论文部分内容阅读
摘要：农业在经济发展和社会稳定方面发挥着重大作用，水利工程作为农业发展的决定性因素，其质量的好坏直接影响着这个国民经济。这就要求水利工作者要熟练掌握水利工程建设中的各项技术，尤其是水闸设计。本文简要分析了水闸工作的特点及其设计内容，希望能为广大同行提供参考。
关键字：农田；水利建设；水闸设计
引言
我国用世界7%的土地养活了世界22%的人口，农业在社会中的重要地位不言而喻。为了保证农业生产的顺利进行，就必须要重视农业的基础设施建设，其中农田水利工程在农业的生产与发展发挥着重要作用，农田水利工程中的水闸设计需要同时满足农业生产中的灌溉，排涝防洪以及运输的功能。因此水闸设计需要根据农田的实际情况制定好设计方案，并在建设中处理好设计的技术性问题，才能充分发挥水利工程在农业生产中的作用，提高水闸的应用价值。
1 农田水闸所面对的问题
1.1 稳定问题
由于拦截上游的水位常常较高，因此在水闸的使用过程中很容易出现水平压力过大的情况，从而导致水闸渐渐向下游移动，这就要求水闸在建设时要考虑到自身的稳定性，必须要拥有一定的重量。此外，如果水闸建成后即遇到无水期，还会产生很大的垂直荷载，从而造成地基与水闸之间荣耀出现滑动。
1.2 渗流问题
当水闸挡水时，上下游水位就会出现水位差，从而导致闸基、水闸与两岸的相接处会出现渗流现象。渗流现象的出现会造成水闸底部出现向上的压力，大大降低水闸的稳定性，侧向渗漏还会降低两岸的建筑物的稳定性，为农业生产带来很大的隐患。此外如果两岸和闸机都是土基结构，渗流现象发生时还会带走一些土壤颗粒，导致闸后出现翻砂鼓水现象，还会加大闸底承受的渗透压力。
1.3 冲刷问题
如果水闸下游的水位过浅，那么当开闸泄水时，这种地形就会加大水流速度，对下游地表造成强烈的冲刷，如果冲刷范围过大就很容易造成水闸失事。此外，如果修建水闸时开设过多的闸孔，而一般水闸的两岸都是较软的岩层或是土层结构，那么一旦某一个闸口开启形成折冲水流，也会引发冲刷。
1.4 沉陷问题
如果农田的地理条件为软土，水闸需建设在软土地基上，那么在使用过程中就很容易出现沉陷现象，尤其是在底板传到地基上的荷载分布不均匀，地基土层的荷载不均匀的情况下。这种沉陷问题还会导致闸室倾斜或者水闸下沉的现象，甚至还会引起水闸断裂。
2水闸设计的重点
2.1水闸的结构设计
水闸的闸室结构和闸门形式应该按照农田的地质条件和应用要求进行合理选择，在进行结构设计时要对水闸上的组合负载进行详细的分析，对地基下沉力，闸室和翼壁等的抗滑性等都要进行科学的计算，要根据水闸的地质条件和结构特征确定地基的处理方式，此外还要对水闸周围的建筑物的各部特性进行结构计算，才能充分满足水闸的设计要求。
2.2闸址和闸槛高程的选择
闸址和闸槛高程应按照水闸的应用需求和承担的任务进行选择，同时还要考虑水流量，建设管理，水闸管理，泥沙处理，以及地形条件，地质条件等因素对水闸后续工作的影响，一般来说河床岸坡稳定，地基密实坚硬，水流平缓的空旷河段具备较好的抗渗性和防滑性，是首选的闸槛高程，在建设过程中要根据农业工程布局需要和性质要求，合理安排其他建筑物和水利工程的相对位置，并最终确定闸址和水闸门槛高程。
2.3水闸的防渗排水设计
水闸防渗流排水设计需要根据水闸上下游的地质条件以及最高水位差来确定，同时结合工程实践，规划处渗流区和渗漏设施，形成上部不透水的边界，这是地下轮廓线的布置。此外，还要确定地下轮廓线的渗流平均坡度下降和出逸坡度下降值，并计算出渗透水压，在渗流逸出面上铺设排水沟槽，反滤层或减压井，快速、安全地将渗水排放到下游。
