深度研究水閘設(shè)計(jì)問題

1、<p>　　深度研究水閘設(shè)計(jì)問題</p><p>　　[摘 要]近年來，我國(guó)水利工程事業(yè)得到了快速發(fā)展和廣泛關(guān)注，研究其中水閘設(shè)計(jì)問題相關(guān)課題有著重要意義。本文首先對(duì)相關(guān)內(nèi)容做了概述，分析了水閘設(shè)計(jì)的諸多要求與要點(diǎn)，并結(jié)合相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，分別從滲流問題、沉陷問題、穩(wěn)定問題以及沖刷問題等方面研究了水利工程中水閘設(shè)計(jì)工作的注意事項(xiàng)，闡述了個(gè)人對(duì)此的幾點(diǎn)看法與認(rèn)識(shí)。 </p><p>　

2、　[關(guān)鍵詞] 水閘；設(shè)計(jì)；深度；研究 </p><p>　　中圖分類號(hào)：TV76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）14-0225-01 </p><p><b>　　一、前言 </b></p><p>　　水利工程的迅速發(fā)展，對(duì)水閘的設(shè)計(jì)提出了更新的要求。研究水閘設(shè)計(jì)的相關(guān)問題，能夠更好地提升其設(shè)計(jì)的實(shí)踐水平，從而在多方

3、面保障水閘應(yīng)用過程中的效果。本文從概述相關(guān)內(nèi)容著手本課題的研究。 </p><p><b>　　二、概述 </b></p><p>　　現(xiàn)代水利工程設(shè)計(jì)過程以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，以生態(tài)學(xué)和水力學(xué)為基礎(chǔ)理論，以先進(jìn)科學(xué)技術(shù)為手段，以構(gòu)筑“人水和諧”生態(tài)城市為目標(biāo)，確保城鎮(zhèn)水安全及建設(shè)自然生態(tài)工程，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。水閘工程的總體布置方案，在滿足防洪功能的前提下，盡量

4、與已建工程銜接、周圍環(huán)境協(xié)調(diào)統(tǒng)一等綜合因素，最大程度保持河道的天然性。工程布置占地相對(duì)較少，投資較省，并盡可能兼顧考慮了綠化、美化景觀效果，設(shè)計(jì)方案不僅符合跨河建筑物人水和諧的新思路，而且經(jīng)濟(jì)、合理，其操作性較強(qiáng)。 </p><p>　　三、水閘設(shè)計(jì)的研究分析 </p><p>　　1.水利工程中水閘的組成及規(guī)模確定。 </p><p>　?。ㄒ唬┧l的組成。水閘主

5、要由三部分組成，分別是上游連接段、閘室和下游連接段三部分。其中上游連接段的作用主要是將水流引入閘室，避免其外流，對(duì)兩岸及河床也起到了保護(hù)作用，防止其被沖刷，同時(shí)還與閘室一起起到了防滲作用；閘室在水閘中處于主要地位，它的主要作用是對(duì)水位和流量起到了一定的控制作用，并且防滲防沖，它的設(shè)計(jì)包括底板、閘門、閘墩、護(hù)欄和工作橋等；下游連接段主要用來消除過閘水流的剩余能量，將出閘的水流進(jìn)行均勻地分散，從而起到對(duì)流速的減緩作用，避免對(duì)下游的沖刷。 &

6、lt;/p><p>　?。ǘ┧l規(guī)模的大小主要取決于過閘流量的大小，主要可以分為大型水閘、中型水閘和小型水閘三種。大型水閘的過閘流量為1000m3/s以上，中型水閘的過閘流量在100m3/s到1000m3/s之間，而小型水閘的過閘流量在100m3/s以下。 </p><p>　　2.水利工程中水閘設(shè)計(jì)選址的要求 </p><p>　　節(jié)制閘或泄洪閘閘址宜選擇在河道順直

7、、河勢(shì)相對(duì)穩(wěn)定的河段，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后可以選擇在彎曲河段裁彎取直的新開河道上。進(jìn)水閘、分水閘或分洪閘閘址宜選擇在河岸基本穩(wěn)定的順直河段或彎道凹岸頂點(diǎn)稍偏下游處，但分洪閘閘址不宜選擇在險(xiǎn)工堤段和被保護(hù)的重要城鎮(zhèn)下游堤段。排水閘或泄洪閘閘址宜選擇在地勢(shì)低洼、出水暢通處，排水閘閘址宜選擇在靠近重要澇區(qū)和容泄區(qū)的老堤堤線上。 </p><p>　　3.水利工程中水閘設(shè)計(jì)地基的處理方法 </p><p&

