關(guān)閉閘門,可以攔洪、擋潮、蓄水抬高上游水位,以滿足上游取水或通航的需要。
水閘的組成
水閘由閘室、上游連接段和下游連接段組成。
閘室是水閘的主體,設(shè)有底板、 閘門、 啟閉機、閘墩、胸墻、工作橋、交通橋等。閘門用來擋水和控制過閘流量,閘墩用以分隔閘孔和支承閘門、胸墻、工作橋、交通橋等。底板是閘室的基礎(chǔ),將閘室上部結(jié)構(gòu)的重量及荷載向地基傳遞,兼有防滲和防沖的作用。閘室分別與上下游連接段和兩岸或其他建筑物連接。上游連接段包括:在兩岸設(shè)置的翼墻和護坡,在河床設(shè)置的防沖槽、護底及鋪蓋,用以引導水流平順地進入閘室,保護兩岸及河床免遭水流沖刷,并與閘室共同組成足夠長度的滲徑,確保滲透水流沿兩岸和閘基的抗?jié)B穩(wěn)定性。下游連接段,由護坦、 海漫、 防沖槽、兩岸翼墻、護坡等組成,用以引導出閘水流向下游均勻擴散,減緩流速,消除過閘水流剩余動能,防止水流對河床及兩岸的沖刷。
水閘,按其所承擔的主要任務(wù),可分為:節(jié)制閘、 進水閘、 沖沙閘、分洪閘、擋潮閘、排水閘等。按閘室的結(jié)構(gòu)形式,可分為:開敞式、胸墻式和涵洞式。
開敞式水閘:當閘門全開時過閘水流通暢,適用于有泄洪、排冰、過木或排漂浮物等任務(wù)要求的水閘,節(jié)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(shè)計水位,即閘的孔徑按低水位通過設(shè)計流量進行設(shè)計的情況。
胸墻式的閘室結(jié)構(gòu)與開敞式基本相同,為了減少閘門和工作橋的高度或為控制下泄單寬流量而設(shè)胸墻代替部分閘門擋水,擋潮閘、進水閘、泄水閘常用這種形式。如中國葛洲壩泄水閘采用12m×12m活動平板門胸墻,其下為12m×12m弧形工作門,以適應(yīng)必要時宣泄大流量的需要。
涵洞式水閘多用于穿堤引(排)水,閘室結(jié)構(gòu)為封閉的涵洞,在進口或出口設(shè)閘門,洞頂填土與閘兩側(cè)堤頂平接即可作為路基而不需另設(shè)交通橋,排水閘多用這種形式。
(1)節(jié)制閘
調(diào)節(jié)上游水位,控制下泄流量的閘。(天然河道的節(jié)制閘稱為攔河閘。渠道的節(jié)制閘利用閘門啟閉,調(diào)節(jié)上游水位和下泄流量,以滿足向下一級渠道分水或控制、截斷水流的需要。節(jié)制閘常建在分水閘、泄水閘的稍下游,以利分水和泄水;或建在渡槽、倒虹吸管等的稍上游,以利控制輸水流量和事故檢修;并盡量與橋梁、跌水、陡坡等結(jié)合,以取得經(jīng)濟效益。渠系節(jié)制閘的過水寬度要與上、下游渠道寬度相適應(yīng),以利于連接。當采用輪灌時,節(jié)制閘上、下游渠道的設(shè)計流量相同,下游水位即為與設(shè)計流量相應(yīng)的渠水位;當采用續(xù)灌時,節(jié)制閘上下游設(shè)計流量不同,水位需取相應(yīng)流量的渠水位,但下游水位需計及下一級節(jié)制閘壅水的影響。渠道節(jié)制閘多用開敞式,閘檻高程宜與渠底相平,采用平底寬頂堰,閘下消能防沖工程都比較簡單,始流狀態(tài)可依靠護坦上置的消力墩擴散水流,撞擊消能。上下游翼墻力求平順,常采用扭曲面過渡,以減少水頭損失。在平原圩區(qū)的河渠上,在短距離內(nèi)設(shè)置兩個節(jié)制閘,俗稱套閘,分級擋水,可起簡易船閘的作用,既可解決好內(nèi)外的交通運輸,又可起到防洪排澇和控制水位的作用。)
(2)進水閘
建在渠首,從河道、水庫、湖泊引水并控制進水流量的水閘。
(3)沖沙閘
