第４５卷第１ ｌ期 ２０１８年６月 建筑设计 Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ Ｄｅｓｉｇｎ 建筑技术开发 Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ 水利水电工程中水闸的设计及 简析方法 舒恒 ６１１８００） （四川水利职业技术学院工程勘察设计院，四川都江堰［摘要］针对水利水电工程中水闸的设计进行分析，阐述了水利水电工程中水闸的重要性。结合这些内容，探讨了几个水 利水电工程中水闸设计工作的技术要点，如消能防冲，水闸选址，选择闸型，水闸地基处理，水闸排水等问题，并总结了水利 水电工程水闸设计管理问题。 ［关键词］水利水电工程；水闸设计；消能防冲；地基 ［中图分类号］ＴＶ６６ ［文献标志码］Ａ ［文章编号］１００１—５２３Ｘ（２０１８）１１－００２８—０２ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｓｌｕｉｃｅ ｉｎ Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ ａｎｄ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｐｒｏｊｅｃｔｓ ＳｈｕＨｅｎｇ ［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｓｌｕｉｃｅ ｉｎ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ ａｎｄ ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ ｐｒｏｊｅｃｔ，ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ ｏｆ ｓｌｕｉｃｅ ｉｎ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ ａｎｄ ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ ｐｒｏｊｅｃｔ ｉｓ ｅｘｐｏｕｎｄｅｄ．Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅｓｅ ｃｏｎｔｅｎｔｓ，ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｐｏｉｎｔｓ ｏｆ ｓｌｕｉｃｅ ｄｅｓｉｇｎ ｗｏｒｋ ｉｎ ｓｅｖｅｒａｌ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ ａｎｄ ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ ｐｒｏｊｅｃｔｓ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ：ｅｎｅｒｇｙ ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ ａｎｄ ｎｔａｉ·ｅｒｏｓｉｏｎ，ｓｉｔｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｓｌｕｉｃｅ，ｃｈｏｉｃｅ ｏｆ ｓｌｕｉｃｅ ｇａｔｅ，ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ｓｌｕｉｃｅ ａｎｄ ｄｒａｉｎａｇｅ ｏｆ ｓｌｕｉｃｅ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｓｌｕｉｃｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｉｎ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ ｎｄ ａｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ ｐｒｏｊｅｃｔ ｉｓ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ． ［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ｗａｔｅｒ ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ ａｎｄ ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ ｐｒｏｊｅｃｔ；ｓｌｕｉｃｅ ｄｅｓｉｇｎ；ｅｎｅｒｇｙ ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ ｎｄ ａａｎｔｉ－ｓｃｏｕｒｉｎｇ；ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ 水利水电是可再生能源，对水利水电进行科学合理的应 用，符合环保及可持续发展要求。