8、gt;　?。ㄒ唬╅_挖法是地基處理中使用比較多的一種方法，其主要的處理方法是將那些與設(shè)計(jì)要求不相符的覆蓋層以及由于受到風(fēng)化而被破壞的巖層挖掉。該方法原理比較簡(jiǎn)單，操作起來也不是很復(fù)雜。 </p><p>　?。ǘ┕酀{法的實(shí)施需要借助灌漿泵，借助灌漿泵的壓力，再通過鉆孔、對(duì)管路預(yù)埋等方式將具有膠凝性質(zhì)的材料（比如水泥）和摻合料（比如黏土）與水一起進(jìn)行混合。待將其攪拌均勻，然后灌注到巖石、土層所產(chǎn)生的裂隙中或者混凝土

9、的裂縫、接縫內(nèi)，這樣可以起到加固和防滲的作用。 </p><p>　?。ㄈ┓罎B墻法需要借助專用的機(jī)具，鉆鑿出圓孔或者開挖槽孔，用泥漿加固墻壁。 </p><p>　　（四）樁基礎(chǔ)法主要用在豎向受力比較大并且受力集中的情況中，也能滿足對(duì)沉降方面有較高要求的建筑物和精密設(shè)備。 </p><p>　　（五）置換法主要是將建筑物的基礎(chǔ)底面下面一定深度的軟弱土層進(jìn)行挖去處理

10、，然后將不易侵蝕和壓縮的散性材料填入進(jìn)去，這樣可以使軟土加快固結(jié)。 </p><p>　　4.水閘設(shè)計(jì)中消能防沖設(shè)計(jì) </p><p>　　目前的水閘消能設(shè)計(jì)和控制，往往是以閘高水位為基準(zhǔn)，將比基準(zhǔn)高的水位進(jìn)行排除，并且對(duì)于下游的水位要取最低的下限值，這樣做可以保障水閘的建設(shè)順利開展。這種工況下的閘門初始開啟度往往也是消力池深度計(jì)算的控制因素。對(duì)于水閘的防沖設(shè)計(jì)，還有很多方面的計(jì)算不是很明

11、確，很多因素還不能確定，因此還需要我們對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的研究和探討。消能防沖是水閘的主要作用和內(nèi)容，在設(shè)計(jì)時(shí)主要包括對(duì)工程的工況和設(shè)施的計(jì)算、控制，對(duì)消力池面積、深度的計(jì)算和控制，以及對(duì)河床沖刷要求能力的計(jì)算等。對(duì)于工況所需要的設(shè)計(jì)目標(biāo)和要求的計(jì)算，在水閘設(shè)計(jì)中往往不是很能做到完全準(zhǔn)確，因此如何達(dá)到這一要求，是水閘消能防沖設(shè)計(jì)所追求的目標(biāo)。 </p><p>　　5.水閘設(shè)計(jì)中閘室安全計(jì)算.閘室的安全與穩(wěn)定對(duì)于水閘

12、功能的發(fā)揮具有重要的作用，因此對(duì)于水閘的閘室需要進(jìn)行一些計(jì)算，確保其安全。需要計(jì)算的主要包括負(fù)載組合、基底應(yīng)力計(jì)算、抗滑穩(wěn)定計(jì)算等。其中荷載組合又可以為基本組合和特殊組合兩種，不同的組合方式又有所差別。而基底應(yīng)力的計(jì)算包括力矩計(jì)算、正常運(yùn)用情況下的基底應(yīng)力以及竣工檢修情況的計(jì)算等?？够€(wěn)定計(jì)算需要計(jì)算閘室在正常運(yùn)用情況下的總彎矩以及總重，以此來得出抗滑穩(wěn)定系數(shù)。 </p><p>　　四、水利工程中水閘設(shè)計(jì)工作的

