水闸的详细知识点

关闭闸门，可以拦洪、挡潮、蓄水抬高上游水位，以满足上游取水或通航的需要。开启闸门，可以泄洪、排涝、冲沙、取水或根据下游用水的需要调节流量。水闸在中的应用十分广泛，多建于河道、 渠系、 、湖泊及滨海地区

水闸，按其所承担的主要任务，可分为：、 、 、、、等。按闸室的结构形式，可分为：开敞式、胸墙式和涵洞式（图1）。开敞式水闸当闸门全开时过闸水流通畅，适用于有泄洪、排冰、过木或排漂浮物等任务要求的水闸，节制闸、分洪闸常用这种形式。胸墙式水闸和涵洞式水闸，适用于闸上水位变幅较大或挡水位高于闸孔设计水位，即闸的孔径按低水位通过设计流量进行设计的情况。胸墙式的闸室结构与开敞式基本相同，为了减少闸门和工作桥的高度或为控制下泄而设胸墙代替部分闸门挡水，挡潮闸、进水闸、泄水闸常用这种形式。如中国葛洲坝泄水闸采用12m×12m活动平板门胸墙，其下为12m×12m弧形工作门，以适应必要时宣泄大流量的需要。涵洞式水闸多用于穿堤引(排)水，闸室结构为封闭的涵洞，在进口或出口设闸门，洞顶填土与闸两侧堤顶平接即可作为路基而不需另设交通桥，排水闸多用这种形式 （1） 节制闸： 调节上游水位，控制下泄流量的闸。（天然河道的节制闸称为拦河闸。渠道的节制闸利用闸门启闭，调节上游水位和下泄流量，以满足向下一级渠道分水或控制、截断水流的需要。节制闸常建在分水闸、泄水闸的稍下游，以利分水和泄水；或建在渡槽、倒虹吸管等的稍上游，以利控制输水流量和事故检修；并尽量与桥梁、跌水、陡坡等结合，以取得经济效益。渠系节制闸的过水宽度要与上、下游渠道宽度相适应，以利于连接。当采用轮灌时，节制闸上、下游渠道的设计流量相同，下游水位即为与设计流量相应的渠水位；当采用续灌时，节制闸上下游设计流量不同，水位需取相应流量的渠水位，但下游水位需计及下一级节制闸壅水的影响。渠道节制闸多用开敞式，闸槛高程宜与渠底相平，采用平底宽顶堰，闸下消能防冲工程都比较简单，始流状态可依靠护坦上置的消力墩扩散水流，撞击消能。上下游翼墙力求平顺，常采用扭曲面过渡，以减少水头损失。在平原圩区的河渠上，在短距离内设置两个节制闸，俗称套闸，分级挡水，可起简易船闸的作用，既可解决好内外的交通运输，又可起到防洪排涝和控制水位的作用。） （2） 进水闸： 建在渠首，从河道、水库、湖泊引水并控制进水流量的水闸。 （3） 冲沙闸： 利用河道或渠道水流冲排上游河段、渠系或上、下引航道内沉积的泥沙的水闸。 又称“冲刷闸”、“排沙闸”。利用河(渠)道水流冲排上游河段或渠系沉积的泥沙的。又称排沙闸。建于多沙河流上的，为排除或前淤积的泥沙，常设冲沙闸，以利引水冲沙。冲沙闸一般布置于紧靠进水闸一侧的河道上，其轴线与进水闸的轴线成正交或斜交，斜夹角有时不大，与拦河闸（坝）并排横跨河道布置（见图）。在冲沙闸与节制闸（坝）接头处的上游设置导墙,导墙与冲沙闸上游一段河槽,形成沉沙槽。开启闸门，可将沉积在闸前的泥沙排至下游河道。洪水期，可利用冲沙闸兼泄部分洪水。也有将冲沙闸布置于进水闸的下方，用以正面冲沙。为减少泥沙进入引水渠，冲沙闸底槛高程要比进水闸底槛高程低一些。建于渠系上的冲沙闸，一般设于引水渠末端靠河侧，以便冲走引水渠中沉积的泥沙。对兼有泄洪任务的冲沙闸，一般采用开敞式。当闸上水位变幅较大，闸室较高时，为减少闸门高度，也可采用胸墙式。