[摘要] 水闸在水利工程建筑中十分常见,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。接下来我们详述了水闸的组成内容。
一、上游连接段
上游连接段由上游翼墙、护坡、护低和铺盖组成,将上游来水平顺地引进闸室,同时起防冲、防渗、挡土等作用。
在两岸设置的(上游)翼墙和护坡,引导水流平顺地进入闸室。在河床设置的防冲槽、护底及铺盖,保护两岸及河床免遭水流冲刷,并与闸室共同组成足够长度的渗径,确保渗透水流沿两岸和闸基的抗渗稳定性。
二、下游连接段
下游连接段主要包括护坦(消力池)、海漫、下游防冲槽、下游翼墙和护坡等。用以引导出闸水流向下游均匀扩散,减缓流速,消除过闸水流剩余动能,防止水流对河床及两岸的冲刷。
护坦(消力池)紧接闸室布置,负责承受上游水的怒气,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。打铁还需自身硬,自己的重量、强度和抗冲耐磨能力要足够。
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。
浇灭上游水的余火,让它安安静静离开,也保护了下游河床。
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。
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三、闸室
闸室是水闸的主体,包括水闸工作的各个主要部分、底板、 闸门、 启闭机、闸墩、胸墙、岸墙、工作桥、交通桥等。
闸门用来挡水和控制过闸流量
闸墩用以分隔闸孔和支承闸门、胸墙、工作桥、交通桥等。
底板是闸室的基础,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,兼有防渗和防冲的作用。
闸室分别与上下游连接段和两岸或其他建筑物连接。
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。
闸址选择
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。
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。
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。
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。
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