水利工程中水闸设计的要点及注意事项分析

汪鹏

（河南省水利勘测设计研究有限公司，河南郑州 450016）

1.水利工程中水闸的特点及作用

水闸结构设计根据应用要求和地质条件，选择水闸形式，适当去除闸门上部结构。还要注意水闸的作用，结合荷载分析水闸和翼室中的抗滑稳定、基础沉降等应力进行科学计算。必要时，节点应根据地质条件进行研究，并在水闸现场，结构性能决定基础的形式和处理手段。最后，组成水闸建筑，各段性能进行结构计算，满足水闸结构设计要求。

水闸不仅可以排水，而且还可以挡水。一般来说，它们都具有厚覆盖层、大的地基可压缩性、弱的防滑能力和较差的轴承容量的特性，主要建在平原地区。因此，在水闸的设计中，应首先保持水闸的稳定性。水闸因闸门而阻断水流，闸门上下游之间形成的水头差因闸门基础和两岸的渗流而在底部形成渗透压，抵消水闸的有效重量。这时会威胁到两岸的闸室和连接建筑物的稳定性，发生透明变形，水闸安全保障很有可能变得困难。

在水利工程项目中，水闸的上游连接部分主要用于将水流引入水闸室，以避免泄漏，防止河流和河床全部被冲走，并与水闸室一起起到防止渗漏作用。水闸室位于水闸的主要位置，主要功能是控制水位和流量，防止渗透和冲刷。其设计包括底板、闸门、码头、护栏及工作桥等。

2.水利工程中水闸设计的注意事项

2.1 渗流问题

在水闸挡水期内，如果发生泄漏，扬压力将出现在水闸底部，水闸有效重度降低，从而大大减少水闸的抗滑稳定性，并使挡水的效果大打折扣。如果两岸和闸基是土壤的基础，在泄漏时会带走一些微颗粒，从而发生渗透破坏。在极端情况下，两岸和闸基都会被排出来。一旦溢出，就会产生横向压力，与这两岸有关的建筑将受到严重破坏，从而降低水闸的稳定性。

2.2 稳定问题

在正常使用水闸时，水闸上下游水位差异很大，从而产生水平压力过大的问题，导致水闸向下移动。因此，如果要实现水闸的稳定性，设计时必须考虑正常蓄水情况和设计洪水位情况。

2.3 冲刷问题

开闸泄水时，如果水闸下水位太浅，在水位差作用下，水流速度加快，水流冲击能量大会导致下游严重侵蚀。如果冲刷范围太大，必然会清空水闸基地，就会发生一系列安全事故。大坝两侧都是软弱的岩石或软弱的土层，假设大坝建设期间的堤坝设置得太过牢固，打开一个堤坝洞将不可避免地形成大量的水流，下游流域的侵蚀，严重威胁到水闸运营的安全与稳定，影响岸边的农作物和生命安全[1]。

2.4 沉陷缝填缝

为保证水闸工程施工质量，防止水闸变形和不均匀运行，有必要进行相应的填缝工作。鉴于此必须采取适当措施，以减少停用的可能性；首先，水闸结构中使用的填充材料必须固定在铁趾板的侧面和背面，以确保材料的稳定性；其次，浇筑沉缝两侧混凝土时，设计人员应确认沉缝所用的填料是直立的。暴露在混凝土中，然后必须安装后续的填充材料并弯曲铁点；最后，如果闸墩中有沉降裂缝，施工人员应同时为沉降周的两侧浇水[2]。

2.5 止水施工的注意事项

实际水闸可能存在水位差，压力过大会导致闸点和大坝漏水，影响水闸方案的使用时间。一般的防止漏水方法有：（1）水平挡水法；水平挡水法要求施工人员在浇筑层之间设置挡水带；施工缝不能设置在防水缝的高度。（2）垂直止水，在使用垂直止水时，通常使用铜板作为一种止水材料。

