淺析水工建筑物中水閘的構(gòu)成及分類

摘要：水閘在水利工程建筑中是十分常見(jiàn)的，當(dāng)閘門(mén)關(guān)閉，可以攔洪、擋潮、蓄水抬高上游水位，以滿足上游取水或通航的需要。開(kāi)啟閘門(mén)，可以泄洪、排澇、沖沙、取水或根據(jù)下游用水的需要調(diào)節(jié)流量。水閘多建于河道、渠系、水庫(kù)、湖泊及濱海地區(qū)。本文對(duì)水閘的功用及組成做了詳細(xì)的分析，為水利工作提供參考。

關(guān)鍵詞：水閘；進(jìn)水閘；海漫

中圖分類號(hào)：TV698.22文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-0432（2012）-09-0247-1

1 水閘的作用

控制水位、調(diào)節(jié)流量的低水頭水工建筑物，是農(nóng)田水利中龍頭工程，常與堤壩、船閘、魚(yú)道、水站、抽水站等建筑物組成水利樞紐，以滿足防洪、排洪、航運(yùn)、灌溉以及發(fā)電水利工程的需要。

2 水閘的分類

2.1 按水閘所承擔(dān)任務(wù)分 節(jié)制閘。調(diào)節(jié)水位，控制流量?？菟诮枰蕴Ц咚?，以利取水和上游航運(yùn)，洪水期用以控制流量。渠系建筑物中節(jié)制閘一般建于支渠分水口的下游，用以抬高水位，滿足支渠引水需要。

進(jìn)水閘：建在河道、湖泊的岸邊或渠道，用來(lái)引水灌溉、發(fā)電或其他用水需要。灌溉渠系中建于干渠以下渠道首的進(jìn)水閘，作用上把上一級(jí)渠道的水分下一級(jí)渠道，分水閘、斗門(mén)、農(nóng)門(mén)排水閘建在江河沿岸排水渠出口處，外河上漲時(shí)，關(guān)閘門(mén)防水洪水倒灌，避免洪災(zāi)。當(dāng)外河水位退落時(shí)，開(kāi)閘排水防止?jié)碁?zāi)。具有雙面擋水的作用。擋潮閘建在河流入流的河口地段，以防止海水倒灌。抬高內(nèi)河水位，滿足蓄淡灌溉。退潮排澇。有通航孔，還可平潮時(shí)通潮。具有雙向擋水作用——擋潮閘、排水閘分洪閘：常建于河道的一側(cè)，用來(lái)將超過(guò)下游河道安全洪量的洪水泄入預(yù)定的湖泊、洼地，即使消減洪峰，保證下游河道安全。

