水工建筑物中水閘的構(gòu)成及分類研究

摘要：水閘是水利工程中常見的工程建筑，可以說有水利工程的地方基本都要建筑水閘，水閘是河道、水渠、水庫、湖泊及濱海地區(qū)重要的工程項目，通過水閘的關(guān)閉，可以起到攔洪、擋潮、蓄水的功能，達(dá)到調(diào)節(jié)水位的目的，為上游取水及航運提供便利。如果開啟水閘，可以實現(xiàn)泄洪、排澇、沖沙、對下游取水進(jìn)行設(shè)節(jié)流量。水閘種類很多，構(gòu)成也不盡相同，本文對此進(jìn)行了分析研究，希望為水利工作提供有益的參考。

關(guān)鍵詞：水閘；進(jìn)水閘；海漫；分類

中圖分類號：TV66 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2014.20.0043

1 水閘的作用

水閘的作用主要是通過開合來實現(xiàn)的，水閘在農(nóng)田水利中占有很重要的地位，水閘還常常同其他水利工程中的一些項目共同組成水利樞紐，比如同船閘、魚道、水站、抽水站等建筑物一起共同完成相應(yīng)的功能，控制水位的高低、調(diào)節(jié)流量的大小，起到防洪、排洪、航運、灌溉以及發(fā)電的作用。

2 水閘的分類

水閘分類標(biāo)準(zhǔn)有兩個，可以按所承擔(dān)的任務(wù)不同劃分，也可以按閘室的結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分。按水閘所承擔(dān)任務(wù)來劃分，有進(jìn)水閘、節(jié)制閘、排水閘、擋潮閘、分洪閘等類型，也可以按閘室結(jié)構(gòu)劃分為開敞式水閘和涵洞式水閘。本文主要介紹按任務(wù)類型分的幾種水閘。

2.1 進(jìn)水閘

進(jìn)水閘多建在渠道的渠首，也叫渠首閘，有的也修在河道、水庫或湖泊上，通過進(jìn)水閘可以控制入渠的水流量，進(jìn)行農(nóng)業(yè)灌溉及水利發(fā)電等。一般選在河岸相對穩(wěn)定，而且河段順直或彎道處相對較低的凹岸頂點處，一般要稍偏下游一些。

2.2 節(jié)制閘

這種水閘的修建多數(shù)是攔截河流，所以也叫攔河閘，在枯水期，關(guān)閉閘門，起到攔水作用，使水位升高，保證上游的航運及進(jìn)水閘的取水，在洪水期，打開閘門，可以調(diào)節(jié)下游的泄流量。建設(shè)位置要選擇在河道順直、河勢相對穩(wěn)定的河段，根據(jù)實際情況也可以選擇在彎曲河段，經(jīng)過裁彎后再取直的新開河道上。

2.3 排水閘

排水閘多建在江河的沿岸，主要是控制外河與內(nèi)河的水位，如果外河水位上漲，為了不使江河洪水倒灌，要關(guān)閉閘門，當(dāng)外河水位推落，就打開閘門，排出內(nèi)河漬水。排水閘閘身一般較高，底板高程低，內(nèi)外水頭都作用在閘門上，所以排水閘起到排水和擋水的雙重作用。排水閘選在地勢一定要低，出水要通暢的地方，一般要靠近重要澇區(qū)，而且容易泄洪的地方。

2.4 擋潮閘

擋潮閘是沿海地區(qū)常見的閘門形式，主要作用是防止海水倒灌入內(nèi)河，同時擋潮閘也能提升內(nèi)河水位，使內(nèi)河水位升到一定高度，能夠進(jìn)入進(jìn)水閘，起到蓄水灌溉的作用。如果內(nèi)河兩岸受澇，擋潮閘可以在退潮時排澇，有的擋潮閘建有通航孔，平潮時可以開閘通航，擋潮閘同排水閘一樣受雙向水頭作用，主要承擔(dān)擋潮、蓄淡、泄洪、排澇任務(wù)。