水闸工程是水利水电工程 的重要组成部分，其设计水平不但对整个工程质量产生重要 影响，同时还和转换水平存在一定联系。本文对水闸设计技 术要点进行详细分析，对水利水电工程的建设和发展就有重 要意义。 １水利水电工程中水闸设计技术要点 １．１消能防冲 学选择。 １．４水闸地基处理 １．４．１桩基方式 在多种施工方法当中，可将桩基概括成灌注桩和预制桩 两种。桩基在一定程度上，能够承受上拔力和水平荷载，现 场施工中得到充分应用，在发生沉降的过程中，对建筑物具 备较高的要求，而竖向荷载结构比较集中，荷载也较大，在 相应结构中，会因为大面积地面荷载而受到影响『１］。 １．４．２预压方式 对水利水电工程进行整体设计时，水闸消能防冲十分重 要，对于下游的水位而言，需要获得正确的下游水位值，对 于水闸的蓄水位置而言，要求有最高蓄水位，通过这种方式 能够保障上游具备足够的水量下泄，消能防冲的作用得到凸 显，当前气候变化复杂，水文的基本规律会伴随着气候条件 产生变化，对水闸进行具体设计过程中，需要进行全面考虑， 尽量选择最低下游水位和最高蓄水位。 １．２水闸选址 对于水利水电工程而言，进行水闸设计时，选址十分重 要，具体需要考虑现场的基本情况，并选择合适的设立区 域，同时还需对所选位置的水文情况和地质情况进行勘测。 在相同情况下，应优先选择岩石地基。在对岩石地基进行选 择时，需选择岩石较新和比较完整的地区，若这一河段没有 比较好的岩石地基，则可以选择土质地基，但水闸对土质地 基的要求比较高，如土质地基透水性、压缩性和抗渗性、抗 冲性等。 １．３选择闸型 预压主要是进行预先加载，对于场地的排水固结进行适 当加速，最后适当的提高地基承载力，从而使其得到完善。 预压方式主要存在以下优点：在持续保持荷载的情况下， 体积可能会产生较大的压缩，而对于水闸强度而言，具备较 为明显的提高，对粘性土地基或者淤泥质地基，可能会产生 良好的效果。 预压方式存在的缺点在于，施工期间难以将全部基坑有 效完成。通常情况下，闸基地下水与河水间是相互联系的， 难以得到有效降水，使施工时间较长，若施工工期较紧，最 好不使用这种方式。 １．４．３换土垫层的方法 换土垫层的方式相对传统，因此在操作过程中较简单， 在具体实践过程中，换土垫层方式始终是施工方的首选方式。 对软弱地基土层而言，厚度在３ｍ以下，为浅层地基，如在 ３ｍ以上，则是深层地基。 １．５水闸排水问题 １．５．１防冲槽 水利水电工程水闸设计过程中，技术人员对水闸的选择， 应做到因地制宜，科学确定水闸形状。首先应考虑水闸的实 水利水电工程中，防冲槽是在水闸护坦末端实施的加固 用性、流线型，然后再研究水闸的美观程度。对水闸进行具 措施，当水流经过护坦之后，因为护坦的作用导致水流速度 体设计过程中，相关设计人员应结合工程场址进行统筹设计 和能量有所减少，当经过护坦的末端部位时，可能会恢复原 构思，充分、全面了解现场实际情况后，再对水闸型进行科 来的冲击能力，而水流所带来的强力冲击，会导致河床遭到 定冲刷危害。 收稿日期：２０１８＿ｏ３—２６ 对护坦的末端进行加固，一般使用的是抛石防冲槽，设 作者简介：舒恒（１９７７一），男，四川西昌人，高级工程师，主要研 置的具体流程是将护坦末端进行适当的挖槽抛石，当水流对 究方向为水利水电工程设计与技术推广。 河床带来冲击时，河床末端位置存在较多的石块，促使其在 一·２８· 建筑技术开发 建筑设计 Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ Ｄｅｓｉｇｎ 第４５卷第１１期 ２０１８年６月 Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ 形成冲坑的过程中，所留下的石块顺着水流冲击的方向，并 沿着陡坡方向顺势滚动。 因此，需在冲击坑的上游斜坡位置设置相应的海曼，主 要是为能有效遏制冲刷坑向上游扩展的流程，促使水利工程 足够安全。 １．５．２消力池底板排水孔设计 消力池底板设计需要承载不同因素所带来的力量，主要 有水流脉动压力、水流冲击力、水力上浮等。其必须具备充 分的耐磨抗压，对于重物所带来的冲击，要做到合理抗击要求， 同时具备较高的强度和足够的重量。可以将垂直的排水孔设 置在水平护板的后半部分，需要将反滤层铺设在排水孔的下 部分【２ｌｏ 在形态布置上，需将排水孔布置为梅花形，使排水足够 畅通，适当减轻护板底端位置所带来的渗透压力。 １．５．３ 闸基防渗层排水 对水闸而言，其上游和下游均存在较明显的水位差，必 须保证闸基能够有效进行排水。其具体流程为：当上游水渗 透进入河床后，经过闸底板、防渗铺盖及板桩，最后经过消 力池之后，能够经过排水孔流入到下游河道中，从而形成有 效排水。 