水利水電工程中的水閘設(shè)計問題及其設(shè)計分析

肖津璇

（山東省德州市陵城區(qū)水利局,山東 德州 253500）

近年來，水利水電工程作為一項重要的民生工程，在我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及社會建設(shè)中發(fā)揮著較大的作用和價值。并且為滿足實際發(fā)展需求，越來越多的水利水電工程開始設(shè)計建設(shè)，而水閘設(shè)計作為其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對工程建成后的功能發(fā)揮具有巨大影響。但是在水閘設(shè)計期間，仍存在一些問題，導(dǎo)致水利水電工程的整體質(zhì)量受到影響。因此相關(guān)設(shè)計人員需要嚴(yán)格掌握設(shè)計要點和措施，以提升設(shè)計質(zhì)量。

1 水閘分類

在水利水電工程的設(shè)計和建設(shè)過程中，根據(jù)實際情況的不同，可以選擇多種水閘類型。因此在開展設(shè)計工作之前需要了解和明確水閘的分類。通常情況下，水利水電工程中的水閘類型有節(jié)制性水閘、分洪性水閘、沖沙性水閘以及進(jìn)水性水閘。除此之外在部分水利水電工程中還設(shè)計有漂浮物排除類型的水閘等。如果按照過閘流量進(jìn)行設(shè)計，則可以分為大型、中型、小型水閘等。其中對于大型水閘設(shè)計來說，流量一般都會在1 000 m3/s以下；而對于中型水閘來說，其流量在100 m3/s以上、1 000 m3/s以下；對于小型水閘而言，流量僅在100 m3/s以下。因此在水利水電工程的水閘設(shè)計中應(yīng)當(dāng)充分考慮流量因素，合理確定水閘設(shè)計類型[1]。

2 水閘的重要性

水閘設(shè)施是水利水電工程中的一個重要設(shè)施，其關(guān)系到工程作用的發(fā)揮效果。因此設(shè)計人員與施工技術(shù)人員要加強(qiáng)聯(lián)系和溝通，結(jié)合工程實際需求以及條件，全面分析水閘設(shè)計方案，促使生產(chǎn)質(zhì)量與我國相關(guān)的硬件設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范相符合，以提高水閘的使用價值，有效控制水利水電工程的硬件生產(chǎn)質(zhì)量，滿足現(xiàn)代化水利水電工程設(shè)計要求。另外，水閘設(shè)施是水利水電工程中的核心組成構(gòu)件，對水電資源轉(zhuǎn)化具有良好的效果。所以在此基礎(chǔ)上，應(yīng)當(dāng)合理開展水閘設(shè)計工作，最大限度的保障水利水電工程運(yùn)行的可靠性和安全性，充分提高工程效益。

3 水閘設(shè)計問題

當(dāng)前我國部分水利水電工程在水閘設(shè)計工作中，雖然取得一定成就，但仍存在一些問題，對整個工程系統(tǒng)的質(zhì)量產(chǎn)生了不利影響，在建成后的運(yùn)營管理中，很難提高其工作效率和可靠性，嚴(yán)重情況會產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)損失，其中水閘設(shè)計的問題主要體現(xiàn)在施工測繪質(zhì)量不高、忽視水閘防沖功能設(shè)計、水閘類型選擇不合理以及導(dǎo)流方案不完善等。

3.1 施工測繪質(zhì)量不高

施工測繪是水閘設(shè)計過程中的重要環(huán)節(jié)，也是科學(xué)合理設(shè)計的關(guān)鍵基礎(chǔ)和依據(jù)。不過由于相關(guān)設(shè)計人員對施工測繪的重視程度不足，不能全面的考慮到施工測繪工作的實際要求，從而就無法對施工現(xiàn)場進(jìn)行準(zhǔn)確的勘查和檢測，所獲得的測定數(shù)據(jù)信息，不能保障測繪圖紙的可靠性。另外施工設(shè)計人員的專業(yè)素質(zhì)和技術(shù)水平也是導(dǎo)致測繪質(zhì)量不高的主要原因，如對現(xiàn)代化測繪技能掌握不熟練，則會在具體的工作中，對質(zhì)量指標(biāo)的審核不夠全面，產(chǎn)生比較嚴(yán)重的測繪問題，影響水利水電工程水閘設(shè)計的施工測繪質(zhì)量[2]。

