水利工程设计施工中水闸设计方法分析

摘 要： 在国家经济不断发展的前提下，我国的基础建筑工程不断完善，水利工程发展迅速。通过水利设施发电是我国产电的主要方式之一，尤其是对一些沿河流域的省份而言，其电力资源的生产大多依靠水利工程。在水利工程的施工建造过程中，水库水闸的设计是极为重要的，水闸不单单是水利工程抵抗旱涝灾害的先决条件，更是供水储水的基础依据。所以，在实际的施工过程中，水利工程项目的水闸设计是至关重要的。相关人员可以根据施工现场的地质情况和水文环境，设计水闸的底部、墩体和止水装置。与此同时，设计工作要始终以安全为第一要义，以质量为设计原则，进而更好的保障工程项目的稳定性。本篇文章通过对水利工程中的水闸展开分析，对水闸的具体设计展开以下探讨。

关键词： 水利工程，设计施工，水闸设计

【中图分类号】U45     【文献标识码】A     【文章编号】1674-3733（2020）17-0048-02

1 水利工程设计施工中水闸的选址

在我国的水利工程施工设计过程中，相关工程项目的地址大多会选择在水流量大、水资源丰富的地区，主要集中在河流和湖泊地带。中国的地势较为复杂，不同地域的自然环境和水文情况具有着较大的差异;同时，水闸本身具有着占地面积大的特点。因此，为了更好地进行水闸的设计工作，科学合理地进行水闸选址是极为重要的。一方面，一个合理的选址工作能够最大程度地减少工程的造价，进而提高工程项目的经济效益。另一方面，一个正确的选址能够有效地提高水闸的作用。故此，水闸的选址是需要基于当地的实际情况，采用立足现实的方式，选择一个质量最好、经济损耗最小的地质址，进而为水利工程稳定性能的和安全性能的提高提供必要的保障。除此之外，在实际的选址过程中，选址工作还应对水闸的承载力进行分析，可以通过层层取样的方式进行实地的勘测，并结合相关的勘测数据，依据现实的情况进行分析整合，选择能够承载水闸的地区。尤其是在地基上施工的水闸，其承载力和稳定性能更是要格外注意，在特殊情况下，可以采用预压处理和垫土层的方式进行稳定工作。

2 水利工程设计施工中水闸的定型

在水利水电工程中，水闸种类繁多，各个种类差异较大。并且，每个类别的功能各异，优缺点也具有较大的差异性。因此，闸型的选择应根据实际河流的水文特性和当地的地质条件来进行综合考虑，进而更好地进行定型工作。切忌盲目追求新型水闸而忽视实际应用现象的出现，杜绝一切经验主义和脱离实际的行为。细化来说，水闸的闸室可以分成三种不同的类型，即：胸墙式水闸、涵洞式水闸和敞开式水闸。在水利工程项目进行具体的泄洪排涝工作时，其工作的最终目的是为了平衡水流的状态，进而避免因水流不自然而产生的冲击现象。值得注意的是，不同水闸闸室有着较大的差异性，以敞开式为例，敞开式的水闸底部较宽，并且较为平整，对相关的排洪泄涝工作有着非常积极的作用。

3 水利工程施工设计中水闸的结构设计

3.1 进水闸的设计

在水闸设计的过程中，进水闸是引水过程中必不可少的存在。即使是不需要进行引水的工程，进水闸也能最大程度地避免储水入河道。在河道向工程输水的过程中，其取水方式有着较大的不同，进而导致输水工作也应作出相应改变。取水的方式总体可以分成两种形式，即：无坝取水和有坝取水。两者最主要的区分要点就是河道的水流量，当河道的水流量较小时，实际的水位线往往无法满足取水的需求，这种情况则会采取有坝取水的方式。反之，当河道的水流量较大时，实际的水位线达到了取水的条件，这种形式通常会采用无坝取水。值得注意的是，在引水的过程中，要在合适的位置设立拦河坝。通过这种方式啦提高水位线，将会汇入渠内，以此来进行引水作业。同时，进水闸的孔洞大小和高度都应结合实际情况进行建造，进而更好进行挡水工作，以此来规避漫顶现象的出现。

