水利水電工程中水閘的設計探討

李宏偉

摘 要：水是我們日常生活中不可或缺的事物，猶如空氣一般。水是生命的源泉，是大自然賦予我們的東西也是哺育我們的東西。我們在對于大自然中的水進行特性研究，這樣的研究被稱之為水利水電。水利水電工程是以國家發展為前提進行的，是我們對于資源的可持續性利用。水利水電的發展與開發有效的提高了我國的經濟發展。在水利水電工程中水閘是不可缺少的一部分，文章就水利水電工程中水閘的設計進行探討。在水利水電工程設計的過程中水閘是一個不可缺少的部分，文章對于水利水電工程中水閘的設計進行簡要的分析與探討。

關鍵詞：水利水電工程；水閘；設計

中圖分類號：TV66 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）22-0110-02

引言

水利水電在我國的發展史可以追溯到秦漢時期，在現代我國也有大型的水利水電工程，例如：三峽工程、葛洲壩工程等等。建設水利水電工程的目的在于對水資源進行合理開發，主要還是向水利發電、農業灌溉等有利的方向進行發展，水利水電的開發主要是利用水利發電，水利發電能有效的進行水資源的利用同時也可以節約能源。但在水利水電工程中水閘的設計至關重要，在水閘設計中必須要做到科學合理。

1 概述

1.1 水閘

水閘是修建在河道渠道中利用閘門控制水速流量計調水位的水中建筑，在河道渠道中得到廣泛的應用，水閘主要修建于河道與渠道中，其主要目的就是便于控制水的流速。水閘的設立可以有效的對洪水澇水進行宣泄保證下游的正常供水，同時水閘也可以滿足發電、農用灌溉、生活用水等方面的需要。在水利工程中水閘的分類有很多種，水閘按照用途可以分為：節制閘、進水閘、沖沙閘、分洪閘、擋潮閘、排水閘等。按照水閘的結構可以分為：開敞式、胸墻式、涵洞式等。按照水閘的結構性質可以分為：開敞式、胸墻式、涵洞式。

1.2 水閘的組成部分

水閘的組成部分為：閘室、上游連接段、下游連接段這三部分。水閘主要是通過上游連接段、閘室、下游連接段這三部分組合而成，閘室作為水閘的主體部分主要分為：底板、閘門、啟閉機、閘墩、胸墻、工作橋、交通橋等。上游連接段主要的組成部分在于翼墻和護坡。下游連接段主要由消力池、護坦、海漫、防沖槽、兩岸翼墻、護坡等幾方面組成。

1.3 水閘的特點

按照水閘的分類對于水閘的特點進行以下描述：

節制閘：節制閘主要是用于調節水位和流量，其主要用于干旱時期河流的節流，通過對于河流的節流進行水位的上升，其目的在于滿足上游的航運。而在洪水期，節制閘可以有效的控制下流流量，防止下游出現大面積的澇災。

進水閘：設立進水閘的主要目的是控制水流量進入水壩，一般設立在水壩或渠道進水的位置。

分洪閘：分洪閘其主要特點在泄水能力大，能及時的分洪。分洪閘主要修建在江河的適當地段。

擋潮閘：在沿海地段常常會受到漲潮的影響，在漲潮的過程中為了防止海水進入江河我們會在江河的出口修建擋潮閘，修建擋潮閘的主要目的就是在于防止海水倒灌。

排水閘：排水閘修建在江河中，雨季中排水閘起的作用在于防止水位上升時出現江河中的洪水倒灌，其作用與擋潮閘相當。

2 消能防沖的設計

在水利水電工程中水閘是至關重要的，同時在設計方面也是重中之重，在水利水電整體設計的過程當中水閘的消能防沖是非常重要的，對于下游的水位要取得正確的下限值，水閘的蓄水位置要取得最高點，在這樣的條件下才能使上游具備足夠的水量。以這種情況為例，在這種情況下消能防沖就起到很好的作用。現在氣候變化較快，水文的基本規律也在隨著氣候條件發生變化。在水閘的設計當中要全面的考慮，盡可能的選取最低水位及最高的蓄水位。

