摘要：基本尺寸的確定是水庫(kù)水閘建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，對(duì)建成投入使用后水閘整體功能的發(fā)揮有著重要影響。本文結(jié)合工程實(shí)例，重點(diǎn)圍繞閘頂高程、堰型選擇、閘室底板高程、閘孔總凈寬和閘室單孔寬和總寬度等方面探討了水庫(kù)水閘基本尺寸的設(shè)計(jì)工作，并選擇最優(yōu)的尺寸設(shè)計(jì)方案，以供類(lèi)似工程借鑒。
關(guān)鍵詞：水庫(kù)水閘；基本尺寸；堰型選擇；設(shè)計(jì)
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)步伐的加快，國(guó)家加大了對(duì)城鄉(xiāng)水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投資力度，水利工程建設(shè)數(shù)量日益增加。水庫(kù)水閘作為水利工程重要的水頭水工建筑物，主要擔(dān)負(fù)著擋水和泄水的任務(wù)，在改善城鄉(xiāng)環(huán)境、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面發(fā)揮著不可替代的作用。目前。水庫(kù)水閘基本尺寸的確定在一定程度上影響了水利工程的規(guī)模，特別是閘頂高程、堰型選擇、閘室底板高程、閘孔總凈寬和閘室單孔寬和總寬度的尺寸設(shè)計(jì)，但一些施工單位為爭(zhēng)取項(xiàng)目的投資，在水閘的基本尺寸確定過(guò)程中往往會(huì)憑主觀意識(shí)來(lái)確定水閘的基本尺寸，這不僅影響到工程投入使用后整體功能的發(fā)揮，而且也會(huì)造成不必要的資源浪費(fèi)。因此，如何選擇一個(gè)滿足泄流、滿足防洪標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)又合理的基本尺寸就成為了水利工程人員面臨的難題。
1 工程概況
某水庫(kù)水閘，閘室為開(kāi)敞式寬頂堰型漿砌石結(jié)構(gòu)，共設(shè)14孔，閘孔總凈寬35m，其中中間6孔凈寬均為2.30m，其余8孔凈寬均為2.65m，閘墩厚0.90m。閘底板高程5.90m，閘孔高度中間12孔均為4.50m，兩端邊孔為3.55m。閘墩上游側(cè)設(shè)閘門(mén)啟閉機(jī)室，下游側(cè)設(shè)人行便橋。進(jìn)水閘設(shè)于河道右岸閘軸線上游15m處，為開(kāi)敞式漿砌石結(jié)構(gòu)，閘孔凈寬2.8m、高1.5m，設(shè)計(jì)引水流量2.0m3/s。
2009年2月，該水閘的安全鑒定報(bào)告通過(guò)市水利局的審查，根據(jù)該水閘的安全鑒定結(jié)論，確定該水閘為四類(lèi)閘，需拆除重建。該水閘重建工程的流量及特征水位詳見(jiàn)表1。
根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2000）、《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL265-2001），該水閘工程的過(guò)閘流量為661.66m3/s，該水閘過(guò)閘流量介于100～1000m3/s，確定本工程等別為Ⅲ等，工程規(guī)模為中型，相應(yīng)主要建筑物等級(jí)為3級(jí)，次要建筑物為4級(jí)，臨時(shí)建筑物為5級(jí)。
2 水閘基本尺寸確定
�。�1）閘頂高程
該工程為Ⅲ等中型工程，主要建筑級(jí)別為3級(jí)，根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL265-2001）第4.2.4條規(guī)定，水閘閘頂高程應(yīng)根據(jù)擋水和泄水兩種運(yùn)用情況確定。
�。�1）擋水時(shí)，閘頂高程不應(yīng)低于水閘正常蓄水位（或最高擋水位）加波浪計(jì)算高度與相應(yīng)安全超高值之和。安全超高下限值，正常蓄水位時(shí)為0.4m，最高擋水位時(shí)為0.3m。
（2）泄水時(shí)，閘頂高程不應(yīng)低于設(shè)計(jì)洪水位（或校核洪水位）與相應(yīng)安全超高值之和。安全超高下限值，設(shè)計(jì)洪水位時(shí)為0.7m，校核洪水位時(shí)為0.5m。且閘頂橋梁底高程應(yīng)高出最高洪水位不小于0.5m。
閘頂高程確定，主要是根據(jù)擋水和泄水兩種運(yùn)用情況并結(jié)合閘前水深、吹程以及設(shè)計(jì)風(fēng)速計(jì)算波浪爬高進(jìn)行確定的，經(jīng)計(jì)算閘頂超高及閘頂高程計(jì)算結(jié)果列于表2，計(jì)算閘頂高程最高為10.95m，該工程取11.00m。
�。�2）堰型確定
