水闸的消能和防冲处理的工程措施
水利水电工程中的水闸设计问题及其优化措施_12
水利水电工程中的水闸设计问题及其优化措施发布时间：2022-10-11T05:17:57.711Z 来源：《科技新时代》2022年第7期作者：沈欢[导读] 水利工程是现代化社会建设中必不可少的一部分，沈欢浙江中水工程技术有限公司湖州分公司浙江省湖州市 313000摘要：水利工程是现代化社会建设中必不可少的一部分，其自身不仅是我国社会的基础性设施，也是我国能源行业中的重要部分，因此，水利工程的建设对我国社会的发展能够起到极大的促进作用。
水闸在水利水电工程中起到了不可替代的作用，水闸是水利水电工程中重要的水工建筑物，既是挡水建筑物，也是排水建筑物，其主要作用为控制水流。
文章重点研究了水利水电工程中的水闸设计问题及其优化措施，希望能够给相关的水闸设计工作人员提供借鉴和参考。
关键词：水利水电工程；水闸设计问题；优化措施引言水闸的建设位置大多数位于平原河网地区交叉河口附近，为了保证水闸的稳定性，行进闸基选址时，应尽量选择在地形简单、地基结构稳定且地下水位低的地点。
进行水闸设计时，根据水闸建设位置的选择，需要对水闸结构的稳定性、渗透问题、沉陷问题、冲刷问题进行特殊考虑，确定水闸的地基承载力、渗透压力以及消能防冲计算，从设计方面增强水闸结构的自身稳定性。
1水闸简述水利水电工程的建设不仅可以满足供电需求，给国家带来巨大的经济和社会效益，还能提升水资源的利用效率，满足节能环保的要求。
水闸质量作为水利水电工程质量的重要影响因素，必须认真对待，水闸的设计水准直接决定整个水电工程的质量与后期使用效果。
水闸建造在水中，主要通过控制闸门的开关来达到控制水流量、流速及水位的目的，多建于河道当中。
水闸在排洪工作中的作用重大，是保障下游正常供水的重要设施。
水闸类型多样，按照用途可分为防洪闸、进水闸和排水闸等。
按照结构可分为开敞式、胸墙式、涵洞式等。
2水利水电工程中的水闸设计问题2.1测绘精度低在水利水电工程水闸的设计过程中，采用测绘技术方法得到河道及周边建筑的全方位准确坐标信息，测绘精度决定了设计的合理性。
水闸破坏形式与除险加固措施
水闸破坏形式与除险加固措施（张增慧田海军）河北省南运河管理处(以下简称河务处)，主要管辖子牙河系与漳卫南运河流域的下游部分。
在主要河道上建有5座枢纽，分别为安陵枢纽、捷地分洪闸、北陈屯枢纽、子牙新河穿运枢纽、子牙新河海口枢纽。
本文对河务处所辖水工建筑物的破坏形式及相应的除险加固措施进行总结分析。
1.水闸破坏形式分类根据对河务处所辖水工建筑物损坏情况的调查，水闸破坏形式主要分为7类：即裂缝破坏，渗漏破坏，冲刷、磨损破坏，闸室的启闭设备破坏，钢筋混凝土结构碳化及钢筋腐蚀，挡潮闸闸下游河道淤积，地震灾害。
2.水闸工程除险加固措施2.1 裂缝的修复方法表面裂缝的处理。
有4种方式：①水泥砂浆、防水快凝砂浆、环氧砂浆表面涂抹。
②用环氧材料胶黏剂把橡皮或其他材料粘补在裂缝部位的混凝土表面③裂缝凿槽用水泥砂浆、环氧砂浆、玻璃钢、沥青油膏、沥青砂浆和沥青麻丝等防水材料嵌补。
④在裂缝凿毛处理的表面，采用无筋或挂网喷射水泥砂浆保护层等方法。
通过处理可达到封闭裂缝、防渗漏和提高混凝土表面抗冲能力，多用于修复对结构强度没有影响的裂缝。
如防渗铺盖、胸墙、闸墩及护坦的裂缝。
内部裂缝常用钻孔灌浆处理。
对于开度大于0.3mm的裂缝，采用普通水泥灌浆;对于开度小于0.3mm的裂缝或对渗透流速较大或受温度影响较明显的裂缝，采用改性水泥灌浆或化学灌浆。
2.2 水闸渗漏的修复方法沉陷缝止水断裂的修复方法。
沉降缝临水面凿槽清洗，将沥青石棉绳或SR止水材料等嵌入缝内，表面平整，将紫铜片(或镀锌片)涂上一层环氧基液覆盖在缝的表面，并用型钢、膨胀螺钉沿缝的两侧固定。
下游排水的修复方法。
