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摘要：水闸工程作为水利水电工程的重要组成部分，在水利水电工程的流量调节、排涝、防洪等方面发挥着至关重要的作用，其设计水平不仅会对整个工程的质量产生重要的影响，还直接关系电能的转换水平。因此，为了保证水闸能够充分的发挥着自身的功能，相关人员就必须做好水闸的设计工作。文章也将针对水利水电工程中水闸的相关设计及其控制关键点展开详细探讨，以期能够为今后的工作打下良好的基础。
关键词：水利水电工程；水闸；设计
引言：当前，我国对于水利水电工程等基础设施的建设极为关注。其中，水闸的设计工作有着较强的复杂性、系统性，这就对设计人员的专业水平提出了严苛的要求。因此，在对水闸展开具体设计时，设计人员既要对当地的气候、地质等因素进行全面的掌握，注重对勘察资料的应用。同时，还要凭借以往的设计经验，提高水闸设计的合理性、安全性，以确保水利水电工程的顺利运转。
1、水利水电工程中水闸的相关设计
1.1水闸选址设计
水利水电工程一般建在水资源丰富的河流、湖泊等处，在我国不同地域其地质条件、周围自然环境、水文条件等都有很大差别，而水闸具有重量大、体积大特点，因此在进行选址时应充分考虑水闸基础承载问题。
在实际的选址工作中，工作人员首先应对当地地层进行钻孔取样勘测，并结合水文条件、自然环境进行综合考虑，最好选择承载力符合要求的岩石层；其次，应该选择承载力符合要求、抗剪强度高的土质地基。特别是在土质地基建设的水闸，需要在原状土上进行预压处理或是换土垫层。其中，预压处理是为了压出土中水分使土层固结成为一个整体，减小水闸基础沉降量，进而增加土层承载力，一般预压需要较长时间方可达到规定要求。而对于施工工期较为紧迫的项目，则可以采用换土垫层方法，此方法具有施工快捷，操作简单，施工效果好的特点，可以推广使用。
1.2水闸闸室的安全计算
闸室的安全与稳定可以帮助水闸功能最大程度的发挥，其作用至关重要。这样就需要对闸室进行相关的计算。主要就是对负载组合、基底应力计算、抗滑稳定计算等。在对负载组合进行计算时还要考虑不同组合方式之间的差别。对基底应力计算主要是对力矩计算、正常运用情况下的基底应力以及竣工检修情况的计算等。抗滑稳定计算就是对正常情况下的总弯矩以及总重进行计算，为了获得抗滑稳定系数。
1.3水闸闸门梁系设计
为确保水利水电工程安全运转，除了要做好上述设计工作外，还要对闸门设计以及梁系设计工作引起足够的重视。在具体的设计工作中，应做好以下几方面的工作：
其一，要尽可能降低闸门运行期间的振动问题，尤其在闸门梁系的选择与设计时，要根据现场状况合理设计水闸闸门的硬度。其二，闸门主梁系设计中，不仅要提高基础底主梁设计的合理性，同时还要提高上部主梁系设计的合理性，进而确保梁系结构中荷载得到合理的分布。其三，在进行双腹板箱型底主梁的设计工作时，因为受到闸门底部以及流水闸等构造的影响，设计时要在下游两侧位置处形成向下 8°的偏角度，进而减少底主梁所受荷载，防止出现破坏问题。最后，对于下游侧水闸闸门的梁系设计工作而言，要将倾角设计成 27.2°左右。这样一来，不仅可以使水流流态得到改善，同时还能提高梁系设计工作的合理性。
一般来说，水平次梁设计主要应用的是槽钢结构，并且按照近似按等跨理论进行连续梁的设计。槽钢肢尖的方向要向下，进而起到防积水、防积尘的重要作用。
1.4水闸闸型、闸室的设计
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。涵洞式水闸则是对于水位高，孔口尺寸有要求的情况，例如穿堤取水水闸。由此，根据实际情况选择最合适的闸室类型是很重要的。
1.5闸孔尺寸的设计
在综合考虑建造成本、流量、速度以及水位高度等因素前提下，尽可能选择较少的水闸。在保证最大泄洪量前提下，水闸越少，墩数也会相应减少。当闸孔过大时，将会导致占地空间大，随之带来开启关闭闸门的设备设施都会增大规模，相应工程造价也会增加。因此，根据相关设计要求将闸孔宽度设计在 10～14m 之间较为合适，一般弹孔水闸孔宽为10m 时，水闸闸孔应为 33 个，弹孔水闸孔宽为 14m时，水闸闸孔应为 20 个。
1.6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，流动的速度回逐渐降低，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。
此外，在水利水电工程的正常使用过程中，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。
2、水利水电工程中水闸设计的控制关键点
2.1 关注水闸的沉陷问题
水库水闸的沉陷问题普遍存在，特别是软土地基区域，若其具有较大的压缩性，并且水闸具有一定自重，受水闸自重、外界载荷共同作用，非常容易出现沉陷问题。而且，当底板传递的荷载在地基上分布不均，还会出现不均匀沉陷，地基的沉陷会造成水闸下沉、闸室倾斜等问题，严重者会影响水闸使用，在设计水闸时要考虑地基具体情况，避免出现沉陷问题
2.2关注水闸的稳定问题
水库水闸正常使用期间，上游拦蓄了较高水位的水流，上下游之间的水位差会产生水平水压力，作用在水闸上，会使其产生向下游滑动的趋势，这就需要水闸具有足够的重量来维持自身稳定。然而，在水闸建设过程或枯水期，水闸会因较大的垂直载荷造成地基承载里超标，引起地基塑性变形，造成闸基土被挤出或与水闸一起出现滑动问题。所以在设计过程中，必须充分考虑基础面积，降低基底压应力，提升水闸整体稳定性。
2.3关注水闸的渗流问题
关闭水闸后，在上下游巨大水位差作用下，将会引起在水闸与地基、水闸与两侧基础出现渗流现象，这种渗流作用降低了水闸的抗滑稳定性，同时在渗流不断冲刷下将会造成两侧基础混凝土层出现沟洞、翻砂鼓水，甚至会被掏空土基基层，十分危险。因此，在进行水闸闸体与轨道设计时应考虑对应的防范措施。
结束语：
综上所述，水闸在水利水电工程中发挥着至关重要的作用。因此，在进行水闸设计的过程中，设计人员必须充分考虑各种因素的影响，如水质条件、受力条件等；同时，还要严格的控制各个设计要点，如水闸选址、水闸闸孔型式与尺寸的设计、水闸排水设计及其各方面的计算工作等等，这样才能够保证水闸质量，充分的发挥水闸的作用，进而保证水利水电工程能够安全、稳定的运行，造福当地百姓。
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