进水闸闸室设计概图

3.2 拦河闸的设计

与进水闸设计不同的是，拦河闸存在的主要目的是为了阻挡河流，以此来提高水位线，确保渠道中的水量充足，满足引水的要求。在拦河闸实际的设计过程中，可以提前将水位线控制在合理的范围内，以确保能够直接进行灌溉取水。具体的水位线可以根据周边的区域面积和和灌溉区域规划来进行确定，同时，对河流周遭的环境和地质情况要提前进行勘测，以防安全隐患。在汛期期间，拦河闸要及时进行放水工作。因此，拦河闸空间的大小也应结合水流量进行确定。要注意的是，在整个汛期期间，河流的水位都会略高于闸前抬升的水位。因此拦河闸的高度应根据挡水的高度来进行数值确定;并且，在汛期期间，拦河闸的高度要结合最大水流量来进行确认。

3.3 水闸闸型、闸室的设计选型

在进行水利工程建设的过程中，包含了众多的水闸，不同类型的水闸具备了不同的優势和特点，在进行水闸类型的选择时，应该根据施工地的水流状况、地址状况等因素进行综合考虑，不能一味地追求新式闸型而忽视了实际的应用问题。现阶段主要使用的水闸闸室有敞开式、胸墙式、涵洞式三种，在进行泄洪的过程时，要尽可能的保持水流稳定在自然的状态中。防止因水闸前水位过高而导致水冲击现象的发生。从上述三个水闸类型的特点来看，敞开式的水闸平底较u宽，泄洪能力更强，相应的，在水流的过程中，也表现除了较强的稳定性，方便工作人员的操作。胸墙式的水闸一般水位的波动比较大，多用在对下游水量有限制要求的河流。涵洞式水闸一般用于水位高，孔口尺寸受限制的位置。

3.4 排水孔设计

当水利工程开始运行之后，内部的消力池底板部位会承受巨大的压力，这主要是由于水流的冲击所导致。为此，在进行水利工程设计的过程中，需要考虑底部的消力池底板所承受的压力，保持地板静压压力留有一定的余量，使其能够承受巨大的水压。比如，在进行排水孔的设计时，将其布置为梅花形的形状，这样既保证了排水通畅，又减轻了渗透压力。

3.5 水闸基础防渗面排水设计

河流的上下游由于地势之间存在着一定的差异，所以会形成巨大的水位差，利用水位差的功能可以为水流积聚大量的势能，这就对了周围的环境产生了巨大的冲击力，为此，在进行水利工程建设的过程中，必须要做好排水工程的建设。综合上下游的不同地势条件，选择合适的操作步骤。首先将上游水引进河床中，然后流经底板、消力池、反滤层逐级将上游水流引入到下游，这样确保了排水系统的有效运行。

3.6 水闸选址的设计

根据水利工程建设的特点来看，其多被建设在水源丰富的河流、湖泊等地。但是，从我国的地势条件来看，不同地域的自然环境、水文条件、地质状况等都存在着巨大的差异，并且不同水闸的重量、体积等方面存在着一定的差异。为此，在进行水利工程选址的过程中，需要着重考虑水闸的基础承载力。

在开展施工之前，工作人员可以先深入到当地的底层进行钻孔取样和勘测，并结合当地的水文条件、自然状况等因素进行考虑，选择承载力较高的岩石层。其次，还要进行预压处理。进行预压处理主要是为了使得内部土层的水分结合成为一个整体，降低水闸的基础沉降量，增加承载力，提高水利工程的建设质量，保障其积极作用能够得到有效的发挥。

4 结束语

综上所述，对于水利工程的建设而言，水闸起到的作用无疑是举足轻重的，可以说水闸是水利工程中最为关键的部分之一。因此，在实际的施工作业过程中，相关的施工规划和设计方案应从实际出发，结合当地的地质环境和水文条件，重点对水闸进行设计工作，并遵循科学、合理的设计方案，多分析、多整合、多对比，以此来保障水闸的设计能够有理可依。通过这种方式，为我国水利工程行业的发展建设，以及国家现代化体系的优化完善提供必要的理论基础。

参考文献

[1] 马鸿萍.水利工程设计施工中水闸设计方法分析[J].四川水泥，2017（12）：62.

[2] 马恩利.对水利工程设计施工中水闸设计方法分析[J].城市建设理论研究：电子版，2013，000（035）：1-3.

[3] 王小龍.水利工程中水闸设计方法探讨[J].建筑工程技术与设计，2014，000（002）：203-203.

[4] 舒恒.水利水电工程中水闸的设计及简析方法[J].建筑技术开发，2018，045（011）：28-29.

作者简介：何梅芳（1982-）女，汉，湖南永州人，本科，助理工程师，研究方向：水利工程设计。