農(nóng)田水利工程中的水閘設(shè)計

孫長軍

摘要：水閘作為農(nóng)田水利工程中重要的組成部分其會對工程在應(yīng)用中的安全性及穩(wěn)定性產(chǎn)生直接的影響，因此在農(nóng)田水利工程建設(shè)中必須要針對實際的工程條件及工程要求來對水閘進(jìn)行設(shè)計，同時需要根據(jù)水閘的實際特點及應(yīng)用需求來對相關(guān)的設(shè)計內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，以此來進(jìn)一步的提高水閘設(shè)計的質(zhì)量，使其在農(nóng)田水利工程中的應(yīng)用可以起到應(yīng)有的效果，保證水閘在應(yīng)用中的實際效益。

關(guān)鍵詞：農(nóng)田水利；水閘；設(shè)計

在農(nóng)田水利工程中水閘的應(yīng)用涉及到了防洪、灌溉、排澇等內(nèi)容，因此保證其設(shè)計的質(zhì)量及水平是提高其應(yīng)用效果的重要條件之一，同時在進(jìn)行水閘設(shè)計的過程中需要考慮其在實際中所受到的影響因素，并以此作為依據(jù)來對農(nóng)田水利工程水閘的設(shè)計進(jìn)行完善及優(yōu)化，并且還需考慮水閘設(shè)計的可行性，以此來為水閘的建設(shè)施工提供可靠依據(jù)，為此以下從多角度結(jié)合農(nóng)田水利工程水閘的特點對其設(shè)計進(jìn)行了深入的分析。

一、影響水閘設(shè)計的重要因素

1、滲流問題

在農(nóng)田水利工程運行的過程中水閘的擋水效果是其重要的功能之一，而在擋水中會使河流其上下游的水位出現(xiàn)較大的差異，此種水位差會使得水閘所承受的水壓增大，而在此部分壓力的作用下會使得水閘與兩岸連接的地方出現(xiàn)滲流的情況。并且滲流問題的出現(xiàn)會使水閘其自身重力受到影響，而這也會導(dǎo)致其抗滑性及穩(wěn)定性降低，在滲流問題長時間作用下會帶來較為嚴(yán)重的安全隱患問題。并且在修建過程中，如果閘基和兩岸用的都是土基，那么在滲流時還有帶走一部分細(xì)小的顆粒，并在水閘后面產(chǎn)生翻砂鼓水的情況，甚至?xí)涂臻l基甚至是河流的兩岸。并且在水閘基底側(cè)面方向出現(xiàn)滲流問題將會使其建筑結(jié)構(gòu)承受水平壓力的影響，而此部分壓力會導(dǎo)致與其連接的部分受到水壓的作用，嚴(yán)重時則會導(dǎo)致連接部分的建筑體出現(xiàn)變形情況，進(jìn)而使?jié)B流量增大。

2、沖刷問題

開閘泄水時，一旦出現(xiàn)水閘的下游沒有水或者水位較淺的情況，在水位差的壓力作用下，就會加快水流速度，這種瞬間產(chǎn)生的巨大能量會對下游產(chǎn)生巨大沖刷力。一旦沖刷面積過大，就會慢慢掏空閘基，從而造成水閘失事。此外，當(dāng)水閘的兩岸都是軟弱的土層或者巖層時，就在水閘上開設(shè)許多閘孔，如果在使用過程中，開啟某個閘孔就會產(chǎn)生折沖的水流，對下游河岸產(chǎn)生嚴(yán)重的沖刷作用，從而影響到水閘的穩(wěn)定性和安全性。

3、沉陷問題

一般在農(nóng)田水利工程修建的區(qū)域其土質(zhì)條件都較為軟弱，而軟土地基其整體的壓縮性較大，若是水閘在軟土地基處進(jìn)行修建可能導(dǎo)致其因自身重量及外部載荷的影響而出現(xiàn)下沉的情況。并且在水閘中其底板向地基所傳說傳遞的壓力若是呈現(xiàn)出不均勻分布的情況將會導(dǎo)致土層出現(xiàn)嚴(yán)重的沉陷問題，這種地基沉陷更會致使閘室出現(xiàn)傾斜甚至是整體水閘出現(xiàn)下沉。嚴(yán)重時，還會造成水閘出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，對水閘的正常運行產(chǎn)生一定的阻礙作用。

二、水閘的設(shè)計要點

1、選擇水閘的修建地址

水閘的選址對于農(nóng)田水利工程來說極為關(guān)鍵。通常情況下，地質(zhì)相對較好的天然地基是最理想的水閘選址條件。此外，在選址過程中，還要對水閘的管理情況、功能需求及使用要求等因素進(jìn)行全方位的綜合考慮，明確分析水閘的地質(zhì)條件、水文條件及周邊環(huán)境等因素之后，方可選擇地基。