2.5 分洪閘

分洪閘主要承擔(dān)洪汛期的水量分泄，一般在江河的適當(dāng)?shù)囟蝹?cè)岸修建，洪水較大時，打開分洪閘，使洪水部分分泄進(jìn)入閘后的洼地、湖泊等蓄洪區(qū)、滯洪區(qū)或下游不同的支流，這樣能減少洪水對下游的威脅，分洪閘一般泄洪能力都很強，分洪作用明顯。分洪閘閘址不宜選擇在險工堤段和被保護的重要城鎮(zhèn)下游堤段。

3 水閘的組成

3.1 上游連接段

水閘的上游連接段，主要由上游翼墻、鋪蓋、護坡、護底、上游防沖槽幾部分組成，幾部分共同完成防沖、防滲、擋土作用，平順的把水游來水引進(jìn)閘室。上游來水，在翼墻的引導(dǎo)下，使水流平順進(jìn)閘，鋪蓋防止水沖，同時防止?jié)B漏，護坡、護底使河岸和河床免受沖刷，上游防沖槽對護岸頭部起到保護作用，防止河床的沖刷向河底擴大。

3.2 閘室段

閘室段是水閘的主體部分，主要由底板、閘墩、閘門、胸墻、岸墻、工作橋和交通橋幾部分構(gòu)成。在這些構(gòu)成中，底板是閘室的基礎(chǔ)，閘室的全部重量都落在底板上，通過底板，把載荷均勻傳遞到地基上，底板與地基間的摩擦使整個閘室處于穩(wěn)定狀態(tài)，同時底板也承擔(dān)著防水沖、防滲漏的作用。閘室中的閘墩，把閘室閘孔分割開來，同時支撐閘門和上面的橋梁。工作橋可以為啟閉機的安裝及人員進(jìn)行機器操作提供便利。岸墻位于閘室的最外兩側(cè)，與河岸相連接，一方面擋土，一方面起到側(cè)向防滲的作用。

3.3 下游連接段

主要由消力池、海漫、下游防沖槽、下游翼墻及護坡等組成，其作用是對水流進(jìn)行消能，然后保證出閘室的水能平穩(wěn)流出。消力池，與閘室緊連，主要作用就是消能，有形成水躍和保護水躍范圍內(nèi)的河床免受沖刷，消能后的水流從消力池出來后，就進(jìn)入海漫，在海漫段余能被消除，流速進(jìn)一步被調(diào)整，在海漫末端連著防沖槽，防沖槽能有效防止海漫后河床沖刷向上游發(fā)展。水流經(jīng)過消能，平穩(wěn)流過下游連接段，在下游翼墻的導(dǎo)流下，水流均勻擴散，使下游兩岸免受沖刷。

4 水閘的沖刷

波狀水躍的產(chǎn)生：淹沒水躍沒有發(fā)生或水躍淹沒過大。出流擴散下均勻，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：水閘的消能主要是通過消力池、海漫等進(jìn)行底流消能，可根據(jù)水流的實際情況，結(jié)合地形條件以及施工的技術(shù)水平，來選擇適當(dāng)?shù)南芊绞?，同時也要對比各種消能形式的實際消能效果進(jìn)行合理選擇。

波狀水躍的防止措施：在總體設(shè)計布置時，要考慮到來水的流向情況，要根據(jù)實際情況，盡可能建造一段較平順的直段，確保上游渠道不的水勢均勻平順，避免水流起伏。對下游翼墻的擴散角進(jìn)行科學(xué)設(shè)計，一般要控制在7～12度之間，保證水流均勻平穩(wěn)擴散，流出不至于突然產(chǎn)生變化。閘門的開啟要按合理的程序進(jìn)行，起步要均勻，要按間隙對稱原則進(jìn)行開啟，要避免開啟、關(guān)閉的速度過快，或大起大落。

作者簡介：艾軍，大專學(xué)歷，輝南縣地質(zhì)勘探鉆井安裝公司，助理工程師，研究方向：水利工程。