对地基渗水方面进行分析，最为优质的方案是以最快的 速度向外排泄，要想加快速度，则要在水位较高的一侧设置 防渗止水设施，设置的防渗是设施可以是板桩、浅齿墙或者 铺盖。 通过这种方式，可适当延长底板上游的渗透路径，促使 渗透压力能够在消力池底板上被有效缩小 Ｊ。 １．５．４底板高程 团队，预先评估可能会出现的问题，并做好应急预案，在具 体施工过程中，对设计方案进行及时优化调整，以防止对工 程带来不利影响。 因此，应做出全面的准备工作，设计出高质量水闸，从 而确保水利工程质量达到规定标准。 ２．２设计中注重水闸质量 水闸设计人员，注重水闸使用过程中可能遇到的问题， 对人员进行思想教育，通过水闸安全使用知识，对人员进行 安全教育，进一步提升人员对安全方面问题的重视力度 Ｊ。 设计人员对水闸相关知识进行充分掌握，进一步了解水 闸设计过程中存在的具体情况，充分掌握水闸设计要点。 设计人员不但要提升自身安全素质，同时提升水闸使用 安全。结合水闸建设施工现场，对实际问题进行科学观察， 并且及时处理。 具体操作过程中，对设计理论知识进行充分掌握，让设 计人员在潜移默化当中，能够掌握要点和诀窍，保障水闸设 计能够顺利完成，确保工程施工和水闸的具体设计相一致， 促使工程质量得到有效提升。 ３结束语 综上所述，在水利水电工程中，水闸占据着十分重要的 地位。因此，相关技术人员对水闸工程进行具体设计时，一 定要对不同因素进行充分考虑，例如施工条件、水文地质质 条件和气象条件等，对各个设计要点进行严格控制。对各个 方面的设计工作进行严格考核，从而为水闸质量提供保障， 促使水闸作用得到充分发挥。 参考文献 水闸设计过程中，底板高程十分重要，因其对有效泄水、 【１］赵妮．青河县布罕布拉克水闸除险加固方案研究 ．水利规划与设 计，２０１７（１１）：５８－－６０． 施工质量和工程造价等产生影响。如果出现问题，会导致闸 Ｊ］． 门闭合困难，甚至增加地基开挖难度，对整个水闸流态带来 【２］黄河，郑芳．万载县新桥下水闸工程设计及运行管理问题与建议［水利规划与设计，２０ｌ７（１１）：１６７一ｌ７０． 影响。因此，对水闸底板高程进行选择十分重要。 １．６闸孔尺寸的确定 【３］祝小靓．水利水电工程中水闸的设计分析［Ｊ】．江西建材，２０１６（２２）： ｌ２１． 水闸设计中，在保障泄洪量的基础上，须对河床堰顶高 度进行明确，以某水利工程为例，水闸的孔数越多，墩数也 越多。设计人员需要充分考虑相应建设强度及施工时段等因 素，可使用闸孔较少的水闸。 若闸孔的宽度超出了一定范围，可能会带来较大危害。 如占据较大征地面积，开启或者关闭的设备容量较大，消耗 的材料较多，需投入较多资金等。 以公路桥等构造设计需求为依据，设计人员往往将水闸 的宽度控制在ｌ￣１４ｍ，通过相关公式计算可得，可以将水闸 宽度控制在１０ｍ以内，其中水闸闸孔数量设置为５个ｌ４ 。 １．７水闸泄流能力的计算 对泄洪量进行设计和校核，应当将全部闸门打开，然后 将进水闸关闭，全部水通过拦河闸坝下泄，而堰流主要是通 过闸门水流。 对堰流进行计算，当明确了闸孔的数量为２Ｏ时，可对其 进行计算，得到序号１，２，３，４，５，６，７水文高度，结果显示均符合 ０＿３ｍ以内的要求，由此可知其能满足泄洪要求 】。 ２水闸设计管理 ２．１水闸设计准备工作 在水闸设计之前，要做好充分准备，确保施工过程中能 够顺利进行，针对施工过程中的不同工作，制订具体方案， 对水闸设计进行进一步完善，针对能够遇到的问题提前预防， 防止在建设施工过程中水闸出现问题。 在水闸设计过程中，准备工作是重要组成部分，为水闸 的设计奠定基础。准备阶段，相应管理人员需制订科学的管 理方案，构建相应质量保障体系，对水闸设计的各个方面加 强审查力度，针对设计人员制订相应标准，选择高素质设计 【４］隋旺华，杭远．煤矿水闸墙设计施工技术综述与展望［Ｊ］．煤炭科学 技术，２０１６，４４（８）：７－１３，３４． 【５］宋娇．探讨计算机监控系统在水闸工程上的应用及常见问题［Ｊ】．建 筑知识，２０１６（５）：１－４． ［６】龙旭辉．关于水利水电工程中水闸的设计探讨［Ｊ］．河南水利与南水 北调，２０１３（１４）：６ｏ－６１． ［７］强跃，刘光华．中小型水利水电工程施工风险模糊层次分析及 ＭＡＴＬＡＢ应用［Ｊ］．建筑技术，２０１３，４４（１１）：１０３１－１０３４， 老挝南公１水电站预计将于２０２１年投产发电 老挝南公１水电站项目位于老挝南部阿速坡省南公河 下游，是以发电为主，兼顾防洪、灌溉的水电枢纽工程。 该项目由中国水利电力对外有限公司与老挝国家电力公司 合作开发，预计将于２０２１年投产发电。 据报道，老挝希望到２０２０年运营１００个水电站，总装 机达２８００万ｋＷ，发电７７０亿ｋＷ时。届时老挝８５％的电 力将用于出口。 老挝电力主要卖往泰国、柬埔寨和越南，其中，泰国是 老挝最大的电力出口市场，每年购买老挝装机ｌ０００万ｋＷ， 越南购买５００万ｋＷ。 此外，老挝还希望，到２０２０年，可通过泰国和马来西 亚电网向新加坡年出售ｌＯ万ｋＷ装机发电量，向缅甸出口 ２０万ｋＷ。 ·２９·