将护坦底部的反滤层拆除，重新修复或在护坦下游的海漫段增设反滤排水设施。
闸基板桩的补救措施。
在下游加做排水设施或在上游适当延长防渗铺盖并对闸基作灌浆处理。
闸基的加固。
主要是灌浆处理。
常用普通水泥灌浆、化学灌浆和改性灌浆水泥。
2.3 水闸的冲刷、磨损及气蚀的修复方法上游防冲槽、护底及下游海漫、防冲槽冲刷的修复。
水闸运行的安全问题及处理措施
水闸运行的安全问题及处理措施【摘要】水利工程使国家和人民受益，目的是抗击洪水，开发和利用水资源。
水利工程在我国经济发展中发挥了重要作用。
作为水利工程的重要组成部分，水闸的质量直接影响到水利工程的效益。
但闸门运行中仍存在一些安全问题。
文章就此进行了探讨，并提出了一些具体建议，以便有效地消除安全隐患/。
关键词：水闸运行；日常维护；分析措施0.引言保证水闸安全运行是水利工程中水闸管理的核心内容。
在水利建设中，水闸在提高水利工程效益、惠及和消除危害、保障人民生命财产安全、促进社会繁荣等方面发挥了重要作用。
但由于水闸使用寿命长、维修资金不足、技术管理水平不高等原因，水闸工程及其安全生产管理工作还存在着一些不容忽视的问题。
研究和完善闸门管理部门，促进其安全生产工作，对于更好地利用闸门。
1.水闸基本概况作为水利工程的重要组成部分，水闸对水利工程的运行起着至关重要的作用。
水闸主要分为闸室、能量消耗保护、防腐蚀设施、防渗排水设施以及连接河岸两侧的建筑物。
水闸主要用来挡水和控制水流通过闸板，包括底板、码头、交通桥梁和闸门。
消能防冲设施主要是利用闸门发电，减缓水流速度，减少水流对河床、岸坡的侵蚀。
有效保障了水利工程的可持续利用；防渗、排水设施主要用来保证闸门的安全，提高水闸的使用质量和使用寿命。
防渗装置一般设在闸门的高水位处，排水设施设在低水位；连接两岸的建筑主要由岸壁和防水蚀的上游及下游防护墙组成。
2.水闸安全的重要性在防洪体系中，由于水闸设计防洪标准低或存在各种各样的病险问题，而不能正常使用。
洪水发生时，无法按防洪要求及时蓄水，严重影响了水闸的防洪效益。
除了保证闸门及上游、下游的防洪安全外，还应满足防洪、防潮、供水、灌溉、发电和运输等要求。
闸门的安全运行直接关系到国民经济的发展，尤其是重要部位的安全运行。
洪涝灾害严重威胁着人民群众的生命财产安全和正常的生活秩序。
管理者必须运用混凝土、石材、机电设备、水下工程等多方面人手，确保安全运行。
水闸的消能和防冲处理的工程措施
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水闸防冲是指通过采取工程措施，防 止水闸下游受到水流冲击和侵蚀，从 而保证水闸的安全和稳定运行。
水闸防冲的重要性在于，如果水闸下 游的消能防冲处理不当，会导致严重 的冲刷和侵蚀问题，影响水闸的正常 运行，甚至危及人民生命财产安全。
水闸防冲的基本原理
水闸防冲的基本原理是利用水力学、流体力学等原理，通过 改变水流结构、调整水流状态、降低水流速度等方式，减小 水流的冲击力和侵蚀力。
• 水闸消能的基本原理是将水流的动能转化为热能或其他形式的能量。水流通过水闸时，水流的重力势能和动能会转化为水 流的动能，而水流的动能会在水闸的消能设施中被转化成热能或其他形式的能量，从而减少或消除水流的动能。
水闸消能的主要方式
水闸消能的主要方式包括底流消能、挑 流消能、面流消能、消力池消能等。其 中，底流消能和挑流消能是最常用的消
水闸防冲的主要方式包括：消力 池、消能坎、导流墙、下游防护 设施等。
消能坎是一种设置在水闸下游的 垂直墙体，它通过改变水流的结 构，将水流的动能转化为热能， 达到消能和防冲的目的。
下游防护设施包括护坦、海漫、 防冲槽等，它们可以有效地保护 水闸下游的河床和岸坡，防止水 流对河床和岸坡的冲刷和侵蚀。
04
某水闸防冲案例分析
01
防冲方式
