探讨水利水电工程中水闸的设计

发表时间:2020/5/20   来源:《基层建设》2020年第3期   作者:万芬芳
[导读] 摘要:随着我国水利水电工程的不断发展,水闸的设计也在不断地进行改进和创新。
        身份证号码:45012119850410XXXX  广西南宁  530000
        摘要:随着我国水利水电工程的不断发展,水闸的设计也在不断地进行改进和创新。水闸的设计作为水利水电工程的重点工作之一,其设计方案受到许多因素的影响。本文探究了水闸在水利水电工程中发挥的作用,为更好的设计水闸工作提供参考。
        关键词:水利水电工程;水闸;设计
        水力发电作为我国能源的主要产生方式之一,我国的多数地区都依靠水能进行发电。随着人们水资源意识的不断提高,在应用水资源中产生的问题日益受到人们的重视。在水力发电的过程中,水闸起着至关重要的作用。本文通过分析水闸施工设计中存在的问题,提出改善水利水电工程中水闸设计的相关措施,为推动我国水利水电工程事业的可持续发展注入活力。
        1.水闸施工设计中存在的问题
        在进行水闸设计的过程中,会遇到许多的问题,有时会受到外界环境的影响。比如:没有对水闸设计工作进行监督,水利水电施工的设备和材料没有达到国家标准,导致施工不能按时完工。在应用大型机械设备时,要对机械设备进行调试,避免在使用的过程中出现设备不能正常运转的情况,对水利水电工程施工进度造成影响。当施工的材料不能达到国家标准时,应用其材料进行施工会降低工程的使用性和安全性,在严重的情况下,甚至会产生安全事故。在洪水季节,当水闸工程出现问题时,水利水电工程不能进行防洪作业,会对周围地区造成严重的影响。因此,在设计水闸时,要做好管理工作,严格检测材料质量,确保材料质量符合国家标准。
        2.水利水电工程中水闸的设计分析
        2.1加强对当地地质环境,自然环境等资料收集
        由于水闸,大坝自身的特点,其荷载比较大[1],打好地基对于水利水电工程的施工质量有着重要的影响。在工程设计初期,要对施工现场的周围环境进行勘察,对其水质情况进行报告,对河流情况、地理地质、自然灾害等情况进行统计和记录。对情况进行全面地分析后制定出相应的防治措施。
        2.2水闸选址的设计
        建设水利水电工程施工时需要充足的水资源。由于我国的地质复杂,自然条件多样,水闸自身的承载力不同,因此,要根据工程建设的实际环境进行选址。在对周围环境进行勘查时,要注意以下几点内容:承载力强的岩石层,抗剪强度达标的土质地基[2]。在土质地基上设计水闸时,要对土层进行处理,提前预压土层。预压土层可以排出土壤中所含的水分,使土层更加稳固,减少水闸的沉降物,提高土层的承载力。由于预压土层需要很多的时间和人力资源,在工期较短的施工中,可以通过更换土垫层的方式提高土层的承载力,减少稳固土层所消耗的时间。
        2.3水闸的结构设计
        水闸结构的样式是根据建设的具体情况而设计的,具体情况包括:地理地势、水闸质量等。首先,对于保闸室、翼墙等具有的抗滑功能需要在明确水闸负载的情况来明确[3]。此外,要调整水闸的层级以及水坝的结构,要根据水闸的自身特点,进行结构设计。
        2.4水闸消能防冲设计
        设计水闸消能防冲可以更好地控制水流情况。要将水闸水位控制在高点处,这样可以保证上游能够储备更多的水资源。根据水利水电工程施工环境的具体变化,水文情况也产生了相应的变化,在设计蓄水位时,要根据实际的水文情况进行调整。
        2.5水闸闸型,闸室的设计选型
        在进行水利水电工程建设时,要根据水闸的不同型号和不同作用对水闸进行相应的选择。水闸闸室一般分为三种类型:敞开式,胸腔式,涵洞式[4]。设置水闸主要是为了在泄洪时控制水流的流量,避免水闸水位过高的问题出现。每一种水闸都有自身的特点,敞开式水闸平底宽,在泄洪时,可以更好地稳定水流速度。敞开式水闸的实际操作简单,在进行水利水电工程建设时被广泛应用。胸腔式水闸不容易控制水流,但在特定的情况下会产生重要的作用,如:下流水量有限的河流。涵洞式水闸在水位高时才可以使用。通过三种水闸闸室的不同特点,根据实际的建设情况,选择合适的水闸闸室类型。


