农田水利工程中水闸设计研究王向荣--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

农田水利工程中水闸设计研究王向荣

发表时间：2020/8/4 来源：《基层建设》2020年第9期作者：王向荣李卉石欣可

[导读] 摘要：我国是世界农业大国，农业是我国发展的重要物质基础，也是保障人民物质生活的命脉，因此需要注重农业生产中的基础设施建设，提高农业生产水平，促进农业经济的持续稳定增长，保证人们基本的农产品需求。

        淮安市水利勘测设计研究院有限公司江苏淮安 223005
        摘要：我国是世界农业大国，农业是我国发展的重要物质基础，也是保障人民物质生活的命脉，因此需要注重农业生产中的基础设施建设，提高农业生产水平，促进农业经济的持续稳定增长，保证人们基本的农产品需求。在农业生产中，农田水利工程建设及应用对农业的生产与发展具有重要作用，尤其是农田水利工程的水闸设计。在进行农田水利工程水闸设计时不仅要做好基础性的调研工作，了解水闸的工作特点,了解水闸在施工和运用时期是在怎样的情形下工作的,以及水闸的工作特点和类型等，还要注意容易发生的问题。本文针对农田水利工程中水闸设计进行分析，以期为保障农田水利工程中水闸的设计水平，推动农田水利工程建设提供可行性建议。
        关键词：农田水利工程；水闸设计；研究
        水闸修建在我国有着悠久的历史，早在公元前598年至公元前591年期间，在安徽省寿县就建设有5个闸门引水，以后随着建闸技术的提高和建筑材料新品种的出现，水闸建设也跟着日益增多了起来。新中国成立以后，修建的水闸更是数量众多,取得了显著的经济效益和巨大的社会效益。修建水闸既可以进行农业灌溉和防洪排涝，又有利于航运和渔业生产。因此，探讨农田水利工程中水闸设计的策略，对推动社会经济平稳可持续发展有着积极的意义。
        1.水闸的工作特点
        水闸可以修建在土基或岩基上,但多数建于软土地基上。水闸既要挡水又要泄水,地基条件差和水头低且变幅大是水闸工作条件之所以比较复杂的两个主要原因。因而,它具有许多与其他挡水建筑物不同的工作特点。
        1.1稳定问题
        在水闸运行过程中，拦截上游的水位一般比较高，容易使水闸上游和下游之间产生很大的水位差，会出现水平压力过大的现象，从而使水闸向下游方向移动。要想稳定自身，水闸必须拥有一定的重量。另外，水闸在建成以后，如果还没有挡水或者是在正常使用的情况下遇到无水期，就会产生很大的垂直荷载，使基底压力超出地基可承载力，导致地基变形或基土被挤出，进而增加水闸和地基发生滑动的风险。因此在修建农田水利工程中的水闸时，需要确保水闸基础面积，减轻水闸基底承受的压力。
        1.2冲刷问题
        水闸开闸泄水时,闸下游无水或水深很浅,在上、下游水位差的作用下,过闸水流往往有很大的流速,其具有的能量将引起闸下游的严重冲刷。如冲刷范围扩大到闸基时,将因闸基被淘空而导致水闸失事。此外,水闸两岸多为土层或软弱岩层,特别是当闸孔数目较多时,开启个别闸孔容易形成折冲水流,对下游河岸造成严重冲刷,也会危及水闸的稳定和安全。
        1.3渗流问题
        在水闸挡水的过程中，水闸上下游的水位不可避免会出现差值，而水闸和闸基及两岸连接处会出现渗流情况。如果水闸发生了渗流，其底部将会产生向上扬压力而减轻水闸重力作用，降低水闸抗滑的稳定性。同时，如果水闸两岸与闸基为土基，渗流过程中会带有很多细颗粒，导致水闸后发生翻砂鼓水的问题，严重时掏空水闸两岸与闸基。此外，如果水闸出现了侧向渗漏，产生的水平压力将影响两岸连接建筑物的稳定性，使岸坡出现渗透和增加闸底渗透压力，当渗流量过大时将阻碍水闸的挡水和蓄水。
        2.农田水利工程中水闸设计要点分析
        2.1水闸结构部分
        农田水利工程水闸设计中关于组成结构部分的设计不需要进行统一的样式规定，由于农田水利工程水闸在不同地区和自然环境下进行建设、使用，受到的影响要素也不同，因而需要在地方性的情况勘查中使其外在形式和主体结构呈现适用性和针对性特点。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

