能力，而水流所帶來的強力沖擊，會導(dǎo)致河床遭到一定沖刷危害。對護坦的末端進行加固，一般使用的是拋石防沖槽，設(shè)置的具體流程是將護坦末端進行適當(dāng)?shù)耐诓蹝伿?，?dāng)水流對河床帶來沖擊時，河床末端位置存在較多的石塊，促使其在形成沖坑的過程中，所留下的石塊順著水流沖擊的方向，并沿著陡坡方向順勢滾動。因此，需在沖擊坑的上游斜坡位置設(shè)置相應(yīng)的海曼，主要是為能有效遏制沖刷坑向上游擴展的流程，促使水利工程足夠安全。2消力池底板排水孔設(shè)計，消力池底板設(shè)計需要承載不同因素所帶來的力量，主要有水流脈動壓力、水流沖擊力、水力上浮等。其必須具備充分的耐磨抗壓，對于重物所帶來的沖擊，要做到合理抗擊要求，同時具備較高的強度和足夠的重量?？梢詫⒋怪钡呐潘自O(shè)置在水平護板的后半部分，需要將反濾層鋪設(shè)在排水孔的下部分。在形態(tài)布置上，需將排水孔布置為梅花形，使排水足夠暢通，適當(dāng)減輕護板底端位置所帶來的滲透壓力。3閘基防滲層排水，對水閘而言，其上游和下游均存在較明顯的水位差，必須保證閘基能夠有效進行排水。其具體流程為：當(dāng)上游水滲透進入河床后，經(jīng)過閘底板、防滲鋪蓋及板樁，最后經(jīng)過消力池之后，能夠經(jīng)過排水孔流入到下游河道中，從而形成有效排水。對地基滲水方面進行分析，最為優(yōu)質(zhì)的方案是以最快的速度向外排泄，要想加快速度，則要在水位較高的一側(cè)設(shè)置防滲止水設(shè)施，設(shè)置的防滲是設(shè)施可以是板樁、淺齒墻或者鋪蓋。通過這種方式，可適當(dāng)延長底板上游的滲透路徑，促使?jié)B透壓力能夠在消力池底板上被有效縮小。4底板高程，水閘設(shè)計過程中，底板高程十分重要，因其對有效泄水、施工質(zhì)量和工程造價等產(chǎn)生影響。如果出現(xiàn)問題，會導(dǎo)致閘門閉合困難，甚至增加地基開挖難度，對整個水閘流態(tài)帶來影響。因此，對水閘底板高程進行選擇十分重要。

2水閘設(shè)計管理

2.1水閘設(shè)計準備工作

在水閘設(shè)計之前，要做好充分準備，確保施工過程中能夠順利進行，針對施工過程中的不同工作，制訂具體方案，對水閘設(shè)計進行進一步完善，針對能夠遇到的問題提前預(yù)防，防止在建設(shè)施工過程中水閘出現(xiàn)問題。在水閘設(shè)計過程中，準備工作是重要組成部分，為水閘的設(shè)計奠定基礎(chǔ)。準備階段，相應(yīng)管理人員需制訂科學(xué)的管理方案，構(gòu)建相應(yīng)質(zhì)量保障體系，對水閘設(shè)計的各個方面加強審查力度，針對設(shè)計人員制訂相應(yīng)標準，選擇高素質(zhì)設(shè)計團隊，預(yù)先評估可能會出現(xiàn)的問題，并做好應(yīng)急預(yù)案，在具體施工過程中，對設(shè)計方案進行及時優(yōu)化調(diào)整，以防止對工程帶來不利影響。因此，應(yīng)做出全面的準備工作，設(shè)計出高質(zhì)量水閘，從而確保水利工程質(zhì)量達到規(guī)定標準。

2.2設(shè)計中注重水閘質(zhì)量

水閘設(shè)計人員，注重水閘使用過程中可能遇到的問題，對人員進行思想教育，通過水閘安全使用知識，對人員進行安全教育，進一步提升人員對安全方面問題的重視力度。設(shè)計人員對水閘相關(guān)知識進行充分掌握，進一步了解水閘設(shè)計過程中存在的具體情況，充分掌握水閘設(shè)計要點。設(shè)計人員不但要提升自身安全素質(zhì)，同時提升水閘使用安全。結(jié)合水閘建設(shè)施工現(xiàn)場，對實際問題進行科學(xué)觀察，并且及時處理。具體操作過程中，對設(shè)計理論知識進行充分掌握，讓設(shè)計人員在潛移默化當(dāng)中，能夠掌握要點和訣竅，保障水閘設(shè)計能夠順利完成，確保工程施工和水閘的具體設(shè)計相一致，促使工程質(zhì)量得到有效提升。

3結(jié)論

水利水電工程建設(shè)中，水閘設(shè)計的質(zhì)量對水閘運行的效果以及水利水電工程建設(shè)的質(zhì)量有著較大影響，因此必須重視該項工作，且要從每一個細節(jié)入手加強對設(shè)計的管控，進而達到提高設(shè)計合理性的目的。

參考文獻：

[1]陳林林.水利水電工程中水閘的設(shè)計探討[J].建材與裝飾，2017（49）：294.

[2]王新權(quán).水利水電工程中水閘的設(shè)計分析[J].黑龍江水利科技，2017，45（10）：72-74.

[3]李宏偉.水利水電工程中水閘的設(shè)計探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（22）：110+112.

[4]李躍濤.芻議水利水電工程中水閘的設(shè)計[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2017（21）：205-206.

（作者單位：濰坊市水利建筑設(shè)計研究）