3 水閘的選址

水閘的選址很重要，水閘選址時主要還是考慮現場的基本情況，選取適合于水閘設立的區域，同時對于水閘的選址的基本水文情況及地質條件要考慮，在同樣的條件下優先選取巖石地基，在巖石地基的選取過程中一般選擇巖石比較新及完整度好的地域，在沒有巖石的地基較好的河段則可以選擇土質地基，但選擇土質地基的要求比較高，例如，土質地基的透水性、壓縮性、抗滲性、抗剪度等等。

4 閘型的選擇

在水利水電工程設計方面，設計人員應該因地制宜的選擇適合該區域的水閘形狀。在水閘形狀的選擇上首先應該考慮到是水閘的實用性而不是水閘的美觀程度。如果設計需要設計人員應該在現場進行設計構思，對于現場實際情況有所了解后再對于水閘進行有效科學的選擇。

5 地基處理

水閘地基處理的主要方法有三種，樁基法、預壓法以及換土墊層法。在處理的過程中我們要做到因地制宜。在合適的地段選擇適合的施工方案，減少施工時間。在沉降過程中我們可以使用樁基法進行施工但樁基法對于建筑物的要求較高；預壓的方法適用于黏性土地地基及淤泥中，在這兩種地質中可以收到很好的成效。但預壓法最大的缺點就在于時間周期較長，且不能按實際時間完成階段性工作；換土墊層的方法是傳統方法之一。換土墊層的方法還是比較穩妥的也是常用的方法，但換土墊層的缺點在于施工方面的預算，可能會導致階段性預算的超出。在這三種方法中我們應該根據實際情況選擇一種合理的施工方案。

6 水閘排水設計

在水利水電工程中消力池也是必不可少的一部分，消力池的底板上設計排水孔是必然的。在消力池水平底板應該設計垂直的排水孔，且排水孔的位置設在后半部分，然后將反濾層鋪設在排水孔的下方，消力池在水利水電中猶如水閘一樣重要，在消力池中設置排水裝置是必須的，在設計的過程當中應該在消力池底板中設計排水孔，而排水孔的位置應該垂直于水閘，在設置排水孔后還是應該注意反濾層的設置。盡可能的將排水孔設計成為梅花形，以便于排水暢通。閘基防滲面層的排水的具體流程在于：上游水滲透進河床，再通過水閘底板，最后經過消力池，經過消力池中的反濾層的排水孔流進下游河段。對于地基滲水方面，最好的辦法在于高速的水排出去，在這基礎上還想要加快速度就要將防滲設施設置在高水位的地方，通過減少水的壓縮性來提高水的流速。閘基防滲與排水孔的設置相當重要，主要對于防滲面層的排水，其排水的目的就在于提高水的流速。以提高流速為目的設置防滲層是應將防滲層設置在最高水位的位置。這樣能溝很好達到預期的效果。

7 底板的高程

在水利工程中水閘的底板高程非常重要，因為地板高程關乎施工的質量、造價等等，如果一旦出現問題那可能導致閘門的閉合出現問題甚至可能造成地基開挖難度增加，同時還影響著整個水利工程流程的順暢度。所以在選取水閘底板高程時要進行多次審核決議后方可實施。

8 結束語

水閘在設計的過程中會出現諸多困難與問題，是對設計人員的認真性及態度的一種考驗，要求人員進行更科學更合理的設計。在水利水電工程中水閘是關于整個工程的質量，要嚴格把控好所有可以出現漏洞的環節，保證水閘能夠安全運行，同時水閘的設計的合理性及科學性也關乎到下游人民的用水安全及生命安全，所以不管在施工還是在設計當中我們都要做到穩扎穩打，把控好水利水電工程中的每一個環節，保證工程的施工質量。

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