冲沙闸的运用，有连续冲沙和定期冲沙两种方式。当河道来水充足时，可同时开启进水闸和冲沙闸，将含沙量少的表层水引入渠道，含沙量多的底层水可经冲沙闸排至下游河道；当来水量不足时，可只开启进水闸引水，停止引水时再开冲沙闸排沙。为保证能冲走沉积的泥沙，过闸流速应大于泥沙的起动流速。 （4）分洪闸： 建于河道一侧蓄洪区或分洪道的首部，分泄河道洪水的水闸。 （5） 挡潮闸： 建于河口地段，涨潮时关闸，防止海水倒灌，退潮时开闸泄水，具有双向挡水的特点。位于防洪（挡潮）堤上的，其重要性与防洪（挡潮）堤是一样的，有的防洪（挡潮）堤上的水闸即使规模不大，但一旦失事，其严重后果与防洪（挡潮）堤失事一样，且较难修复因此防洪（挡潮）堤上的水闸级别只能高于或至少等于防洪（挡潮）堤的级别，而绝不能低于防洪（挡潮）堤的级别。 闸室一般采用胸墙式。当兼有泄水和通航任务时，宜采用开敞式。由于潮汐影响，闸门上承受强烈的涌潮冲击力，故宜采用。为尽量减少河道的进潮量和淤积量，挡潮闸宜建于海岸稳定的河口附近。因滨海一带地基多为粉、细沙或淤泥质粘性土，地基承载力小、压缩性大、抗冲能力低、抗滑性能差、遇到地震容易液化等，为保证闸室和闸基的稳定，防止地基产生较大沉陷或不均匀沉陷而影响闸室结构安全，挡潮闸一般采用轻型结构，并适当延长底板及铺盖的长度。对松软地基，需进行加固处理。由于挡潮闸的闸下水位受潮汐影响，闸的孔径需按过闸水流为非恒定流计算确定。大型挡潮闸的水力设计，应做验证。挡潮闸下游比较普遍存在淤积问题，由于沿海各地的潮汐类型及其挟沙能力，与河道的来水量及含沙量等各不相同，造成河口及海岸的淤积变化也不一样,情况较为复杂,应充分考虑采取妥善措施解决闸下淤积问题。例如可将挡潮闸建于紧靠海口处，或在水源比较充裕的地区，利用清水定期冲淤，以及必要时采用机械清淤等办法。 （6）排水闸： 排水闸是用以排泄洪涝渍等多余水量的水闸。常建于排水渠末端的江河沿岸堤防上。当江河水位上涨时，关闭闸门，可防外水倒灌；退落时，打开闸门，排除内涝渍水。当洼地内农田有蓄水灌溉要求时，也可关门蓄水或从江河引水。排水闸具有双向挡水和双向过流的特点，且堤内外水位差和变幅都较大，故多采用涵洞式或胸墙式。为及时将渍水降至最低水位,充分发挥排水效益,排水闸宜设在地势低洼、排水通畅处。排水闸的工作闸门和消能防冲设施，一般布置在靠江河一侧。具有双向过流时，闸上下游均应考虑消能防冲。为使过闸水流通畅，减少出闸水流冲刷，闸上下游渠道应力求顺直，闸下排水渠道需有足够长度，使在排水期，江河水位很低或江河水位降落很快等闸下消能条件最坏的情况下，排水渠内仍有足够水深，以避免闸下严重冲刷。排水渠出口，应设在江河弯道的凹岸，以免出口发生淤积。排水渠轴线应向江河下游方向倾斜，并与江河深泓成锐角相交。交角一般不宜大于60°。排水渠出口处，需沿江河做好护岸和护底工程，以免出口水位跌落，形成冲刷。 水闸由闸室、上游连接段和下游连接段组成（图2）。闸室是水闸的主体,设有底板、 闸门、 启闭机、闸墩、胸墙、工作桥、交通桥等。闸门用来挡水和控制过闸流量，闸墩用以分隔闸孔和支承闸门、胸墙、工作桥、交通桥等。底板是闸室的基础，将闸室上部结构的重量及荷载向地基传递，兼有防渗和防冲的作用。闸室分别与上下游连接段和两岸或其他建筑物连接。