该水闸采用了护坦防冲方式，通过在闸室底部设置护坦，保护河床不受
水流冲刷。
02
防冲效果
经过实际运行和监测，该水闸的防冲效果较好，有效保护了河床不受损
害。
03
工程特点
该水闸的防冲结构较为简单，施工方便，适用于中小型水闸的防冲处理
。同时，护坦防冲方式还可以增加水流的扩散和减速效果，减少水流对
水闸的消能防冲设计
消力池的结构形式
（1）挖深式，如图(a)； （2）消力坎式，如图(b)； （3）综合式，如图(c)。
（二）消力池池身池长的确定
消力池的结构型式和尺寸（长、深）应充分满足底流水跃消能的要 求（产生一定淹没的水跃）。
1．水跃共轭条件
（1）跃后共轭水深h”与跃前收缩断面 水深hc之间的关系
Z
q 2 2g 2t 2
q 2 2gh
（5-16）
►4．消力池的长度
消力池总长度包括斜坡段和护坦水平段。
Lsj=Ls+Lj
式中 Ls—斜坡段水平投影长度； Lj——自由水跃长度，Lj =6.9(h-h)；
—水跃长度校正系数，=0.7～0.8。
（三）构造要求
1．护坦的作用 护坦位于消力池底部，是消力池的底
在闸室下游一定长度的河岸边坡要进行保护。
护坡形式有：浆砌石、干砌石、混凝土板。
护坡坡脚与海漫、防冲槽的连接处要有可靠连接，如设 置防淘墙等。
水闸上游的水流流速往往较大，也应该进行护底和 护坡。
作业
P248 思考题第8题
（六）波状水跃、折冲水流的防止措施
在消力池中，可以加设辅助消能工，其作用是 促成水跃，提高消能效果，减小消力池的长度和深 度，降低尾坎高度。
最用的辅助消能工有：尾坎、趾墩、消力墩、 消力梁等。
1—趾墩 2—消力墩 3—尾坎
下游翼墙的作用是保护闸下两岸不受冲刷，并帮助 水流均匀扩散。
翼墙的长度一般不小于海漫的长度。在消力池范围内， 翼墙（或导墙）最好做成铅直的，在池后缓流区再用扭 曲面或其他方式与下游坡连接。
（二）设计条件
上游：最高水位 下游：相应最低水位
水闸运行的安全问题及处理措施
水闸运行的安全问题及处理措施摘要兴水利、除水害，历来是治国安邦的大事。
2011年中央一号文件第一次鲜明提出水利具有很强的公益性、基础性、战略性，第一次将水利提升到关系经济安全、生态安全、国家安全的战略高度。
水闸作为保障国民经济持续发展的重要基础设施之一，在水资源调配过程中的兴利功能显得越来越重要。
然而由于病险问题的存在，使得水闸应有的兴利效益难以发挥。
近年来虽然加快了除险加固进程，但安全隐患多的现象仍然存在，水闸安全形势依然严峻。
本文首先对水闸病害及原因进行了分析，进而探讨了排除安全隐患的工程措施，以供参考。
关键词水闸；病害；原因；排除1 水闸安全的重要性在防洪体系中，由于水闸设计防洪标准低或存在各种各样的病险问题，使水闸不能正常安全运行，汛期不能按防洪要求适时拦蓄或排泄洪涝水，严重影响水闸防洪效益的发挥。
随着经济社会的发展加快，对水闸安全管理提出了严格的要求，除确保水闸及其上下游的防洪安全外，还要满足排涝、挡潮、供水、灌溉、发电、航运等要求。
水闸运行安全直接关系国民经济发展，特别是重要位置上的水闸，在汛期时刻威胁着人民群众生命财产安全和正常的生活秩序，所造成的损失和影响巨大。
因此对水闸安全管理工作要求越来越高，各级水管单位和部门对水闸运行安全监管责任且益重大，管理更要从混凝土、土石方、机电设备、水下工程等多方面入手，确保安全运行。
2 水闸病害及原因分析水闸安全鉴定工作的基础是设计、施工、管理运行三方面的资料，只有准确了解这些情况，鉴定才能有的放矢，真正反映水闸病险情，为安全管理和除险加固提供可靠依据。
2.1 钢筋混凝土结构病害1）典型病害一：混凝土结构强度不达标、原设计配筋不足引起结构应力裂缝。
主要体现在：①闸墩、排架柱实测混凝土强度均低于原设计值，超声波波速实测值偏低，混凝土结构密实性、耐久性较差；②工作桥平台板在靠近排架柱、次梁部位有贯穿性裂缝，③通航孔启闭机大梁与排架柱连接处有贯穿性裂缝。
