平原地區涵閘設計若干注意問題

楊狀

【摘要】涵閘在平原地區可以發揮泄洪和排澇的功能，對人們的生產生活有著重大影響。科學合理地對涵閘進行設計，能夠有效保證涵閘功能的發揮。涵閘設計是個系統工程，在對涵閘設計時，應在涵閘數據觀測、結構選擇、洞身長度、閘門、啟動機、門槽深度等方面進行認真分析，保證設計、施工、維護等正常進行，提高涵閘的運行效率，讓大堤更好地為經濟社會服務。

【關鍵詞】平原地區；涵閘設計；泄洪；排澇

1、概述

涵閘是堤防工程的重要組成部分，在保證人們日常生產生活中發揮了重要作用，對涵閘進行設計時，應嚴格依照設計標準，保證工程質量，及時進行維護，減少涵閘使用過程中出現滲漏、裂縫、傾斜等問題。由于設計、施工、維護等原因，造成涵閘經常出現裂縫、滲漏等情況，對堤防安全產生嚴重威脅。涵閘的正常使用可以減少對人民生命財產的威脅，因此必須做好涵閘的設計工作。根據水閘的位置，平原地區水閘主要分為兩類，一類位于河流的中下游地區和河口位置，對河流進行攔截，河流上游為山區等地形，進行集水。水閘能夠對上游山區洪水進行宣泄，也能對下游平原澇區進行排澇，進行宣泄和排澇的標準不相同，進行閘涵設計時，洪水的計算應根據面積的大小，根據水閘的防洪和排澇目標，把排洪區和排澇區進行區分，分別對洪水流量和排澇流量進行區分，根據兩者數據計算出過閘流量。另一類閘涵位于河網排澇區，外側水位高，圍內水位低且地勢平坦，洪流密布。排澇區的河網通常概化為等容積的的湖泊，計算蓄排驗算，從而確定水閘和泵站的規模。

2、涵閘設計中應注意的問題

2.1 涵閘設計進行涵閘工程觀測。在涵閘設計前對涵閘工程進行觀測主以下幾個目的：可以檢測水情、水流狀態、工程狀況，從而掌握水情和工程基本情況，為下一階段的設計和施工提供依據；對涵閘工程進行觀測，可以發現一些不利于設計和施工的因素，及時采取措施，進行防范，從而保證工程正常運行；對實際情況進行觀測，可以讀有關設計理念和設計方法進行檢驗；現場的觀測可以對水質變化有比較清楚的認識。

2.2 涵閘設計結構選擇。涵閘設計需要根據實際情況，確定選擇正確的結構，干涸的河流進行涵閘設計時，涵閘的防洪標準應與正常標準保持一致。由于涵閘在防洪中具有難以替代的作用，為了避免涵洞成為防洪中的薄弱環節，涵洞結構的選擇尤為重要。

根據有關建設經驗，大堤進行建設時，有一個環節容易被忽視又異常重要，就是漿砌塊涵洞。漿砌塊涵洞作為傳統的涵洞建設方法，但由于現代社會大量化工也產品被廣泛應用于生產生活的各個角落，河流中的酸堿物質增加程度較大，建筑材料很容易受到腐蝕，形成沿墻身的滲水通道。在進行涵洞設計中，要使用優質的鋼筋混凝土，使涵洞具有較強的抗滲防漏功能，還能減少涵洞受力變形，建造的涵洞安全性能較好，施工操作簡單，涵洞質量穩定，避免了漿砌塊石涵洞的缺點。因此，現在進行涵洞設計時，很少使用漿砌塊石涵洞，通常直接使用鋼筋混凝土進行建設。

2.3 涵閘設計洞身長度確定。涵洞和堤防的斷面對大堤的攔截洪水都有重要作用，除了對涵洞進行科學設計以外，堤防的斷面也要進行合理設計。大堤的涵洞較短時，涵洞就非常重要；堤防則相反，涵洞越小，堤防的上下游翼墻就需要越高，建設的工程量就越大，涵洞的洞身比較長時，洞身工程量就會很大程度增大，上下游翼墻高度就會減小，翼墻的工程量就會減小。

因此，涵洞長度對涵洞本身和堤防的工程量都會產生影響，涵洞長度是工程造價的決定因素之一，在進行設計時應確定合理長度，設計人員進行認真驗算和對比，確定經濟合理的涵洞設計方案。

涵洞的滲透路徑也是涵洞設計應注意的問題，如果涵洞無法滿足抗滲要求，需要對抗滲路徑進行延長，或者通過截滲措施，但這樣會增加涵洞的建設成本，延長涵洞的建設周期。

一般情況下，涵洞洞身斷面較大的涵洞，洞身的長度設計應短一些；涵洞洞身斷面較小時，洞身長度應稍微長些。

涵閘涵洞能夠進行防洪、排澇，特別是在防洪中發揮著重要作用。涵閘進行建設時，建設位應在排水溝道的穿堤處，從而能夠迅速進行排水；此外，涵首應建在河道外側，能夠有效進行防洪，很能夠進行止水。閘首高度應高于洪水位，方便進行閘門啟閉和汛期進行檢修。