3.2 忽視水閘防沖功能設(shè)計

防沖功能是水閘設(shè)計的重點之一，對水閘性能的完善具有重要意義。但在實際設(shè)計工作中，相關(guān)設(shè)計人員往往會忽視對水閘防沖功能的設(shè)計，無法根據(jù)現(xiàn)實狀況對水閘進(jìn)行良好的設(shè)計。同時對工程當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件以及環(huán)境變化等考慮不充分，也會影響水閘工程的設(shè)計施工質(zhì)量，比如部分設(shè)計人員對下游區(qū)域的河流情況掌握不足、對水閘流速很難進(jìn)行控制，即是不能滿足防沖功能設(shè)計需求，對水閘的使用質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。

3.3 水閘類型選擇不合理

在水利水電工程的水閘設(shè)計中，由于其類型相對較多，比如節(jié)制性水閘、分洪性水閘、沖沙性水閘以及進(jìn)水性水閘等。在水利水電工程水閘設(shè)計時，相關(guān)人員通常要考慮到工程類型和功能，在對水閘設(shè)計類型進(jìn)行確定。不過部分設(shè)計人員在工作中存在無法科學(xué)選擇水閘類型的情況，比如沒有結(jié)合水利工程的實際用途和需求，只是為便于施工或減少成本投入而選擇不合理的水閘類型，就會導(dǎo)致工程建設(shè)要求得不到充分的滿足，進(jìn)而影響水利水電工程的工作質(zhì)量[3]。

3.4 導(dǎo)流方案不完善

水利水電工程建設(shè)中，出現(xiàn)水閘設(shè)計問題的主要表現(xiàn)是相關(guān)設(shè)計人員對導(dǎo)流方案制定不完善，從而造成導(dǎo)流設(shè)計不科學(xué)等，其是影響水閘設(shè)計質(zhì)量的主要原因。一般情況下，出現(xiàn)這種問題是由于設(shè)計人員沒有完全按照水利水電工程相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對水閘進(jìn)行導(dǎo)流處理、沒有根據(jù)岸坡的具體情況開展水閘導(dǎo)流設(shè)計，無法把握導(dǎo)流功能的實現(xiàn)，就會因?qū)Я鬟^大而發(fā)生水利水電工程的岸坡坍塌事故等，不利于整個工程的質(zhì)量建設(shè)，很有可能會造成嚴(yán)峻的工程施工問題，不僅浪費大量的資源和能源，而且還會對后期的水利水電工程運(yùn)行造成極大的困難。

4 水閘設(shè)計

針對現(xiàn)階段我國部分水利水電工程在水閘設(shè)計中存在的相關(guān)問題，設(shè)計人員要在全面分析原則的基礎(chǔ)上，采取有效施工測繪措施，提高圖紙測繪的準(zhǔn)確性、重視防沖功能設(shè)計，保障其符合工程實際需求、選擇適合的水閘類型，提高工程整體質(zhì)量、優(yōu)化導(dǎo)流方案設(shè)計，確保水閘功能有效發(fā)揮，最大限度的提高水利水電工程水閘設(shè)計水平，保障水利水電工程建成后能夠穩(wěn)定運(yùn)行和運(yùn)營。

4.1 施工測繪措施

在水利水電工程中，由于水閘、大壩等自身的荷載相對較大，因此必須保障地基基礎(chǔ)具有牢固穩(wěn)定性，因此相關(guān)設(shè)計人員要在著手設(shè)計和施工之前，開展全面的現(xiàn)場勘察和測繪工作，在這一過程中要采用合理的施工測繪措施，以提高施工圖紙的測繪質(zhì)量。首先，相關(guān)設(shè)計人員要充分了解工程當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件和地形地質(zhì)情況，結(jié)合相關(guān)歷史勘察資料以及實地測繪，在開展測繪時，應(yīng)合理利用各種現(xiàn)代化測繪工具和信息系統(tǒng)，以確保測繪數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，集合所用測繪信息，經(jīng)細(xì)致分析后整理形成施工測繪報告，并以此為基礎(chǔ)，確定初步的水閘設(shè)計思路；其次是在完成施工測繪工作之后，要將水閘初步設(shè)計方案上報到相關(guān)部門進(jìn)行審核，及時發(fā)現(xiàn)存在的設(shè)計問題，并對其進(jìn)行有效處理。當(dāng)設(shè)計圖紙通過后，則可以應(yīng)用到后續(xù)的具體施工活動中，盡可能的提高水利水電工程的水閘設(shè)計建設(shè)質(zhì)量[4]。最后，完成工程測繪措施后，可選擇灌漿法、開挖法以及防滲墻法等有效處理地基，為水閘設(shè)計提供依據(jù)和指導(dǎo)，便于保障后續(xù)設(shè)計的有序開展。