2.4水闸的水力设计
水闸的水利设计要遵循一定的原则才能确定其指标，要确定闸孔总净宽度，就要了解过闸时水流的状态，以及应用水闸的方式方法，根据这两个条件，运用水力学公式，从而计算出水力；通过计算水力，确定消能，然后确定消能防冲设施的尺度和布置。这些数据都需要进行精确的测量和计算，还需要借助某些实验模型，水利设计越科学，水闸工作时遇到的问题就会越少。
3 农田水利工程中水闸设计的关键点
3.1 拦河闸的基本形式与尺寸
闸槛高程是设计拦河闸孔口的重要环节，要做好科学的分析论证，保证其合理性。如果是平原地区的农田水闸，那么闸槛高程要与闸址位置天然河底的平均高程保持较小的误差，过高就会造成上游出現淤积现象抬高洪水水位，并增加水闸堤防负担；如果河床的断面是断面结构，拦河闸就需要根据不同的深浅槽分别采用合适的闸槛高程，才能保证上下游的河床断面能够达到一致；山区河道河床坡降比较大，闸槛前面即使被泥沙淤平，也不会对上游造成太大的影响，因此在保证工程质量的前提下，可以使闸槛高程适当高出河床面，减少不必要的工程施工量。
确定拦河闸孔口的数量与尺寸时，需要在满足限制水位与安全泄量前提下，依据设计与校核的水力计算而得到。闸孔形式设计一般选择开敞式，便于宣泄漂浮物和洪水。在闸室比较高时可以选择双层式，该种开口方式在顶层开启时为堰流，可以满足洪水期宣泄漂浮物和洪水流量；当底层开启时为孔流，可以进行排沙。双层式的闸孔形式还可以减少开启闸门的力量并改善闸室受力条件。
3.2 闸孔计算以及进水闸的布置
要保证进水闸闸顶高程高于闸前最高洪水位，同时还要预留出安全超高。一般情况下闸槛高程应该超出冲沙闸的低槛1米到1.5米之间。闸孔通常选择3孔及以上单数孔，既可以保证对称开闸时不会发生偏流情况，又可以在个别的闸门或者启闭设备发生故障时不会出现中断供水情况。
如果河道的引水方式为有坝引水，那么稳定的河段可以采用正面排沙侧面取水的形式，宽浅式、多沙河流的人工整治河段则可以采用侧面排沙正面取水的形式上。这两种形式都需要和冲沙设施设计相互匹配，才能够避免泥沙进入渠道。进水闸闸孔的数量与尺寸需要根据河道出现设计中的低水位与流量时的入渠流量得出水力计算结果来确定；如果河道的引水方式为无坝引水，一般选在比较稳定的河岸或者弯道凹岸的偏下处，这样就可以利用河道的自然地形达到去水防沙的目的，进水闸平面设计主要有两种形式，正面取水有利于引水的进行，但是施工难度比较大；侧面取水要根据泥沙的颗粒和来量来确定引水角的大小，若组成泥沙的颗粒比较细，泥沙来量与引水也比较小，那么引水角可以适当加大。若河道泥沙较多，那么引水角就需要控制在 45°以内。
4结束语
我国气候条件和地质条件差异较大，农田水利工程水闸建设需要因地制宜，理论联系实际才能在农田水利方面取得预期的效果。在水闸的建设过程中要根据自然条件的勘查结果做好技术分析，经过精确计算和反复商讨实验后才能进行施工建设，只有水闸科学合理高效实用，才能为农田水利工程打下良好的基础。
参考文献：
[1]朱嘉奕.水利水电工程中水闸的设计分析[J].城市建设理论研究（电子版），2017，10：262.[2017-08-08].
[2]侯卫杰，王文林.枣 林庄枢纽水闸管理常见问题及对策 [J]. 黑 龙江水利科技，2012（3）：92-93.