2.4 涵閘設計閘門與啟閉機的安裝。閘門和啟閉機的設計和安裝是涵閘設計的重要環節，涵閘的平均應力對閘門結構和布置有決定作用，此外，閘門結構在設計中進行控制和調整。

閘門進行設計時，設計人員應根據涵閘的有關要求，對閘門的設計、制造、安裝、維修等進行充分考慮，保證閘門質量，方便后期檢修。合格的閘門能夠有效進行防洪防澇，保證大堤整體有效發揮作用。設計時，根據閘室結構情況，對閘門進行設計。

在進行閘們建設時，常常要求閘門足夠堅固，能夠承受足夠壓力，最近些年，閘門一般使用鋼混閘門，抗壓性能較好，還能夠有效防止腐蝕。

閘門通常采用單側止水，可以避免洪水倒灌導致大堤解體。閘門的孔涵閘都不是很大，閘門的內外側水壓在一定范圍內，方便閘門開啟。因此在進行閘門設計時，常采用螺桿式啟閉機來控制閘門啟閉。

2.5 涵閘設計門槽深度確定。涵閘的門槽設計是一個非常重要的部分，門槽的深度直接決定混凝土涵洞墩墻的厚度，厚度越大，材料使用越多，影響工程施工的成本。在涵閘門槽設計時，盡可能減小門槽的深度，減小墩墻的厚度。

單孔涵洞可以通過增大涵閘閘首來控制墩墻厚度。多孔涵閘涵洞，中間墩墻受到軸力作用，墩墻厚度主要有門槽尺寸決定，設計人員通過閘門外墩墻漸變式或錯門槽式來減小墩墻厚度，節約建設成本。

2.5.1 閘門處墩墻漸變式。墩墻的厚度由門槽的要求決定，根據涵洞洞身構造要求決定墩墻的厚度。通過漸變段連接門槽墩墻和洞身墩墻，能夠減少工程建設成本，節約資金。施工工序的增加，會是施工過程更加繁雜，因此，在建設多孔涵洞時應用漸變式設計比較合適。

2.5.2 錯門槽式。門槽設計中，將多個涵洞門槽進行前后相錯，依據孔涵門槽深度構造來確定中間墩墻厚度，這種設計能夠較少墩墻的厚度。

2.6 涵閘落差的選擇。過閘水位應綜合上游淹沒情況、允許過閘單寬流量和工程造價確定，通過比較各個因素的重要性來確定，通常，平原地區過閘水位控制在1到-0.3米，三江平原地區水位落差控制在0.1到-0.2米之間。

2.7 要加強對涵閘的檢查。定期對涵閘進行檢查，涵閘的管理單位應對涵閘的各個部位進行檢查，特別是薄弱部位、閘門、啟閉機械、動力設施、通訊設備、水流情況等，制定相應檢查制度，定期由技術人員進行檢查；除定期檢查外，汛前、汛后、冰凍期都要由管理部門進行全面檢查，重點對檢修完成情況、存在的不安全因素、度汛安全措施、防汛組織工作和物資供應，做好各項防汛準備工作，汛期過后及時檢查設施的狀況，對損壞情況進行統計，并制定檢修計劃。涵閘在冰凍期應對防凍措施執行情況和冰冷的危害情況進行查看；此外出現暴雨、暴雪、地震等 極端天氣后，應對涵閘進行檢查，對涵閘的損壞情況進行統計，損害嚴重的應及時進行上報，會同上級部門進行檢查，并提出意見；整修后需要進行安全鑒定，管理單位應定期組織技術人員進行安全鑒定。

2.8 涵閘的養護與維修。閘涵的正常運行除了在設計階段應依照有關規定進行外，涵閘在平時使用時還需要進行定期檢修維護。涵閘進行養護時應隨時維修，重視平時養護，在搶修之前把問題解決。這就要求閘涵需要進行正常性的檢查和維修，根據存在的問題，進行日常的修補工作，保證工程設施的完整清潔，在汛前和汛后進行全面檢查維護，歲修工作應根據檢查出現的問題制定歲修計劃，經上級領導部門同意之后進行整修，歲修是為了保證涵閘在汛期正常運行；工程出現故障，影響了工程的正常運行時，需要及時組織人員進行搶修。

