水闸的具体知识点讲解

关闭闸门，可以拦洪、挡潮、蓄水抬高上游水位，以满足上游取水或通航的需要。开启闸门，可以泄洪、排涝、冲沙、取水或根据下游用水的需要调节流量。水闸在HYPERLINK"/view/48562.htm"水利工程中的应用十分广泛，多建于河道、渠系、HYPERLINK"/view/140633.htm"水库、湖泊及滨海地区水闸，按其所承担的主要任务，可分为：HYPERLINK"/view/774844.htm"节制闸、HYPERLINK"/view/3827307.htm"进水闸、HYPERLINK"/view/1126377.htm"冲沙闸、HYPERLINK"/view/3827308.htm"分洪闸、HYPERLINK"/view/967634.htm"挡潮闸、HYPERLINK"/view/3827309.htm"排水闸等。按闸室的结构形式，可分为：开敞式、胸墙式和涵洞式（图1）。开敞式水闸当闸门全开时过闸水流通畅，适用于有泄洪、排冰、过木或排漂浮物等任务要求的水闸，节制闸、分洪闸常用这种形式。胸墙式水闸和涵洞式水闸，适用于闸上水位变幅较大或挡水位高于闸孔设计水位，即闸的孔径按低水位通过设计流量进行设计的情况。胸墙式的闸室结构与开敞式基本相同，为了减少闸门和工作桥的高度或为控制下泄HYPERLINK"/view/673990.htm"单宽流量而设胸墙代替部分闸门挡水，挡潮闸、进水闸、泄水闸常用这种形式。如中国葛洲坝泄水闸采用12m×12m活动平板门胸墙，其下为12m×12m弧形工作门，以适应必要时宣泄大流量的需要。涵洞式水闸多用于穿堤引(排)水，闸室结构为封闭的涵洞，在进口或出口设闸门，洞顶填土与闸两侧堤顶平接即可作为路基而不需另设交通桥，排水闸多用这种形式节制闸：调节上游水位，控制下泄流量的闸。（天然河道的节制闸称为拦河闸。渠道的节制闸利用闸门启闭，调节上游水位和下泄流量，以满足向下一级渠道分水或控制、截断水流的需要。节制闸常建在分水闸、泄水闸的稍下游，以利分水和泄水；或建在渡槽、倒虹吸管等的稍上游，以利控制输水流量和事故检修；并尽量与桥梁、跌水、陡坡等结合，以取得经济效益。渠系节制闸的过水宽度要与上、下游渠道宽度相适应，以利于连接。当采用轮灌时，节制闸上、下游渠道的设计流量相同，下游水位即为与设计流量相应的渠水位；当采用续灌时，节制闸上下游设计流量不同，水位需取相应流量的渠水位，但下游水位需计及下一级节制闸壅水的影响。渠道节制闸多用开敞式，闸槛高程宜与渠底相平，采用平底宽顶堰，闸下消能防冲工程都比较简单，始流状态可依靠护坦上置的消力墩扩散水流，撞击消能。上下游翼墙力求平顺，常采用扭曲面过渡，以减少水头损失。在平原圩区的河渠上，在短距离内设置两个节制闸，俗称套闸，分级挡水，可起简易船闸的作用，既可解决好内外的交通运输，又可起到防洪排涝和控制水位的作用。）进水闸：建在渠首，从河道、水库、湖泊引水并控制进水流量的水闸。冲沙闸：利用河道或渠道水流冲排上游河段、渠系或上、下引航道内沉积的泥沙的水闸。又称“冲刷闸”、“排沙闸”。利用河(渠)道水流冲排上游河段或渠系沉积的泥沙的HYPERLINK"/view/296462.htm"水闸。又称排沙闸。建于多沙河流上的HYPERLINK"/view/296156.htm"水利枢纽，为排除HYPERLINK"/view/3827307.htm"进水闸或HYPERLINK"/view/774844.htm"节制闸前淤积的泥沙，常设冲沙闸，以利引水冲沙。冲沙闸一般布置于紧靠进水闸一侧的河道上，其轴线与进水闸的轴线成正交或斜交，斜夹角有时不大，与拦河闸（坝）并排横跨河道布置（见图）。在冲沙闸与节制闸（坝）接头处的上游设置导墙,导墙与冲沙闸上游一段河槽,形成沉沙槽。开启闸门，可将沉积在闸前的泥沙排至下游河道。洪水期，可利用冲沙闸兼泄部分洪水。也有将冲沙闸布置于进水闸的下方，用以正面冲沙。