關于現代化水閘設計與運用探討

閆 芳

（河北天和咨詢有限公司，河北 石家莊 050021）

水利水電工程是一項長期且復雜的工程，在施工過程中涉及到了水閘的應用，作為施工中的關鍵內容，其質量管理非常重要，為了確保水閘在應用過程中能夠提高效率，必須做好水閘的設計分析，規避設計中可能存在的問題，從而提高水閘的實際應用價值。

1 現代化水閘設計分析

1.1 收集地質環境、自然環境資料

堅實的地基是保障水閘運行的重要條件，通常情況下，水閘所要承擔的荷載非常大，所以，一般在正式開工前，工程設計會將施工當地的地質條件考慮進去，專業工作組對當地的地質條件進行檢測，整理水質、地質、環境、災害等相關問題的信息數據，并探討有關的防治措施。

1.2 水閘的選址

水閘的選址是現代化水閘設計中不可缺少的環節，通常水資源充足的位置是水利水電工程的優選位置，這也是在水閘選址中比較優先考慮的。但是我國自然環境條件不盡相同，各個地區之間在地質條件上也有著明顯的差異性，水閘本身的設計對于建設區的承載能力也有著極高的要求，因此選擇恰當的位置來安裝水閘并非易事。水利水電工程水閘選址的過程中，需要對地址周圍的情況進行全面勘測，承載力強的巖石層和抗剪強度達標的土質地基是勘測的兩個主要切入點，預壓處理或者是換土墊層的方式是水閘建設的預處理方法。前者通常是利用這種方法排出土壤中的水分，使土層凝結，減少水閘基礎沉降量，提高土層承載力，這種方法適應工期比較長的水利水電工程，因為預壓處理要花費很長的時間，如果工程的施工期比較短，為了盡可能減少在水閘基礎處理上投入的時間，換土墊層也可以實現。

1.3 水閘的結構設計

現代化水閘在結構設計上需要結合具體的水閘功能、水文條件以及地勢結構，為了確保水閘的結構設計能夠更加完善，在設計過程中需要對水閘負載進行計算，這樣才能夠確保水閘的穩定性，另外，設計工作者還應該統籌規劃好水閘的整體結構與局部結構，對水閘進行綜合考量，確保水閘的結構設計能夠在嚴謹的基礎上符合科學。

1.4 水閘消能防沖設計

水閘設計過程中，這一環節的主要目的是通過對水流工況進行分析，確保水閘能在各水流工況下不被水流沖刷破壞，從而保護下游河床，因此，需要對系統消力池的深度進行計算。由于河流水文規律的變化，現代化視角下水閘設計發生了一些改變，所以，在最高蓄水位和最低蓄水位設計時，水閘消能防沖設計需考慮其中。

1.5 其他設計

除了上述的設計以外，在水利水電水閘設計過程中，還包括其他的設計項目，例如，水閘閘型與閘室的設計、水閘閘孔尺寸的設計、水閘泄流能力的設計、防沖槽設計以及排水孔設計等等，這些設計環節都是現代化水閘設計中不可缺少的一部分，正是因為有了這些環環相扣的設計，水閘才能夠在水利水電工程中發揮效用，為水閘的運用提供有力保障。

2 水閘設計過程中應注意的重點問題

為了確保水閘能夠在運用過程中高效、穩定，在設計階段需要考慮以下幾方面問題。

2.1 水閘的穩定性

在水閘的攔截作用下上下游的水位會產生較大的差距，由此產生的水壓力、滲透壓力等讓水閘承擔了巨大的荷載，因此水閘本身的穩定性必須足夠支撐這樣的壓力才能夠確保其萬無一失。為了提高水閘的穩定性，就必須確保地基的堅固性。如果是在枯水期，由于上游的水位較低，水閘自身的重量會導致其變形，甚至會因為其變形的垂直作用力導致土層被擠出，這樣在下次泄洪時，經過長時間的沖刷，就會出現大面積的缺口，因此，控制好水閘的基礎面積是保障水閘穩定性的重要條件。

2.2 水閘的滲流問題

滲流問題通常會出現在關閉水閘后，由于上下游之間巨大的水位差，水閘與地基、水閘與兩側基礎之間經常會出現滲流現象，滲流現象的出現大大降低了水閘的穩定性，而在滲流的不斷沖刷下，水閘的基礎極容易被掏空，這是非常嚴重的危險隱患，因此，在設計階段一定要重點做好這方案的防護措施。

2.3 水閘裂縫問題

水閘裂縫是水利工程水閘設計中很常見的問題，但這一問題卻為水利工程埋下了極大的隱患，為了避免水閘裂縫，施工設計中需要考慮三方面問題。首先，控制好施工作業的溫度，盡量避免在夏季炎熱天氣進行施工，或者為了降低溫度，可以采用地下水來攪拌混凝土，當混凝土內外溫度梯度得到了減少，那么內外應力的影響就會有所降低；其次，明確規定設計過程中混凝土添加劑的配比，并嚴格按照規定執行，需要特別注意的是某些地區的水堿性過高，會導致混凝土強度降低，砂石料中的雜質過多也會導致混凝土在干燥后產生裂紋的情況，因此設計階段需要控制好砂石的雜質率；最后，設計過程中需要科學使用配筋。結合施工經驗發現，在水閘施工過程中，完全按照標準進行實施，也會出現水閘裂縫的問題，因此為了降低裂縫發生率，需要從結構上盡可能的釋放應力，減小水閘的負擔。

3 結語

總而言之，水閘設計事關水利工程，事關國計民生，必須從多個角度進行綜合考量，必須采取有效的管理控制措施，做好各方面的設計工作，針對設計過程中可能遇到的問題多加防范，確保水閘能夠發揮出最大的作用，為水資源的合理利用提供保障。