3、對涵閘設計產生影響的其他問題

涵閘的運行好壞，不僅與涵閘設計有關，還與涵閘的施工、涵閘后期維護等有關，在設計階段對影響涵閘的因素進行充分考慮，可以提高涵閘的質量，提高大堤的運行效率。

3.1 建設前期收集準確的基礎資料。涵閘工程建設必須一絲不茍，不能出現任何粗心大意，在可行性研究階段，應收集足夠的資料，設計人員應對工程所出的環境充分了解，勘探工作應精確、全面，為后期工程的設計和施工提供有效的支撐資料。

3.2 設計時進行工程規劃。涵閘工程進行設計時，設計人員應根據專業知識和工程經驗，結合工程實際，對工程進行科學規劃，避免由于規劃數據出現偏差，造成工程位置和功能出現缺陷。在工程設計中層出現由于規劃原因造成涵洞位于河溝底部。

3.3 施工人員對工程充分了解。設計人員應對施工技術人員進行交底，使施工人員對工程設計意圖充分了解。涵洞進行施工時，施工技術人員對施工技術和施工順序了然于胸，這樣大堤建設才能更有整體感。由于施工人員對設計的了解不充分，細小的錯誤都可能帶來嚴重的后果。

3.4 嚴格控制工程質量。施工質量是保證工程正常使用的重要途徑，在施工中對工程進行全過程質量控制。施工單位應嚴格控制施工質量，避免偷工減料的發生。一些工程施工企業為了追求經濟利益，在進行施工時，使用不合規的材料，降低工程質量；為了追求進度，不合理趕工期，導致涵閘質量降低，發生洪水時，工程很容易發生損壞，給周圍群眾帶來巨大隱患。

3.5 加強質量管理和外界監督。涵閘設計和施工中，應加強質量控制和外界監督。質量控制措施是提高工程質量的第一步，質量監督是提高工程質量的第二步。施工人員應認真執行質量檢驗措施，在工程建設全過程進行質量監督。避免因為施工中的失誤造成難以設想的后果。質量檢驗人員每天檢驗進行登記保存，及時查找存在的問題。隱蔽工程必須經過質量檢查人員的認可之后，才能進行覆蓋，嚴格執行監理制度。

3.6 模板工程。進行工程施工時，應根據工程的結構和工程的實際情況，確定施工方案，根據施工方案確定施工工藝，制定出技術方案，一些特殊的模板工程需要經過專家論證，模板搭設應經過計算，對支架的受力進行分析。支撐模板對模板的安全有重要影響，不僅需要有穩定性，還需要承受混凝土和各種重力。在進行支架搭設和拆除，應由專業人員完成，保證模板工程安全。

3.7 基坑的支護。進行基坑開挖前，需要對工程所處的地質情況進行勘察，了解周邊地質和土壤情況，為后期的工程設計和施工做準備。基坑開挖過深時，基坑開挖方案應進行專家論證，論證通過后在進行基坑開挖，做好充分的安全防護工作。在施工過程中，要注意監視基坑的情況，發現坑底和護壁出現異常，立即才去措施。

3.8 臨時用電。施工主體采用中性點接地三相四線供電，電力供應應安裝電力保護裝置，分配電力的設備應執行嚴格規范。安裝漏電保護裝置的設備，供電系統不容易出現故障，一旦出現故障，后果可能非常嚴重。在臨時用電上，應高度重視，提高自我保護意識，保證用電安全。

4、結語

涵閘可以發揮泄洪和排澇的功能，對人們的生產生活有著重大影響。對涵閘進行科學合理地設計，可以提高涵閘的效率，發揮涵閘的功能。涵閘設計是個系統工程，在對涵閘設計時，應在涵閘數據觀測、結構選擇、洞身長度、閘門、啟動機、門槽深度等方面進行認真分析，保證設計、施工、維護等正常進行，提高涵閘的運行效率，讓大堤更好地為經濟社會服務。

涵閘能夠保證堤防工程有效發揮作用，能夠保證經濟社會正常運行。本文對涵閘設計幾個若干注意事項進行分析，并對影響工程設計質量的問題進行分析，以期對工程設計人員的提供幫助。涵閘設計設計因素眾多，文章僅對個別問題進行分析，切實做好涵閘設計工作，需要在工作和學習中保持不斷學習，提高自己的專業素養，依據工程經驗進行設計。

參考文獻：

[1]賴正清.平原河網區水文特征骨架數據模型與分布式空間離散化研究[D].南京：南京師范大學，2013.

[2]謝志成.平原涵閘消能問題初探[J].治淮，1991（01）：36-38.

[3]李海崗，劉玉花.涵閘設計中應注意的幾個問題[J].中國水運（下半月），2011（06）：241-242.

[4]李輝.涵閘現場參數自動監測系統硬件設計及實現[D].重慶：重慶大學，2005.

[5]劉筠，王昊，張峰. 黃河下游引黃涵閘設計特征水位探討[J].人民黃河，2012（11）：94-96.

[6]商荷娟.引黃涵閘遠程監控系統的研究與設計[D].濟南：山東大學，2007.