水利工程水闸设计初探

      摘要：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。 

　　关键词：水利水电工程；水库；水闸；设计 

　　1、水库水闸类型 

　　1.1进水闸 

　　进水闸又称为渠首闸，其作用是为农田提供灌溉功能，或者为水力发电等其他水利事业提供必要的用水量。进水闸一般设置于水库、河道、湖泊的岸边或渠道的渠首，通过建闸引水、加强入渠流量的控制。 

　　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 

　　排水闸本身闸底板高程低、闸身高，以便挡住较高的外河水位，并排除洼地积水，因此还可以作为双向水头。排水闸主要是在外河水位上涨时，通过关闸来避免江河洪水倒灌；在河水退落时，即时打开闸门排除渍水。一般来说，排水闸是设置于江河沿岸。 

　　1.4挡潮闸 

　　挡潮闸的作用主要是挡潮、蓄淡、泄洪、排涝，它与排水闸一样可以提供双向水头作用，当受到潮水影响时，挡潮闸可以避免海水倒灌入河，还可以通过抬高内河水位，实现蓄淡灌溉目的；挡潮闸还可在退潮时排涝，在内河两岸受涝时具有重要作用。 

　　2、水库水闸设计分析 

　　设计水库水闸时，应当结合基础资料，按照此水库水闸的具体设置目的及当地的实际环境条件，来设计水闸的类型、大小、尺寸规模等。水库水闸的主要数据包括：出闸孔宽度、孔数、闸高以及闸孔型式和闸底板高程等。 

　　2.1设计进水闸类型和尺寸 

　　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。为了满足引水要求，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，才能真正实现按需要引水的目标。 

　　2.2设计拦河闸基本型式和尺寸 

　　拦河闸主要是为了拦断河流和壅高河中水位，以此来保证引水目标的实现。需要壅高的水位，称为正常壅水位，亦称正常挡水位。对于灌溉取水工程，该水位是根据灌区规划对引水高程的要求确定的。 

　　此外，在洪水时期，拦河闸必须开闸泄水。因此，拦河闸应具有足够的闸孔尺寸，才能进一步满足泄洪要求。泄洪时，闸前的洪水位一般会高于闸前的正常壅水位，可见拦河闸的闸前最高水位取决于闸前洪水位的高低。为了满足引水要求而确定的闸前正常壅水位是拦河闸的正常挡水高程，而泄洪量的大小和闸前洪水位的高低，则直接影响拦河闸的高度、闸孔的型式和尺寸、闸的上游淹没损失以及对闸下游消能防冲的要求和工程量的大小等。 

　　2.3闸门梁系设计 

　　为减小闸门运行过程中的振动，结构设计时考虑了适当提高闸门的整体刚度。闸门主梁布置除底主梁外，上部主梁尽量等荷载布置，采用相同主梁截面，方便制造。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°。为改善水流流态，底主梁后翼缘与底次梁间采用钢板进行密封。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。 

　　3、施工中的管理 

　　3.1土方工程开挖 

　　在工程开挖时，我们需要细心细致的做好准备工作，不盲目开挖。水闸工程一般断面比较大，长度也很长，工程量较大。这个时期是工程的重要时期，开挖面过大，则投入的混凝土和钢材也就越多，投入也就越大，质量也越难以保证。开挖断面过小，则会影响水闸的强度。因此在开挖前我们应该认真仔细的测量，找出合理的开挖方案，保证开挖工作合理、有效的进行。并且要采用一定的挖掘技术，使挖掘与图纸设计一致。 

　　3.2混凝土的浇筑 

　　在此项上，我们需先做好原材料的控制，保证来料质量，要结合生产实际的需求，选择最符合当地情况的材料。施工中我们也要不间断的检查原材料的质量，控制人员也要随时掌握其中含量变化的规律，防止有人在施工的过程中偷梁换柱，以次充好。其次，我们要有科学的配方。施工时我们要实地检测施工材料的实际品质，根据实际情况将实验室中计算出来的配比换算成符合当地实际要求的材料配比，首先做好所用材质的合符质量性。我们要对混凝土施工进行全程监控，摒弃一劳永逸的思想，时常检查施工工程中混凝土的实际情况，防止在检查空白期出现不合格的混凝土。对已经施工完成的重要部位，要进行钻芯取样，检验混凝土配比等是否合符要求，实地检查成品的品质，保证砼构筑物质量过关。 

　　3.3金属构件的安装 

　　首先，我们应该按照相关的行业规范和相关规定选材。施工过程中主要从材料的选择、材料的加工工艺、材料的安装工艺等方面进行监控。材料的选择上，遵循按需取材，我们不一定要用最好的材质，但一定要选择最符合要求的，选择的材料要在厂内生产，现场安装。并随机抽取全部材料的几组进行检查，保证材料合格。最后，我们还要取得生产厂家的质保单。安装工艺上主要注意：各部件的安装要按照图纸要求进行安装，安装误差要控制在图纸规定的范围内。要求特殊处理的部件，一定要按照规定进行特殊处理。比如：在安装门槽构件时，所有的不锈钢接头要用不锈钢焊条进行焊接，焊接过程中，还要注意观察部件的形变量，不断进行矫正。门槽埋件要在厂内事先组装一遍，看看组装出来的产品是否符合图纸要求，只有符合要求的部件才可以使用。总之，我们要控制好各个环节的工程质量，高质量的完成整个工程。 

　　4、施工后的管理 

　　工程管理单位应把分部工程、单元工程的质量检查作为施工管理的重要环节来抓。单元工程质量由施工单位质检部门组织评定，项目法人或委托监理单位核定；主要隐蔽工程和关键部位在施工单位自评合格后，由项目法人或委托监理单位、设计施工单位组成联合小组，共同核定其质量；分部工程质量评定在施工单位质检部门自评的基础上，由项目法人或委托监理单位复核，报质量监督机构审查核备。对已完成的单元工程、分部工程和单位工程的质量，继续进行观察、检测，收集运行过程中的情况，同时对资料进行收集整理归档，及时组织有关单位人员检查验收。 

　　结束语 

　　设计水闸要有正确的和足够的资料，以方便作出符合实际的设计。在以往的水利建设中，有不少工程，由于资料搜集不完善或者不准确，导致有的工程重新设计，有的工程不得不临时停工，并且带来很大的困难，甚至造成失事等等；这样的教训很多，应予以重视。