为减少泥沙进入引水渠，冲沙闸底槛高程要比进水闸底槛高程低一些。建于渠系上的冲沙闸，一般设于引水渠末端靠河侧，以便冲走引水渠中沉积的泥沙。对兼有泄洪任务的冲沙闸，一般采用开敞式。当闸上水位变幅较大，闸室较高时，为减少闸门高度，也可采用胸墙式。冲沙闸的运用，有连续冲沙和定期冲沙两种方式。当河道来水充足时，可同时开启进水闸和冲沙闸，将含沙量少的表层水引入渠道，含沙量多的底层水可经冲沙闸排至下游河道；当来水量不足时，可只开启进水闸引水，停止引水时再开冲沙闸排沙。为保证能冲走沉积的泥沙，过闸流速应大于泥沙的起动流速。（4）分洪闸：建于河道一侧蓄洪区或分洪道的首部，分泄河道洪水的水闸。挡潮闸：建于河口地段，涨潮时关闸，防止海水倒灌，退潮时开闸泄水，具有双向挡水的特点。位于防洪（挡潮）堤上的HYPERLINK"/view/296462.htm"水闸，其重要性与防洪（挡潮）堤是一样的，有的防洪（挡潮）堤上的水闸即使规模不大，但一旦失事，其严重后果与防洪（挡潮）堤失事一样，且较难修复因此防洪（挡潮）堤上的水闸级别只能高于或至少等于防洪（挡潮）堤的级别，而绝不能低于防洪（挡潮）堤的级别。闸室一般采用胸墙式。当兼有泄水和通航任务时，宜采用开敞式。由于潮汐影响，闸门上承受强烈的涌潮冲击力，故宜采用HYPERLINK"/view/958507.htm"平面闸门。为尽量减少河道的进潮量和淤积量，挡潮闸宜建于海岸稳定的河口附近。因滨海一带地基多为粉、细沙或淤泥质粘性土，地基承载力小、压缩性大、抗冲能力低、抗滑性能差、遇到地震容易液化等，为保证闸室和闸基的稳定，防止地基产生较大沉陷或不均匀沉陷而影响闸室结构安全，挡潮闸一般采用轻型结构，并适当延长底板及铺盖的长度。对松软地基，需进行加固处理。由于挡潮闸的闸下水位受潮汐影响，闸的孔径需按过闸水流为非恒定流计算确定。大型挡潮闸的水力设计，应做HYPERLINK"/view/958532.htm"水力模型试验验证。挡潮闸下游比较普遍存在淤积问题，由于沿海各地的潮汐类型及其挟沙能力，与河道的来水量及含沙量等各不相同，造成河口及海岸的淤积变化也不一样,情况较为复杂,应充分考虑采取妥善措施解决闸下淤积问题。例如可将挡潮闸建于紧靠海口处，或在水源比较充裕的地区，利用清水定期冲淤，以及必要时采用机械清淤等办法。（6）排水闸：排水闸是用以排泄洪涝渍等多余水量的水闸。常建于排水渠末端的江河沿岸堤防上。当江河水位上涨时，关闭闸门，可防外水倒灌；退落时，打开闸门，排除内涝渍水。当洼地内农田有蓄水灌溉要求时，也可关门蓄水或从江河引水。排水闸具有双向挡水和双向过流的特点，且堤内外水位差和变幅都较大，故多采用涵洞式或胸墙式。为及时将渍水降至最低水位,充分发挥排水效益,排水闸宜设在地势低洼、排水通畅处。排水闸的工作闸门和消能防冲设施，一般布置在靠江河一侧。具有双向过流时，闸上下游均应考虑消能防冲。为使过闸水流通畅，减少出闸水流冲刷，闸上下游渠道应力求顺直，闸下排水渠道需有足够长度，使在排水期，江河水位很低或江河水位降落很快等闸下消能条件最坏的情况下，排水渠内仍有足够水深，以避免闸下严重冲刷。排水渠出口，应设在江河弯道的凹岸，以免出口发生淤积。排水渠轴线应向江河下游方向倾斜，并与江河深泓成锐角相交。交角一般不宜大于60°。排水渠出口处，需沿江河做好护岸和护底工程，以免出口水位跌落，形成冲刷。咱水未闸由市闸室册、上厌游连考接段衔和下隶游连扰接段院组成杠（降图可2密）。机闸室刑是水什闸的执主龄体鲁,脂设有笛底板氏、观绞闸门叮、矛动启闭瞒机、摘闸墩吨、胸魔墙、娇工作袜桥、滚交通甩桥等态。闸萍门用赔来挡萍水和恶控制胸过闸祥流量拥，闸虾墩用导以分奋隔闸拿孔和匙支承重闸门哥、胸颠墙、毒工作舱桥、成交通乳桥等延。底拼板是雄闸室精的基答础，阻将闸勾室上罪部结跳构的唱重量臭及荷宜载向所地基湖传递称，兼颂有防印渗和纯防冲荐的作趁用。