上游连接段包括：在两岸设置的翼墙和护坡，在河床设置的防冲槽、护底及铺盖，用以引导水流地进入闸室，保护两岸及河床免遭水流冲刷，并与闸室共同组成足够长度的渗径，确保渗透水流沿两岸和闸基的抗渗稳定性。下游连接段，由护坦、 海漫、 防冲槽、两岸翼墙、护坡等组成，用以引导出闸水流向下游均匀扩散，减缓流速，消除过闸水流剩余动能，防止水流对河床及两岸的冲刷。 水闸工作特点和设计要求 水闸关门挡水时，闸室将承受上下游水位差所产生的水平推力，使闸室有可能向下游滑动。闸室的设计，须保证有足够的抗滑稳定性。同时在上下游水位差的作用下，水将从上游沿闸基和绕过两岸连接建筑物向下游渗透，产生，对闸基和两岸连接建筑物的稳定不利，尤其是对建于土基上的水闸，由于土的抗渗稳定性差，有可能产生渗透变形，危及工程安全，故需综合考虑闸址地质条件、上下游水位差、闸室和两岸连接建筑物布置等因素，分别在闸室上下游设置完整的防渗和，确保闸基和两岸的抗渗稳定性。开门泄水时，闸室的总净宽度须保证能通过设计流量。闸的孔径，需按使用要求、闸门形式及考虑工程投资等因素选定。由于过闸水流形态复杂，流速较大，两岸及河床易遭水流冲刷，需采取有效的消能防冲措施。对两岸连接建筑物的布置需使水流进出闸孔有良好的收缩与扩散条件。建于地区的水闸地基多为较松软的土基，承载力小，压缩性大，在水闸自重与外荷载作用下将会产 水闸 生沉陷或不均匀沉陷，导致闸室或翼墙等下沉、倾斜，甚至引起结构断裂而不能正常工作。为此，对闸室和翼墙等的结构形式、布置和基础尺寸的设计，需与地基条件相适应，尽量使地基受力均匀，并控制地基承载力在允许范围以内，必要时应对地基进行妥善处理。对结构的强度和刚度需考虑地基不均匀沉陷的影响，并尽量减少相邻建筑物的不均匀沉陷。此外，对水闸的设计还要求做到结构简单、经济合理、造形美观、便于施工、管理，以及有利于环境绿化等。

水闸设计 水闸设计的主要内容如下。 闸址和闸槛高程的选择 根据水闸所负担的任务和运用要求，综合考虑地形、 地质、 水流、泥沙、施工、管理和其他方面等因素，经过技术经济比较选定。闸址一般设于水流平顺、 河床及岸坡稳定、 地基坚硬密实、抗渗稳定性好、场地开阔的河段。闸槛高程的选定，应与过闸单宽流量相适应。在中，应根据枢纽工程的性质及综合利用要求，统一考虑水闸与枢纽其他建筑物的合理布置，确定闸址和闸槛高程。 水力设计 根据水闸运用方式和过闸水流形态，按水力学公式计算过流能力，确定闸孔总净宽度。结合闸下水位及河床地质条件，选定消能方式。水闸多用，通过水力计算，确定消能的尺度和布置。估算判断水闸投入运用后，由于闸上下游河床可能发生冲淤变化，引起上下游水位变动，从而对过水能力和消能防冲设施产生的不利影响。大型水闸的水力设计，应做验证。 防渗排水设计 根据闸上下游最大水位差和地基条件,并参考工程实践经验,确定地下轮廓线（即由防渗设施与不透水底板共同组成渗流区域的上部不透水边界）布置，须满足沿地下轮廓线的渗流平均坡降和出逸坡降在允许范围以内，并进行渗透水压力和抗渗稳定性计算。在渗流出逸面上应铺设反滤层和设置排水沟槽（或减压井），尽快地、安全地将渗水排至下游。两岸的防渗排水设计与闸基的基本相同。 结构设计 根据运用要求和地质条件，选定闸室结构和闸门形式，妥善布置闸室上部结构。分析作用于水闸上的荷载及其组合，进行闸室和翼墙