關于水利水電工程中水閘的設計探討

賈曉雪

摘 要：水閘是水利水電工程建設中非常普遍的一種水利設備，它承擔著引水和排澇的功能，它的正常工作直接關系到水利工程能否正常運行，它的施工直接影響到水利工程的整體建設，在對其進行設計時要充分考慮好實際情況，對周圍的環境有一個詳細的調查和研究，對其設計的各個方面都要嚴格按照要求來執行，以保證水利工程的質量。本文筆者對水利水電工程中水閘的設計進行了分析探討，希望對相關從業人員具有借鑒意義。

關鍵詞：水利水電工程；水閘；設計

1 前言

水利工程的建設極大的影響了人們的生活，目前，水利水電工程建設的數量也如雨后春筍。水利工程的建設有利于減少洪澇災害的發生，水利工程將多的水聚集起來用于轉化成電能，不但可以將過多的水變廢為寶利用起來成為可用的資源，之前的都是通過煤炭、石油等發電，水力的使用有效的節省了資源減少了浪費。實現將水能轉化成電能中最重要的一個環節就是對水速的控制，而實現對水速控制的最重要的部分就是水利工程中的水閘的設計。

2 水閘工程的定義

在我國水利水電工程建設中，水閘施工屬于綜合性的施工方案，直接關系到整個工程的運行效果，其主要有兩個階段：①事前考察階段，水閘施工技術容易受外圍因素影響，施工前，施工人員應對周圍的地形地貌、天氣、水文等指標進行數據分析，確定最佳的施工位置，在降低成本的同時也能縮短施工時間。②施工階段，水閘施工技術的過程復雜技術含量很高，施工人員可以采用分塊施工的方法，使水閘底板和閘墩之間的混凝土充分凝固，起到支撐整個水閘結構的作用，縮短工期。此外在進行混凝土澆筑工作時，可事先留有孔洞，方便施工模板的拆除，避免對施工墻體進行破壞影響整個水閘的質量[1]。

3 水利水電工程中水閘設計要點

3.1 水閘選址與地基處理

在水利水電施工中， 做好水閘選址是非常重要關鍵的工作。最佳的選址方向是面朝地質相對較好的地基，同時結合施工進行綜合考慮。通常，在水閘設置過程中，需要結合水閘地質與水文進行分析，在優選巖石地基的情況下，選擇相對完整、新鮮的巖石地基，如果都不符合巖石地基要求，則可以選擇抗剪強度好、滲水性不強、抗滲性高、壓縮能力低、高承載力的土質地基。預壓是在原狀土的基礎上進行加載，以排出土中水分，預先固結好土，控制建筑物后續地基沉降，改善承載力。預壓的優勢在于：在持續荷載的基礎上，壓縮體積。 預壓的缺陷在于：規定時間內很難高效完成，對于工期較緊的施工，盡量避免該施工方式。 因為河水與閘基地下水聯系緊密，很難有效降水，所以解決問題需要很長的時間。 換土墊層作為相對傳統的施工方式，操作簡易，在實踐中通常不會帶來問題，因此，換土墊層是地基處理方法的首選[2]。

3.2 結構設計

水閘的結構設計并不是統一規定的，需要依據各地方情況展開，無論是其主體結構還是外在形式，都必須符合各地區地勢結構、水閘功用、水流特性等情況展開，在此過程中，需要充分考慮到水閘負載狀況，這樣才能夠確保閘室與翼墻相對抗滑作用的穩定。另外，還應該充分考慮本地地質條件與水閘現場結構情況，對地基進行有效處理。在水閘建筑物上，需要做整體結構與各部分結構的規劃計算，保證整體水閘結構的功用與安全性。

3.3 防滲排水設計

在防滲排水設計方面，需要綜合考慮最高水位差、上下游地基狀況與工程實際操作，保證滲漏設施與非滲透底板的滲流區域能夠構成上部密閉不透水的邊界狀況。另外，還應該在安全范圍內確定地下輪廓線所對應的滲流與出逸坡度下降相關值，同時還應該準確計算滲透壓與抗滲水性。在滲流與出逸面上，需要設置反濾層、排水溝槽與減壓井等，確保穩定安全迅速的將滲水引流到下游處。