2、水閘的地基設(shè)計處理

（1）樁基的設(shè)計方法。一般來說，樁基可分為預(yù)制樁與灌注樁兩種施工方法。在樁基可以承受其水平荷載和上拔力時，可以有效利用以下三種情況：沉降過程中，其建筑物質(zhì)量具備較高規(guī)格；豎向荷載的結(jié)構(gòu)很大且較為集中；受到了較大面積的地面荷載力。

（2）預(yù)壓的設(shè)計方法。預(yù)壓指的是預(yù)先的加載，用于加速對場地土的排水固結(jié)，并最終提高地基承載力及減少沉降等。預(yù)壓設(shè)計法的優(yōu)點表現(xiàn)在：在荷載始終存在的情況，體積產(chǎn)生的巨大壓縮會增加水閘的強(qiáng)度，其對于淤泥質(zhì)土或者黏性土都能夠表現(xiàn)出較好的效果。但是預(yù)壓方法也有一定的缺陷：工期較長，如果施工工期較短，則不適合使用這種方法。

（3）換土墊層法。在對水閘進(jìn)行設(shè)計修建時，換土墊層法比較傳統(tǒng)，其操作也相對較為簡單，因此施工技藝也比較成熟，在使用過程中產(chǎn)生的問題較小，所以換土墊層法一直是首選的地基處理方式。如果軟土層在小于3m時，即為淺層地基，反之，下臥層地基則承載力相對較高。

3、水閘的排水問題

（1）防沖槽。實際上，防水槽在農(nóng)田水利工程中是對水閘的關(guān)卡末端起到加固作用的措施。水流在流經(jīng)關(guān)卡時，因關(guān)卡自身的作用就會在一定程度上減少水流的能量和速度，然而在流經(jīng)其末端時，則會重現(xiàn)原有的沖擊力，這種強(qiáng)有力的沖擊力對河床會產(chǎn)生一定的危害。因此，在設(shè)置關(guān)卡末端時，通常設(shè)置成拋石防水槽。

（2）消力池底板的排水孔設(shè)計。在農(nóng)田水利工程中，消力池底板需要承載來自包含水流脈動壓力、水流沖擊力等不同因素帶來的壓力，因此其需要充分的耐磨靜壓來抗擊重物的沖擊。而水平護(hù)板的后半部分可以設(shè)置成垂直的排水孔，且反濾層需要鋪在排水孔的下面。就布局而言，為了使得排水通暢，減輕護(hù)板低端的滲透壓力，還需要將排水孔布置成梅花形。

（3）閘基防滲面層的排水。上游河水滲透入河床中，依次經(jīng)過閘底板、防滲鋪蓋以及板樁之后，則會進(jìn)入消力池，并經(jīng)由反濾層的排水孔后流入下游地段，這一過程就是閘基排水的過程。然而就地基滲水而言，排水越快則水閘的使用效率也就越高，因此為加快排水速度，則需要將板樁、鋪蓋及淺齒墻等防滲止水的設(shè)施布置在高水位一側(cè)，這樣一來可以有效延長底板上游的有關(guān)滲透路徑，減小消力池板上的滲透壓力。

4、水閘的底板高程確定

水閘底板高程在農(nóng)田水利工程中非常關(guān)鍵，而閘的質(zhì)量、制作、造價以及施工均與底板高程的選擇有著緊密的聯(lián)系。比如：閘底高程過低會導(dǎo)致攔河閘失去功效，對于布置防沙沖以及閘門的啟閉力會形成一定的阻礙作用，同時在增加了對地基的開挖和處理難度。所以，閘底板高程能否準(zhǔn)確選定，關(guān)系著整個水閘修建能否順利進(jìn)行，必須要將最優(yōu)質(zhì)的方案放在第一位，然后全面考慮其他的影響因素。

結(jié)語：

通過上文分析可以看出在現(xiàn)今農(nóng)田水利工程中水閘設(shè)計所涉及的內(nèi)容較多，因此更需道通過對水利工程實際的需求進(jìn)行分析來保證水閘設(shè)計可以達(dá)到預(yù)期的要求，從而有效的避免在水閘設(shè)計中受到各類因素的影響，必須要多角度、全方位的考慮問題，提升水閘設(shè)計的水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]李敏，康慷.農(nóng)田水利工程中水閘設(shè)計的策略探討[J].城市建筑，2016（35）：332-332；

[2]王婷，李明.淺談農(nóng)田水利建設(shè)中水閘設(shè)計問題[J].工程技術(shù)：引文版，2016（4）：00204-00204.