        2.6过闸水位差的设计计算
        在确定过闸水位差时,要根据实际的地理情况进行计算。通常情况下,过闸水位差的范围在10到30厘米之间。在平原地区,过闸水位差的范围相对较小;在山区,过闸水位差的范围相对较大。但过闸水位差范围较大时,可以压缩小闸孔净的宽度,这样会降低建设成本,提高建筑单位的经济效益。但是当压缩小闸孔净的宽度时,会降低水闸的承载力,提高风险。
        2.7闸孔尺寸的设计
        在考虑企业成本、水流量、水流速度时得出结论:较少的水闸运用程度会更好。在达到最大泄洪量时,水闸和墩数之间是成正比的[5]。随着闸孔尺寸的增大,水闸占地面积也会增大,需要更大规模的设备来控制水闸,这时就会增加施工单位的成本。为了保证施工单位的经济效益,将扎闸的宽度控制在10到14厘米之间,当闸孔宽度达到10厘米时,要安置33个闸孔;增加4厘米的闸孔宽度时,要减少13个水闸闸孔。
        2.8水闸泄流能力的设计
        水闸的泄洪能力是在闸门开放时,忽略电站等情况的影响,测量水流在拦河堤坝下泄洪的能力。通过堰流公式可以计算出水闸泄洪的能力。
        2.9防水槽、排水孔设计
        防水槽的设计可以使水闸尾部发挥到最大功能,限制水流的流速和流量。但是防水槽会增加水流对河床的冲击性。防水槽的设计是通过石块来阻挡水流的冲击性,减少水流对河床的冲击效果。在水利水电工程施工的过程中,水流的冲击力会对施工产生巨大的压力。因此,在进行施工时,要在工程的底部增加静压压力余地。
        在设计排水孔时,通常将排水孔设计为梅花式。此外,还要在排水孔上加一层反滤层,保障水流的流动不受阻碍,降低水流对工程产生的压力。
        2.10水闸基础防渗面排水设计
        由于河流的上游和下流之间的高度不同,因其高度不同产生的水位差会对水闸及水利水电工程设施产生巨大的水流冲击。在进行水闸设计时,铺设基础防渗面可以减少水流对水闸产生的冲击。在此过程中,排水工作尤为重要。要根据河流上下游地基的不同情况,采取相应的措施:将河流上游的水流引入到河床,经过基础防渗面,使水流流入河流的下游,保障排水工作的顺利开展。此外,为了更好地促进排水工作的顺利进行,要增加上游水流渗透的路径,在减轻了消力池底板压力的同时,使滤水层发挥最大的排水作用。
        2.11消力池
        现如今,人类活动对自然环境的影响越来越大,自然环境也发生了不断的改变。因此,在进行水利水电工程施工过程中,要考虑水位以及周围自然环境和地理条件对水闸的影响。通常情况下,控制工况是设计水闸的关键。在控制工况时,选择特定的河流对其水流速度进行测量,记录其水流速度,为日后的水闸设计工作做好铺垫。
        结束语:
        水闸的设计及其应用对于水利水电工程的顺利开展至关重要。要加强建设单位对水闸设计工作的重视程度,保证其设计的合理性,不断完善水闸设计,从而提高水利水电工程施工的安全性,保证建筑行业以及国家经济的长久发展。
        参考文献:
        [1]黄兆平.水利工程管理及养护问题探讨[J].技术与市场,2020,27(04):164+166.
        [2]傅仕福.水闸水利工程施工中的质量管理控制重点分析[J].智能城市,2020,6(06):205-206.
        [3]卢华.水利工程中水闸钢管桩围堰的施工技术实践探究[J].工程建设与设计,2020(05):196-197+200.
        [4]刘彬.基于活水泵站运行控制的水闸工程设计[J].内蒙古水利,2020(02):67-68.
        [5]闫军南,孙永波.小山口二级水电站引水闸设计[J].石河子科技,2020(01):12-15.
投稿 打印文章 转寄朋友 留言编辑 收藏文章
  期刊推荐
1/1
转寄给朋友
朋友的昵称:
朋友的邮件地址:
您的昵称:
您的邮件地址:
邮件主题:
推荐理由:

写信给编辑
标题:
内容:
您的昵称:
您的邮件地址: