水利水電工程中水閘設(shè)計(jì)優(yōu)化

文秀球

摘要：水閘是水利水電工程中一個(gè)非常重要的設(shè)施，關(guān)系著工程整體功能和作用的發(fā)揮。需要設(shè)計(jì)人員結(jié)合工程的實(shí)際需求，對水閘設(shè)計(jì)方案進(jìn)行制訂，促進(jìn)水閘使用價(jià)值的提高。論文結(jié)合水利水電工程中的水閘分類，就當(dāng)前工程中水閘設(shè)計(jì)存在的問題，如測繪質(zhì)量不高、忽視防沖設(shè)計(jì)、水閘類型選擇不合理等進(jìn)行了研究分析，提出了有針對性的解決對策，希望能夠?yàn)樗姽こ讨械乃l設(shè)計(jì)提供一定參考。

關(guān)鍵詞：水利水電;水閘設(shè)計(jì);優(yōu)化措施

引言：水利水電作為可再生能源，是可持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容之一，合理配置水資源、科學(xué)應(yīng)用水利水電相關(guān)設(shè)施對于推動與實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要，而水閘質(zhì)量作為水利水電工程質(zhì)量的重要影響因素，必須認(rèn)真對待，水閘的設(shè)計(jì)水準(zhǔn)直接決定整個(gè)水電工程的質(zhì)量與后期使用效果。因此，水閘設(shè)計(jì)必須結(jié)合實(shí)際情況，綜合考慮環(huán)境因素、社會因素等影響，確保設(shè)計(jì)工作具備科學(xué)性，設(shè)計(jì)方案具有可行性。

1 水利水電工程中的水閘分類

水閘是水利工程項(xiàng)目中的核心組成部分，做好水閘設(shè)計(jì)和管理至關(guān)重要。水閘的使用對于水利水電行業(yè)的發(fā)展有著積極的促進(jìn)作用，能夠?yàn)樗こ痰目沙掷m(xù)發(fā)展提供助力。水利水電工程規(guī)劃設(shè)計(jì)和施工建設(shè)中，依照工程規(guī)模、建設(shè)目的和環(huán)境條件的差異，可以選擇不同的水閘類型，主要分為以下5種：（1）進(jìn)水閘。進(jìn)水閘也被稱為渠首閘，其主要功能是為用戶提供水資源，通常被設(shè)置在河道、護(hù)岸、渠首或者水庫位置，能夠?qū)€路供水總量進(jìn)行控制。（2）節(jié)制閘。節(jié)制閘的主要功能是對河流流量及水位進(jìn)行調(diào)整，通過在枯水期開放或者關(guān)閉閘門的方式，能夠提高河道水位，為上游區(qū)域的取水和航運(yùn)提供良好支撐;通過在豐水期開放或者關(guān)閉閘門的方式，能夠?qū)恿髁髁窟M(jìn)行調(diào)節(jié)，滿足各河段的用水需求;通過在洪水期開放或者關(guān)閉閘門的方式，能夠?qū)拥篮樗滦沟目偭髁窟M(jìn)行有效控制。（3）排水閘。排水閘閘身較高、底板高程較低，用來對較高的外河水位進(jìn)行阻擋，確保洼地中的積水快速排除。當(dāng)外河水位上升時(shí)，通過關(guān)閉排水閘的方式，可有效避免外河水倒灌;當(dāng)外河水位較低時(shí)，通過開啟排水閘的方式，能夠?qū)⒎e水排入外河。（4）擋潮閘。對比其他類型的水閘，擋潮閘的功能更加豐富，除去基本的擋潮功能，還包括蓄積淡水、排澇以及泄洪等，能夠向水系提供雙向水頭作用，在遭遇外部潮水時(shí)，擋潮閘的存在可以有效避免海水倒灌，也可以提升內(nèi)河水位，滿足蓄淡灌溉的要求;在退潮時(shí)，擋潮閘能夠進(jìn)行排澇，一些設(shè)有通航孔的擋潮閘則能夠在平潮時(shí)滿足通航要求。（5）分洪閘。分洪閘有著較強(qiáng)的分洪能力和泄洪能力，一般設(shè)置在江河適當(dāng)?shù)囟蔚囊粋?cè)，當(dāng)洪水較大，同時(shí)達(dá)到對應(yīng)閘口的位置時(shí)，可以通過開閘泄洪的方式來避免河道內(nèi)洪水的外泄，將洪水引到后蓄洪區(qū)和滯洪區(qū)，降低洪水對于下游居民生產(chǎn)生活的影響。另外，依照過閘流量，可以將水利水電工程中的水閘分為3種類型：一是大型水閘，流量通常在1000m3/s以上;二是中型水閘，流量在100～1000m3/s;三是小型水閘，流量不超過100 m3/s。因此，在水利水電工程水閘設(shè)計(jì)中，需要考慮好流量因素，以確定水閘的類型及其相關(guān)問題。

