水利水電工程中水閘的設(shè)計(jì)探析

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1.水利水電工程水閘設(shè)計(jì)的重要性

就水閘工程而言，主要包含三個(gè)部分：上、下游連接段以及閘室。一方面，通過提高水閘設(shè)計(jì)的合理性，不僅能夠確保水利水電工程起到調(diào)節(jié)水位、控制水流量的重要作用，同時(shí)可以提高水電水利工程發(fā)電效率。

2.水利水電工程水閘設(shè)計(jì)分析

2.1做好水閘選址設(shè)計(jì)

選址問題是水利水電工程水閘設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，該過程與水利水電工程后期施工有著直接的關(guān)系。

2.2注重閘室安全計(jì)算

要確保水閘功能得到最大程度的發(fā)揮，設(shè)計(jì)工作中要盡可能提高閘室的安全性和穩(wěn)定性，這就要求設(shè)計(jì)人員嚴(yán)格參照設(shè)計(jì)規(guī)范以及現(xiàn)場勘察資料，對(duì)閘室的安全性進(jìn)行縝密的計(jì)算。這一過程中，不僅要進(jìn)行負(fù)載組合，同時(shí)還要做好基底應(yīng)力以及抗滑穩(wěn)定性方面的計(jì)算工作。對(duì)于負(fù)載組合而言，要全面考慮到不同組合方式之間存在的巨大差別。在進(jìn)行基底應(yīng)力的計(jì)算過程中，要做好力矩計(jì)算以及竣工檢修方面的計(jì)算工作，并且要對(duì)工程正常運(yùn)用狀態(tài)下的基底應(yīng)力進(jìn)行仔細(xì)的計(jì)算與復(fù)核。對(duì)于水閘的抗滑穩(wěn)定性計(jì)算來說，要合理確定抗滑穩(wěn)定系數(shù)，并就總彎矩、總重等方面展開計(jì)算工作。

2.3加強(qiáng)進(jìn)水閘類型與尺寸方面的設(shè)計(jì)

在進(jìn)行水利水電工程的設(shè)計(jì)施工時(shí)，通常會(huì)用到進(jìn)水閘，當(dāng)前進(jìn)水閘在河道以及水庫、湖泊施工中有著廣泛的應(yīng)用。進(jìn)水閘不僅能夠?qū)σ髁窟M(jìn)行控制，并且可以起到灌溉、供水以及發(fā)電等重要功能。根據(jù)取水方式的不同，可細(xì)分為無壩閘以及有壩閘取水兩種不同的設(shè)計(jì)方式。對(duì)于進(jìn)水閘尺寸的設(shè)計(jì)而言，要確保進(jìn)水閘尺寸滿足引水方面的要求。設(shè)計(jì)期間，還要對(duì)現(xiàn)場實(shí)際狀況做出分析，必要時(shí)需要修筑相應(yīng)的消能設(shè)施，比如消力池等。這樣一來，才能確保進(jìn)水閘能夠滿足不同工況下的使用需求。需要注意的是，進(jìn)水閘設(shè)計(jì)要確保閘孔尺寸足夠大，在高度方面也要滿足要求。

2.4做好水閘消能防沖設(shè)計(jì)

一方面，水閘消能設(shè)計(jì)中要將閘高水位作為設(shè)計(jì)工作的基礎(chǔ)，并且要把高出基準(zhǔn)水位的水量進(jìn)行及時(shí)的排除。設(shè)計(jì)工作中要根據(jù)下游水位合理確定最低下限值，進(jìn)而提高水閘設(shè)計(jì)工作的效果。另一方面，在開展水閘防沖設(shè)計(jì)時(shí)，由于影響設(shè)計(jì)的因素角度，計(jì)算工作不夠明確，因而設(shè)計(jì)時(shí)要做到具體情況具體分析。做好消能防沖對(duì)于提高水閘設(shè)計(jì)的整體水平有著重要的影響，設(shè)計(jì)過程中要綜合分析工程實(shí)際工況以及消力池面積、深度等諸多因素，合理開展計(jì)算工作。需要注意的是，消能防沖設(shè)計(jì)還要考慮到河床沖刷等方面的要求。