农田水利工程水闸设计中关于结构形式设计需要与当地的水流特性、水闸功用和地势结构等相适应，在水闸设计中要考虑其实际负载能力，使翼墙与闸室的抗滑作用稳定，分析水闸地基下沉情况，根据选址状况处理好农田水利工程水闸现场地基结构问题，对于农田水利工程水闸分部结构和整体结构要进行综合性的规划计算，提高水闸结构功用以及使用安全性。
        2.2拦河闸基本型式和尺寸的确定
        拦河闸的功能是拦断河流和壅高河中水位以保证引水的需要。需要壅高的水位,称为正常壅水位,亦称正常挡水位。对于灌溉取水工程,该水位是根据灌区规划对引水高程的要求确定的。洪水时期,拦河闸则开闸泄水。
        为了满足泄洪要求,拦河闸应具有足够的闸孔尺寸。泄洪时,闸前的洪水位往往要高于闸前的正常壅水位,故拦河闸的闸前最高水位取决于闸前洪水位的高低。为了满足引水要求而确定的闸前正常壅水位是拦河闸的正常挡水高程,而泄洪量的大小和闸前洪水位的高低,则直接影响拦河闸的高度、闸孔的型式和尺寸、闸的上游淹没损失以及对闸下游消能防冲的要求和工程量的大小等。
        2.3抗渗流部分设计
        水利工程建设的目的是为人们提供农业生产需求，但是由于其特殊的工程环境影响，水利工程水闸需要集中做好抗渗设计与排水设计，结合上下游地基情况和高水位差情况，应用工程技术等手段，使非渗漏底板和渗漏设施在统一的渗流区域能够形成密闭不透水的边界状态，同时处理好水利工程水闸地下轮廓线等。在设计工作中需要确定安全范围内地下轮廓线对应的下降坡度和渗流值，并在此基础上精确计算出抗渗水性和渗透压。要有效提高水利工程水闸防渗性，还可以在渗流面上设置排水沟槽、减压井和反滤层等，将渗水安全、迅速、稳定的引流到下流。
        2.4进水闸基本型式和尺寸的确定
        从天然河道取水,按取水方式一般可分为无坝取水和有坝(闸)取水两种方式。当天然河道水量丰富,水位也能满足引水要求时,可采取无坝取水方式,即直接在渠首修建进水闸引水;当天然河道水位不能满足引水要求或引水流最较大时,由于引水有困难,常需采取有坝取水方式,即除了在渠首修建进水闸引水外,还需在河道中修建拦河坝(闸),拦断河流,壅高水位,迫水入渠,以满足进水闸引水要求。
        进水闸是修建在渠首按需要引水的建筑物,当不需要引水时,则关闸挡水,以免河水进入渠道。显然,进水闸不但要有足够的闸孔尺寸,以满足引水要求;还要有一定的高度,以阻挡河中水流和洪水漫顶,否则就不能完成按需要引水的任务。
        3.总结
        水闸设计在农田水利工程中占据着非常重要地位，关系到农田灌溉和防洪防涝等，在推动社会经济发展中起着重要的作用。在农田水利工程水闸设计中需要从水闸作用出发，坚持因地制宜的原则。本文结合农田水利工程中水闸设计的实际情况对水闸的工作特点和设计方法进行了分析，希望能够对水闸功能的充分发挥和水力资源的有效利用提供一定的参考价值。
        参考文献：
        [1]窦艳飞.探究农田水利工程中水闸设计[J].四川水泥,2017(09):94.
        [2]刘卫忠.农田水利工程中水闸设计的策略探讨[J].陕西水利,2016(S1):186-187.
        [3]马丽.农田水利建设中水闸设计的研究[J].北京农业,2015(15):212.
        [4]宋建波.农田水利工程水闸设计模块的优化[J].中国科技信息,2013(19):55-56.
        [5]摆敏.浅谈农田水利工程中的水闸设计[C].《建筑科技与管理》组委会.2013年7月建筑科技与管理学术交流会论文集.《建筑科技与管理》组委会:北京恒盛博雅国际文化交流中心,2013:183+182.
        [6]刘伟峰,张瑞.农田水利工程中水闸设计的探索[J].科技创新导报,2012(14):133.