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對農(nóng)田水利工程中水閘設(shè)計(jì)的探索論文
【摘要】農(nóng)業(yè)發(fā)展是一個(gè)國家的重要基礎(chǔ)，而水利工程的建設(shè)對農(nóng)業(yè)發(fā)展會產(chǎn)生直接影響，所以我們必須掌握水利工程建設(shè)過程中的相關(guān)技術(shù)，比如說水閘的設(shè)計(jì)和施工技術(shù)。接下來，我們就來探索一下水閘設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容，以及水閘工作的特點(diǎn)，希望能為我國水利工程的建設(shè)提供一些具有可行性的建議。
我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)在我國有悠久的發(fā)展史，在很早以前我國就開始修建水閘。新中國成立以后，我國更是在農(nóng)業(yè)發(fā)展區(qū)大力的興修水閘，特別是在黃河、長江、海河以及遼河流域。水閘在進(jìn)行防洪、航運(yùn)、灌溉和排澇工作上都起到了極大的作用，為社會和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。
我國平原面積廣闊，這些地區(qū)地勢比較平緩，農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)，很容易出現(xiàn)洪澇災(zāi)害，為了克服洪澇災(zāi)害，滿足灌溉和航運(yùn)需要，我國大部分水利樞紐都需要修建水閘。另外在各種各樣的渠道中，要想有效的控制河流的流量、水位，防止泥沙沉積在渠道中也要建設(shè)水閘。我們可以用水閘擋水，也可以利用水閘泄洪。通過控制閘門還可以調(diào)節(jié)水位。
一般來說我們都將水閘建立在軟土地基上，但是它也可以修建在巖基或者是土基上。一般來說水閘既可以泄水又可以擋水，而造成水閘工作條件復(fù)雜的主要有兩個(gè)原因，一是水頭低而且變化大，二是水閘的地基條件差。所以，水閘和其它用于擋水的建筑不同，它有許多自己的工作特點(diǎn)。
1、水閘的具體工作特點(diǎn)
1.1穩(wěn)定問題 在正常使用水閘時(shí)，攔截上游的水位一般比較高，這樣就導(dǎo)致水閘上游和下游之間產(chǎn)生很大的水位差，會出現(xiàn)水平壓力過大的現(xiàn)象，從而使水閘向下游方向移動。要想穩(wěn)定自身，水閘必須擁有一定的重量。另外，水閘在建成以后，如果還沒有擋水或者是在正常使用的情況下遇到無水期，就會產(chǎn)生很大的垂直荷載，這樣基底的實(shí)際壓力就會大大超過地基能夠承受的承載力，從而出現(xiàn)地基變形或者是出現(xiàn)閘基土被擠出的現(xiàn)象，這很容易造成水閘與地基出現(xiàn)滑動的危險(xiǎn)。所以，在修建水閘時(shí)必須保證基礎(chǔ)的面積，這樣才能有效的降低基底的壓應(yīng)力。
1.2滲流問題 水閘在進(jìn)行擋水時(shí)，就會造成上下游水位出現(xiàn)差值，在這種作用下，就會在水閘、閘基與兩岸的連接處出現(xiàn)滲流的現(xiàn)象。如果出現(xiàn)滲流，就會在水閘的底部產(chǎn)生向上的揚(yáng)壓力，這就會縮小水閘的重力作用，從而使水閘的抗滑穩(wěn)定性大大降低。如果兩岸和閘基都是采用土基，再出現(xiàn)滲流時(shí)也會帶走一些細(xì)顆粒，這就會在閘后出現(xiàn)翻砂鼓水的現(xiàn)象。如果嚴(yán)重的話還會掏空兩岸和閘基。另外，如果出現(xiàn)側(cè)向滲透，會產(chǎn)生水平的壓力，對兩岸的連接建筑物都會有很大影響，使其穩(wěn)定性大大下降。還有可能導(dǎo)致岸坡上出現(xiàn)滲透現(xiàn)象，從而加大閘底的滲透壓力。如果滲流水量過大，還會對水閘的擋水功能產(chǎn)生影響，妨礙蓄水。
1.3沖刷問題 在開閘泄水時(shí)，如果水閘下游水位很淺或者是沒有水，在水位差的作用下，就會加大水流的流速，這種巨大的能量會對下游有嚴(yán)重的沖刷。一旦沖刷的范圍過大，就會掏空閘基，造成水閘失事。另外，一般在水閘的兩岸都是軟弱的巖層或者是土層，如果修建水閘時(shí)開設(shè)過多的閘孔，一旦開啟某一個(gè)閘孔就會形成折沖水流，這就會嚴(yán)重沖刷下游河岸，對水閘的安全和穩(wěn)定性都會產(chǎn)生影響。
