魏海萍

摘 要：本文主要結合實際水閘設計中出現(xiàn)的穩(wěn)定性、滲流、沖刷以及沉陷問題等方面的工作特點，簡要分析了進水閘、節(jié)制閘、擋潮閘、排水閘以及分洪閘等功能水閘的作用，并從農田水利建設中水閘的基本形式與尺寸，以及如何確定水閘的設置規(guī)則、水閘孔相關計算等方面，探討了關于水閘設計的控制要點，以保證水利工程的水閘設計水平，為今后水閘建設者提供有效的建議。

關鍵詞：水閘設計；注意；問題

現(xiàn)階段，我國的社會經濟有了很大的發(fā)展，在進行水利相關建設中，要認識到水閘設計環(huán)節(jié)重要性，不斷優(yōu)化水閘設計，抓住水閘設計要注意的問題，使其內部的各個應用環(huán)節(jié)能夠協(xié)調一致。

一、水閘的分類及作用

1.進水閘及其作用。在農田水利工程建設中，進水閘位于渠首，并按照引水需求的水閘建筑。在不需要引水的情況下，可以關閉水閘進行擋水，防止河水進入渠道。水庫、湖泊、河流或渠道水閘的建設，不僅可以水力發(fā)電及農業(yè)灌溉，還可以控制進入水渠的水流量，起到防洪排澇的作用。所以，在進行水閘設計時，進水閘需要足夠的高度和合理的閘孔尺寸，不僅能滿足調水的要求，又能避免洪水漫頂情況發(fā)生，減輕洪水的危險險情。

2.節(jié)制閘及其作用。節(jié)水閘又被稱為攔河閘，主要作用是調整水位和水流攔截，其在苦水季節(jié)進行截斷水流，保證水閘的水位控制在規(guī)范要求內，進而滿足水閘上游航運及從進水閘取水的需求。在洪水期間，節(jié)水閘能夠有效控制下游的泄洪水量，避免出現(xiàn)溢洪的風險，進而減少水資源浪費。

3.排水閘及其作用。排水閘主要分布在江河沿岸，其主要功能是排出水閘內的污漬水。當河水水位上升時，關閉排水閘門可以防止河水和洪水的侵入，出現(xiàn)倒灌現(xiàn)象，當河水落下時，可以打開排水閘進行排污。由于排水閘門需要將洼地中的污水排出上，還要防止外河水位的進入，因此，在對排水閘進行設計時，要有足夠高的閘身，底板高程應該較低，能夠起到雙向水頭的作用。

二、水閘設計中要注意的問題

1.穩(wěn)定問題。在水閘工作運行中，對上游水位的攔截比較高，會導致下游水閘產生較大的水位差，壓力水平比較大，造成水閘向著下游方向慢慢移動，因此，在進行水閘設計中，可以通過增加水閘重量的方式來確保水閘的穩(wěn)定度。與此同時，水閘在服役期間，當出現(xiàn)干燥的季節(jié)水位較低或遇到枯水期時，增重產生的豎向荷載將會加大基礎底部的壓力，一旦基底壓力超過了地基承載力，則會引起地基的土體變形或擠壓，進一步加大了水閘和地基出現(xiàn)滑動的風險。因此，在進行水利工程水閘設計中，一定要將基礎的承載能力考慮在內，保證水閘基礎面積，進而減少水閘基底的承受壓力。

2.滲流問題。在水閘進行擋水時，水閘上、下游水位必然會有差值，而水閘和地基與兩側的連接處會出現(xiàn)不同程度的滲流情況。如果水閘兩側和水閘閘基以土基為主，進行滲流過程中會攜帶許多細顆粒，造成水閘后出現(xiàn)翻砂鼓水問題，可能會掏空水閘閘基礎。除此之外，一旦水閘出現(xiàn)側漏問題，所產生的巨大水壓力會影響連接建筑物兩側邊坡的穩(wěn)定性，岸坡也會出現(xiàn)滲透，還會增加水閘底部的滲透壓力，如果滲流量太大，將會阻礙水閘擋水、蓄水功能。

3.沖刷問題。在水閘泄水過程中，一旦水閘下游較淺或根本沒有水，水位差會直接增加水流流速，致使下游沖刷嚴重，侵蝕的范圍非常大，嚴重時會掏空閘基，導致水閘失事。與此同時，如果水閘兩側以巖層或土層為主，如果在設計中的開設閘孔較多，無論開啟哪個都會產生折沖水流，造成下游水閘嚴重沖刷，從而影響水閘的安全穩(wěn)定性。