3.4 水利設計

依照相關指標與要求，結合實際情況，做好水閘水利對應設計。在此過程中，需要綜合考慮水閘運用方式以及水流過閘的狀態，并且對閘孔凈寬度進行嚴格的規劃和設定。對于消能方式，必須嚴格依照閘下水位指標、選址處地質情況等對水利情況進行精算，運用水躍消能方式，可以準確設計出防沖的具體布局與尺寸。在實際設計過程中，如果僅僅只做水閘預估，而不做精算，則可能會產生較大偏差，進而造成水閘上下游河床所對應的沖淤變化產生較大差異，導致上下游水位異常。 最后，還需要注意的是，在水閘設計中，越大規模的水閘設計，其精度要求就更高，相關模型測試也必不可少，因此，必須保證設計計算精準、科學、合理。

4 水利水電工程中的水閘施工技術

4.1 開挖施工技術

在整個水閘工程中，開挖施工技術是所有流程的第一步。因為水閘工程的選址一般選在地形有起伏的地段，施工日程長，開挖工程具有很高的難度性。為了避免對山地墻體造成嚴重破壞影響其穩定性，在進行開挖施工前，施工人員要事先對斷面進行考察，確認其是否符合施工標準。另一方面開挖施工技術要求有很高的精確性，需要施工人員有熟練的操作意識，因為開挖深度過深容易破壞水閘工程的地基，嚴重危害水閘工程的整體穩定性。所以在開挖施工前，工程設計人員要先對工程的挖掘深度、挖掘位置、挖掘角度等指標進行測量計算，為施工人員的開挖提供數據保障。在施工之前要使用相應的方法對地基進行加護處理，例如高壓旋噴樁、深層攪拌樁等化學注漿加固法，擠密碎石樁和CFG樁等深層擠密法，以及排水固結法、預壓法、夯實法、換填法等。

4.2 金屬結構的施工技術

在水閘工程中，金屬結構的質量將直接影響整個施工質量，施工人員要嚴格按照國家規定的技術標準進行施工。在開始施工前，施工管理人員應首先對使用的金屬材料進行質量檢測，并要求賣方廠家開具質量保證清單，確保施工材料是符合施工標準的。由于材料的驗收地址與施工地點距離較遠，為了避免材料在長時間的運輸過程中損耗，施工人員可以采用分開裝運的方式，等材料運到施工現場再進行組裝。

4.3 混凝土施工技術

在水閘工程中，混凝土工程是影響水閘整體結構穩定性的關鍵。為了保證水閘結構的穩固性和混凝土質量的可靠性，施工人員在混凝土澆筑前要先抽檢混凝土質量。保證混凝土質量優越性的關鍵在于砂石的調配比例，如果出現搭配比例失衡，會嚴重危害混凝土澆筑的質量，引發水閘工程出現大面積的墻體裂縫。另外，高溫也是威脅混凝土質量的重要原因之一，溫度的不穩定變化會導致混凝土結構的內外氣壓失調產生沖擊力觀察整個混凝土結構。一般情況下，混凝土技術主要用于閘墩、水閘底板等地方，因此為了提升混凝土施工質量，施工人員可以采用一些溫控手段，避免出現裂縫。

5 結語

水閘的設計是水利工程能夠充分利用水資源的關鍵，因此，對其的設計研究討論具有重大意義。水閘的設計是夠合理是完善水利工程建設的重要途徑，根據水利工程的各種差異，在水閘的設計上也要注意，要將多方面的因素放進去綜合考慮，這樣設計出來的水閘才會符合當地的需要。水閘是用來控制水速的，在這其中受到的水的沖擊力一定是非常的大，所以，對水閘的設計的要求也是非常的高，這樣才能保證水利工程水閘控制水速的質量，才能保證水利發電的穩定性。

參考文獻：

[1] 朱嘉奕.水利水電工程中水閘的設計分析[J].城市建設理論研究（電子版），2017（10）：262.

[2] 李宏偉.水利水電工程中水閘的設計探討[J].科技創新與應用，2017（22）：110+112.

[3] 郭浪飛.關于水利水電工程水閘設計幾點思考[J].綠色環保建材，2017（9）：223.