桂林市水利电力勘测设计研究院 广西 541001
摘要：水闸作为水利工程项目中的核心设施，通常位于河道与渠道的上部，利用开关闸，对水流量进行有效的控制。为了保证水利工程的水位更加稳定，合理选用水闸施工技术特别重要。本文笔者根据工作实践经验对水利水电工程中水闸的设计进行了分析和探讨。
关键词：水利水电工程；水闸；设计；分析
前言
水闸在水利工程建设中具有重要作用，为了提高水闸应用效率，要提高设计认识，要加强设计管理，通过科学分析与有效实践，确保水闸设计方案更加科学，进而不断提高水闸实际应用价值，具体实践总结如下。
1水利水电工程中水闸的设计分析
1.1加强对当地地质环境，自然环境等资料收集
由于水闸，大坝自身的特点，其荷载比较大，这就要求其必须要有一个夯实的地基。因此，在开始工程设计之前，要对施工地周围的地质条件进行全面的检测，信息数据包括水质报告，河流情况，环境特征，往年灾害问题等等，在此基础之上探讨相应的问题防治措施。
1.2水闸选址的设计
水利水电工程一般都建设在水资源充足的位置，除此之外，我国大多数地区的地质条件，自然环境等条件都是不尽相同的，而水闸自身对于建设区的承载能力具有很高的要求，这就需要根据当地实际情况选取最为合适的位置。选址时对周围进行勘测的过程中，主要可以从以下几个方面入手：承载力强的岩石层，抗剪强度达标的土质地基。土质地基之上进行建设的水闸，在原状土上是需要预处理的，可以采取预压处理或者换土垫层的方式。预压处理的目的是将土中所含水分排出来，促使土层固结能够形成一个土层，促使水闸基础沉降量得到极大的减少，土层承载力也就实现了很大的提升，预压工作需要的时间比较长。因此，如果是施工期比较短的情况，换土垫层也具有同样的效果，所需投入的时间也比较少。
1.3水闸的结构设计
水闸结构的具体形式是需要在建设区的详细信息基础之上考虑的，其中包括地势情况，水闸要求，水文条件等。首先，对于保闸室，翼墙等具有的抗滑功能需要在明确水闸负载的情况来明确。其次对于坝体整体结构以及各个层级结构要进行良好的调整，结合水闸的实际情况，对其进行良好的设计。
1.4水闸消能防冲设计
我国已建的大、中型水闸工程，多数建在平原、滨海区，而且基本上都是采用底流式水跃消能。一般是在软土地基上建闸，河床及岸坡抗冲能力较低，且承受水头不高，闸下跃前水流佛劳德数较低，因此宜采用底流式水跃消能。当消力池池底扬压力很大时，消力池的稳点性问题需慎重对待，处理不好甚至会影响闸室和边墙地基的稳定：如采用二级或多级消力池消能，消力池的受力条件显著改善，上述稳定性问题就可以解决。
1.5水闸闸型，闸室的设计选型
水利水电工程在选择水闸种类时，需要根据水闸的型号和客观需求来考虑，二者缺一不可，只考虑闸型而没有明确实际问题，很有可能出现重大的事故。水闸闸室一般分为三种类型：敞开式，胸腔式，涵洞式。水闸闸室的主要作用是当水利水电工程出现泄洪问题时，将水流调整到正常情况下的状态，从而降低水闸水位过高的问题出现。每一种水闸类型都具有自己的特征，敞开式水闸的结构特点是平底宽，对于水涝泄洪，维持水流稳定具有很重要的作用，其优势是结构单一，操作便捷。胸腔式水闸对于水位极不稳定，下游水量有限定的河流情况具有很重要的作用。
1.6过闸水位差的设计计算
在明确过闸水位差时，需要以实际的地形作为基础考量，平原地区较小一些，而山区过闸水位差一般大一些，能够将小闸孔净宽度进行一定的缩小，工程成本也有效降低，但弱点就在于上游水位会升高，给水闸的承载力造成压力，水闸和水坝面临更大的风险。
1.7闸孔尺寸的设计
较小的水闸运用程度会更好，这是在成本，流量，速度等方面进行考虑之后得到的答案。这是因为在最大泄洪量相同的情况下水闸和墩数之间是呈正比的。
