水利水电工程水闸设计问题优化措施

时间:2022-11-22 08:28:05

水利水电工程水闸设计问题优化措施

【摘要】水闸是水利水电工程中一个非常重要的设施,关系着工程整体功能和作用的发挥。需要设计人员结合工程的实际需求,对水闸设计方案进行制订,促进水闸使用价值的提高。论文结合水利水电工程中的水闸分类,就当前工程中水闸设计存在的问题,如测绘质量不高、忽视防冲设计、水闸类型选择不合理等进行了研究分析,提出了有针对性的解决对策,希望能够为水利水电工程中的水闸设计提供一定参考。

关键词:水利水电;水闸设计;优化措施

1引言

在可持续发展理念不断深化的背景下,水资源受到了社会各界的广泛关注,水利水电工程作为一项重要的民生工程,在社会经济发展中发挥着积极的作用。在水利水电工程建设中,水闸设计是一个非常关键的环节,会对工程整体功能的发挥产生巨大影响。因此,需要对水闸设计中存在的一些缺陷和问题进行研究分析,找到合理的解决方案,提升水利水电工程的整体质量。

2水利水电工程中的水闸分类

水闸是水利工程项目中的核心组成部分,做好水闸设计和管理至关重要。水闸的使用对于水利水电行业的发展有着积极的促进作用,能够为水利工程的可持续发展提供助力。水利水电工程规划设计和施工建设中,依照工程规模、建设目的和环境条件的差异,可以选择不同的水闸类型,主要分为以下5种:(1)进水闸。进水闸也被称为渠首闸,其主要功能是为用户提供水资源,通常被设置在河道、护岸、渠首或者水库位置,能够对线路供水总量进行控制[1]。(2)节制闸。节制闸的主要功能是对河流流量及水位进行调整,通过在枯水期开放或者关闭闸门的方式,能够提高河道水位,为上游区域的取水和航运提供良好支撑;通过在丰水期开放或者关闭闸门的方式,能够对河流流量进行调节,满足各河段的用水需求;通过在洪水期开放或者关闭闸门的方式,能够对河道洪水下泄的总流量进行有效控制。(3)排水闸。排水闸闸身较高、底板高程较低,用来对较高的外河水位进行阻挡,确保洼地中的积水快速排除。当外河水位上升时,通过关闭排水闸的方式,可有效避免外河水倒灌;当外河水位较低时,通过开启排水闸的方式,能够将积水排入外河。(4)挡潮闸。对比其他类型的水闸,挡潮闸的功能更加丰富,除去基本的挡潮功能,还包括蓄积淡水、排涝以及泄洪等,能够向水系提供双向水头作用,在遭遇外部潮水时,挡潮闸的存在可以有效避免海水倒灌,也可以提升内河水位,满足蓄淡灌溉的要求;在退潮时,挡潮闸能够进行排涝,一些设有通航孔的挡潮闸则能够在平潮时满足通航要求。(5)分洪闸。分洪闸有着较强的分洪能力和泄洪能力,一般设置在江河适当地段的一侧,当洪水较大,同时达到对应闸口的位置时,可以通过开闸泄洪的方式来避免河道内洪水的外泄,将洪水引到后蓄洪区和滞洪区,降低洪水对于下游居民生产生活的影响[2]。另外,依照过闸流量,可以将水利水电工程中的水闸分为3种类型:一是大型水闸,流量通常在1000m3/s以上;二是中型水闸,流量在100~1000m3/s;三是小型水闸,流量不超过100m3/s。因此,在水利水电工程水闸设计中,需要考虑好流量因素,以确定水闸的类型及其相关问题。

3目前水利水电工程中的水闸设计问题

3.1测绘质量不高

水闸设计过程中,需要做好施工测绘工作,通过测绘的方式来获取全面、准确的数据信息,这是保证水闸设计合理性和有效性的关键。但是,就目前的发展情况分析,不少水闸设计人员对于施工测绘的作用认识不足,在开展测绘工作时没能充分考虑工程的现实需求,没有针对施工现场进行准确、有效的测绘,导致得到的测量数据缺乏可靠性和准确性,测绘图纸的质量也就无法得到保证。同时,设计人员本身的专业素质和能力水平无法满足现场测绘工作的要求。例如,在设计人员不了解现代化测绘技能的情况下,会导致质量指标审核的局限性,引发严重的测绘问题,影响施工测绘的质量,继而影响水闸设计的效果[3]。

