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论水工建筑物中水闸的构成及分类
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论文关键词:水闸 进水闸 海漫
论文摘要:水闸在水利工程建筑中是十分常见的,当闸门关闭,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。水闸多建于河道、渠系、水库、湖泊及滨海地区。本文对水闸的功用及组成做了详细的分析,为水利工作提供参考。
1 水闸的作用
控制水位、调节流量的低水头水工建筑物,是农田水利中龙头工程,常与堤坝、船闸、鱼道、水站、抽水站等建筑物组成水利枢纽,以满足防洪、排洪、航运、灌溉以及发电水利工程的需要。
2 水闸的分类
2.1 按水闸所承担任务分 节制闸。调节水位,控制流量。枯水期借以抬高水位,以利取水和上游航运,洪水期用以控制流量。渠系建筑物中节制闸一般建于支渠分水口的下游,用以抬高水位,满足支渠引水需要。
进水闸:建在河道、湖泊的岸边或渠道,用来引水灌溉、发电或其他用水需要。灌溉渠系中建于干渠以下渠道首的进水闸,作用上把上一级渠道的水分下一级渠道,分水闸、斗门、农门排水闸建在江河沿岸排水渠出口处,外河上涨时,关闸门防水洪水倒灌,避免洪灾。当外河水位退落时,开闸排水防止涝灾。具有双面挡水的作用。挡潮闸建在河流入流的河口地段,以防止海水倒灌。抬高内河水位,满足蓄淡灌溉。退潮排涝。有通航孔,还可平潮时通潮。具有双向挡水作用——挡潮闸、排水闸分洪闸:常建于河道的一侧,用来将超过下游河道安全洪量的洪水泄入预定的湖泊、洼地,即使消减洪峰,保证下游河道安全。
2.2 按闸室结构型式分
开敞式水闸和涵洞式水闸。
3 水闸的组成:上游连接段、闸室段、下游连接段
3.1 上游连接段作用 将上游来水平顺地引进闸室,同时起防冲、防渗、挡土等作用。
3.2 上游连接段组成 上游翼墙:引导水流平顺进闸。
铺盖:起防渗作用,并要起防冲作用。
护坡、护底:保护河岸和河床不受冲刷。
上游防冲槽:保护护岸头部,防止河床冲刷而护底方向发展。
3.3 下游连接段 包括消力池、海漫、下游防冲槽、下游翼墙及护坡等(使水流经有效消能后平顺流出闸室,与下游河床段连接)。
消力池:紧接闸室布置,具有形成水跃和保护水跃范围内河床允许受冲刷作用,是消能的主要措施。
海漫:布置在消力池后面,继续消除余能,调整流速分布,用块石砌成。
防冲槽:海漫的末端防冲措施,防止海漫后河床冲刷向上游发展。
下游翼墙:水流均匀扩散,并保护两岸免受冲刷。
护坡:布海漫和防冲槽范围内,一般用块石。
3.4 闸室段 是水闸主体,包括底板、闸墩、闸门、胸墙、岸墙、工作桥和交通桥。
底板:闸室基础,承受闸室全部荷载,较均匀地将荷载传给地基并利用底板与地基图摩擦来维持闸室稳定,还有防冲、防渗作用。
闸墩:分割闸孔、支撑闸门和桥梁。
工作桥:供安装启闭机和工作人员操作机器之用。
岸墙:闸室与河岸的连接结构,主要以挡土,并且有侧向防渗作用。
4 水闸选择的要求
节制闸或泄洪闸闸址宜选择在河道顺直、河势相对稳定的河段,经技术经济比较后可以选择在弯曲河段裁弯取直的新开河道上。进水闸、分水闸或分洪闸闸址宜选择在河岸基本稳定的顺直河段或弯道凹岸顶点稍偏下游处,但分洪闸闸址不宜选择在险工堤段和被保护的重要城镇下游堤段。排水闸或泄洪闸闸址宜选择在地势低洼、出水畅通处,排水闸闸址宜选择在靠近重要涝区和容泄区的老堤堤线上。挡潮闸闸址宜选择在岸线和岸坡稳定的潮汐河口附近,且闸址泓滩中淤变化较小、上游河道有足够的蓄水容积地点。
5 水闸消能防冲过闸水流特点
出闸流速较大,紊动强烈。上游水位差较小。岀流形式随闸门开启程序变化。
6 水闸的冲刷
波状水跃的产生:淹没水跃没有发生或水跃淹没过大。岀流扩散下均匀,产生折冲水流。上下游水位差较小,形成波状水跃,消能效率低。
基本消能方式:底流消能为主,有消力池,海漫,防冲槽等部分组成。其形式可根据水流情况,地形条件,施工能力消能效果等选用。
波状水跃的防止措施:总体布置时,尽量使用上游渠道有一段较的顺直段,确保来水顺均匀;控制下游翼墙的扩散角,扩散角宜7~12,使水流均匀扩散;制定合理的闸的开启程序,注意均匀起步,间隙对称开启原则,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。
7 常用防渗及排水设施
水平防渗设备:齿墙,板墙和防渗墙等排水体与反滤层,主要目的是为改善排水为了继续降压,并将渗流安全的导向下游。
板桩的作用:铺盖前端或室底板上游端时,降低压力,设在闸室底板下游侧的矩板主要为减小出口处的渗压力。
闸室结构布置:包括底板,闸墩,胸墙,闸门,工作桥和交通桥等部分
闸墩作用:分隔闸孔,支承闸及上部结构胸墙作用,减少闸的高度,减轻立门重和降低对启闭机重量的要求工作桥的作用:设置启闭机和管理人员操作启闭之用
水闸和河岸或堤,坝等连接时,必须设置连接建筑,包括:上,下游翼墙和便墩,有时还有防渗刺墙,其作用:
(1)挡住两侧填土,维持土坝及两岸的稳定。
(2)当水闸泄水或引水时,上游冀墙用于引导水流平顺进闸,下游冀墙使出闸水流均匀扩散,减少冲刷。
(3)保持两岸或土坝边坡不受过闸水流的冲刷。
(4)控制通过闸身两侧的渗流,防止与其相连的岸坡或土坝产生渗透变形。
(5)在软弱地基上设有独立岸墙时,可以减少地基沉降对闸身应力的影响。