水闸消能防冲及铺盖工程施工方案
水闸消能防冲及铺盖工程施工方案
一、工程背景简介
水闸消能防冲及铺盖工程是水利建设中的重要环节，通过该工程的施工可以保
障水闸生态环境和人民生命财产安全，是水利设施建设的关键部分。
本文将针对水闸消能防冲及铺盖工程的施工方案进行系统规划和说明。
二、施工准备工作
1.确定施工方案及工艺流程。
2.制定施工计划和时间节点。
3.确定施工现场和安全防护措施。
4.准备所需材料、设备和人员。
三、施工工艺流程
1.土方开挖及基础处理。
2.水泥混凝土浇筑与固结。
3.消能防冲结构施工。
4.铺盖材料铺设和固定。
四、施工注意事项
1.施工过程中需严格按照工艺流程进行，避免操作失误。
2.加强现场安全管理，确保施工人员的人身安全。
3.对施工现场的环境进行保护，预防污染。
五、施工质量控制
1.定期进行检查验收，及时发现并解决施工中存在的质量问题。
2.对关键工艺和节点进行专项检测，确保工程质量符合相关标准和要求。
六、施工总结
水闸消能防冲及铺盖工程的施工是一项综合性工作，需要严格按照方案进行组
织和管理。
通过本文的详细介绍，希望能为相关工程的施工提供参考，确保工程质量和施工安全。
以上是关于水闸消能防冲及铺盖工程施工方案的文档，希望对您有所帮助。
水闸的消能和防冲处理的工程措施
挑流消能
利用挑流鼻坎将下泄水流挑射至下游 河床或人工设置的消能工上，通过碰 撞、雾化、冲刷等作用消减水能。
消能效果的评估
消能率
消能率是衡量消能效果的重要指标，计算公式为消能率=（下游 水位对应的能量/上游水位对应的能量）×100%。
水闸的消能和防冲处理的工 程措施
汇报人： 2024-01-08
目录
• 水闸消能概述 • 水闸消能工程措施 • 水闸防冲处理工程措施 • 水闸消能和防冲处理案例分析 • 水闸消能和防冲处理工程措施
的未来发展
01
水闸消能概述
消能方式
底流消能
通过在下游设置消力池或消力槛，利 用水跃消减水能，使下泄水流在消力 池内形成水跃，达到消能目的。
流速分布
通过测量下泄水流在不同位置的流速，分析流速分布情况，评估 消能效果。
冲刷深度
冲刷深度是衡量消能效果的另一个重要指标，过大的冲刷深度可 能导致下游河床破坏。
消能设施的维护与管理
1 2
定期检查
对消能设施进行定期检查，发现损坏或异常情况 及时修复。
清理淤积
定期清理消能设施内的淤积物，保持设施畅通。
3
调整运行方式
根据实际情况调整水闸的运行方式，以降低对下 游河床的冲刷影响。
02
水闸消能工程措施
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（2）折冲水流的防止措施
①总体布置时，尽量使上游渠道有一段较长的 顺直段，确保来水顺均匀。
②控制下游翼墙的扩散角，扩散角宜7~12，使 水流均匀扩散。 ③制订合理的闸的开启程序，注意均匀齐步，间 隔对称等开启原则，力避开启、关闭时大起大落 和多孔闸部分闸孔泄流的运用方式。
5、海漫
(1)布置 水平海漫：下游河床局部冲刷大。适用于下游河床 抗冲能力较强的情况 倾斜海漫：倾斜段坡度以1：6~1：10为宜
可采用抗冲耐磨的斜坡护坦与下游河道连接，末端应设防 冲墙。
2、消能防冲设计的水力条件选择
三、水闸的消能防冲设计
1、底流消能消力池型式
• 下挖式：当闸下尾水深度小于跃后水深 • 突槛式：闸下尾水深度略小于跃后水深的消力池消能 • 综合式：当闸下尾水深度远小于跃后水深，且计算消力池
深度又较深时
（a）下挖式；（b）突槛式；（c）综合式
(3)消力池的底板计算
消力池底板厚度可根据抗冲和抗浮要求，并取其最大值。
抗冲要求 抗浮要求
t k1 q H
t
k2