3.水利工程中水闸设计的要点

3.1 水闸选址

水闸通常由4个部分组成。即闸室、排水设施、防冲设施和连接建筑物。水闸在使用时，水闸的主要功能是通过水闸控制水的主要部分。防渗排水设施旨在确保水闸基础的安全，并防止水闸基础在使用水闸溶油时泄漏。防渗设施通常高于水闸的水位，选择材料时应选择渗透性低的材料。建设中选择水闸是非常重要的，也是水闸建设的关键因素。分析已构建并使用的水文体，然后将其用作参考是非常重要的。很多水文体的使用存在很多问题，与水文物的位置有着良好的关系。在选址时，工厂要确认水闸建设现场的地质条件是否良好。地质条件不好的话，要进行处理，以免水闸容易出现渗透或水闸的不稳定。选择水闸位置时要满足的第一个条件是保证水文闸的稳定性和安全性，同时在水闸使用时满足要求。水闸使用时，水流模式可能稳定，施工后管理方便。

3.2 类型的选择

水利工程中有许多类型的水闸，各个类型之间有明确的差异，其功能不同，强项和弱项明显不同。因此，在选择水闸类型的过程中，应考虑连接和地质条件，然后进行定型工作，防止对新水闸的追求，无视实际情况中问题的出现[3]。在进行水利工程的径流和排水过程中，主要目标是保持水流状态平衡，防止冲击情况。

3.3 闸孔的设计

闸孔的设计包括闸孔类型和尺寸的设计，包括宽敞的堰类型、底板高程、单个孔尺寸和闸室的总宽度等。一般使用有两种类型：宽顶堰和低实用堰。目前，大部分水闸由于结构简单、结构方便、有利沙冲洗及稳定的泄流能力，设计成了宽顶堰。只有在上游水位高，需要提高堰顶高度以限制单位宽度流量的情况下，才会采用低实用堰。水闸底板的高度与上下游水位、水闸的地质条件及引水或泄露的因素有关。

3.4 水闸质量

设计师对水闸质量的认识关系到工程建设的安全。在此基础上，水闸设计时不仅要保证水闸质量，而且要在建设工作中注意水闸的质量要求，敦促全体员工形成安全的施工概念。水闸建筑的设计者应注意水闸使用中需要注意的问题。设计师应根据水闸建设的细节处理相关问题，加强水闸设计知识的教育，掌握水闸设计技术，确保施工符合设计要求，全面提高整个水利工程项目的建设质量[4]。

3.5 闸室安全与稳定计算

闸室的安全稳定是水闸正常运行的基础，安全稳定的计算也是最重要的计算工作。主要是关于荷载组合、基底应力计算、抗滑稳定性计算等。计算荷载组合时，还必须考虑不同组合模式之间的差异。基底应力的计算主要包括力矩计算、正常运行和完成维护中的基础应力，平均基底应力应不大于地基允许承载力。最大基底应力应不大于地基允许承载力的1.2倍。滑动预防稳定性计算在正常条件下计算总弯曲瞬间和总重量，计算出的滑动预防稳定性系数必须满足规范的要求。

4.结语

水闸项目的建筑质量直接决定了水利工程项目的总体质量，如果水利工程项目的质量不符合标准，就会危及水利工程的完整性和质量，从而危及周边人员的生命。为此，应加强对建造技术的研究和分析，以提高建造的水平，并确保建造的安全。正常运行的铝材在维修工作中发挥着重要作用。因此，在设计水闸时，设计师必须首先根据实际的工程需求确定合适的水闸类型，并通过全面比较确定最佳的水闸位置。一旦确定了水闸的尺寸，就必须计算稳定性和渗流。最后，还应考虑一系列问题，如预防最终影响。必须充分理解设计过程的所有细节，并与理想的建筑配合，以确保建筑修复工程的安全、有效和稳定运作，从而使防洪和水资源减少等职能，能够在建筑修复中得到行使，从而确保国家财产和人民生命财产的安全。