[3]曲斌，孙晓峰. 农田水利工程中水闸设计的探索[J]. 黑龙江科技信息，2013，17：160.
关键字：农田；水利建设；水闸设计
引言
我国用世界7%的土地养活了世界22%的人口，农业在社会中的重要地位不言而喻。为了保证农业生产的顺利进行，就必须要重视农业的基础设施建设，其中农田水利工程在农业的生产与发展发挥着重要作用，农田水利工程中的水闸设计需要同时满足农业生产中的灌溉，排涝防洪以及运输的功能。因此水闸设计需要根据农田的实际情况制定好设计方案，并在建设中处理好设计的技术性问题，才能充分发挥水利工程在农业生产中的作用，提高水闸的应用价值。
1 农田水闸所面对的问题
1.1 稳定问题
由于拦截上游的水位常常较高，因此在水闸的使用过程中很容易出现水平压力过大的情况，从而导致水闸渐渐向下游移动，这就要求水闸在建设时要考虑到自身的稳定性，必须要拥有一定的重量。此外，如果水闸建成后即遇到无水期，还会产生很大的垂直荷载，从而造成地基与水闸之间荣耀出现滑动。
1.2 渗流问题
当水闸挡水时，上下游水位就会出现水位差，从而导致闸基、水闸与两岸的相接处会出现渗流现象。渗流现象的出现会造成水闸底部出现向上的压力，大大降低水闸的稳定性，侧向渗漏还会降低两岸的建筑物的稳定性，为农业生产带来很大的隐患。此外如果两岸和闸机都是土基结构，渗流现象发生时还会带走一些土壤颗粒，导致闸后出现翻砂鼓水现象，还会加大闸底承受的渗透压力。
1.3 冲刷问题
如果水闸下游的水位过浅，那么当开闸泄水时，这种地形就会加大水流速度，对下游地表造成强烈的冲刷，如果冲刷范围过大就很容易造成水闸失事。此外，如果修建水闸时开设过多的闸孔，而一般水闸的两岸都是较软的岩层或是土层结构，那么一旦某一个闸口开启形成折冲水流，也会引发冲刷。
1.4 沉陷问题
如果农田的地理条件为软土，水闸需建设在软土地基上，那么在使用过程中就很容易出现沉陷现象，尤其是在底板传到地基上的荷载分布不均匀，地基土层的荷载不均匀的情况下。这种沉陷问题还会导致闸室倾斜或者水闸下沉的现象，甚至还会引起水闸断裂。
2水闸设计的重点
2.1水闸的结构设计
水闸的闸室结构和闸门形式应该按照农田的地质条件和应用要求进行合理选择，在进行结构设计时要对水闸上的组合负载进行详细的分析，对地基下沉力，闸室和翼壁等的抗滑性等都要进行科学的计算，要根据水闸的地质条件和结构特征确定地基的处理方式，此外还要对水闸周围的建筑物的各部特性进行结构计算，才能充分满足水闸的设计要求。
2.2闸址和闸槛高程的选择
闸址和闸槛高程应按照水闸的应用需求和承担的任务进行选择，同时还要考虑水流量，建设管理，水闸管理，泥沙处理，以及地形条件，地质条件等因素对水闸后续工作的影响，一般来说河床岸坡稳定，地基密实坚硬，水流平缓的空旷河段具备较好的抗渗性和防滑性，是首选的闸槛高程，在建设过程中要根据农业工程布局需要和性质要求，合理安排其他建筑物和水利工程的相对位置，并最终确定闸址和水闸门槛高程。
2.3水闸的防渗排水设计
水闸防渗流排水设计需要根据水闸上下游的地质条件以及最高水位差来确定，同时结合工程实践，规划处渗流区和渗漏设施，形成上部不透水的边界，这是地下轮廓线的布置。此外，还要确定地下轮廓线的渗流平均坡度下降和出逸坡度下降值，并计算出渗透水压，在渗流逸出面上铺设排水沟槽，反滤层或减压井，快速、安全地将渗水排放到下游。
2.4水闸的水力设计