而如果闸孔太大的话，所占据的面积也就随之变大，而关闭闸门所需要的设备设施的规模也随之增大，工程成本支出也在增加。因此，闸孔宽度已经制定了明确的标准，在10~14m之间，当弹孔水闸孔宽在10m时，对应的水闸闸孔为33个，而弹孔水闸孔宽为14m，所对应的水闸闸孔则为20个。
1.8水闸泄流能力的设计
水闸泄洪能力指的是在所有闸门都打开的情况下，排除掉船闸和电站的因素影响，水流在越过拦河大坝下泄的堰流，通过堰流公式能够准确的算出来，确保其在大洪峰泄流中也适用。
1.9防水槽、排水孔设计
防水槽在水利工程运用过程中，其主要作用体现在促使水闸尾部性能具有更好的体现，水流受到关卡的限制，流动的速度会逐渐降低，但是冲击力会同步增强，对河床具有很大的冲击。防水槽的作用就是用堆积起的石块减轻水流的冲击力，从而来保护河床。水利水电工程在正常使用过程中，水流冲击力经常会对消力池底板部位施加很大的压力。因此，在设计的过程中，应该在底板部位留出一定的静压压力余地，从而增强其磨损静压的性能。排水孔在进行形状设计时，可以采取梅花形的形式，所处的位置在水平护板后半部分，同时排水孔要多加一层反滤层，从而促使其实现排水顺畅的目的，同时也避免压力过大造成的问题。
1.10水闸基础防渗面排水设计
河流上下游之间具有明显的高度差异，水位差会促使水资源聚集到一处对水闸以及周边产生极大的冲击力量，而基础防渗能够很好的减轻水闸遭受的伤害，因此，排水工程是十分必要的工程。基于上下游地基情况和实际使用，明确具体开展环节为：第一，从上游引出的水引到河床，经过底板，消力池，反滤层，直到下游，从而促使排水系统得以顺利的运行。除此之外，为了有效增强排水功能，可以将上游水渗透的路径进行进一步延伸，从而在一定程度上减轻了消力池底板压力的同时，滤水层也有效发挥了自身的排水功效。
2水闸设计中的注意事项
2.1水闸的稳定因素
水闸会将一部分上游水拦截住，这就导致上下游具有十分明显的水位差，水闸所承担的压力也就越大，这对于水闸的稳固性提出了更高的要求。除此之外，枯水期间，上游水比较少，水闸的自重就会反作用于水闸基础，水闸基础就会出现变形的问题，长此以往缺口的面积越来越大，就会被彻底损坏。因此，对于水闸的面积要根据实际情况进行调整，从而增强水闸基础的稳定性。
2.2水闸渗流问题
水闸被关闭之后，上下游之间所具有的明显的水位差会导致水闸与地基、水闸和两侧基础等位置出现渗流情况，进而导致水闸的稳定性遭到一定的破坏，而两侧基础混凝土层也会有沟洞，翻沙鼓水的危险出现。水闸挡水和蓄水的性能也难以保证。
2.3水闸以及地基沉陷问题
软土层由于其自身的特性具有很强的抗压能力，因此，水闸，基础，蓄水等重力都释放在软土层上，但是过强的重力或者施加不平均的重力也会导致局部失陷，而到达极其严重的情况下，就会产生闸室变形，水闸开裂的问题产生。
2.4水闸开闭时的冲刷问题
由于上下游的水位差，在开闸或者闭闸时，水流的速度会比正常情况下高出很多。其所产生的冲刷力对于水闸和水闸基础的威胁是十分巨大的。
结束语
随着新时期发展，水利工程建设工作迎来新机遇，基于有效的技术措施，本文进行了具体研究，希望通过分析能够提高设计水平，进一步保证水闸设计工作有效开展。
参考文献
[1]杨华.解析水利水电工程中的水闸施工技术[J].中华建设,2018(11):142-143.
[2]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）：60–61.
[3]李超,解银全.水闸施工技术在水利水电工程当中的应用研究[J].建材与装饰,2018(36):287.