有關(guān)水利水電工程中水閘設(shè)計(jì)的探討

馬曉莉

（山東省德州市陵城區(qū)水利建筑安裝工程公司機(jī)械分公司，山東 德州 253500）

目前，在國內(nèi)水利水電工程項(xiàng)目中，水庫的水閘設(shè)計(jì)至關(guān)重要[1]。水閘主要應(yīng)用在蓄水灌溉、發(fā)電以及排水等工作中[2]。但由于水閘工程結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行水閘設(shè)計(jì)時(shí)，需要結(jié)合周圍環(huán)境條件[3]，實(shí)現(xiàn)科學(xué)合理的水閘布局[4]。

1 水閘特點(diǎn)分析

通常所說的水閘，即為擋水建筑物，也是排水建筑物。一般均建立在平原地區(qū)，這類地區(qū)具有所覆蓋層厚、地基壓縮性大、抗滑能力弱、承載能力差等特點(diǎn)，因此，水閘設(shè)計(jì)中，首要，要保持水閘穩(wěn)定性。水閘憑借閘門阻擋水流，閘上游、下游所形成的水頭差，會(huì)借助閘基、兩岸滲流在底部形成滲透壓力，抵消水閘有效重量，此時(shí)會(huì)對(duì)閘室和兩岸連接建筑物的穩(wěn)定性造成威脅，極有可能出現(xiàn)滲透變形等情況，使水閘安全難以得到保證。

2 水閘作用分析

水利工程項(xiàng)目建設(shè)的重要性較高，它負(fù)責(zé)為社會(huì)供給水資源，水閘是水利工程項(xiàng)目中重要組成部分，做好水閘設(shè)計(jì)工作和管理工作至關(guān)重要。應(yīng)結(jié)合先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行水閘設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)水閘預(yù)期運(yùn)行效果，推動(dòng)整個(gè)水利水電項(xiàng)目的順利完成。

水閘廣泛應(yīng)用在國內(nèi)水利項(xiàng)目中，不僅是水庫，也適用于胡泊。在國內(nèi)水利工程建設(shè)中，唯有優(yōu)化水閘施工步驟和細(xì)節(jié)，方可推動(dòng)整個(gè)施工項(xiàng)目有條不紊地進(jìn)行。水閘的使用對(duì)國內(nèi)水利水電行業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展有著一定促進(jìn)作用，同時(shí)，也會(huì)助力我國水利工程可持續(xù)發(fā)展。

3 水利水電工程中水閘設(shè)計(jì)

3.1 地址的選擇

水閘選址至關(guān)重要，這是執(zhí)行水閘施工的先決條件，并且也是水閘建設(shè)的關(guān)鍵點(diǎn)所在。一般要選擇環(huán)境優(yōu)異的位置設(shè)計(jì)水閘，并且還應(yīng)該按照水閘施工地質(zhì)要求、水文情況等，展開全方位的地質(zhì)考察，水閘施工地質(zhì)選擇以石質(zhì)區(qū)域?yàn)橹鳎蜻x擇承受壓力可觀的位置，水閘施工地址一定要達(dá)到抵制水分和抵制堿性等標(biāo)準(zhǔn)，滲水量不宜過大。

3.2 類型的選擇

關(guān)于水閘類型的選擇，設(shè)計(jì)時(shí)要考慮多種因素，要根據(jù)水閘施工場(chǎng)地的實(shí)際情況、地質(zhì)特點(diǎn)以及水閘具體作用等，最大限度保障水閘選擇合理性。

3.3 高度的選擇

水閘的高度在一定程度上影響水閘運(yùn)行成效，并且會(huì)對(duì)水閘生產(chǎn)方面造成很大影響，所以，確定水閘底部高度尤為關(guān)鍵。水閘底部高度的確定是通過實(shí)地情況決定，要將施工周邊地理環(huán)境、水文條件等全部考慮在內(nèi)。當(dāng)水閘底部高度偏小時(shí)，雖然利于防水和洪澇治理，但在易干旱地區(qū)卻起不到最佳效果，甚至?xí)霈F(xiàn)反作用。因此，在進(jìn)行水閘底部高度選擇時(shí)，要做多方面考慮，科學(xué)設(shè)定水閘高度。

3.4 方案調(diào)整

水閘設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作是水閘施工的“重頭戲”，前期準(zhǔn)備充足才能為水閘設(shè)計(jì)工作夯實(shí)根基。在準(zhǔn)備環(huán)節(jié)中，施工方要制定詳細(xì)化設(shè)計(jì)方案，創(chuàng)建質(zhì)量保證體系，對(duì)水閘設(shè)計(jì)的各方面進(jìn)行優(yōu)質(zhì)審查，設(shè)計(jì)人員選擇要嚴(yán)格，選擇實(shí)力強(qiáng)勁的設(shè)計(jì)隊(duì)伍。與此同時(shí)，還要制定好應(yīng)急預(yù)案，做好設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作，為后續(xù)水閘施工操作保駕護(hù)航。