2.5提高閘門梁系設(shè)計(jì)水平

為確保水利水電工程安全運(yùn)轉(zhuǎn)，除了要做好上述設(shè)計(jì)工作外，還要對(duì)閘門設(shè)計(jì)以及梁系設(shè)計(jì)工作引起足夠的重視。一旦出現(xiàn)閘門設(shè)計(jì)或施工合理的問題，將直接造成集中水流或者折沖水流等一系列不良流態(tài)等問題。具體設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)做好以下幾方面的工作：其一，要盡可能降低閘門運(yùn)行期間的振動(dòng)問題，尤其在閘門梁系的選擇與設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)現(xiàn)場狀況合理設(shè)計(jì)水閘閘門的硬度。其二，閘門主梁系設(shè)計(jì)中，不僅要提高基礎(chǔ)底主梁設(shè)計(jì)的合理性，同時(shí)還要提高上部主梁系設(shè)計(jì)的合理性，進(jìn)而確保梁系結(jié)構(gòu)中荷載得到合理的分布。其三，在進(jìn)行雙腹板箱型底主梁的設(shè)計(jì)工作時(shí)，因?yàn)槭艿介l門底部以及流水閘等構(gòu)造的影響，設(shè)計(jì)時(shí)要在下游兩側(cè)位置處形成向下8°的偏角度，進(jìn)而減少底主梁所受荷載，防止出現(xiàn)破壞問題。其四，對(duì)于下游側(cè)水閘閘門的梁系設(shè)計(jì)工作而言，要將傾角設(shè)計(jì)成27.2°左右。這樣一來，不僅可以使水流流態(tài)得到改善，同時(shí)還能提高梁系設(shè)計(jì)工作的合理性。一般來說，水平次梁設(shè)計(jì)主要應(yīng)用的是槽鋼結(jié)構(gòu)，并且按照近似按等跨理論進(jìn)行連續(xù)梁的設(shè)計(jì)。槽鋼肢尖的方向要向下，進(jìn)而起到防積水、防積塵的重要作用。

2.6地基處理設(shè)計(jì)

其一，灌漿法。該方法能夠?qū)α芽p問題進(jìn)行有效的處置，設(shè)計(jì)施工期間需要做好水泥漿配合比以及摻和料的設(shè)計(jì)工作，進(jìn)而對(duì)地基起到良好的加固、防滲效果。其二，開挖法。該方法的應(yīng)用較為廣泛，設(shè)計(jì)時(shí)需要將原地面已經(jīng)破壞的巖層進(jìn)行清除，開挖法施工相對(duì)簡便。其三，還可以采用防滲墻法進(jìn)行地基處理，施工時(shí)要用到專用的機(jī)具進(jìn)行鉆鑿施工，并使用泥漿進(jìn)行墻壁加固。此外，地基處理中還有用到樁基礎(chǔ)法、置換法等，具體設(shè)計(jì)工作中要針對(duì)不同的地質(zhì)狀況合理選取處理方法。

2.7閘室型式設(shè)計(jì)和過閘水位差設(shè)計(jì)分析

一方面，在進(jìn)行水閘閘室形狀的設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要考慮到水利水電工程的實(shí)際狀況，并且要對(duì)不同類型的閘室形式進(jìn)行對(duì)比優(yōu)選，進(jìn)而提高閘室設(shè)計(jì)的水平。相比較而言，當(dāng)前主要用到腳墻式閘室以及敞開式閘室兩種不同的形式，具體設(shè)計(jì)時(shí)要通過對(duì)比優(yōu)缺點(diǎn)之后，合理確保閘室的型式。對(duì)于敞開式閘室而言，其施工過程相對(duì)簡便，同時(shí)該類閘室結(jié)構(gòu)簡單、便于操作，通常情況下采用平面鋼閘門，這樣一來能夠有效提高閘室運(yùn)行期間的穩(wěn)定性。另一方面，在開展閘水位差的設(shè)計(jì)工作時(shí)，設(shè)計(jì)工作者要對(duì)多方面因素進(jìn)行綜合考慮，并且要為后期施工工作提供便利。此外，這一過程中還要考慮到降水量以及當(dāng)?shù)貧夂?、地質(zhì)等因素的影響。同時(shí)，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)還要盡可能的降低工程造價(jià)，避免安全事故的發(fā)生。

結(jié)束語

當(dāng)前，我國對(duì)于水利水電工程等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)極為關(guān)注。水閘工程的設(shè)計(jì)工作有著較強(qiáng)的復(fù)雜性、系統(tǒng)性，這就對(duì)設(shè)計(jì)人員的專業(yè)水平提出了嚴(yán)苛的要求。具體設(shè)計(jì)時(shí)，既要對(duì)當(dāng)?shù)氐臍夂颉⒌刭|(zhì)等因素進(jìn)行全面的掌握，注重對(duì)勘察資料的應(yīng)用。同時(shí)，還要憑借以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，提高水閘設(shè)計(jì)的合理性、安全性，確保水利水電工程的順利運(yùn)轉(zhuǎn)。

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作者：黃貴青 單位：廣晟昊興勘測設(shè)計(jì)有限公司臺(tái)山分公司