4.沉陷問題。當水閘所處的地基為軟土時，由于軟土的壓縮性比較強，水閘將會因為自身重量以及豎向荷載作用產生沉陷問題，特別是當水閘地基土層沒有均勻的荷載分布，水閘極易發(fā)生沉降，閘室出現(xiàn)傾斜問題，嚴重情況下將導致水閘出現(xiàn)斷裂，影響其在服役運行中的安全性、穩(wěn)定性。

三、水閘設計的要點

1.節(jié)制閘基本形式與尺寸的確定。在進行節(jié)制閘的閘門設計時，其閘檻高程需要將多方面的因素考慮在內，比如河道的地質地形、水文條件以及相關泥沙淤積報告等等。設置在平原地區(qū)的節(jié)制閘，需要將節(jié)制閘的閘檻高程與閘址位置天然河底的平均高程保持相一致，如果設計的閘檻高度太高，容易使水閘上游出現(xiàn)嚴重的淤積，導致水位不斷抬高，上游水閘的堤防負擔大大增加。如果天然河床屬于復式斷面，節(jié)水閘的閘門需要采用不同深度的閘檻高程，以滿足其與水閘的上、下游河床斷面是一致的。為了保持維護河道的自然流態(tài)，在深淺閘孔之間還需要設置閘墩或導墻，以進行分隔。如果在山區(qū)河道建設節(jié)水閘，河床坡度比較大，即使水閘閘檻前面被泥沙淤積，上游也不會出現(xiàn)太大的影響，因此，進行水閘設計時，可以將節(jié)水閘的閘檻高程高出河床面，在進行施工建設時，可大大減少工程量。

確定閘門高程是節(jié)制閘孔口設計的重要環(huán)節(jié)，需要對多方面進行全方位的深入分析驗證，以保證閘檻高程設計的合理性。在確定節(jié)制閘開孔數(shù)量以及尺寸大小時，要滿足上游水位與下游泄水量不超過相關規(guī)范要求的限制水位、安全泄量，還需經過精確的設計及校核洪水的水力一些列計算后得到。閘孔形式主要以開敞式為主，方便宣泄洪水以及漂浮物。如果閘室的高度過高，可選擇雙層式：在頂部位置，開啟后為堰流，可以進行宣泄洪水量、漂浮物；當?shù)撞块_啟時，為孔流，可以進行清淤排沙。雙層式的閘孔設計還能夠完善閘室的受力條件，當閘門開啟時，力量有所減少。

2.進水閘的布置規(guī)則及閘孔計算。如果河道選擇無壩引水的方式，合理設置進水閘的閘址顯得尤為重要，一般大都會設置在具有穩(wěn)定性的河岸兩邊與彎道凹岸頂點交接點的偏下處，這可以實現(xiàn)由于彎道的循環(huán)流動作用實現(xiàn)水閘取水防沙的目的。主河槽要設置靠近河岸的位置，避免引水口與主河槽的距離過遠。進水閘平面設計主要以正面取水和側面取水形式為主。正面取水時，要保證進水閘的方向與流道流水方向相同，能夠大大利于進水引水，但是由于施工難度較大，需要設計時考慮多方面因素；側面引水時，進水閘軸線與河道軸線正交或者銳角相交，交角大小的控制需要根據(jù)河水中泥沙來量、引水比以及顆粒成分組成進行確定，當泥沙來量、引水比較少時，且顆粒組成較細，可將根據(jù)顆粒的大小，和調水比的確定。如果沉積物和水是比較小的，和細顆粒，設計時可以適當擴大引水角的設計。

四、結語

修建水閘不單單能夠進行農業(yè)灌溉以及防洪排澇工作，還能夠間接促進我國航運發(fā)展和漁業(yè)生產。當進行水閘設計時，需要根據(jù)地質水文條件及多方面因素，從水閘作用應用著手，因地制宜，認真總結分析水閘的工作特點，相關的設計方法，保證能夠將水閘功能充分發(fā)揮，達到有效利用水力資源的效果。所以，進行水閘設計要點的相關探討，對促進社會經濟平穩(wěn)、可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。

參考文獻：

[1]曲斌， 孫曉峰.水閘設計的探索[ J ] .黑龍江科技信息， 2013， 17： 160.