1.4沉陷問題 軟土具有很大的壓縮性，如果將水閘建設(shè)在軟土地基上，就會在水閘自身以及外部的荷載作用下出現(xiàn)沉陷現(xiàn)象。特別是在底板傳到地基上的荷載分布不均勻時(shí)，或者是分布在地基土層的荷載不均勻時(shí)，更容易出現(xiàn)沉陷現(xiàn)象。這種地基沉陷還會導(dǎo)致水閘出現(xiàn)下沉，或者是閘室傾斜。如果嚴(yán)重有可能造成水閘斷裂，這對水閘的正常運(yùn)行會產(chǎn)生很大影響。
2、水閘的具體分類
2.1進(jìn)水閘 通過在河道、水庫、渠道或者是湖泊上修建水閘，就可以進(jìn)行農(nóng)業(yè)灌溉、水利發(fā)電或者是其他水利事業(yè)，而控制入渠流量的水閘就是進(jìn)水閘。一般進(jìn)水閘都修建在渠道的渠首位置，所以這種水閘又被叫做渠首閘。
2.2節(jié)制閘 一般來說用于調(diào)節(jié)流量和水位的水閘被稱為節(jié)制閘。它主要是用于在枯水期截?cái)嗪恿�，從而使水位升高，這樣就可以在上游進(jìn)行航運(yùn)或者是滿足進(jìn)水閘取水的需要。而在洪水期，節(jié)制閘可以有效的控制下游的泄流量。由于這種水閘主要是為了攔截河流建造的，所以又叫做攔河閘。
2.3排水閘 一般在江河的沿岸都會修建排水閘。當(dāng)出現(xiàn)外河水位上漲的現(xiàn)象時(shí)，就關(guān)閉閘門，這樣就不會出現(xiàn)江河洪水倒灌的現(xiàn)象。如果河水水位推落時(shí)就打開閘門，這樣就可以將漬水排出。這種閘門的閘身較高，但是底板高程比較低，而且要受到雙向水頭的作用，這是因?yàn)榕潘l既要負(fù)責(zé)排除洼地的積水，又要負(fù)責(zé)擋住外河水位。
2.4擋潮閘 沿海地區(qū)遭受潮水的影響，為了防止海水倒灌入河，需修建擋潮閘。擋潮閘還可用來抬高內(nèi)河水位，達(dá)到蓄淡灌溉的目的;內(nèi)河兩岸受澇時(shí)，可利用擋潮閘在退潮時(shí)排澇;建有通航孔的擋潮閘，可在平潮時(shí)期開閘通航。因此，擋潮閘的作用是擋潮、蓄淡、泄洪、排澇，其特點(diǎn)亦是受有雙向水頭作用。
2.5分洪閘 在江河適當(dāng)?shù)囟蔚囊粋?cè)修建分洪閘，當(dāng)較大洪水來臨時(shí)開閘分泄一部分下游河道容納不下的洪水，進(jìn)入閘后的洼地、湖泊等蓄洪區(qū)、滯洪區(qū)或下游不同的支流，以減小洪水對下游的威脅。這類水閘的特點(diǎn)是，泄水能力大，以利及時(shí)分洪。
3、水閘設(shè)計(jì)要點(diǎn)
3.1攔河閘基本型式和尺寸的確定 攔河閘承擔(dān)的任務(wù)主要是攔斷河流和壅高河中水位以保證引水的需要。需要壅高的水位，稱為正常壅水位，亦稱正常擋水位。對于灌溉取水工程，該水位是根據(jù)灌區(qū)規(guī)劃對引水高程的要求確定的。洪水時(shí)期，攔河閘則開閘泄水。為了滿足泄洪要求，攔河閘應(yīng)具有足夠的閘孔尺寸。泄洪時(shí)，閘前的洪水位往往要高于閘前的正常壅水位，故攔河閘的閘前最高水位取決于閘前洪水位的高低。為了滿足引水要求而確定的閘前正常壅水位是攔河閘的正常擋水高程，而泄洪量的大小和閘前洪水位的高低，則直接影響攔河閘的高度、閘孔的型式和尺寸、閘的上游淹沒損失以及對閘下游消能防沖的要求和工程量的大小等。
3.2進(jìn)水閘基本型式和尺寸的確定 從天然河道取水，按取水方式一般可分為無壩取水和有壩(閘)取水兩種方式。當(dāng)天然河道水量豐富，水位也能滿足引水要求時(shí)，可采取無壩取水方式，即直接在渠首修建進(jìn)水閘引水;當(dāng)天然河道水位不能滿足引水要求或引水流最較大時(shí)，由于引水有困難，常需采取有壩取水方式，即除了在渠首修建進(jìn)水閘引水外，還需在河道中修建攔河壩(閘)，攔斷河流，壅高水位，迫水入渠，以滿足進(jìn)水閘引水要求。
進(jìn)水閘是修建在渠首按需要引水的建筑物，當(dāng)不需要引水時(shí)，則關(guān)閘擋水，以免河水進(jìn)入渠道。顯然，進(jìn)水閘不但要有足夠的閘孔尺寸，以滿足引水要求;還要有一定的高度，以阻擋河中水流和洪水漫頂，否則就不能完成按需要引水的任務(wù)。
4、結(jié)語
設(shè)計(jì)水閘必須有正確的和足夠的資料，以便作出符合實(shí)際的設(shè)計(jì)。在以往的水利建設(shè)中，有不少工程，由于資料搜集不完善或者不正確，致使有的工程重新設(shè)計(jì)，有的工程不得不臨時(shí)停工，或給施工帶來很大的困難，甚至于造成失事等等;這樣的教訓(xùn)不少，應(yīng)予以重視。
參考文獻(xiàn)
[1]山東省水利勘測設(shè)計(jì)院編.水閘設(shè)計(jì)實(shí)例.1984.
[2]張朝溫.水閘樞紐管理.2002.
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