水闸的水利设计要遵循一定的原则才能确定其指标，要确定闸孔总净宽度，就要了解过闸时水流的状态，以及应用水闸的方式方法，根据这两个条件，运用水力学公式，从而计算出水力；通过计算水力，确定消能，然后确定消能防冲设施的尺度和布置。这些数据都需要进行精确的测量和计算，还需要借助某些实验模型，水利设计越科学，水闸工作时遇到的问题就会越少。
3 农田水利工程中水闸设计的关键点
3.1 拦河闸的基本形式与尺寸
闸槛高程是设计拦河闸孔口的重要环节，要做好科学的分析论证，保证其合理性。如果是平原地区的农田水闸，那么闸槛高程要与闸址位置天然河底的平均高程保持较小的误差，过高就会造成上游出現淤积现象抬高洪水水位，并增加水闸堤防负担；如果河床的断面是断面结构，拦河闸就需要根据不同的深浅槽分别采用合适的闸槛高程，才能保证上下游的河床断面能够达到一致；山区河道河床坡降比较大，闸槛前面即使被泥沙淤平，也不会对上游造成太大的影响，因此在保证工程质量的前提下，可以使闸槛高程适当高出河床面，减少不必要的工程施工量。
确定拦河闸孔口的数量与尺寸时，需要在满足限制水位与安全泄量前提下，依据设计与校核的水力计算而得到。闸孔形式设计一般选择开敞式，便于宣泄漂浮物和洪水。在闸室比较高时可以选择双层式，该种开口方式在顶层开启时为堰流，可以满足洪水期宣泄漂浮物和洪水流量；当底层开启时为孔流，可以进行排沙。双层式的闸孔形式还可以减少开启闸门的力量并改善闸室受力条件。
3.2 闸孔计算以及进水闸的布置
要保证进水闸闸顶高程高于闸前最高洪水位，同时还要预留出安全超高。一般情况下闸槛高程应该超出冲沙闸的低槛1米到1.5米之间。闸孔通常选择3孔及以上单数孔，既可以保证对称开闸时不会发生偏流情况，又可以在个别的闸门或者启闭设备发生故障时不会出现中断供水情况。
如果河道的引水方式为有坝引水，那么稳定的河段可以采用正面排沙侧面取水的形式，宽浅式、多沙河流的人工整治河段则可以采用侧面排沙正面取水的形式上。这两种形式都需要和冲沙设施设计相互匹配，才能够避免泥沙进入渠道。进水闸闸孔的数量与尺寸需要根据河道出现设计中的低水位与流量时的入渠流量得出水力计算结果来确定；如果河道的引水方式为无坝引水，一般选在比较稳定的河岸或者弯道凹岸的偏下处，这样就可以利用河道的自然地形达到去水防沙的目的，进水闸平面设计主要有两种形式，正面取水有利于引水的进行，但是施工难度比较大；侧面取水要根据泥沙的颗粒和来量来确定引水角的大小，若组成泥沙的颗粒比较细，泥沙来量与引水也比较小，那么引水角可以适当加大。若河道泥沙较多，那么引水角就需要控制在 45°以内。
4结束语
我国气候条件和地质条件差异较大，农田水利工程水闸建设需要因地制宜，理论联系实际才能在农田水利方面取得预期的效果。在水闸的建设过程中要根据自然条件的勘查结果做好技术分析，经过精确计算和反复商讨实验后才能进行施工建设，只有水闸科学合理高效实用，才能为农田水利工程打下良好的基础。
参考文献：
[1]朱嘉奕.水利水电工程中水闸的设计分析[J].城市建设理论研究（电子版），2017，10：262.[2017-08-08].
[2]侯卫杰，王文林.枣 林庄枢纽水闸管理常见问题及对策 [J]. 黑 龙江水利科技，2012（3）：92-93.
[3]曲斌，孙晓峰. 农田水利工程中水闸设计的探索[J]. 黑龙江科技信息，2013，17：160.