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水利水电工程水闸设计分析

我国水资源较为丰富，利用好水资源可以为人类造福，相反控制

不好将会给人类带来水患灾难。目前在长江、黄河流域建设了一些水

利水电工程，既可以进行水力发电又可以在汛期起到防洪治沙的作

用，这是一条既防治水患，又可以利用水资源的可持续发展道路。在

水利水电工程中水闸的作用至关重要，水闸设计水平关系到整体工程

的质量，也关系到工程建成后的使用效果，因此水闸设计时应根据实

际工程要求、地质环境、自然环境等多方面因素综合考虑来进行设计。

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、大坝自身荷载较大，地基基础必须要坚实牢固。在设

计前要做好相关地质条件勘测并出具正式报告，包括当地地质、水质

报告、河流水文特征、自然环境以及以往自然灾害等具体情况，以便

在设计中针对性采取预防措施。

1.2水闸选址的设计

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，因此选址时应充分考虑水闸基础承载问

题。选址时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，其次选择承

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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。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。对于施工

工期较为紧迫的项目，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。

1.3水闸的结构设计

目前，水闸结构设计需要结合地势结构、水闸功能、水文条件等

具体情况来着手。一方面，通过计算水闸负载，来确保闸室、翼墙等

相对抗滑的稳定性能。另一方面，需要做好坝体整体结构与各局部结

构的统筹规划，综合考虑来选用水闸结构，确保结构设计的科学严谨

性。

1.4水闸消能防冲设计

水闸消能防冲环节主要是控制水流工况，一般要求控制工况为下

游水位在规定取水下限值时，水闸水位保证在高点处，目的是使上游

尽可能存储更多水资源，在对应此种工况下来计算系统消力池深度，

这个计算出的数据即为最初闸门开启深度。随着全球环境的改变，目

前河流水文规律也发生了一些变化，因此在设计最高蓄水位、最低蓄

水位时应加以考虑，结合实际工况与发展变化选择较大的富裕系数来

满足未来需要。

1.5水闸闸型、闸室的设计选型

在水利水电工程当中，所使用的水闸类型较多，各类闸型具有不

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同的作用和优缺点，因此在选择闸型时应根据实际河流的水文特点以

及当地地质条件等综合条件来考虑，不能一味追求新式闸型而忽略了

实际应用问题。水闸闸室主要有敞开式、胸墙式、涵洞式三种，在水

利水电工程泄洪时尽可能使水流恢复至自然状态，避免水闸前水位过

高导致水冲击现象。上述三种水闸具有不同特点，敞开式水闸平底宽，

更有利于排涝泄洪，水流宽阔稳定，结构简单，操作方便。胸墙式水

闸一般用于水位波动较大，下游水量有限制要求的河流。涵洞式水闸

一般用于水位高，孔口尺寸受限制的位置，例如穿堤取水水闸。因此，

应结合实际情况选择恰当的闸室类型。

1.6过闸水位差的设计计算

在设计过闸水位差时，根据不同地形选择不同的水位差，规范要

求在10－30cm，一般在平原地区选用下限，在山区过闸水位差一般

选择上限。较大的过闸水位差可以减小闸孔净宽度，也可以降低工程

造价，但是会使上游水位抬高，也会使水闸承载更大压强，增加了水

闸、水坝被冲毁的风险。

1.7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，