摘要：目前，我国的综合国力在不断的加强，水闸施工是一项重要的水利施工技术。为了确保水闸功能得以充分发挥，应采取多种措施保证水闸设计的科学性及合理性。文章结合虎庄河防潮节制闸工程分析了水利水电工程中水闸闸室设计等方面，以供借鉴。
关键词：水利水电水闸设计
引言
水利水电工程是我国民生事业建设的重要组成部分，是在对当前水资源及自然环境不造成影响的前提下所进行水文改造和整顿。进入新时期，水利水电事业迅速发展，而作为水利水电工程的关键组成部分，水闸也获得了较快发展，其设计及施工都明显改善。水闸是一种既能挡水，又能泄水的建筑物。其类型包括：进水闸、节制闸、排水闸、挡潮闸等。它主要依靠升降的闸门来控制水位，调节流量，从而在防洪储水、排水灌溉、航运发电等民生相关的功能上中得到十分广泛的应用。
1水利水电工程水闸的主要类型
进水闸又称取水闸或者渠首闸，主要为农田提供灌溉水，或者为其他用户提供必要的供水，一般可以设置在水库、河道、湖岸、渠首等位置控制引水流量；节制闸又可以称作拦河闸，一般用于水位、流量的调整，可以在枯水期通过开闭闸门抬升河道水位，以便为上游区域提供航运条件和取水条件，在丰水期通过开闭闸门控制河道总体流量，洪水期能够有效控制河道下泄总流量；排水闸底板高程低、闸身高，能挡住较高的外河水位，在外河水位高度上升的时候，通过关闭闸门可以避免外部河道的水倒灌，当河水退去后，可以打开闸门排出渍水，多设置在江河沿岸，同时当洼地有蓄水或灌溉要求时，又可以从江河取水，具有双向挡水作用；分洪闸泄水能力高、分洪能力强，多建于江河适当地段一侧，若洪水较大，并到达相应的闸口位置时，可以通过开闸分泄，确保河道内的洪水不发生外泄，直接进入闸后蓄洪区、滞洪区、其他支流等分流区域，能够大大降低洪水对下游区域生产生活的影响；挡潮闸具有较为丰富的功能，可以实现挡潮、蓄淡、排涝、泄洪的目的，并且能够向水系提供双向水头作用，当受到外部潮水影响的时候，挡潮闸可避免海水倒灌，还能抬高内河水位，实现蓄淡灌溉，在退潮时可进行排涝，在内河受涝期间具有重要作用，对于建有通航孔的挡潮闸，可以在平潮时期实现通航。
2水利水电工程中水闸设计技术要点
2.1消能防冲
对水利水电工程进行整体设计时，水闸消能防冲十分重要，对于下游的水位而言，需要获得正确的下游水位值，对于水闸的蓄水位置而言，要求有最高蓄水位，通过这种方式能够保障上游具备足够的水量下泄，消能防冲的作用得到凸显，当前气候变化复杂，水文的基本规律会伴随着气候条件产生变化，对水闸进行具体设计过程中，需要进行全面考虑，尽量选择最低下游水位和最高蓄水位。
2.2选址与地基处理
水利水电工程建设中，水闸的选址十分重要，应选择地基基础较好的地点。一般而言，应优先选择岩石地基，同时充分考虑到地质和水文分析情况，若无法满足岩石地基的要求，可使用抗剪性强、渗水性较弱，压缩性较低且承载力较强的土质地基来代替岩石地基。另外施工人员可在原土上加载，以此排除多余的水分，提高土的固结程度，并对工程后续的沉降进行有效控制，提高结构承载力是预压的主要目的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆预压能够在保证荷载的前提下减小体积，且闸基会有所增强，如淤泥质土和粘性土地基的应用效果比较理想。但其也存在着明显的不足，其通常无法在规定时间内完成工程建设，给企业带来较大损失。
2.3闸孔的设计
