水利工程之水闸的功能

修建在河道和渠道上利用闸门控制流量和调节水位的低水头水工建筑物称为水闸。关闭闸门可以拦洪、挡潮或抬高上游水位，以满足灌溉、发电、航运、水产、环保、工业和生活用水等需要;开启闸门，可以宣泄洪水、涝水、弃水或废水，也可对下游河道或渠道供水。

(一)功能与分类

水闸是一种利用闸门挡水和泄水的低水头水工建筑物，多建于河道、渠系及水库、海、湖泊岸边。按功能分类：

（1）节制闸

拦河或在渠道上建造，用于拦洪、调节水位、控制下泄流量。河道上的节制闸又称拦河闸。

（2）进水闸

又称取水闸、渠首闸。建在河道、水库或湖泊的岸边，用以控制引水流量，以满足灌溉、发电或供水的需要。

（3）分洪闸

常建于河道的一侧，用来将超过下游河道安全泄量的洪水泄入分洪区或分洪道。

（4）排水闸

建于江河沿岸，用来排除内河或低洼地区对农作物有害的渍水。

（5）挡潮闸

建在入海河口附近，涨潮时关闸，退潮时开闸泄水。

（6）冲沙闸（排沙闸）

常建在进水闸一侧的河道上与节制闸并排布置或在引水渠内的进水闸旁。其他还有排冰闸、排污闸等。按闸室结构分：开敞式、胸墙式、涵洞式等。

(二)水闸的组成

（1）闸室

包括闸门、闸墩、边墙、底板、胸墙、工作桥、交通桥、启闭机等。

（2）上游连接段

包括两侧的翼墙、护坡、河床部分的铺盖。

（3）下游连接段

 包括护坦、海漫、防冲槽、两岸的翼墙、护坡等。

(三)软土地基上水闸的工作特点

（1）软土地基的压缩性大，承载力低，细砂易液化，抗冲能力差。地基可能产生较大的沉降或沉降差，造成闸室倾斜，止水破坏，闸底板断裂，甚至破坏，引起水闸失事。

（2）水闸泄流时，土基的抗冲能力较低，可能引起水闸下游的冲刷。

（3）土基在渗流作用下，易发生渗透破坏。

(四)水闸的设计步骤

（1）闸址选择

壤土、中砂、粗砂和砂砾石适于作为水闸的地基。尽量避免淤泥质土和粉、细砂地基。

（2）闸孔设计

堰型选择：宽顶堰、低实用堰。闸底板高程。闸孔的总净宽。闸室单孔宽度和闸室总宽度。

（3）防渗、排水设计

防渗设施：构成地下轮廓的铺盖、板桩及齿墙。

排水设施：铺设在护坦、海漫的底部、闸底板下游段的砂砾石层。

（4）消能、防冲设计

消能：一般采用底流消能。

海漫：消力池后接海漫。要求表面有粗糙度，具有透水性，具有柔性。形式有干砌石、浆砌石、混凝土板等。

防冲槽：海漫末端预留足够的粒径大于30cm的石块，在冲刷水流的作用下散铺在冲刷坑的上游面，形成护坡。翼墙与护坡。

（5）闸室的布置和构造：分缝与止水。

（6）闸室稳定分析、沉降校核和地基处理。

（7）闸室结构计算。

（8）水闸与两岸的连接建筑。包括：上、下游翼墙和边墩。

（9）水闸作用：挡住两侧填土、维持土坝及两岸的稳定；上游翼墙引导水流平顺进闸，下游翼墙使出闸水流均匀扩散，减少冲刷；保护两岸或土坡不受过闸水流的冲刷；控制闸身两侧的渗流，防止与其相连的岸坡或土坝发生渗透破坏；软弱地基上设有独立岸墙时，可减少地基沉降对闸身应力的影响。