堰型選擇的主要考慮因素：①運(yùn)用靈活安全可靠、泄流能力穩(wěn)定；②有利于排砂防淤積，盡量降低泄洪時(shí)閘前水位的壅高程；③施工方便、結(jié)構(gòu)安全可靠。綜合以上因素并結(jié)合工程本地區(qū)特點(diǎn)，該水閘選擇開(kāi)敞式平底寬頂堰為堰型。
（3）閘室底板高程
根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》條文說(shuō)明4.2.5條，“一般情況下，為了多泄（引）水，多沖砂，節(jié)制閘、泄洪閘、進(jìn)水閘或沖砂閘閘檻高程宜于河底齊平”，同時(shí)結(jié)合類(lèi)似工程經(jīng)驗(yàn)，水閘閘檻高程與河底齊平，有利于泄水沖沙和減小工程投資。
該工程原舊水閘底板由于經(jīng)多次加固后，現(xiàn)狀高程為5.90m，舊水閘閘室上下游河床高程約為4.50～5.85m，為了尋找一個(gè)滿足泄流、滿足防洪標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)又合理的底板高程，該工程初選定該水閘底板高程4.50m、5.00m、5.50m三個(gè)方案進(jìn)行比較，詳見(jiàn)表3。
根據(jù)以上3個(gè)方案比較結(jié)果，不同閘底板高程對(duì)水閘泄流能力影響不大，閘上水頭壅高值均在規(guī)范允許范圍內(nèi)。根據(jù)水閘調(diào)度原則，采用水力計(jì)算方法確定消能方式，當(dāng)閘底板在高程5.5m，下游消能效果開(kāi)始變差，需要消力池降低30cm以滿足消能要求，伴隨底板不斷抬高，閘室部分工程量不斷減少，但下游消能部分和水閘基礎(chǔ)的處理不斷加大，其中以閘底板在高程5.0m工程直接投資最小，經(jīng)綜合考慮，本階段擬定重建閘室底板高程為5.00m，基本與上下游河床持平，且略低于舊閘底板高程，有利于增大水閘的過(guò)流能力，減少工程投資。
�。�4）水閘總凈寬
根據(jù)地形、地質(zhì)鉆探資料，該水閘閘址河道寬49.50m，下游河床為中、粗砂層，按照《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL265-2001）有關(guān)內(nèi)容，水閘總寬度按以下3個(gè)因素控制。
（1）過(guò)閘水位差0.1～0.3m。
（2）過(guò)閘單寬流量10m3/s·m～15m3/s·m。
�。�3）與河道總寬度的比值不小于0.85。
閘孔總凈寬按《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL265-2001）推薦公式（A.0.2-1）計(jì)算。
關(guān)鍵詞：水庫(kù)水閘；基本尺寸；堰型選擇；設(shè)計(jì)
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)步伐的加快，國(guó)家加大了對(duì)城鄉(xiāng)水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投資力度，水利工程建設(shè)數(shù)量日益增加。水庫(kù)水閘作為水利工程重要的水頭水工建筑物，主要擔(dān)負(fù)著擋水和泄水的任務(wù)，在改善城鄉(xiāng)環(huán)境、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面發(fā)揮著不可替代的作用。目前。水庫(kù)水閘基本尺寸的確定在一定程度上影響了水利工程的規(guī)模，特別是閘頂高程、堰型選擇、閘室底板高程、閘孔總凈寬和閘室單孔寬和總寬度的尺寸設(shè)計(jì)，但一些施工單位為爭(zhēng)取項(xiàng)目的投資，在水閘的基本尺寸確定過(guò)程中往往會(huì)憑主觀意識(shí)來(lái)確定水閘的基本尺寸，這不僅影響到工程投入使用后整體功能的發(fā)揮，而且也會(huì)造成不必要的資源浪費(fèi)。因此，如何選擇一個(gè)滿足泄流、滿足防洪標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)又合理的基本尺寸就成為了水利工程人員面臨的難題。
1 工程概況
某水庫(kù)水閘，閘室為開(kāi)敞式寬頂堰型漿砌石結(jié)構(gòu)，共設(shè)14孔，閘孔總凈寬35m，其中中間6孔凈寬均為2.30m，其余8孔凈寬均為2.65m，閘墩厚0.90m。閘底板高程5.90m，閘孔高度中間12孔均為4.50m，兩端邊孔為3.55m。閘墩上游側(cè)設(shè)閘門(mén)啟閉機(jī)室，下游側(cè)設(shè)人行便橋。進(jìn)水閘設(shè)于河道右岸閘軸線上游15m處，為開(kāi)敞式漿砌石結(jié)構(gòu)，閘孔凈寬2.8m、高1.5m，設(shè)計(jì)引水流量2.0m3/s。