3.2忽视水闸防冲设计

水闸防冲设计是设计的重点之一,其在保障水闸运行安全,完善水闸性能方面发挥着不容忽视的作用。而不少水利水电工程水闸设计中,设计者往往都是将目光放在水闸选型或者水闸细节设计上,忽视了对水闸防冲功能的设计,缺少对水利水电工程所处区域的气候条件和环境变化的综合考量,影响了水闸设计的效果,导致水闸在运行中容易受到外部因素的干扰,产生失稳问题,严重时可能带来巨大的经济损失。例如,部分设计人员在进行水闸设计的过程中,缺乏对河流下游区域具体情况的准确把握,无法对水闸的流速进行有效控制,难以满足水闸防冲功能的需求,影响了水闸本身的使用效果。

3.3水闸类型选择不合理

水闸类型多种多样,不同类型的水闸有着不同的功能,对于环境条件也有着不同的要求。设计人员在进行水闸设计时,需要从水利水电工程的实际情况出发,确定好水闸的类型和功能,做好选型工作。这样,才能确保水闸作用的充分发挥,保证水闸设计的效果。但是,就目前来看,有的设计人员在进行水闸设计的过程中,并没有能够对水闸类型进行合理选择,没有充分考虑水利工程的需求和用途或考虑不够精准,存在为了降低成本或者方便施工而选择不合理水闸类型的情况,导致水闸无法很好地满足水利水电工程建设的需求,也影响了工程的运行效果。

4水利水电工程中的水闸设计优化措施

针对当前水利水电工程水闸设计中存在的问题,有关部门应该重视起来,要求设计人员在开展设计活动的过程中,做好全面、细致的分析,采取有效的施工测绘手段,获取准确、可靠的测绘数据。然后,以此为基础绘制图纸,加强对水闸防冲功能的设计,确保其能够很好地满足水利水电工程的建设要求,并配合恰当的水闸类型,促进工程施工质量的提高,将水闸的功能和作用充分发挥出来,以此来确保水利水电工程在建设完成后,能够实现稳定安全运行[4]。

4.1施工测绘

水利水电工程建设中,不管是水闸还是大坝,在运行中都需要承受巨大的荷载,需要切实保障其基础的稳定性和可靠性。对此,设计人员在进行水闸设计前,需要到施工现场做好勘查测绘工作,借助科学的施工测绘手段,保证测绘工作的质量和效率。具体来讲,首先,设计人员必须充分掌握水利水电工程所处区域的地形、地质条件和气候条件,在开展实地测绘的同时,对历史勘察资料进行分析,保证测绘数据的准确性。另外,在测绘过程中,需要从实际情况出发,利用现代化的测绘工具和测绘技术,提升测绘工作的有效性以及测绘数据的完整性和准确性,对所有的测绘信息进行整理,做好深入分析和研究,编制出完善的施工测绘报告,对照报告对水闸设计的思路进行初步确定。其次,在施工测绘结束后,设计者应该将水闸的初步设计方案整理,上交给有关部门进行审核,找出设计方案中的不足和问题,做好方案的优化。然后,再次提交审核。等到设计方案审核通过后,可以将其应用到后续的施工活动中,为水闸的施工提供可靠指导,以此来促进水闸设计质量的提高。最后,工程测绘完成后,依照测绘得到的信息,选择相应的地基处理方式,如开挖法、防渗墙法、灌浆法等,为水闸的设计提供参考依据,以此来保证后续设计活动的顺利实施,进一步提升设计的有效性。

