摘要：近年来，我国的水利水电工程建设越来越多，在水利水电工程中，水库是非常重要的一部分，其设计的好坏直接关系到水利水电工程整体质量的好坏。而水闸作为水库的重点与关键，主要起到了抗洪排涝灌溉以及通航等作用。做好水库水闸设计，有利于水利水电工程充分发挥其作用，更好的促进社会经济发展。本文分析了水库水闸设计，并对其中的注意事项进行分析，力求完善水闸设计，提高水利水电工程的社会经济效益。
关键词：水利水电；水库；水闸；设计
引言
当前我国的水利水电工程中的水库水闸设计十分关键，它是水库做好抗洪、排涝、给水、灌溉等工作的重要设施。因此，在进行水库水闸设计时，必须结合具体的工程情况进行水闸底板、闸墩、止水设施等设计。然而，由于水利工程中的水闸工程结构构造复杂，设计师在进行水闸设计时尤其应当注意结合现场环境，设计出合理、优质的水闸布局构造。
1水闸的分类
1.1进水闸
在农田水利工程建设中，进水闸位于渠首，并按照引水需求的水闸建筑。在不需要引水的情况下，可以关闭水闸进行挡水，防止河水进入渠道。水库、湖泊、河流或渠道水闸的建设，不仅可以水力发电及农业灌溉，还可以控制进入水渠的水流量，起到防洪排涝的作用。所以，在進行水闸设计时，进水闸需要足够的高度和合理的闸孔尺寸，不仅能满足调水的要求，又能避免洪水漫顶情况发生，减轻洪水的危险险情。
1.2节制闸
节制闸又称为拦河闸，其作用是通过调节水位和流量，在枯水期时截断河道以便抬高水位，以便利用上游航运和进水闸取水，并在洪水期进行下泄流量控制。
1.3排水闸
排水闸主要分布在江河沿岸，其主要功能是排出水闸内的污渍水。当河水水位上升时，关闭排水闸门可以防止河水和洪水的侵入，出现倒灌现象，当河水落下时，可以打开排水闸进行排污。由于排水闸门需要将洼地中的污水排出上，还要防止外河水位的进入，因此，在对排水闸进行设计时，要有足够高的闸身，底板高程应该较低，能够起到双向水头的作用。
2水库水闸设计分析
2.1设计进水闸类型和尺寸
水闸的设计，首先去要对水闸的类型以及尺寸进行设计。进水闸是修建在渠首按需要引水的建筑物，当不需要引水时，则关闸挡水，以免河水进入渠道。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。当天然河道水量丰富，水位也能满足引水要求时，可采取无坝取水方式，即直接在渠首修建进水闸引水；当天然河道水位不能满足引水要求或引水流最较大（占河道来水30%以上）时，由于引水有困难，常需采取有坝取水方式，即除了在渠首修建进水闸引水外，还需在河道中修建拦河坝（闸），拦断河流，壅高水位，迫水入渠，以满足进水闸引水要求。
2.2节制闸基本形式与尺寸的确定
在进行节制闸的闸门设计时，其闸槛高程需要将多方面的因素考虑在内，比如河道的地质地形、水文条件以及相关泥沙淤积报告等等。设置在平原地区的节制闸，需要将节制闸的闸槛高程与闸址位置天然河底的平均高程保持相一致，如果设计的闸槛高度太高，容易使水闸上游出现严重的淤积，导致水位不断抬高，上游水闸的堤防负担大大增加。如果天然河床属于复式断面，节水闸的闸门需要采用不同深度的闸槛高程，以满足其与水闸的上、下游河床断面是一致的。为了保持维护河道的自然流态，在深浅闸孔之间还需要设置闸墩或导墙，以进行分隔。如果在山区河道建设节水闸，河床坡度比较大，即使水闸闸槛前面被泥沙淤积，上游也不会出现太大的影响，因此，进行水闸设计时，可以将节水闸的闸槛高程高出河床面，在进行施工建设时，可大大减少工程量。确定闸门高程是节制闸孔口设计的重要环节，需要对多方面进行全方位的深入分析验证，以保证闸槛高程设计的合理性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在确定节制闸开孔数量以及尺寸大小时，要满足上游水位与下游泄水量不超过相关规范要求的限制水位、安全泄量，还需经过精确的设计及校核洪水的水力一些列计算后得到。闸孔形式主要以开敞式为主，方便宣泄洪水以及漂浮物。如果闸室的高度过高，可选择双层式：在顶部位置，开启后为堰流，可以进行宣泄洪水量、漂浮物；当底部开启时，为孔流，可以进行清淤排沙。双层式的闸孔设计还能够完善闸室的受力条件，当闸门开启时，力量有所减少。
