小型灌区改造水闸设计要点解析

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1、小型灌区改造水闸设计要点解析　　摘要：水闸是灌区建设与改造过程中最常用的一种设备，水闸的正确选取与设计是小型灌区有效实现其灌溉功能的基本保障。设计有效的水闸需要设计人员了解水闸的基本结构与功能，并熟练掌握水闸设计的几个基本要点。关键词：灌区；水闸；设计要点　　引言　　随着我国基础设施建设力度的不断增强，灌区的改造在全国各地日显重要。控制灌区工作状况的水闸在整个灌区改造中占据着举足轻重的地位，对灌区的潜在的水利险情起到总控制的作用。设计人员需要以灌区实际的承载能力和沉降要求为基础，对水闸的位置，地基结构以及防冲能力进行合理设计。　　1.水闸的基本结构和作用　　　　水闸的基本结构　　水闸是灌

2、区设计的关键部位，其结构具有一定的复杂性。从上游到下游依次由上游连接段、闸室、下游连接段三个主要组成部分，其中闸室是水闸的核心部件。闸室中利用底板承载闸室整体的重量并将闸室的全部载荷向地基传递，同时底板在一定程度上还兼具这防渗和防冲的功能。闸室中通过闸门来挡住上游的来水，并通过控制闸门的位置来决定来水流量的大小。闸墩也是闸室中关键的部位，它的主要作用是将闸孔和闸门、工作桥等其他部分相分离。水闸两侧的翼墙和护坡构成水闸上游连接段，为保证水流能够顺畅地流入闸室，按照有关规范在上游连接段建立防冲槽、护底和铺盖。同时，这些装置的存在可以保护岸堤与河床，使其避免遭到灌区水流的冲刷。水闸上游连接段与

3、水闸构成较长的渗流直径，加强闸基和两岸土壤的稳定性。水闸的下游连接段主要组成部分包括消力池、护坦、海漫、防冲槽、两岸翼墙、护坡等，下游连接段的存在可以引导流向下游的水流扩单更加均匀，降低水流流速，通过水闸的水流的动能随着流速的减小而减小，这样在一定程度上减轻了水流对河床及两岸的冲刷作用，起到保护河床和两岸的作用。　　水闸的主要作用　　水闸在小型灌区中既能挡住水流起到储存水的作用，又能够在水量较大时泄除一定量的水量，主要的工作原理是通过改变闸门的垂直位置来控制水位的高低，是灌区的核心建筑物。在现阶段水利工程中被广泛的应用目前。在防洪、灌溉、排水等农业领域、航运交通领域和发电能源领域等多项行

4、业中均广泛运用到了水闸的主要功能。按照实际运作的功能，水闸的种类主要有节制闸、进水闸、分水闸、排水闸、冲砂闸等，不同种类的水闸应用的范围与作用大相径庭，应根据实际工程情况决定具体使用种类。另外，在部分水利工程中，水闸需要发挥多功能的作用，在这种情况下，需要根据实际的水利工程作用和需求运用不同种类的水闸进行组合设计与建设，实现经济效益最大化。　　2.水闸设计的主要内容　　水闸选址设计　　水闸的选址是水闸设计的基础，是水闸能够进行有效运行的关键性环节之一。水闸选址不当，会导致水闸所在位置地质条件较差，较差的地质条件即使经过人工改造依然无法达到良好的地基水准，水闸运行过程中极易出现水闸失稳、冲

5、刷破坏等问题，造成水闸工程失事，威胁财产生命安全。因此，水闸选址必须遵循一定的原则，包括：水闸工程稳定安全并能满足灌区对水闸供水量的要求、通过水闸的水流平稳均匀、水闸造价经济有效并易于后期管理等。根据上述原则，水闸的选址必须基于良好的天然地基，并便于后期运行管理满足灌区使用要求，这就需要工作人员在水闸选址时要充分考虑分析灌区内的地质条件和水文条件，选用的地基岩石完整可靠，能够承载较大的载荷，具有较高抗剪强度防止发生侧滑等事故，地基具有较高抗渗稳定性，不易发生透水情况。如果在灌区内不存在满足上诉良好地质要求的天然地基，就需要工程设计人员选取相对较好的地基，增加工程造价预算，利用可靠的技术对

6、地基进行技术性处理以达到上述要求。从相关经验来看，对天然地基改造一般需要增加总造价的30%左右，并且在改造施工中必须遵循相关管理规范，否则极易造成地基的破坏，人造地基无法满足要求，最终导致水闸运行的不安全性。因此，水闸选址在水闸建设过程中是一项非常讲究的工作，也是最为关键的一项工程。　　水闸地基设计　　地基是影响水闸稳定性的关键基础因素，水闸地基的质量直接决定水闸的质量。总结水闸建设的相关经验，水闸地基必须在以下三个方面达到较高的要求：①提高水闸地基的承载能力，为地基之上的建筑奠定基础，保证水闸建筑物的安全稳定；②消除影响地基下沉的相关因素；③改造地质条件，减少地基的渗透情况。目前水闸地

7、基的处理方法主要有：桩基法、木桩加固法、复合地基法、预压法、换土垫层法。　　桩基法　　当水闸垂直载荷过大时，由于大面积垂向载荷的影响，建筑物很容易发生沉降。桩基法在承载载荷方面具有较好的基础，是解决在建筑物沉降具有较高要求的工程项目的重要方法。目前，按施工方法的不同，常用的桩基罚分可分为预制桩和灌注桩两大类。　　木桩加固法　　木桩加固法是一种历史久远并且成熟的地基处理方法。上世纪建国初期，受到当时技术水平和物质资源的限制，木桩加固法