U
W
b
Pm
3、辅助消能工
①水流受辅助消能的阻挡，抬高了原来小于跃后 水深尾槛前水深。 ②辅助消能的作用改变了原来水流的流速分布， 增加了对水跃阻力，降低了对跃后水深的要求。
（1）尾槛
2、消力池尺寸计算 (1)消力池的深度计算
d 0hc hs Z
hc
hc 2
1
8q 2
ghc3
1
b1 b2
0.25
Z q2 q2 2g 2hs2 2ghc2
hc3
T 0hc2
q2 2g 2
0
消力池的深度计算示意图
(2)消力池的长度计算
Lsj Ls L j
L j 6.9hc hc
海漫首端河床冲刷深度 ：
d m
0.8
qm
v0
hm
海漫末端河床冲刷深度 ：
dm
0.8
qm
v0
hm
防冲槽布置示意图
（2）防冲墙
对于冲刷深度较小的水闸，可采用1~2m深的 防冲齿墙
对于冲刷深度很大的水闸，建议采用板桩或 地下连续墙，来阻止冲刷坑向消力池方向 推进，板桩或地下连续墙的深度不应小于3 倍的（dm）。
• 作用：稳定水头，调整铅直断面的流速公布， 减少池后冲刷，促使水流均匀扩散。
• 高度： 0.5 ~ 1m，砼与钢筋混凝土筑成，并与 护坦连成整体。
• 型式：连续式，齿型。
（2）消力墩
消力墩沿水流方向的断面型式可为矩形或梯 形，墩顶应有足够的淹没水深，墩高为跃 后水深的1/5～1/3。墩宽及墩的净距一般采 用墩高的一半，前后排的净距可比墩高稍 大些。
前面段水平，后面段倾斜，倾斜底坡
海漫布置示意图
(2)根据水流流速选择构造： 混凝土海漫 ：6～10m/s 干砌块石：2.5～4.0m/s 长度： Lp K q H
q ——消力池出口处单宽流量（m3/s • m ）
ΔH——上、下游水位差（对应的）
Ｋ ——经验系数
• 干砌块石护坡，厚约0.3～0.4m，其下铺砂 卵石垫层。无论是纵向或横向，每隔8～ lOm设置混凝土或浆砌石石埂一道，断面尺 寸约为0.3 m×0.4m左右。
粉砂、细砂河床： 13 ~ 15
中砂、粗砂、砂壤： 10 ~ 12
壤土：
8~9
粉质粘土：
9 ~ 10
坚硬粉土：
6~7
适用范围
q H = 1 ~ 9
计算时，试算各种水位流量组合下：q 和ΔH取最大值。
6、防冲槽与防冲墙
（1）防冲槽
防冲槽大多采用宽浅式的，槽深一般取
1.5～2.5m，底宽b取2～3倍的深度，上游 坡率m1=2～3,下游坡率m2=3
（3）消力齿
可用于下游水深较小的情况，一般布置在 消力池的陡坡坡脚处，齿的剖面型式常采 用梯形或三角形，通常将齿顶削成半圆形。
沙湾电站下游消力齿
沙湾电站下游消力齿和消力墩
4、浪状水跃、折冲水流的防止措施
（1）波状水跃的防止措施 在出流平台（0.5~1.0 m）末端设置一道小坎，将射
流挑起转而跌入池中，形成旋滚或淹没水跃，以充分 利用池深消能，小坎高度 c，一般为0.5~1.0 m。
一、过闸水流特点
1、水流形式复杂 2、闸下易形成波状水跃
3、闸下容易出现折冲水流
波状水跃示意图 折冲水流示意图
二、消能防冲设计的水力条件
1、闸下水流的消能方式
• 平原地区采用底流式消能。 • 山区灌溉渠道可采用挑流式消能。 • 当水闸闸下尾水深度较大，且变化较小，河床及岸坡抗冲
能力较强时，可采用面流式消能。 • 对于挟有较大砾石的多泥沙河流上的水闸，不宜设消力池，
7、上游河床和上下游岸坡的防护
（1）上游河床防护
一般采用浆砌石或干砌块石护底，其长度与 水头、单宽流量及土质情况有关，约为3～ 5倍堰顶水头(不包括防渗铺盖的长度)。土 质抗冲能力较低时，护底上游端还应设置 厚度约为1.0m左右的防冲槽。护底下面设 垫层。
（2）下游河床防护
• 在靠近闸身一段距离内，由于流速较大， 常用浆砌石护坡。上游护坡一般自铺盖始 端再向上游延伸2～3倍水头，下游自防冲 槽末端再向下游延伸4～6倍水头。