2.3闸门梁系设计
在运行过程中，闸门会不可避免的产生振动，因此，在进行闸门设计的时候，需要将闸门的整体刚度进行加强设计。在布置闸门主梁的时候，除了包括底主梁之外，还包括了上部主梁等。为了便于制造，主梁界面可以采取相同的。底主梁采用双腹板箱型梁，由于闸门底槛下游侧有向下5°的偏角，为减少门底底主梁以下悬伸长度以减小底主梁荷载，同时又能满足底主梁到底止水的距离符合底缘布置的要求，下游倾角设计为26.2°，底主梁与底槛的夹角则为31.2°>30°。为了对水流流态进行改善，需要用钢板将底主梁后翼缘以及底次梁密封起来。而水平次梁则选用槽钢，其设计以等跨连续梁为依据，将槽钢向下，这样能够有效避免积水与积尘问题的产生。
3水闸设计的相关问题分析
3.1稳定问题
在水闸工作运行中，对上游水位的拦截比较高，会导致下游水闸产生较大的水位差，压力水平比较大，造成水闸向着下游方向慢慢移动，因此，在进行水闸设计中，可以通过增加水闸重量的方式来确保水闸的稳定度。与此同时，水闸在服役期间，当出现干燥的季节水位较低或遇到枯水期时，增重产生的竖向荷载将会加大基础底部的压力，一旦基底压力超过了地基承载力，则会引起地基的土体变形或挤压，进一步加大了水闸和地基出现滑动的风险。因此，在进行水利工程水闸设计中，一定要将基础的承载能力考虑在内，保证水闸基础面积，进而减少水闸基底的承受压力。
3.2渗流问题
在进行水闸设计的时候，要注意渗流问题。在挡水过程中，水闸会受到上下游水位差的作用，从而容易导致闸基以及水闸与两岸连接部位出现渗流的问题。当水闸存在渗流的时候，水闸底部将会受到向上的扬压力，从而导致水闸重力减少，这会导致水闸的抗滑稳定性降低。如果两岸或者闸基是土基的时候，渗流问题的存在还会将土层中的细颗粒带走，从而导致闸后出现翻沙鼓水的问题，严重的会导致闸基被掏空。侧向渗流问题会给两岸连接的建筑物产生水平水压力，从而对建筑物的稳定性产生不良影响。如果渗流水量过大，会对水闸的挡水效果产生直接影响，甚至是无法蓄水。
3.3冲刷问题
水闸开闸泄水时，闸下游无水或水深很浅，在上、下游水位差的作用下，过闸水流往往有很大的流速，其具有的能量将引起闸下游的严重冲刷。如冲刷范围扩大到闸基时，将因闸基被淘空而导致水闸失事。此外，水闸两岸多为土层或软弱岩层，特别是当闸孔数目较多时，开启个别闸孔容易形成折冲水流，对下游河岸造成严重冲刷，也会危及水闸的稳定和安全。
3.4沉陷问题
当水闸所处的地基为软土时，由于软土的压缩性比较强，水闸将会因为自身重量以及竖向荷载作用产生沉陷问题，特别是当水闸地基土层没有均匀的荷载分布，水闸极易发生沉降，闸室出现倾斜问题，严重情况下将导致水闸出现断裂，影响其在服役运行中的安全性、稳定性。
结语
总的来说，水闸设计问题关系到水利水电工程的正常运行。因此，必须要加强水闸的设计质量。在设计过程中，需要以科学准确的现场资料为依据来进行，在设计过程中，要注意常见的稳定、渗流、冲刷以及沉陷问题，从而确保水闸设计质量，将水利水电工程的作用充分发挥出来，更好的促进我国社会经济的发展进步。
参考文献
[1]张杰.浅析水利水电工程中的水闸设计问题及其设计[J].建筑工程技术与设计，2016(23).
[2]李晓春.水利水电工程中水闸施工技术与管理探讨[J].建筑工程技术与设计，2015(31).
论文作者:马腾
论文发表刊物:《基层建设》2018年第5期
论文发表时间:2018/5/21
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