关于现代化水闸设计与运用探讨

闫 芳

（河北天和咨询有限公司，河北 石家庄 050021）

水利水电工程是一项长期且复杂的工程，在施工过程中涉及到了水闸的应用，作为施工中的关键内容，其质量管理非常重要，为了确保水闸在应用过程中能够提高效率，必须做好水闸的设计分析，规避设计中可能存在的问题，从而提高水闸的实际应用价值。

1 现代化水闸设计分析

1.1 收集地质环境、自然环境资料

坚实的地基是保障水闸运行的重要条件，通常情况下，水闸所要承担的荷载非常大，所以，一般在正式开工前，工程设计会将施工当地的地质条件考虑进去，专业工作组对当地的地质条件进行检测，整理水质、地质、环境、灾害等相关问题的信息数据，并探讨有关的防治措施。

1.2 水闸的选址

水闸的选址是现代化水闸设计中不可缺少的环节，通常水资源充足的位置是水利水电工程的优选位置，这也是在水闸选址中比较优先考虑的。但是我国自然环境条件不尽相同，各个地区之间在地质条件上也有着明显的差异性，水闸本身的设计对于建设区的承载能力也有着极高的要求，因此选择恰当的位置来安装水闸并非易事。水利水电工程水闸选址的过程中，需要对地址周围的情况进行全面勘测，承载力强的岩石层和抗剪强度达标的土质地基是勘测的两个主要切入点，预压处理或者是换土垫层的方式是水闸建设的预处理方法。前者通常是利用这种方法排出土壤中的水分，使土层凝结，减少水闸基础沉降量，提高土层承载力，这种方法适应工期比较长的水利水电工程，因为预压处理要花费很长的时间，如果工程的施工期比较短，为了尽可能减少在水闸基础处理上投入的时间，换土垫层也可以实现。

1.3 水闸的结构设计

现代化水闸在结构设计上需要结合具体的水闸功能、水文条件以及地势结构，为了确保水闸的结构设计能够更加完善，在设计过程中需要对水闸负载进行计算，这样才能够确保水闸的稳定性，另外，设计工作者还应该统筹规划好水闸的整体结构与局部结构，对水闸进行综合考量，确保水闸的结构设计能够在严谨的基础上符合科学。

1.4 水闸消能防冲设计

水闸设计过程中，这一环节的主要目的是通过对水流工况进行分析，确保水闸能在各水流工况下不被水流冲刷破坏，从而保护下游河床，因此，需要对系统消力池的深度进行计算。由于河流水文规律的变化，现代化视角下水闸设计发生了一些改变，所以，在最高蓄水位和最低蓄水位设计时，水闸消能防冲设计需考虑其中。

1.5 其他设计

除了上述的设计以外，在水利水电水闸设计过程中，还包括其他的设计项目，例如，水闸闸型与闸室的设计、水闸闸孔尺寸的设计、水闸泄流能力的设计、防冲槽设计以及排水孔设计等等，这些设计环节都是现代化水闸设计中不可缺少的一部分，正是因为有了这些环环相扣的设计，水闸才能够在水利水电工程中发挥效用，为水闸的运用提供有力保障。

2 水闸设计过程中应注意的重点问题

为了确保水闸能够在运用过程中高效、稳定，在设计阶段需要考虑以下几方面问题。

2.1 水闸的稳定性

在水闸的拦截作用下上下游的水位会产生较大的差距，由此产生的水压力、渗透压力等让水闸承担了巨大的荷载，因此水闸本身的稳定性必须足够支撑这样的压力才能够确保其万无一失。为了提高水闸的稳定性，就必须确保地基的坚固性。如果是在枯水期，由于上游的水位较低，水闸自身的重量会导致其变形，甚至会因为其变形的垂直作用力导致土层被挤出，这样在下次泄洪时，经过长时间的冲刷，就会出现大面积的缺口，因此，控制好水闸的基础面积是保障水闸稳定性的重要条件。

2.2 水闸的渗流问题

渗流问题通常会出现在关闭水闸后，由于上下游之间巨大的水位差，水闸与地基、水闸与两侧基础之间经常会出现渗流现象，渗流现象的出现大大降低了水闸的稳定性，而在渗流的不断冲刷下，水闸的基础极容易被掏空，这是非常严重的危险隐患，因此，在设计阶段一定要重点做好这方案的防护措施。

2.3 水闸裂缝问题

水闸裂缝是水利工程水闸设计中很常见的问题，但这一问题却为水利工程埋下了极大的隐患，为了避免水闸裂缝，施工设计中需要考虑三方面问题。首先，控制好施工作业的温度，尽量避免在夏季炎热天气进行施工，或者为了降低温度，可以采用地下水来搅拌混凝土，当混凝土内外温度梯度得到了减少，那么内外应力的影响就会有所降低；其次，明确规定设计过程中混凝土添加剂的配比，并严格按照规定执行，需要特别注意的是某些地区的水碱性过高，会导致混凝土强度降低，砂石料中的杂质过多也会导致混凝土在干燥后产生裂纹的情况，因此设计阶段需要控制好砂石的杂质率；最后，设计过程中需要科学使用配筋。结合施工经验发现，在水闸施工过程中，完全按照标准进行实施，也会出现水闸裂缝的问题，因此为了降低裂缝发生率，需要从结构上尽可能的释放应力，减小水闸的负担。

3 结语

总而言之，水闸设计事关水利工程，事关国计民生，必须从多个角度进行综合考量，必须采取有效的管理控制措施，做好各方面的设计工作，针对设计过程中可能遇到的问题多加防范，确保水闸能够发挥出最大的作用，为水资源的合理利用提供保障。