淺析水工建筑物中水閘的工作特點及類型

單程倩

[摘 要] 水閘是一種控制水位和調(diào)節(jié)流量的低水頭水工建筑物，它常與堤壩、船閘、魚道、水電站、抽水站等建筑物組成水利樞紐，以滿足防洪、排澇、灌溉以及發(fā)電等水利工程的需要，對此進行詳細地分析。

[關(guān)鍵詞] 水閘的工作特點 結(jié)構(gòu)型式 作用 防護及加固措施

[中圖分類號] TV698 [文獻標識碼] A [文章編號] 1003-1650 （2014）07-0281-01

一、水閘的工作特點

水閘可以建在土基或巖基上，地基條件差和水頭低且變幅大是水閘工作條件之所以比較復雜的兩個主要原因，而它具有與其它水工建筑物不同的特點。

1.水閘在完建無水期，可能因較大的垂直荷載，使基地壓力超過地基容許承載力，導致閘基土深層滑動失穩(wěn)。所以水閘必須具有適當?shù)幕A(chǔ)面積，以減小基底壓力。

2.水閘開閘泄水時，過閘水流具有較大的動能，流速較大，流態(tài)較復雜會引起閘下游的有害沖刷。因此必須采取適當有效地消能防沖措施，以減少或消除過水閘對下游河床和岸坡的有害沖刷。

3.當水閘建在松軟土基上時，由于土的壓縮性較大，在閘室自重及其荷載作用下，會產(chǎn)生較大沉降，當閘室基底壓力分布不均勻時或相鄰結(jié)構(gòu)的基底壓力差值懸殊較大時，還會產(chǎn)生較大的不均勻沉陷。因此，應(yīng)選擇水閘的型式，施工程序及地基處理等措施，以減小過大的沉降和不均勻沉陷。

二、水閘按所承擔的任務(wù)和結(jié)構(gòu)型式分類

1.按水閘所承擔任務(wù)分進水閘、 節(jié)制閘、泄水閘、排水閘、擋潮閘，分洪閘。

進水閘：建在河道、湖泊的岸邊或渠道，用來引水灌溉、發(fā)電或其它用水需要。灌溉渠系中建于干渠以下渠首的進水閘，作用是把上一級渠道的水分下一級渠道，分水閘、斗門、農(nóng)門排水閘建在江河沿岸排水渠出口處，外河上漲時，關(guān)閘門防止洪水倒灌，避免洪災。當外河水位退落時，開閘排水防止?jié)碁?，具有雙面擋水的作用。

節(jié)制閘：枯水期借以抬高水位，以利取水和上游航運，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。

泄水閘：一般建在渠道險工段或重要渠系建筑物上游渠側(cè)，用以宣泄渠中超量或全部束水，保障下游渠段或重要建筑物的安全。位于多泥沙渠道上的泄水閘，還兼有沖沙的作用。

排水閘：是排除堤內(nèi)坡水和阻擋堤外洪水。它是防洪、排澇的重要工程設(shè)施。如果閘門漏水，就不能起到抽水防洪的作用，反而會造成災害。

擋潮閘：建于河口地段，漲潮時關(guān)閘，防止海水倒灌，還可以抬高內(nèi)河水位，滿足蓄水灌溉的需要，內(nèi)河趕潮河段兩岸受澇時，可用其在退潮時排澇。建有通航孔的擋潮閘，可在平潮時開閘通航。

分洪閘：常建于泄洪能力不足的河段上游適當?shù)牡攸c，洪峰開臨時開閘分泄一部分洪水進入湖泊、洼地等滯洪區(qū)，以減輕洪水對江河下游的威脅。

2.按水閘的結(jié)構(gòu)型式分開敞式水閘和涵洞式水閘

開敞式水閘：水閘閘室上面沒有填土，是開敞的。分為胸墻式和無胸墻式兩種，擋水水位高于泄水水位時采用前者，后者用于泄洪、通航、排水、過木要求的水閘。

涵洞式水閘：修建在河堤之下，它的適用條件基本與胸墻式水閘相同。

三、開敞式水閘由上游連接段、閘室段、下游連接段組成

1.上游連接段包括上游翼墻、鋪蓋、護底、上游防沖槽及護坡等。上游翼墻是引導水流平順進閘，并起擋土、防沖及側(cè)向防滲作用。鋪蓋主要起防沖、防滲作用，護坡及護底是保護河岸及河床不受沖刷。上游防沖槽是保護護底的頭部，防止河床沖刷向護底方向發(fā)展。

2.閘室段是水閘主體，包括底板、閘墩、閘門、胸墻、岸墻、工作橋和交通橋。底板是閘室的基礎(chǔ)，承受閘室全部荷載，分分離式底板和整體式底板。分離式閘墩底板板基底壓力較大，適用于地質(zhì)條件較好，承載力較大的地基。整體式閘墩底板適用于地質(zhì)條件較差，可能產(chǎn)生不均勻沉降的地基。閘墩是分割閘孔、支撐閘門、胸墻、工作橋及交通橋等上部結(jié)構(gòu)。工作橋是供安裝啟閉機和工作人員操作機器之用。岸墻是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。

3.下游連接段 包括消力池、海漫、下游防沖槽、下游翼墻及護坡等。消力池是消能的主要設(shè)施，并具有防沖作用。海漫則繼續(xù)消除余能，并調(diào)整流速分布。下游防沖槽是海漫末端的防沖設(shè)施，防止海漫后河床沖刷向上游發(fā)展。下游翼墻是引導過閘水流均勻擴散，并保護兩岸免受沖刷

四、水閘的消能防沖

1.折沖水流的防止措施

消除折沖水流首先應(yīng)從平面布置上入手，盡量使上游引河具有較長的直線段，并能在上游兩岸對稱布置翼墻，出閘水流與河床主流的位置和方向一致；其次是控制下游翼墻擴散角，每側(cè)宜采用7-12度，且不易采用弧形翼墻，墻頂應(yīng)高于下游水位，以免回流由墻頂漫向消力池，，要制定合理的閘門開啟程序，如低泄量時隔空開啟，使水流均勻出閘，或開閘時先開中間孔，繼之開兩側(cè)鄰孔至同一高度，直至全部開至所需高度，閉門與啟門相反，由兩邊孔向中間孔依次對稱操作。

2.防沖加固措施

過閘水流經(jīng)水躍消能后，底部流速較大，仍會造成河床和岸坡的沖刷，所以，土基上水閘緊接護坦之后，還要采取防沖加固措施，一般是設(shè)置海漫和防沖槽。

海漫的型式有干砌塊石海漫、漿砌石海漫、混凝土板、鋼筋混凝土板海漫。

水流經(jīng)過海漫后，能量雖得到進一步消能，但海漫末端水流仍有一定的沖刷能力，河床仍難免遭受沖刷，所以在海漫末端采取加固措施，即設(shè)計防沖槽。

常見的防沖槽有拋石防沖槽和齒墻或板樁式防沖槽。

3.上游河床防護

水流自上游河道流向閘室，流速逐漸增大，對河床可能發(fā)生沖刷，必須加以防護。一般采用漿砌石或干砌石塊護底，其長度與水頭、單寬流量及土質(zhì)情況有關(guān)，約為3-5倍堰頂水頭，土質(zhì)抗沖能力較低時，護底上游端還應(yīng)設(shè)置厚度約為1、0米左右的防沖槽，護底下面設(shè)墊層。

參考文獻

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