2 水利水電工程中水閘設(shè)計(jì)優(yōu)化策略

（1）施工地與地基處理。在設(shè)計(jì)水閘階段，確定水閘建設(shè)的位置至關(guān)重要，水閘建設(shè)位置的自然情況將直接影響水閘的穩(wěn)定與安全。必須選擇地基基礎(chǔ)好、土壤質(zhì)量優(yōu)的地點(diǎn)。通常情況下建設(shè)水閘首選的是巖石地基，另外要結(jié)合施工地的水文與地質(zhì)情況判斷是否能夠使用巖石地基，若該地段的地質(zhì)與水文情況不允許建設(shè)巖石地基，可以退而求其次，使用滲水性弱、壓縮性小、承載力強(qiáng)的土質(zhì)地基。除此之外，施工人員可以在原本的土壤上加載，目的是排除水分，提升土壤固結(jié)程度，還要對沉降工作開展科學(xué)控制。預(yù)壓可以起到提升水閘主體結(jié)構(gòu)的承載力的作用，可以在確保荷載的條件下縮減體積，在一定程度上增強(qiáng)閘基。例如黏性地基與淤泥質(zhì)土在水閘建設(shè)過程中作用較好，但仍具備不足，二者一般很難在規(guī)定工期內(nèi)結(jié)束建設(shè)，延誤工期會為建設(shè)企業(yè)帶來不同程度的損失。

（2）對閘室開展安全計(jì)算。水閘的性能能否完全發(fā)揮取決于計(jì)算工作的效果。在開展設(shè)計(jì)工作時(shí)應(yīng)制定策略，盡可能提升閘室的穩(wěn)定性與安全性。相關(guān)人員在開展設(shè)計(jì)之前，應(yīng)仔細(xì)閱讀和理解施工地實(shí)際情況資料，嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)開展閘室安全性的計(jì)算工作，計(jì)算時(shí)需要重點(diǎn)注意與抗滑穩(wěn)定性以及基地應(yīng)力有關(guān)內(nèi)容的計(jì)算，找到最適合此次工程的組合方式。計(jì)算基底應(yīng)力時(shí)必須計(jì)算好力矩。另外，必須重視檢修與竣工方面的計(jì)算，計(jì)算結(jié)束后在工程進(jìn)展階段完成基底應(yīng)力的核查工作，確保數(shù)據(jù)無誤。在抗滑穩(wěn)定性方面，相關(guān)工作人員應(yīng)仔細(xì)計(jì)算總重、彎矩等方面的數(shù)據(jù)，以得出最合適的抗滑穩(wěn)定系數(shù)。

（3）加強(qiáng)進(jìn)水閘尺寸方面的設(shè)計(jì)。水利水電設(shè)計(jì)階段通常會建造進(jìn)水閘。現(xiàn)如今在湖泊、河道等地點(diǎn)的施工工作中經(jīng)常用到進(jìn)水閘，主要作用在于控制引水流量，其他作用包括灌溉田地、日常生活供水及水力發(fā)電。現(xiàn)階段，進(jìn)水閘尺寸與類型設(shè)計(jì)需要進(jìn)一步優(yōu)化升級。在水閘類型方面，因取水方式存在不同、壩閘的有無，導(dǎo)致實(shí)際的設(shè)計(jì)也存在不同，而在尺寸方面，必須確保尺寸與引水需求相適應(yīng)。設(shè)計(jì)階段，開展針對現(xiàn)場情況的分析與計(jì)算工作，根據(jù)分析得出的數(shù)據(jù)開展下一步工作。在必要條件下應(yīng)修建消能設(shè)施，例如消力池等。做好上述工作才能確保進(jìn)水閘在所有自然條件下發(fā)揮應(yīng)有的作用。另外，值得注意的是，在開展進(jìn)水閘設(shè)計(jì)工作時(shí)，須確保閘孔尺寸可以滿足多種條件下的應(yīng)用需求。

（4）閘室型式設(shè)計(jì)和過閘水位差設(shè)計(jì)。閘室型式設(shè)計(jì)需要考慮的內(nèi)容較為復(fù)雜，結(jié)合水利水電工程的實(shí)際情況，包括自然條件與施工條件，經(jīng)過慎重的分析與評估后選擇出最適合該水利水電工程的閘室型式，從而達(dá)到提升設(shè)計(jì)水平的目的。在實(shí)際情況下，應(yīng)用較多的閘室為敞開式與胸墻式兩種，而最終選擇哪種取決于二者的優(yōu)缺點(diǎn)與工程的適應(yīng)度。敞開式具有施工便捷、操作簡單的優(yōu)點(diǎn)，通常情況下選擇建設(shè)平面鋼閘門，可以保障閘室運(yùn)行穩(wěn)定。除此之外，設(shè)計(jì)師在計(jì)算和預(yù)計(jì)水閘前后水位差時(shí)應(yīng)綜合考慮各方面因素，盡可能為后期施工工作創(chuàng)造更加便利的條件。另外，過閘水位差設(shè)計(jì)階段應(yīng)考慮降水、氣候、溫度等因素的影響，預(yù)測所有可能發(fā)生的、會干擾施工的風(fēng)險(xiǎn)，制定預(yù)防措施和解決策略，盡可能將事故與意外發(fā)生的概率降到最低，避免安全事故的發(fā)生，保障工程可以按時(shí)完成且無多余項(xiàng)目支出。

總結(jié)：

綜上所述，做好水閘設(shè)計(jì)工作，能夠保障水利水電過程運(yùn)行的可靠性，設(shè)計(jì)師在對水閘進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)該把握好水閘的分類，明確水閘設(shè)計(jì)在水利水電工程設(shè)計(jì)中的重要性，依照相應(yīng)的工程建設(shè)要求，做好總體性的規(guī)劃工作，對于水閘設(shè)計(jì)中存在的問題，應(yīng)該做好深入分析，采取有效的措施和方法來解決問題，將水閘的功能和作用充分發(fā)揮出來，推動水利水電工程的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益的提高。

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