渠道閘門(mén)是修建在河道和渠道上利用閘門(mén)控制流量和調節水位的低水頭水工建筑物。關(guān)閉閘門(mén)可以攔洪、擋潮或抬高上游水位,以滿(mǎn)足灌溉、發(fā)電、航運、水產(chǎn)、環(huán)保、工業(yè)和生活用水等需要;開(kāi)啟閘門(mén),可以宣泄洪水、澇水、棄水或廢水,也可對下游河道或渠道供水。在水利工程中,水閘作為擋水、泄水或取水的建筑物,應用廣泛。
按其所承擔的主要任務(wù),可分為:節制閘、進(jìn)水閘、沖沙閘、分洪閘、擋潮閘、排水閘等。
按閘室的結構形式,可分為:開(kāi)敞式、胸墻式和涵洞式。
開(kāi)敞式水閘當閘門(mén)全開(kāi)時(shí)過(guò)閘水流通暢,適用于有泄洪、排冰、過(guò)木或排漂浮物等任務(wù)要求的水閘,節制閘、分洪閘常用這種形式。
胸墻式水閘和涵洞式水閘,適用于閘上水位變幅較大或擋水位高于閘孔設計水位,即閘的孔徑按低水位通過(guò)設計流量進(jìn)行設計的情況。
胸墻式的閘室結構與開(kāi)敞式基本相同,為了減少閘門(mén)和工作橋的高度或為控制下泄單寬流量而設胸墻代替部分閘門(mén)擋水,擋潮閘、進(jìn)水閘、泄水閘常用這種形式。
如中國葛洲壩泄水閘采用12m×12m活動(dòng)平板門(mén)胸墻,其下為12m×12m弧形工作門(mén),以適應必要時(shí)宣泄大流量的需要。涵洞式水閘多用于穿堤引(排)水,閘室結構為封閉的涵洞,在進(jìn)口或出口設閘門(mén),洞頂填土與閘兩側堤頂平接即可作為路基而不需另設交通橋,排水閘多用這種形式。
水閘設計的主要內容:
閘址和閘檻高程的選擇:根據水閘所負擔的任務(wù)和運用要求,綜合考慮地形、地質(zhì)、水流、泥沙、施工、管理和其他方面等因素,經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟比較選定。閘址一般設于水流平順、河床及岸坡穩定、地基堅硬密實(shí)、抗滲穩定性好、場(chǎng)地開(kāi)闊的河段。閘檻高程的選定,應與過(guò)閘單寬流量相適應。在水利樞紐中,應根據樞紐工程的性質(zhì)及綜合利用要求,統一考慮水閘與樞紐其他建筑物的合理布置,確定閘址和閘檻高程。
水力設計:根據水閘運用方式和過(guò)閘水流形態(tài),按水力學(xué)公式計算過(guò)流能力,確定閘孔總凈寬度。結合閘下水位及河床地質(zhì)條件,選定消能方式。水閘多用水躍消能,通過(guò)水力計算,確定消能防沖設施的尺度和布置。估算判斷水閘投入運用后,由于閘上下游河床可能發(fā)生沖淤變化,引起上下游水位變動(dòng),從而對過(guò)水能力和消能防沖設施產(chǎn)生的不利影響。大型水閘的水力設計,應做水力模型試驗驗證。
防滲排水設計:根據閘上下游最大水位差和地基條件,并參考工程實(shí)踐經(jīng)驗,確定地下輪廓線(xiàn)(即由防滲設施與不透水底板共同組成滲流區域的上部不透水邊界)布置,須滿(mǎn)足沿地下輪廓線(xiàn)的滲流平均坡降和出逸坡降在允許范圍以?xún)?,并進(jìn)行滲透水壓力和抗滲穩定性計算。在滲流出逸面上應鋪設反濾層和設置排水溝槽(或減壓井),盡快地、安全地將滲水排至下游。兩岸的防滲排水設計與閘基的基本相同。
結構設計:根據運用要求和地質(zhì)條件,選定閘室結構和閘門(mén)形式,妥善布置閘室上部結構。分析作用于水閘上的荷載及其組合,進(jìn)行閘室和翼墻等的抗滑穩定計算、地基應力和沉陷計算,必要時(shí),應結合地質(zhì)條件和結構特點(diǎn)研究確定地基處理方案。對組成水閘的各部建筑物(包括閘門(mén)),根據其工作特點(diǎn),進(jìn)行結構計算。