4.2防冲设计

防冲功能是保证水闸稳定可靠运行的关键,也是水闸设计中需要重视的一项重要内容。在针对水闸防冲功能进行设计的过程中,设计者需要明确防冲设计的重要性,把握好水利水电工程所处区域的水文条件以及规律特征,就区域生态环境系统以及气候变化情况进行分析,同时,将水利水电过程的生产需求考虑在内,以此来保证防冲设计的效果。在实际操作中,设计者应该优先选择最低水位数据信息,然后,依照现场勘查获取的地形信息及周边河道条件,做好水利水电工程中水闸的防冲功能设计,确保水闸能够具备良好的防冲击性能。设计人员需要就水闸流速进行合理设计和调控,在这个过程中应该将水闸的蓄水处理功能考虑在内,保证设计的合理性和全面性。在条件允许的情况下,还应该在水闸防冲设计中应用先进的信息技术手段,如BIM技术等,将水闸的各项参数、性能指标以及防冲功能数据等全部输入计算机系统中,借助系统做好仿真模拟,就防冲设计方案的合理性进行验证,找出其中的设计缺陷和施工问题,对问题的根源进行分析,提出有效的应对和解决措施,确保水闸工程在建设完成后,能够保持稳定可靠的运行状态,具备较好的防冲性能。

4.3选择合适的水闸类型

水闸的类型多种多样,不同类型的水闸有着不同的侧重功能,合适的水闸类型能够确保水利水电工程的使用效果。对此,设计者应该重视水闸类型的选择工作,通过实地勘察及调研的方式获取相应的数据信息,然后,对照水利水电工程的建设要求和总体规划,对水利水电工程的用途进行分析,明确具体的功能要求和使用寿命,再综合河道条件、气候特征、运行管理需求等,制订出科学合理的水闸类型选择方案。在水闸类型选择过程中,还需要做好闸室选择工作,结合水利水电工程所处区域的地形地势、水文条件以及相应的水闸功能,对水闸负载进行准确计算,对闸室和翼板进行科学设计,保证其具备良好的抗滑性能。当前,水利水电工程中常见的闸室类型大致是敞开式、涵洞式和胸墙式3种,通过对闸室类型的合理选择,能够确保水利水电工程在泄洪过程中将河道水流恢复到自然状态,避免水位过高引发的冲击问题。一般情况下,为了能够满足水利水电工程的使用要求,会设计相应的进水闸,对引水流量进行控制,以此准确赋予工程供水、发电、灌溉等功能。从施工现场的实际情况着眼,要做好水闸尺寸的合理设计,确保水闸能够很好地满足引水要求。另外,也可以在恰当的位置,设置相应的消能设施,提升水闸整体质量以及运行的稳定性,促进质量、安全预期目标的顺利实现[5]。此外,水闸基础多种多样,有壤土、黏土、湿陷性土体、岩石、砂卵石,砂层等,基础的开挖和处理会对水闸的应用效果产生直接影响。因此,在对水闸类型进行选择时,还应该关注水闸基础的处理需求,通过灌浆或者防渗墙来避免地下水绕渗的问题。闸门的结构形式和调度运行方式也是水闸选择的关键因素,现在大部分闸门具有远程调度运行的功能,其科技含量也较高,需要设计者结合实际情况进行选择。

5结语

综上所述,做好水闸设计工作,能够保障水利水电过程运行的可靠性,设计师在对水闸进行设计的过程中,应该把握好水闸的分类,明确水闸设计在水利水电工程设计中的重要性,依照相应的工程建设要求,做好总体性的规划工作,对于水闸设计中存在的问题,应该做好深入分析,采取有效的措施和方法来解决问题,将水闸的功能和作用充分发挥出来,推动水利水电工程的社会效益和经济效益的提高。

【参考文献】

[1]王纬一.蟠龙口水闸工程设计的关键问题分析[J].珠江水运,2021(9):82-83.

[2]许华勇.水利工程中水闸设计的要点及注意事项分析[J].陕西水利,2021(3):202-203.

[3]马晓莉.有关水利水电工程中水闸设计的探讨[J].水电站机电技术,2020,43(11):49-50.

[4]甲宗霞,范文涛.刍议水利水电工程中水闸的设计优化[J].农村经济与科技,2020,31(10):53-54.

[5]王忠法.探究水闸施工技术在水利水电工程当中的应用[J].科技创新导报,2019,16(36):17.

作者:李钦哲 单位:河北省水利水电勘测设计研究院集团有限公司