2009年2月，該水閘的安全鑒定報(bào)告通過(guò)市水利局的審查，根據(jù)該水閘的安全鑒定結(jié)論，確定該水閘為四類(lèi)閘，需拆除重建。該水閘重建工程的流量及特征水位詳見(jiàn)表1。
根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2000）、《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL265-2001），該水閘工程的過(guò)閘流量為661.66m3/s，該水閘過(guò)閘流量介于100～1000m3/s，確定本工程等別為Ⅲ等，工程規(guī)模為中型，相應(yīng)主要建筑物等級(jí)為3級(jí)，次要建筑物為4級(jí)，臨時(shí)建筑物為5級(jí)。
2 水閘基本尺寸確定
�。�1）閘頂高程
該工程為Ⅲ等中型工程，主要建筑級(jí)別為3級(jí)，根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL265-2001）第4.2.4條規(guī)定，水閘閘頂高程應(yīng)根據(jù)擋水和泄水兩種運(yùn)用情況確定。
�。�1）擋水時(shí)，閘頂高程不應(yīng)低于水閘正常蓄水位（或最高擋水位）加波浪計(jì)算高度與相應(yīng)安全超高值之和。安全超高下限值，正常蓄水位時(shí)為0.4m，最高擋水位時(shí)為0.3m。
（2）泄水時(shí)，閘頂高程不應(yīng)低于設(shè)計(jì)洪水位（或校核洪水位）與相應(yīng)安全超高值之和。安全超高下限值，設(shè)計(jì)洪水位時(shí)為0.7m，校核洪水位時(shí)為0.5m。且閘頂橋梁底高程應(yīng)高出最高洪水位不小于0.5m。
閘頂高程確定，主要是根據(jù)擋水和泄水兩種運(yùn)用情況并結(jié)合閘前水深、吹程以及設(shè)計(jì)風(fēng)速計(jì)算波浪爬高進(jìn)行確定的，經(jīng)計(jì)算閘頂超高及閘頂高程計(jì)算結(jié)果列于表2，計(jì)算閘頂高程最高為10.95m，該工程取11.00m。
�。�2）堰型確定
堰型選擇的主要考慮因素：①運(yùn)用靈活安全可靠、泄流能力穩(wěn)定；②有利于排砂防淤積，盡量降低泄洪時(shí)閘前水位的壅高程；③施工方便、結(jié)構(gòu)安全可靠。綜合以上因素并結(jié)合工程本地區(qū)特點(diǎn)，該水閘選擇開(kāi)敞式平底寬頂堰為堰型。
（3）閘室底板高程
根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》條文說(shuō)明4.2.5條，“一般情況下，為了多泄（引）水，多沖砂，節(jié)制閘、泄洪閘、進(jìn)水閘或沖砂閘閘檻高程宜于河底齊平”，同時(shí)結(jié)合類(lèi)似工程經(jīng)驗(yàn)，水閘閘檻高程與河底齊平，有利于泄水沖沙和減小工程投資。
該工程原舊水閘底板由于經(jīng)多次加固后，現(xiàn)狀高程為5.90m，舊水閘閘室上下游河床高程約為4.50～5.85m，為了尋找一個(gè)滿足泄流、滿足防洪標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)又合理的底板高程，該工程初選定該水閘底板高程4.50m、5.00m、5.50m三個(gè)方案進(jìn)行比較，詳見(jiàn)表3。
根據(jù)以上3個(gè)方案比較結(jié)果，不同閘底板高程對(duì)水閘泄流能力影響不大，閘上水頭壅高值均在規(guī)范允許范圍內(nèi)。根據(jù)水閘調(diào)度原則，采用水力計(jì)算方法確定消能方式，當(dāng)閘底板在高程5.5m，下游消能效果開(kāi)始變差，需要消力池降低30cm以滿足消能要求，伴隨底板不斷抬高，閘室部分工程量不斷減少，但下游消能部分和水閘基礎(chǔ)的處理不斷加大，其中以閘底板在高程5.0m工程直接投資最小，經(jīng)綜合考慮，本階段擬定重建閘室底板高程為5.00m，基本與上下游河床持平，且略低于舊閘底板高程，有利于增大水閘的過(guò)流能力，減少工程投資。
�。�4）水閘總凈寬
根據(jù)地形、地質(zhì)鉆探資料，該水閘閘址河道寬49.50m，下游河床為中、粗砂層，按照《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL265-2001）有關(guān)內(nèi)容，水閘總寬度按以下3個(gè)因素控制。
（1）過(guò)閘水位差0.1～0.3m。
（2）過(guò)閘單寬流量10m3/s·m～15m3/s·m。
�。�3）與河道總寬度的比值不小于0.85。
閘孔總凈寬按《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL265-2001）推薦公式（A.0.2-1）計(jì)算。