4.2 防沖設(shè)計措施

對于水閘設(shè)計的防沖功能，相關(guān)設(shè)計人員需要充分掌握當(dāng)?shù)氐乃臈l件和規(guī)律，對氣候變化情況和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)進(jìn)行全面的了解，同時還要嚴(yán)格根據(jù)水利水電工程的生產(chǎn)需求對防沖功能進(jìn)行設(shè)計。因此設(shè)計人員在具體工作中，第一步要盡量選擇最低的水位數(shù)據(jù)信息，按照附近河道條件等開展水利水電工程防沖系統(tǒng)的設(shè)計工作。第二步，相關(guān)設(shè)計人員需要對水閘流速進(jìn)行科學(xué)的控制和設(shè)計，而且要考慮合理的蓄水處理功能。第三步，相關(guān)設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)利用BIM等先進(jìn)的計算機(jī)信息技術(shù)，將各項水閘和防沖功能數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)，開展模擬仿真分析，對存在的設(shè)計問題和施工問題進(jìn)行優(yōu)化和改善，實現(xiàn)工程建成后，水閘能夠具有相對良好的運(yùn)行狀態(tài)，起到一定的防沖功能[5]。

4.3 選擇合適的水閘類型

對于水利水電工程中的水閘設(shè)計，最為關(guān)鍵的即是合理選擇水閘類型，其直接關(guān)系到未來水利工程建成后的實際使用效果。因此相關(guān)設(shè)計人員必須要強(qiáng)化實地勘察及調(diào)研，并根據(jù)工程的建設(shè)要求以及總體規(guī)劃，分析水利工程的用途、使用年限等開展全面的分析工作，結(jié)合河道條件及氣候特征和管理需求等，綜合所有影響因素，制定完善的水閘類型選擇方案。另外一方面，還要注重閘室的選型，根據(jù)當(dāng)?shù)氐貏萁Y(jié)構(gòu)、水閘功能和水文條件等，計算水閘負(fù)載，以保障閘室以及翼墻等具有良好的抗滑性，適當(dāng)選擇敞開式、胸墻式以及涵洞式三種閘室類型，促使水利水電工程在泄洪時，能夠保障水流恢復(fù)到自然狀態(tài)，防止出現(xiàn)水位過高而形成水沖擊等狀況。比如一般情況下，為滿足水利水電工程的使用需求，會設(shè)計進(jìn)水閘，其作用是控制引水流量，從而發(fā)揮灌溉、供水以及發(fā)電等功能。在選擇水閘類型時，可選用無壩閘或者有壩閘等設(shè)計方式，根據(jù)現(xiàn)場實際狀況，科學(xué)設(shè)計水閘尺寸，以滿足引水要求。并且可適當(dāng)?shù)脑O(shè)計設(shè)置一定的消能設(shè)施，提高水閘項目的建設(shè)質(zhì)量和可靠性，實現(xiàn)施工預(yù)期的安全目標(biāo)和質(zhì)量目標(biāo)。

4.4 導(dǎo)流方案設(shè)計

在實際的水閘設(shè)計工作中，對導(dǎo)流方案的設(shè)計是非常重要的，其直接關(guān)系到水利水電工程建成后的使用質(zhì)量和效率。為有效提高導(dǎo)流方案設(shè)計的精準(zhǔn)性和可靠性，可以將松木樁作為基礎(chǔ)設(shè)施，在利用紅樁等材料開展施工處理作業(yè)，提高導(dǎo)流方案的實效性。另外一方面在對導(dǎo)流方案進(jìn)行設(shè)計時，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)積極應(yīng)用現(xiàn)代化信息手段和技術(shù)，創(chuàng)新工作方式，以保障導(dǎo)流方案的設(shè)計具有科學(xué)性和合理性。

5 結(jié)語

綜上所述，在水利水電工程水閘設(shè)計過程中，相關(guān)設(shè)計人員要了解水閘的分類，充分認(rèn)識到水閘設(shè)計的重要性，并且要嚴(yán)格根據(jù)工程要求進(jìn)行總體規(guī)劃。針對水閘設(shè)計中存在的相關(guān)問題，要深入開展分析和研究，通過采取有效施工測繪措施、重視防沖功能設(shè)計、選擇適合的水閘類型、優(yōu)化導(dǎo)流方案設(shè)計等策略，確保水閘功能有效發(fā)揮，提高水利水電工程的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。