探討水閘設計要點及方法

張偉濤

【摘要】水閘是水利工程的一個重要組成部分，常言道，堤防之險在于水閘，水閘的設計作為水利工程建設的一個重要方面，對其設計的要點與方法也有比較高的要求。本文主要對水閘設計的要點與方法進行了一定的探討，主要包括水閘的選址，水閘的地基設計，水閘的消能防沖等。

【關鍵詞】水閘設計；要點；方法

1、前言

水閘是一種既能擋水，又能夠在工程中泄除多于的水量，是一種依靠升降閘門來控制水位的水工建筑物。在現階段水利工程中被廣泛的應用在防洪、灌溉、排水、航運和發電等多個行業之中。水閘一般可分為節制閘、進水閘、分水閘，排水閘、沖砂閘，不同的水閘其功能不同，在很多情況下，為滿足水利工程的需要，多種類型的水閘可以一起應用于同一水利樞紐中。

2、水閘設計要點及方法

在水利工程中最為重要的一個組成部分就是水閘，且其跟其他的建筑相比，較為特殊，所以對其進行設計時常常會受到多方面因素的影響，主要有三方面，第一受施工條件的影響； 第二受地質條件的影響； 第三，受力條件的影響。 所以要想做好水閘的設計工作，就要做好以下幾方面的工作。

2.1水閘的選址原則

關于水閘選址的原則，筆者根據多年的經驗，供同行參考。在建筑水閘的時候，選址是十分重要的問題，特別是近些年由于選址不當造成問題的事故的增多，使得建筑師們有著自己的考慮。一般來說，選址不當是造成事故的重要原因，再加上工作人員沒有很好的進行處理，使得地基不穩、水閘失靈，很多的水閘發生滲水現象，甚至被沖刷破壞。

水閘選址有一定的原則可循，穩定性和安全性是選址的基本原則之一，為了更好的滿足水閘的使用要求，水流的穩定以及造價是需要綜合考慮的問題，成功的水閘一般都是安全的、穩定的、同時使便宜的。針對這種情況，我們在水閘選址的過程中，需要考慮當地的地質條件和環境，選擇一些本省質量很好的地基，同時對于巖石地基也有要求，需要承載能力強，壓縮性好，滲水能力強的土質地基，然后在選擇的范圍方面可以適當的擴大。

如果選擇的天然地基的話，需要對地基做二次技術處理，一般來說，這種處理的費用是非常高的，一般會達到總造價的五分之一到三分之一，因此如果能在當地找到優良地基，考慮各方面的因素，做好施工和技術管理工作，這是最好的方式，如果沒有，只能選擇天然地基進行改造，保證不會發生事故。

2.2做好地基處理工作

在如今的水利工程建設中，處理水閘的地基已成為一個重點施工環節了，通常來說在水利工程施工中，處理地基的方法有很多，而就現階段的工程項目來說，對地基處理一般有以下幾個主要目的：第一，能夠進一步提高地基的承載能力，使得建筑工程更為穩定，且具有較強的承載力。第二，有利于處理好地基中不同的安全隱患問題，并將地基中的有害物質消除掉，防止地基發生沉降。第三，能夠有效減少土壤中水分的含量，避免因為存在的滲漏隱患而使得地基發生變形，并最終導致地基出現滑移的隱患。

現階段，在我國水閘地基中常見的安全隱患有兩方面，其一，承載力較低，其二，沉降嚴重。所以，在如今的一些工程項目中要想解決這兩個問題，就要使用不同的技術手段：①墊層法；②替換法；③填充法；④灌漿法等。其中，由于墊層法和填充法在工程項目中不易受外界因素的影響，且對于地基處理有著較高的強度，所以這兩種方法在處理水閘安全隱患方面最為常用且備受關注。

2.3水閘消能防沖方法設計研究

水閘消能防沖工程設計包括計算工況和消能防沖設施形式的選擇，消力池（深度、長度、底板厚度）、海漫長度，河床沖刷深度計算和跌坎計算消力池（深度、長度、底板厚度）、海漫長度、河床沖刷深度計算和跌坎計算在很多專著中均有較為明確實用的計算方法。但如何準確選擇計算工況，如何選取消能防沖設施等方面論述得不多，同時很多水閘因計算工況的不準確導致工程設計標準偏低，消能防沖設施形式選擇不當導致消能防沖設施經常沖壞。

2.3.1水文條件的變遷

（1）河網區聯圍筑閘改變了原來河網分流條件，使主河道水位雍高。（2）河道灘地的碼頭、工廠、道路以及眾多的占用河道斷面的橋墩，這些設施除了束窄了行洪斷面外，還改變了河道原來的天然狀況，改變了水流的邊界條件，加大了糙率，因而提高水位。

2.3.2河道地形的變遷

天然河道隨季節的變化其來水量在變化，其含砂量也在變化，河床總是時沖時淤，處于動態平衡狀態。若河道上游筑水庫，則攔截了洪水，削平了洪峰，亦攔截了泥砂。洪峰值少，夾帶泥砂少，改變了天然的動態平衡狀態，河道筑閘后，加劇了這種不平衡狀態。由于水閘消能設計的控制工況是：保持閘上最高蓄水位，宣泄上游多余來水量，下游水位取下限值，水閘防沖設計的控制工況是：水閘泄放最大設計洪水量，相應下游水位最低，所以由于下游河床不斷降低，下游水位低值也隨之降低，隨河道變遷出現的新低水位低于原設計工況的下限低值，原控制條件就不能適應變化了的河床，消能防沖效果必然差，很多水閘經常發生護坦或海漫被沖壞的情況。

2.4閘室安全計算

閘室的安全與穩定對于水閘功能的發揮具有重要的作用，因此對于水閘的閘室需要進行一些計算，確保其安全。需要計算的主要包括荷載組合、基底應力計算、抗滑穩定計算等。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。而基底應力的計算包括力矩計算、正常運用情況下的基底應力以及竣工檢修情況的計算等。抗滑穩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，以此來得出抗滑穩定系數。

3、結語

在水利工程施工之中水閘具有著獨特性和個性，在設計中水閘要結合實際進行嚴格控制，這主要是由于工程中水閘是不存在共性的，如何使水閘設計做到安全、經濟和合理，提高水利工程建設的設計水平，始終是擺在設計人員面前的一項重要的任務。在這些水利工程建設中，有很多成功的工程設計、施工經驗需要系統地進行總結和理論提高，同時還有很多工程問題和技術難點有待于去解決和攻關。

參考文獻：

[1]唐通文.關于水閘設計要點方法探究[J].新材料新裝飾，2013，12（34）：24-25.

[2]王宏軍.對水閘設計方法的探討[J].科技與企業，2013，22（12）：195-196.

[3]卓捍衛.水閘工程防滲排水設計要點[J].城市建設理論研究，2013，3（21）：88-89.