对水闸设计几个问题的讨论

对水闸设计几个问题的讨论
发表时间：2018-11-14T20:18:03.250Z 来源：《基层建设》2018年第28期作者：王小龙
[导读] 摘要：在水利工程设计中，极为关键的部分就是水闸的设计。

河北省水利水电勘测设计研究院天津 300250
摘要：在水利工程设计中，极为关键的部分就是水闸的设计。

水闸就是利用闸门开关来控制水位，其在水利工程中被广泛应用，作用重大。

水闸是一种水工建筑物，既能挡水又能泄水。

得到高速发展的水利水电技术在水利工程中应用得十分广泛，而在水利工程中，极为重要的就是水闸部分。

因此，本文对水闸工程的设计做了重点性研究分析。

关键词：水利工程；设计施工；水闸；设计方法
引言
水闸的设计十分复杂，施工也很麻烦，需要综合考虑地形、地貌、泥沙等各种与水相关的因素。

水闸设计的选址也是需要现场实地考察，依据多次设计经验选址。

水闸闸门形式设计也是多种多样，一次通过闸门的水流量是水闸闸槛高程设计的重要参考指标。

水闸设计复杂多样，在实际水利工程中，应有效控制水闸设计施工的质量技术，确保水利工程安全运行。

1、水利工程设计施工中水闸设计概述
在水利工程设计中，水闸是水利工程调节水位控制水流量的极为关键的控制开关。

当前，全国各地的水利工程中，水闸的设计施工质量对水利工程的质量有着重大影响，是整个水利工程项目的重点核心。

水闸工程的基础功能就是排水、挡水，排水、挡水具体表现为蓄水在干旱季节可灌溉农田，蓄水可提高江河水位便于通航，合理排水能极大的降低洪水的爆炸。

古时天灾中影响很大的就是洪涝，而现在基本见不到很严重的洪水泛滥了。

雨季降雨量大的时候，通过合理调节水闸可以泄洪、排涝；干旱季节缺水时，可以通过水闸提前蓄水解旱。

水闸在人们的正常生活中起重要作用，有关水闸的设计仍然需要当今水利人才的不断研究完善。

2、水闸的工作特点
水闸既可以挡水，也可以排水，水闸常常修建在平原地区，但是平原地区的土质一般比较湿软，多是淤泥黏土。

淤泥质土的特性是土的承载能力弱，容易压缩压缩性大，在这种土上修建的建筑物如果不采取防范措施，很容易发生不均匀沉降。

因此，水闸的稳定性是水闸设计中的重要考虑问题。

上游下游水位差产生的渗流作用对水闸的影响重大，对水闸有极大的渗流压力，破坏建筑物的稳定性，危及水利工程安全，需要布置完整的防渗排水系统，保证水闸的稳定，确保水利工程的安全运行。

3、水闸设计方法
3.1消力池
目前，由于人类对环境影响的程度越来越大，我们所处的自然环境出现了很大的变化。

所以，工程施工时必须要全面地考虑水位以及相关的地理位置。

一般来说，控制工况属于水闸设计中关键的环节。

进行工况控制时通常选择一段河水，测定其流速，为之后的工作打下基础。

在设计消力池的时候，我们应该通过计算来展开全面的测算，确保工程的质量能够令人满意。

3.2防冲槽
在水利水电工程中，防冲槽的主要作用就是用来加强水闸末端的性能。

当水流经过关卡时，受其阻碍作用，水流速度以及能量都会相应的被减弱。

但在经过关卡的末端时，水流的冲击力会加强，对河床造成巨大的危害。

防冲槽的设计就是为了能够在水流冲击河床的过程中，参差不齐的石块分散水流，而且石块还会在形成冲坑的过程中顺势滚下，使冲坑有效的避免向上游扩展，为工程营造出安全的环境。

3.3挑选准确的闸型
水闸具有非常多的闸型，不同的闸型具有着不一样的特征以及性能，因此在挑选闸型的时候，要结合具体的状况来挑选，才能提高工程的质量。

水闸的种类多种多样，应用什么样的水闸是由许多因素共同决定的。

所以在挑选的时候，一定要结合实际情况选择最合适的闸型。

3.4闸基防渗面层的排水
水位差在水利水电工程中是十分普遍的，尤其是在河水的上游与下游之间。

水位差的存在使水流具有很大的能量，这就在一定程度上对水闸造成了很大的安全隐患，所以做好排水是一项十分必要的工作。

具体的设计原理是：上游河水渗透进河床中，经过闸的底板，再通过消力池，最后经反滤层将上游的水排入下游地段，这样就有效的构建了排水系统。

但是若要保证有效的的渗水工作就要用最快最高的效率将多余的水排出工程外，具体的防水设施可以是铺盖，其可以延长上游水的渗透路径，而且还可以减小消力池底板的压缩力，同时设置的滤水层同样也可以有效的排水。

就排水孔的设计来说，可以将其布设在消力池水平段，并同时在排水孔的下面设置反滤层，最大程度的保证排水的流畅和减轻渗透的压力。

排水孔通常应该按梅花形来进行布置。

4、水闸设计中的注意事项
4.1水闸的稳定因素
由于水闸拦截上游水流，上游和下游会产生较大的水位差，这会使上游与下游之间的水闸承受较大的压力，因此闸门必须坚固并保持其稳定性。

此外，上游的水位在干旱期较低，整个闸门的重量将直接在闸门的基础上，在竖向荷载作用下，水闸的基础变形甚至会被挤压出来，基础将在下一次洪水中冲刷。

因此，在设计中，必须保证闸门的基础面积，减少水闸对基础压应力的破坏。

4.2水闸渗流问题
闸门关闭后，水闸与基础、水闸及两侧的渗流现象将由上下水位的巨大差异引起这种渗流作用降低了闸门的抗滑稳定性。

同时，在渗流的连续作用下，地基中的土体容易被带走，把地基弄空是非常危险的。

此外，还减少了闸门堵水和蓄水的效果，在水闸设计中应采取相应的预防措施。

3.3水闸以及地基沉陷问题
软土层本身具有很强的压缩性，水闸、地基和蓄水的重力都作用于软土层。

对于基于软土层的闸，水闸将有不同程度的下沉，或荷载不均匀，会导致局部沉陷，当基础和水闸严重下降时，会引起闸室和闸门的严重变形，失去闸门的基本功能。

3.4水闸开闭时的冲刷问题
在开闭闸门中，当上游和下游水流的水位差较大时，水的流速将增大。

特别是水闸在开闸和闭闸时对水闸影响较大，下游水流也会有
较大冲刷，对水闸和水闸地基有很大的负面影响，对水闸有很大的威胁。

2.5水闸裂缝问题
首先，施工作业的温度要求要明确，减少内外应力效应。

第二，在设计时应明确混凝土添加剂、水的pH值和骨料要求。

施工时，采用不合格的骨料和拌和用水，不仅降低混凝土强度，而且干燥后混凝土也会产生裂缝。

第三，在设计时应科学地使用钢筋，在一些施工中，各方面将按照标准实施，裂缝也会发生。

因此，设计应从结构入手，合理地释放应力，减少裂纹的发生。

结束语
在水利工程设计中，极为关键的部分就是水闸的设计。

所以在设计过程中，有关水闸的选址、水闸闸型的选择、水闸闸槛高程的确定、水闸的排位布置、水闸地基处理等均需要综合考虑多个方面因素，保证水闸工程质量，从而确保水利工程能安全稳定的运行。

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