水利工程之水闸基本

• 涵洞式水闸：闸（洞）身上面填土封闭的水闸，又 称封闭式水闸。涵洞式水闸常用于穿堤取水或排水 的水闸。洞内水流可以是有压的或者是无压的。
水闸的组成及构造
• 水闸的主体是闸室。此外，闸室上， 下游都需要有连接段与河道连接。如 图
1—闸室底板 2—闸墩 3—胸墙 4—闸门 5—工作桥 6—交通桥 7—堤顶 8—上游翼墙 9—下游翼墙 10—护坦 11—排水孔 12—消力坎 13—海漫 14—下游防冲槽
• 水闸基础分为粘性土和砂性土。砂性土地基的 承载力和抗摩擦习俗一般能满足要求，地基处 理的重点是解决闸下防渗问题。粘性土地基， 包括淤泥、软粘土，地基处理的重点是加速固 结，提高承载力和抗摩擦系数。
• 软土地基有以下的几种处理方法：
1. 换土垫层 2. 强夯法 3. 沉井法 4. 预压加固 5. 振冲桩法 6. 桩基础 7. 高压旋喷灌浆法
水闸的类型
• 1.按水闸所承担的任务分类:节制闸、进水闸、 分洪闸、排水闸、挡潮闸、排沙闸、排冰闸、 排污闸等。如图
• 节制闸（或拦河闸）：拦河或在渠道上建造。 枯水期用以拦截河道，抬高水位，以利上游取 水或航运要求；洪水期则开闸泄洪，控制下泄 流量。位于河道上的节制闸称为拦河闸。
• 进水闸：建在河道、水库或湖泊的岸边，用来 控制引水流量，以满足灌溉、发电或供水的需 要。进水闸又称取水闸或渠首闸。
15—上游防冲槽 16—上游护底 17—上、下游护坡。
• 1.上游联接段：主要作用是引导水流平稳 地进入闸室，同时起防冲、防渗、挡土 等作用。一般包括上游翼墙、铺盖、护 底、两岸护坡及上游防冲槽等。上游翼 墙的作用是引导水流平顺地进入闸孔并 起侧向防渗作用。铺盖主要起防渗作用， 其表面应满足抗冲要求。护坡、护底和 上游防冲槽（齿墙）是保护两岸土质、 河床及铺盖头部不受冲刷。
• 水闸是调节水位、控制流量的低水头水工建筑 物，主要依靠闸门控制水流，具有挡水和泄 （引）水的双重功能，关闭闸门，可以拦洪、 挡潮、抬高水位，以满足上游取水或通航的需 要；开启闸门，可以泄洪、排涝、冲沙、取水 或根据下游用水需要调节流量。水闸多建在平 原地区，其功能是兼顾防洪、取水、排水、航 运和发电，是综合水利工程。
水闸的孔口尺寸
• 1.概述：水闸的孔口尺寸主要是指确定水 闸在垂直水流方向的孔口宽度，包括单 孔净宽b、孔口数量n闸墩厚度b`。水闸 的过流前缘总宽度B`=nb+（n-1）b`，孔 口过流净宽度B=nb。水闸孔口尺寸的大 小应该满足其承担的任务。即，水闸应 该有足够的过流能力。为了减少工程量， 在满足工程任务的前提下，水闸总是尽 可能减少垂直水流方向的闸室宽度。
• 3.下游联接段：具有消能和扩散水流的作 用。一般包括护坦、海漫、下游防冲槽、 下游翼墙及护坡等。下游翼墙引导水流 均匀扩散兼有防冲及侧向防渗等作用。 护坦具有消能防冲作用。海漫的作用是 进一步消除护坦出流的剩余动能、扩散 水流、调整流速分布、防止河床受冲。 下游防冲槽是海漫末端的防护设施，避 免冲刷向上游扩展。
• 2.水闸孔口设计的主要内容
• 确定闸孔型式 • 拟定闸底板高程（即堰顶高程） • 计算孔口尺寸及溢流前沿总宽 • 泄流能力验算
• ①.水闸的闸孔型式（开敞式）
• 根据水流流态分 : 堰流式,孔流式
图9-5 堰流式闸孔
图来自百度文库-6 孔流式闸孔
• ②根据结构型式分
• （1）宽顶堰：2.5H<堰顶厚度δ<4H或无坎，常用于平 原地区，自由泄流范围大且稳定；施工简单；流量系 数m较小，易产生波状水跃。
• （2）实用堰：0.67H<堰顶厚度δ<2.5H，常用于上游水 位允许有较大雍高的山区，自由泄流时流量系数m较 大，流量Q受下游水位影响较大。
• （3）胸墙式：用于上游水位变幅较大时；可减小闸门 及工作桥高度，增加闸室刚度；不利于排冰排污和通 航。
闸室的安全和地基处理
• 闸室安全问题包括沿闸底板平面的抗滑稳定、 地基承载里和不均匀沉降。
水闸
1. 概述 2. 水闸的类型 3. 水闸的组成及构造 4. 水闸的孔口尺寸 5. 闸室的安全和地基处理 6. 消能防冲 7. 闸下防渗与闸室结构 8. 两岸连接建筑物 9. 其他闸坝建筑物
概述
• 所谓水闸，就是修建在河道、渠道或湖、海口， 利用闸门控制流量和调节水位的水工建筑物。
• 中国修建水闸的历史悠久。公元前598～前591 年,楚令尹孙叔敖在今安徽省寿县建芍陂灌区时, 即设五个闸门引水。以后随建闸技术的提高和 建筑材料新品种的出现，水闸建设也日益增多。 1949年后大规模现代化水闸的建设,在中国普遍 兴起,并积累了丰富的经验。
• 2.闸室段：是水闸的主体部分，通常包括底板 、 闸墩、闸门、胸墙 、工作桥及交通桥等。底板
是闸室的基础，承受闸室全部荷载，并较均匀 地传给地基，此外 ，还有防冲、防渗等作用。
闸墩的作用是分隔闸孔并支承闸门、工作桥等 上部结构。闸门的作用是挡水和控制下泄水流。 工作桥供安置启闭机和工作人员操作之用。交 通桥的作用是连接两岸交通。
• 分洪闸：常建于河道的一侧，用来将超过下游 河道安全泄量的洪水泄入预定的湖泊、洼地， 及时削减洪峰，保证下游河道的安全。
• 排水闸：常建于江河沿岸，外河水位上涨时关 闸以防外水倒灌，外河水位下降时开闸排水， 排除两岸低洼地区的涝渍。该闸具有双向挡水， 有时双向过流的特点。
• 挡潮闸：建在入海河口附近，涨潮时关闸不使 海水沿河上溯，退潮时开闸泄水。挡潮闸具有 双向挡水的特点。
消能防冲
• 水闸泄水时，部分势能转为动能，流速增大，具有较强的冲刷能 力，而土质河床一般抗冲能力较低。因此，为了保证水闸的安全 运行，必须采取适当的消能防冲措施。要设计好水闸的消能防冲 措施，应先了解过闸水流的特点，进而采取妥善的防范措施。
• 排沙闸、排冰闸、排污闸：为排除泥沙、冰块、 漂浮物等而设置的。
2.按闸室结构形式分类
• 开敞式水闸：闸室上面不填土封闭的水闸。一般有 泄洪、排水、过木等要求时，多采用不带胸墙的开 敞式水闸，多用于拦河闸、排冰闸等；当上游水位 变幅大，而下泄流量又有限制时，为避免闸门过高， 常采用带胸墙的开敞式水闸，如进水闸、排水闸、 挡潮闸多用这种形式。