2.2 按閘室結(jié)構(gòu)型式分

開(kāi)敞式水閘和涵洞式水閘。

3 水閘的組成：上游連接段、閘室段、下游連接段

3.1 上游連接段作用 將上游來(lái)水平順地引進(jìn)閘室，同時(shí)起防沖、防滲、擋土等作用。

3.2 上游連接段組成 上游翼墻：引導(dǎo)水流平順進(jìn)閘。

鋪蓋：起防滲作用，并要起防沖作用。

護(hù)坡、護(hù)底：保護(hù)河岸和河床不受沖刷。

上游防沖槽：保護(hù)護(hù)岸頭部，防止河床沖刷而護(hù)底方向發(fā)展。

3.3 下游連接段 包括消力池、海漫、下游防沖槽、下游翼墻及護(hù)坡等（使水流經(jīng)有效消能后平順流出閘室，與下游河床段連接）。

消力池：緊接閘室布置，具有形成水躍和保護(hù)水躍范圍內(nèi)河床允許受沖刷作用，是消能的主要措施。

海漫：布置在消力池后面，繼續(xù)消除余能，調(diào)整流速分布，用塊石砌成。

防沖槽：海漫的末端防沖措施，防止海漫后河床沖刷向上游發(fā)展。

下游翼墻：水流均勻擴(kuò)散，并保護(hù)兩岸免受沖刷。

護(hù)坡：布海漫和防沖槽范圍內(nèi)，一般用塊石。

3.4 閘室段 是水閘主體，包括底板、閘墩、閘門(mén)、胸墻、岸墻、工作橋和交通橋。

底板：閘室基礎(chǔ)，承受閘室全部荷載，較均勻地將荷載傳給地基并利用底板與地基圖摩擦來(lái)維持閘室穩(wěn)定，還有防沖、防滲作用。

閘墩：分割閘孔、支撐閘門(mén)和橋梁。

工作橋：供安裝啟閉機(jī)和工作人員操作機(jī)器之用。

岸墻：閘室與河岸的連接結(jié)構(gòu)，主要以擋土，并且有側(cè)向防滲作用。

4 水閘選擇的要求

節(jié)制閘或泄洪閘閘址宜選擇在河道順直、河勢(shì)相對(duì)穩(wěn)定的河段，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后可以選擇在彎曲河段裁彎取直的新開(kāi)河道上。進(jìn)水閘、分水閘或分洪閘閘址宜選擇在河岸基本穩(wěn)定的順直河段或彎道凹岸頂點(diǎn)稍偏下游處，但分洪閘閘址不宜選擇在險(xiǎn)工堤段和被保護(hù)的重要城鎮(zhèn)下游堤段。排水閘或泄洪閘閘址宜選擇在地勢(shì)低洼、出水暢通處，排水閘閘址宜選擇在靠近重要澇區(qū)和容泄區(qū)的老堤堤線上。擋潮閘閘址宜選擇在岸線和岸坡穩(wěn)定的潮汐河口附近，且閘址泓灘中淤變化較小、上游河道有足夠的蓄水容積地點(diǎn)。

5 水閘消能防沖過(guò)閘水流特點(diǎn)

出閘流速較大，紊動(dòng)強(qiáng)烈。上游水位差較小。岀流形式隨閘門(mén)開(kāi)啟程序變化。

6 水閘的沖刷

波狀水躍的產(chǎn)生：淹沒(méi)水躍沒(méi)有發(fā)生或水躍淹沒(méi)過(guò)大。岀流擴(kuò)散下均勻，產(chǎn)生折沖水流。上下游水位差較小，形成波狀水躍，消能效率低。

基本消能方式：底流消能為主，有消力池，海漫，防沖槽等部分組成。其形式可根據(jù)水流情況，地形條件，施工能力消能效果等選用。

波狀水躍的防止措施：總體布置時(shí)，盡量使用上游渠道有一段較的順直段，確保來(lái)水順均勻；控制下游翼墻的擴(kuò)散角，擴(kuò)散角宜7～12，使水流均勻擴(kuò)散；制定合理的閘的開(kāi)啟程序，注意均勻起步，間隙對(duì)稱開(kāi)啟原則，力避開(kāi)啟，關(guān)閉時(shí)大起大落和多孔閘部分閘孔泄流的運(yùn)用方式。

7 常用防滲及排水設(shè)施

水平防滲設(shè)備：齒墻，板墻和防滲墻等排水體與反濾層，主要目的是為改善排水為了繼續(xù)降壓，并將滲流安全的導(dǎo)向下游。

板樁的作用：鋪蓋前端或室底板上游端時(shí)，降低壓力，設(shè)在閘室底板下游側(cè)的矩板主要為減小出口處的滲壓力。

閘室結(jié)構(gòu)布置：包括底板，閘墩，胸墻，閘門(mén)，工作橋和交通橋等部分

閘墩作用：分隔閘孔，支承閘及上部結(jié)構(gòu)胸墻作用，減少閘的高度，減輕立門(mén)重和降低對(duì)啟閉機(jī)重量的要求工作橋的作用：設(shè)置啟閉機(jī)和管理人員操作啟閉之用

水閘和河岸或堤，壩等連接時(shí)，必須設(shè)置連接建筑，包括：上，下游翼墻和便墩，有時(shí)還有防滲刺墻，其作用：

（1）擋住兩側(cè)填土，維持土壩及兩岸的穩(wěn)定。

（2）當(dāng)水閘泄水或引水時(shí)，上游冀墻用于引導(dǎo)水流平順進(jìn)閘，下游冀墻使出閘水流均勻擴(kuò)散，減少?zèng)_刷。

（3）保持兩岸或土壩邊坡不受過(guò)閘水流的沖刷。

（4）控制通過(guò)閘身兩側(cè)的滲流，防止與其相連的岸坡或土壩產(chǎn)生滲透變形。

（5）在軟弱地基上設(shè)有獨(dú)立岸墻時(shí)，可以減少地基沉降對(duì)閘身應(yīng)力的影響。

作者簡(jiǎn)介：李丹（1981-），女，滿族，吉林公主嶺人，就職公主嶺市河道堤防管理站，研究方向：水利工程。