3.5 水閘質(zhì)量

設(shè)計(jì)者對(duì)水閘質(zhì)量的認(rèn)知程度關(guān)乎工程施工安全性。基于此，設(shè)計(jì)者在進(jìn)行水閘設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要保障水閘質(zhì)量，還要注重水閘在施工作業(yè)中的質(zhì)量要求，督促全員形成安全施工理念。水閘施工設(shè)計(jì)人員要對(duì)水閘使用注意事項(xiàng)加以重視。設(shè)計(jì)人員要按照水閘施工詳情，切實(shí)處理有關(guān)問題，并且要加強(qiáng)水閘設(shè)計(jì)知識(shí)的教育，掌握水閘設(shè)計(jì)技巧，讓施工達(dá)到設(shè)計(jì)要求，繼而全面提升整個(gè)水利水電項(xiàng)目的施工質(zhì)量。

4 水利水電工程中水閘設(shè)計(jì)中注意事項(xiàng)

4.1 滲流問題

在水閘擋水期間，若產(chǎn)生滲流情況，便會(huì)在水閘底部位置出現(xiàn)一種向上的揚(yáng)壓力，使水閘抗滑穩(wěn)定性大打折扣，降低水閘擋水效果。若兩岸、閘基均為土基基礎(chǔ)，出現(xiàn)滲流時(shí)必定會(huì)帶走一些細(xì)顆粒，繼而導(dǎo)致閘口翻砂鼓水，嚴(yán)重情況下甚至?xí)涂諆砂逗烷l基。側(cè)向滲漏問題出現(xiàn)后產(chǎn)生水平壓力，兩岸連接建筑物會(huì)嚴(yán)重受損，從而降低水閘穩(wěn)定性。

4.2 穩(wěn)定問題

在水閘正常使用過程中，水閘攔截上游水位比較高，造成水閘上下游之間出現(xiàn)較大水位差，產(chǎn)生水平壓力過大問題，從而導(dǎo)致水閘往下游方向移動(dòng)。因此，若想實(shí)現(xiàn)水閘穩(wěn)定，其總量必須要達(dá)標(biāo)。另外，在建成水閘后必然會(huì)出現(xiàn)較大垂直荷載，造成基底實(shí)際壓力高于地基可以承受的承載力，出現(xiàn)地基變形情況以及基土被擠出情況。因此，在水閘修建階段時(shí)，要合理確定基礎(chǔ)面積，順勢(shì)減輕基底壓應(yīng)力。

4.3 沉陷問題

假設(shè)將水閘建于軟土地基上，會(huì)在水閘自身和外部荷載效果下產(chǎn)生沉陷。尤其是底板傳至地基上的荷載部分分布不均時(shí)，或分布在地基土層上的荷載不均勻，此時(shí)極易產(chǎn)生沉陷情況。此類地基沉陷嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成水閘下沉，亦會(huì)使閘室傾斜，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致水閘斷裂，后果不堪設(shè)想。

4.4 沖刷問題

開閘泄水過程中，若水閘下游水位過淺，在水位差作用下，提升水流速度，巨大水流沖擊能量會(huì)對(duì)下游造成嚴(yán)重沖刷。如果沖刷范圍過大，必然會(huì)掏空閘基，發(fā)生安全事故。水閘兩岸均為軟弱巖層或是軟弱土層，假設(shè)水閘建設(shè)期間閘孔設(shè)置過多，在開啟某一個(gè)閘孔時(shí)必然會(huì)形成多股巨大水流，對(duì)下游河岸造成沖刷，嚴(yán)重威脅水閘運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性，對(duì)岸邊農(nóng)作物和民眾生命安全都會(huì)造成威脅[6]。

5 結(jié)語

當(dāng)前，國內(nèi)水利水電工程項(xiàng)目數(shù)量不斷增加，社會(huì)各界對(duì)水利水電工程項(xiàng)目質(zhì)量提出了較高要求，水閘工程是其中重要組成部分。因此，做好水閘設(shè)計(jì)和管理工作甚是關(guān)鍵。文章通過分析水閘特點(diǎn)和作用，從水閘設(shè)計(jì)地址選擇、類型選擇、高度選擇、前期準(zhǔn)備、質(zhì)量保證等幾個(gè)方面，著手進(jìn)行水閘設(shè)計(jì)，并著重分析設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，提升水閘施工質(zhì)量和水平，旨在推動(dòng)整個(gè)項(xiàng)目的可持續(xù)發(fā)展。