13、注意事項(xiàng) </p><p><b>　　1.滲流問題 </b></p><p>　　水閘在進(jìn)行擋水時(shí)，就會(huì)造成上下游水位出現(xiàn)差值，在這種作用下，就會(huì)在水閘、閘基與兩岸的連接處出現(xiàn)滲流的現(xiàn)象。如果出現(xiàn)滲流，就會(huì)在水閘的底部產(chǎn)生向上的揚(yáng)壓力，這就會(huì)縮小水閘的重力作用，從而使水閘的抗滑穩(wěn)定性大大降低。如果兩岸和閘基都是采用土基，再出現(xiàn)滲流時(shí)也會(huì)帶走一些細(xì)顆粒，這就會(huì)在閘后出

14、現(xiàn)翻砂鼓水的現(xiàn)象。如果嚴(yán)重的話還會(huì)掏空兩岸和閘基。另外，如果出現(xiàn)側(cè)向滲透，會(huì)產(chǎn)生水平的壓力，對(duì)兩岸的連接建筑物都會(huì)有很大影響，使其穩(wěn)定性大大下降。如果滲流水量過大，還會(huì)對(duì)水閘的擋水功能產(chǎn)生影響，妨礙蓄水。 </p><p><b>　　2.沉陷問題 </b></p><p>　　軟土具有很大的壓縮性，如果將水閘建設(shè)在軟土地基上，就會(huì)在水閘自身以及外部的荷載作用下出現(xiàn)沉

15、陷現(xiàn)象。特別是在底板傳到地基上的荷載分布不均勻時(shí)，或者是分布在地基土層的荷載不均勻時(shí)，更容易出現(xiàn)沉陷現(xiàn)象。這種地基沉陷還會(huì)導(dǎo)致水閘出現(xiàn)下沉，或者是閘室傾斜。如果嚴(yán)重有可能造成水閘斷裂，這對(duì)水閘的正常運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生很大影響。 </p><p><b>　　3.穩(wěn)定問題 </b></p><p>　　在正常使用水閘時(shí)，攔截上游的水位一般比較高，這樣就導(dǎo)致水閘上游和下游之間產(chǎn)生

16、很大的水位差，會(huì)出現(xiàn)水平壓力過大的現(xiàn)象，從而使水閘向下游方向移動(dòng)。要想穩(wěn)定自身，水閘必須擁有一定的重量。另外，水閘在建成以后，如果還沒有擋水或者是在正常使用的情況下遇到無水期，就會(huì)產(chǎn)生很大的垂直荷載，這樣基底的實(shí)際壓力就會(huì)大大超過地基能夠承受的承載力，從而出現(xiàn)地基變形或者是出現(xiàn)閘基土被擠出的現(xiàn)象，這很容易造成水閘與地基出現(xiàn)滑動(dòng)的危險(xiǎn)。所以，在修建水閘時(shí)必須保證基礎(chǔ)的面積，這樣才能有效的降低基底的壓應(yīng)力。 </p><

17、p><b>　　4.沖刷問題 </b></p><p>　　在開閘泄水時(shí)，如果水閘下游水位很淺或者是沒有水，在水位差的作用下，就會(huì)加大水流的流速，這種巨大的能量會(huì)對(duì)下游有嚴(yán)重的沖刷。一旦沖刷的范圍過大，就會(huì)掏空閘基，造成水閘失事。另外，一般在水閘的兩岸都是軟弱的巖層或者是土層，如果修建水閘時(shí)開設(shè)過多的閘孔，一旦開啟某一個(gè)閘孔就會(huì)形成折沖水流，這就會(huì)嚴(yán)重沖刷下游河岸，對(duì)水閘的安全和穩(wěn)定性

18、都會(huì)產(chǎn)生影響。 </p><p><b>　　五、結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　　通過對(duì)水閘設(shè)計(jì)問題的研究，我們可以發(fā)現(xiàn)，要想更出色地做好水閘設(shè)計(jì)工作，設(shè)計(jì)人員要充分掌控水利工程當(dāng)前發(fā)展的客觀實(shí)際需求，在分析水閘設(shè)計(jì)多項(xiàng)重點(diǎn)環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上，研究制定最為切實(shí)可行的設(shè)計(jì)實(shí)施方案。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b&

19、gt;</p><p>　　[1] 龍旭輝.關(guān)于水利水電工程中水閘的設(shè)計(jì)探討[J].河南水利與南水北調(diào).2014（14）：60-61. </p><p>　　[2] 文世民.水利水電工程中水閘施工技術(shù)探討[J].北京農(nóng)業(yè).2015（06）：163-165. </p><p>　　[3] 李響.淺談水利水電工程中的水閘施工技術(shù)[J].黑龍江科技信息.2014（06）：