水利水電工程中水閘的設計

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合理的應用，符合環保及可持續發展要求。水閘工程是水利水電工程的重要組成部分，其設計水平不但對整個工程質量產生重要影響，同時還和轉換水平存在一定聯系。本文對水閘設計技術要點進行詳細分析，對水利水電工程的建設和發展就有重要意義。

【關鍵詞】水利水電工程;水閘;設計

1水利水電工程中水閘設計技術要點

1.1消能防沖

對水利水電工程進行整體設計時，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，當前氣候變化復雜，水文的基本規律會伴隨著氣候條件產生變化，對水閘進行具體設計過程中，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

水利水電工程建設中，水閘的選址十分重要，應選擇地基基礎較好的地點。一般而言，應優先選擇巖石地基，同時充分考慮到地質和水文分析情況，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，提高土的固結程度，并對工程后續的沉降進行有效控制，提高結構承載力是預壓的主要目的。預壓能夠在保證荷載的前提下減小體積，且閘基會有所增強，如淤泥質土和粘性土地基的應用效果比較理想。但其也存在著明顯的不足，其通常無法在規定時間內完成工程建設，給企業帶來較大損失。

1.3選擇閘型

水利水電工程水閘設計過程中，技術人員對水閘的選擇，應做到因地制宜，科學確定水閘形狀。首先應考慮水閘的實用性、流線型，然后再研究水閘的美觀程度。對水閘進行具體設計過程中，相關設計人員應結合工程場址進行統籌設計構思，充分、全面了解現場實際情況后，再對水閘型進行科學選擇。

1.4水閘地基處理

1樁基方式，在多種施工方法當中，可將樁基概括成灌注樁和預制樁兩種。樁基在一定程度上，能夠承受上拔力和水平荷載，現場施工中得到充分應用，在發生沉降的過程中，對建筑物具備較高的要求，而豎向荷載結構比較集中，荷載也較大，在相應結構中，會因為大面積地面荷載而受到影響。2預壓方式，預壓主要是進行預先加載，對于場地的排水固結進行適當加速，最后適當的提高地基承載力，從而使其得到完善。預壓方式主要存在以下優點：在持續保持荷載的情況下，體積可能會產生較大的壓縮，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地基，可能會產生良好的效果。預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，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，當水流經過護坦之后，因為護坦的作用導致水流速度和能量有所減少，當經過護坦的末端部位時，可能會恢復原來的沖擊能力，而水流所帶來的強力沖擊，會導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，設置的具體流程是將護坦末端進行適當的挖槽拋石，當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置相應的海曼，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計，消力池底板設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。可以將垂直的排水孔設置在水平護板的后半部分，需要將反濾層鋪設在排水孔的下部分。在形態布置上，需將排水孔布置為梅花形，使排水足夠暢通，適當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：當上游水滲透進入河床后，經過閘底板、防滲鋪蓋及板樁，最后經過消力池之后，能夠經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，最為優質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設置防滲止水設施，設置的防滲是設施可以是板樁、淺齒墻或者鋪蓋。通過這種方式，可適當延長底板上游的滲透路徑，促使滲透壓力能夠在消力池底板上被有效縮小。4底板高程，水閘設計過程中，底板高程十分重要，因其對有效泄水、施工質量和工程造價等產生影響。如果出現問題，會導致閘門閉合困難，甚至增加地基開挖難度，對整個水閘流態帶來影響。因此，對水閘底板高程進行選擇十分重要。

2水閘設計管理

2.1水閘設計準備工作

在水閘設計之前，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，對水閘設計進行進一步完善，針對能夠遇到的問題提前預防，防止在建設施工過程中水閘出現問題。在水閘設計過程中，準備工作是重要組成部分，為水閘的設計奠定基礎。準備階段，相應管理人員需制訂科學的管理方案，構建相應質量保障體系，對水閘設計的各個方面加強審查力度，針對設計人員制訂相應標準，選擇高素質設計團隊，預先評估可能會出現的問題，并做好應急預案，在具體施工過程中，對設計方案進行及時優化調整，以防止對工程帶來不利影響。因此，應做出全面的準備工作，設計出高質量水閘，從而確保水利工程質量達到規定標準。

2.2設計中注重水閘質量

水閘設計人員，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。設計人員對水閘相關知識進行充分掌握，進一步了解水閘設計過程中存在的具體情況，充分掌握水閘設計要點。設計人員不但要提升自身安全素質，同時提升水閘使用安全。結合水閘建設施工現場，對實際問題進行科學觀察，并且及時處理。具體操作過程中，對設計理論知識進行充分掌握，讓設計人員在潛移默化當中，能夠掌握要點和訣竅，保障水閘設計能夠順利完成，確保工程施工和水閘的具體設計相一致，促使工程質量得到有效提升。

3結論

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

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（作者單位：濰坊市水利建筑設計研究）