利用河道或渠道水流沖排上游河段、渠系或上、下引航道內(nèi)沉積的泥沙的水閘。 又稱“沖刷閘”、“排沙閘”。利用河(渠)道水流沖排上游河段或渠系沉積的泥沙的水閘。又稱排沙閘。建于多沙河流上的水利樞紐,為排除進水閘或節(jié)制閘前淤積的泥沙,常設(shè)沖沙閘,以利引水沖沙。沖沙閘一般布置于緊靠進水閘一側(cè)的河道上,其軸線與進水閘的軸線成正交或斜交,斜夾角有時不大,與攔河閘(壩)并排橫跨河道布置(見圖)。在沖沙閘與節(jié)制閘(壩)接頭處的上游設(shè)置導墻,導墻與沖沙閘上游一段河槽,形成沉沙槽。開啟閘門,可將沉積在閘前的泥沙排至下游河道。洪水期,可利用沖沙閘兼泄部分洪水。也有將沖沙閘布置于進水閘的下方,用以正面沖沙。為減少泥沙進入引水渠,沖沙閘底檻高程要比進水閘底檻高程低一些。建于渠系上的沖沙閘,一般設(shè)于引水渠末端靠河側(cè),以便沖走引水渠中沉積的泥沙。對兼有泄洪任務(wù)的沖沙閘,一般采用開敞式。當閘上水位變幅較大,閘室較高時,為減少閘門高度,也可采用胸墻式。沖沙閘的運用,有連續(xù)沖沙和定期沖沙兩種方式。當河道來水充足時,可同時開啟進水閘和沖沙閘,將含沙量少的表層水引入渠道,含沙量多的底層水可經(jīng)沖沙閘排至下游河道;當來水量不足時,可只開啟進水閘引水,停止引水時再開沖沙閘排沙。為保證能沖走沉積的泥沙,過閘流速應(yīng)大于泥沙的起動流速。
(4)分洪閘
建于河道一側(cè)蓄洪區(qū)或分洪道的首部,分泄河道洪水的水閘。
(5)擋潮閘
建于河口地段,漲潮時關(guān)閘,防止海水倒灌,退潮時開閘泄水,具有雙向擋水的特點。位于防洪(擋潮)堤上的水閘,其重要性與防洪(擋潮)堤是一樣的,有的防洪(擋潮)堤上的水閘即使規(guī)模不大,但一旦失事,其嚴重后果與防洪(擋潮)堤失事一樣,且較難修復因此防洪(擋潮)堤上的水閘級別只能高于或至少等于防洪(擋潮)堤的級別,而絕不能低于防洪(擋潮)堤的級別。
閘室一般采用胸墻式。當兼有泄水和通航任務(wù)時,宜采用開敞式。由于潮汐影響,閘門上承受強烈的涌潮沖擊力,故宜采用平面閘門。為盡量減少河道的進潮量和淤積量,擋潮閘宜建于海岸穩(wěn)定的河口附近。因濱海一帶地基多為粉、細沙或淤泥質(zhì)粘性土,地基承載力小、壓縮性大、抗沖能力低、抗滑性能差、遇到地震容易液化等,為保證閘室和閘基的穩(wěn)定,防止地基產(chǎn)生較大沉陷或不均勻沉陷而影響閘室結(jié)構(gòu)安全,擋潮閘一般采用輕型結(jié)構(gòu),并適當延長底板及鋪蓋的長度。對松軟地基,需進行加固處理。由于擋潮閘的閘下水位受潮汐影響,閘的孔徑需按過閘水流為非恒定流計算確定。大型擋潮閘的水力設(shè)計,應(yīng)做水力模型試驗驗證。擋潮閘下游比較普遍存在淤積問題,由于沿海各地的潮汐類型及其挾沙能力,與河道的來水量及含沙量等各不相同,造成河口及海岸的淤積變化也不一樣,情況較為復雜,應(yīng)充分考慮采取妥善措施解決閘下淤積問題。例如可將擋潮閘建于緊靠?谔,或在水源比較充裕的地區(qū),利用清水定期沖淤,以及必要時采用機械清淤等辦法。
(6)排水閘
排水閘是用以排泄洪澇漬等多余水量的水閘。常建于排水渠末端的江河沿岸堤防上。當江河水位上漲時,關(guān)閉閘門,可防外水倒灌;退落時,打開閘門,排除內(nèi)澇漬水。當洼地內(nèi)農(nóng)田有蓄水灌溉要求時,也可關(guān)門蓄水或從江河引水。排水閘具有雙向擋水和雙向過流的特點,且堤內(nèi)外水位差和變幅都較大,故多采用涵洞式或胸墻式。為及時將漬水降至最低水位,充分發(fā)揮排水效益,排水閘宜設(shè)在地勢低洼、排水通暢處。排水閘的工作閘門和消能防沖設(shè)施,一般布置在靠江河一側(cè)。具有雙向過流時,閘上下游均應(yīng)考慮消能防沖。為使過閘水流通暢,減少出閘水流沖刷,閘上下游渠道應(yīng)力求順直,閘下排水渠道需有足夠長度,使在排水期,江河水位很低或江河水位降落很快等閘下消能條件最壞的情況下,排水渠內(nèi)仍有足夠水深,以避免閘下嚴重沖刷。排水渠出口,應(yīng)設(shè)在江河彎道的凹岸,以免出口發(fā)生淤積。排水渠軸線應(yīng)向江河下游方向傾斜,并與江河深泓成銳角相交。交角一般不宜大于60°。排水渠出口處,需沿江河做好護岸和護底工程,以免出口水位跌落,形成沖刷。