探析水工建筑物中水閘的構成及分類

探析水工建筑物中水閘的構成及分類

　　論文關鍵詞：水閘　進水閘　海漫

　　論文摘要：水閘在水利工程建筑中是十分常見的，當閘門關閉，可以攔洪、擋潮、蓄水抬高上游水位，以滿足上游取水或通航的需要。開啟閘門，可以泄洪、排澇、沖沙、取水或根據下游用水的需要調節流量。水閘多建于河道、渠系、水庫、湖泊及濱海地區。本文對水閘的功用及組成做了詳細的分析，為水利工作提供參考。
　　1 水閘的作用
　　控制水位、調節流量的低水頭水工建筑物，是農田水利中龍頭工程，常與堤壩、船閘、魚道、水站、抽水站等建筑物組成水利樞紐，以滿足防洪、排洪、航運、灌溉以及發電水利工程的需要。
　　2 水閘的分類
　　2.1 按水閘所承擔任務分 節制閘。調節水位，控制流量。枯水期借以抬高水位，以利取水和上游航運，洪水期用以控制流量。渠系建筑物中節制閘一般建于支渠分水口的下游，用以抬高水位，滿足支渠引水需要。
　　進水閘：建在河道、湖泊的岸邊或渠道，用來引水灌溉、發電或其他用水需要。灌溉渠系中建于干渠以下渠道首的進水閘，作用上把上一級渠道的水分下一級渠道，分水閘、斗門、農門排水閘建在江河沿岸排水渠出口處，外河上漲時，關閘門防水洪水倒灌，避免洪災。當外河水位退落時，開閘排水防止澇災。具有雙面擋水的作用。擋潮閘建在河流入流的河口地段，以防止海水倒灌。抬高內河水位，滿足蓄淡灌溉。退潮排澇。有通航孔，還可平潮時通潮。具有雙向擋水作用——擋潮閘、排水閘分洪閘：常建于河道的一側，用來將超過下游河道安全洪量的洪水泄入預定的湖泊、洼地，即使消減洪峰，保證下游河道安全。
　　2.2 按閘室結構型式分
　　開敞式水閘和涵洞式水閘。
　　3 水閘的組成：上游連接段、閘室段、下游連接段
　　3.1 上游連接段作用 將上游來水平順地引進閘室，同時起防沖、防滲、擋土等作用。
　　3.2 上游連接段組成 上游翼墻：引導水流平順進閘。
　　鋪蓋：起防滲作用，并要起防沖作用。
　　護坡、護底：保護河岸和河床不受沖刷。
　　上游防沖槽：保護護岸頭部，防止河床沖刷而護底方向發展。
　　3.3 下游連接段 包括消力池、海漫、下游防沖槽、下游翼墻及護坡等（使水流經有效消能后平順流出閘室，與下游河床段連接）。
　　消力池：緊接閘室布置，具有形成水躍和保護水躍范圍內河床允許受沖刷作用，是消能的主要措施。
　　海漫：布置在消力池后面，繼續消除余能，調整流速分布，用塊石砌成。
　　防沖槽：海漫的末端防沖措施，防止海漫后河床沖刷向上游發展。
　　下游翼墻：水流均勻擴散，并保護兩岸免受沖刷。
　　護坡：布海漫和防沖槽范圍內，一般用塊石。
　　3.4 閘室段 是水閘主體，包括底板、閘墩、閘門、胸墻、岸墻、工作橋和交通橋。
　　底板：閘室基礎，承受閘室全部荷載，較均勻地將荷載傳給地基并利用底板與地基圖摩擦來維持閘室穩定，還有防沖、防滲作用。

　　閘墩：分割閘孔、支撐閘門和橋梁。
　　工作橋：供安裝啟閉機和工作人員操作機器之用。
　　岸墻：閘室與河岸的連接結構，主要以擋土，并且有側向防滲作用。
　　4 水閘選擇的要求
　　節制閘或泄洪閘閘址宜選擇在河道順直、河勢相對穩定的河段，經技術經濟比較后可以選擇在彎曲河段裁彎取直的新開河道上。進水閘、分水閘或分洪閘閘址宜選擇在河岸基本穩定的順直河段或彎道凹岸頂點稍偏下游處，但分洪閘閘址不宜選擇在險工堤段和被保護的重要城鎮下游堤段。排水閘或泄洪閘閘址宜選擇在地勢低洼、出水暢通處，排水閘閘址宜選擇在靠近重要澇區和容泄區的老堤堤線上。擋潮閘閘址宜選擇在岸線和岸坡穩定的潮汐河口附近，且閘址泓灘中淤變化較小、上游河道有足夠的蓄水容積地點。
　　5 水閘消能防沖過閘水流特點
　　出閘流速較大，紊動強烈。上游水位差較小。岀流形式隨閘門開啟程序變化。
　　6 水閘的沖刷
　　波狀水躍的產生：淹沒水躍沒有發生或水躍淹沒過大。岀流擴散下均勻，產生折沖水流。上下游水位差較小，形成波狀水躍，消能效率低。
　　基本消能方式：底流消能為主，有消力池，海漫，防沖槽等部分組成。其形式可根據水流情況，地形條件，施工能力消能效果等選用。
　　波狀水躍的防止措施：總體布置時，盡量使用上游渠道有一段較的順直段，確保來水順均勻；控制下游翼墻的擴散角，擴散角宜7～12，使水流均勻擴散；制定合理的閘的開啟程序，注意均勻起步，間隙對稱開啟原則，力避開啟，關閉時大起大落和多孔閘部分閘孔泄流的運用方式。
　　7 常用防滲及排水設施
　　水平防滲設備：齒墻，板墻和防滲墻等排水體與反濾層，主要目的是為改善排水為了繼續降壓，并將滲流安全的導向下游。
　　板樁的作用：鋪蓋前端或室底板上游端時，降低壓力，設在閘室底板下游側的矩板主要為減小出口處的滲壓力。
　　閘室結構布置：包括底板，閘墩，胸墻，閘門，工作橋和交通橋等部分
　　閘墩作用：分隔閘孔，支承閘及上部結構胸墻作用，減少閘的高度，減輕立門重和降低對啟閉機重量的要求工作橋的作用：設置啟閉機和管理人員操作啟閉之用
　　水閘和河岸或堤，壩等連接時，必須設置連接建筑，包括：上，下游翼墻和便墩，有時還有防滲刺墻，其作用：
　　（1）擋住兩側填土，維持土壩及兩岸的穩定。
　　（2）當水閘泄水或引水時，上游冀墻用于引導水流平順進閘，下游冀墻使出閘水流均勻擴散，減少沖刷。
　　（3）保持兩岸或土壩邊坡不受過閘水流的沖刷。
　　（4）控制通過閘身兩側的滲流，防止與其相連的岸坡或土壩產生滲透變形。
　　（5）在軟弱地基上設有獨立岸墻時，可以減少地基沉降對閘身應力的影響。 

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