闸孔的设计包括闸孔型式和尺寸的设计，具体包括宽堰型的选择、底板高程、单孔尺寸及闸室总宽度等。常用的堰型有宽顶堰和低实用堰两种，目前大部分水闸设计均采用的宽顶堰，因为它结构简单、施工方便，同时有利于泄洪、冲沙，且泄流能力比较稳定；只有当上游水位较高，为限制过闸单宽流量，需要抬高堰顶高程时，才采用低实用堰。水闸底板高程与水闸上下游水位、水闸地质条件及引水或者泄流流量因素有关，首先闸底板应置于较为坚硬的土层上，并应尽量利用天然地基，在满足设计流量和地基条件下，进水闸应尽量抬高一些，防止推移质泥沙进入渠道；排水闸则应适当降低一些，以保证将泽水有效排除。而闸室的总宽度应根据设计流量、上下游水位和初拟的底板高程及堰型有关。
2.4进水闸类型和尺寸的设计
进水闸(渠首闸)是目前水利工程中建设的所有的水闸中的一种，它建在河道、水库或湖泊的岸边，它是以控制引水流量，以满足灌溉、发电或供水为目的。其包括从天然河道取水，按取水方式一般可分为无坝取水和有坝（闸）取水两种方式。它的的特点是水闸水流流速较大，需要虑下游消能问题，进水闸的设计尺寸需要达到引水要求，施工单位应该按照水利工程的施工和运营要求来修筑的消力池或其他型式的消能设施。这样保证进水闸在各种的工作情况下，都可以达到水跃共轭水深的要求。水闸闸门的控制运用是保证工程安全运行的主要因素，进水闸不但要有足够的闸孔尺寸，而且要有一定的高度，以便阻挡河中水流和洪水漫顶。如果闸门设计不当，将产生集中水流或折冲水流等不良流态问题。
2.5闸门梁系的设计
水闸闸门的设计和合理运用是确保工程安全运行的重要因素。如果闸门设计和运用不当，那么就会产生集中水流或折冲水流等不良流态的现象，从而对水闸或者水坝的造成冲刷性的破坏。处于减小闸门运行过程中的振动的目的，设计单位在闸门的梁系设计时就充分考虑适当合理的改善水闸的闸门硬度和质量。在闸门主梁系上施工单位除了布置基础的底主梁外，也需要在上部主梁系的结构中采用等荷载设施工的布置方式，因为其便于施工建筑。对于双腹板箱型的底主梁来说，由于闸门底部和流水闸的下游两侧会形成向下8°的偏角度，这样做的目的是使门底底主梁以下悬伸长度来减小底主梁荷载，也为了又可以完全满足底主梁到底止水的距离符合底缘施工和建设的标准，下游侧的水闸闸门梁系倾角设计为27.2°。处于改善水流流态的目的，在底主梁后翼缘与底次梁之间间会采用钢板进行密封作业。水平次梁采用槽钢，近似按等跨连续梁设计，槽钢肢尖向下，以防积水和积尘。
2.6消力池底板排水孔设计
消力池底板设计需要承载不同因素所带来的力量，主要有水流脉动压力、水流冲击力、水力上浮等。其必须具备充分的耐磨抗压，对于重物所带来的冲击，要做到合理抗击要求，同时具备较高的强度和足够的重量。可以将垂直的排水孔设置在水平护板的后半部分，需要将反滤层铺设在排水孔的下部分。在形态布置上，需将排水孔布置为梅花形，使排水足够畅通，适当减轻护板底端位置所带来的渗透压力。
结语
综上所述，在水利水电工程中，水闸占据着十分重要的地位。因此，相关技术人员对水闸工程进行具体设计时，一定要对不同因素进行充分考虑，例如施工条件、水文地质质条件和气象条件等，对各个设计要点进行严格控制。对各个方面的设计工作进行严格考核，从而为水闸质量提供保障，促使水闸作用得到充分发挥。
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论文作者:韩云华
论文发表刊物:《防护工程》2018年第33期
论文发表时间:2019/2/25
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