包闸室远分别烛与上贤下游女连接敲段和屈两岸小或其敞他建老筑物跃连接庄。上号游连忘接段魄包括镇：在拍两岸滤设置士的翼屯墙和底护坡趋，在洒河床芝设置退的防罗冲槽垒、护芝底及皇铺盖舍，用甩以引虫导水幅流HYPERLINK"/view/171261.htm"坟平顺袖地进禾入闸泄室，出保护游两岸傅及河柜床免某遭水兼流冲泊刷，愤并与肌闸室落共同演组成黎足够圣长度亿的渗讲径，胡确保岗渗透螺水流搭沿两诊岸和订闸基面的抗搏渗稳渗定性颈。下药游连城接段剃，由袄护坦轮、禁坊海漫微、灭若防冲仙槽、枯两岸闷翼墙念、护活坡等善组成羊，用门以引赤导出忍闸水傻流向踏下游艇均匀般扩散菌，减刚缓流田速，傻消除邀过闸骂水流赴剩余算动能角，防倡止水渣流对充河床医及两丰岸的灯冲刷耀。呀觉水闸娱工作领特点持和设古计要盼求昏锯水闸防关门那挡水歇时，环闸室迟将承坊受上祝下游右水位纽差所股产生坝的水破平推缓力，哨使闸四室有追可能萄向下饺游滑爷动。溉闸室阴的设严计，透须保近证有树足够泪的抗见滑稳庆定性脸。同凝时在迫上下妻游水孙位差鞋的作弃用下咬，水冈将从没上游秆沿闸座基和阵绕过童两岸粮连接跑建筑我物向笔下游帆渗透低，产园生HYPERLINK"/view/3041834.htm"弃渗透斯压力弓，对领闸基核和两湖岸连品接建绣筑物碧的稳哨定不谊利，鹊尤其淋是对溜建于戒土基池上的竖水闸麦，由蠢于土楼的抗英渗稳棉定性鸦差，炮有可煎能产届生渗牙透变唱形，穷危及多工程书安全旧，故意需综裳合考脆虑闸兴址地耗质条牌件、炎上下撤游水虫位差筝、闸街室和谜两岸源连接测建筑倡物布幕置等峰因素仔，分参别在绣闸室芹上下乒游设行置完墙整的躺防渗莲和HYPERLINK"/view/453077.htm"窃排水糠系统辜，确途保闸种基和猜两岸昂的抗载渗稳狗定性帜。开绪门泄筛水时库，闸滥室的签总净劫宽度井须保保证能梢通过组设计讯流量挎。闸性的孔税径，柜需按惑使用誉要求详、闸兼门形沃式及灶考虑周工程工投资裤等因敏素选怀定。名由于全过闸环水流饺形态池复杂川，流餐速较瓦大，展两岸赛及河蛾床易茎遭水冬流冲暗刷，拾需采带取有尿效的膛消能隶防冲伯措施应。对瞎两岸赏连接锈建筑里物的扁布置耽需使购水流府进出驶闸孔谎有良乒好的杨收缩戴与扩市散条牵件。鞋建于HYPERLINK"/view/26000.htm"颤平原剂地区洒的水辅闸地萍基多趁为较机松软顾的土因基，熟承载劫力小消，压域缩性舒大，屠在水三闸自樱重与条外荷饮载作留用下伴将会勉产株水闸轻生沉归陷或岛不均朽匀沉凡陷，挎导致拿闸室限或翼削墙等毅下沉株、倾月斜，越甚至芬引起宫结构窄断裂浇而不独能正健常工仓作。妹为此宵，对以闸室拾和翼技墙等马的结棚构形群式、杀布置镰和基张础尺货寸的档设计聋，需雕与地难基条誓件相武适应席，尽绿量使晒地基勺受力高均匀泻，并春控制滤地基权承载烦力在吵允许棚范围椅以内疮，必践要时卖应对悠地基垫进行谎妥善池处理挺。对料结构红的强却度和珍刚度让需考迫虑地乡基不增均匀煎沉陷跪的影暂响，挖并尽青量减车少相该邻建兔筑物虫的不写均匀筋沉陷脑。此浴外，袖对水赢闸的西设计唉还要包求做理到结庙构简浇单、毙经济携合理殃、造咐形美胳观、袍便于关施工糟、管迁理，兽以及把有利扒于环姨境绿喷化等病。彼婚水闸叉设计鞭掘水闸永设计槐的主矿要内值容如雄下赤。隶助似闸址细和闸风槛高税程的取选乞择焦阿根据忆水闸国所负策担的谅任务笨和运呜用要插求，谜综合贺考虑粥地形页、合哄地质泽、捞末水流拖、泥界沙、手施工虫、管旋理和巩其他凶方面欢等因塑素，木经过符技术奸经济各比较迎选定肢。闸旗址一驰般设仆于水尊流平嫩顺低、多葵河床知及岸番坡稳罢定饥、迹示地基跳坚硬妥密实锤、抗胶渗稳声定性叹好、笛场地骡开阔专的河奋段。签闸槛君高程东的选谣定，便应与倾过闸套单宽鸣流量烫相适凯应。防在HYPERLINK"/view/296156.htm"反水利剪枢纽证中，奸应根沈据枢油纽工访程的澡性质众及综史合利亿用要奋求，库统一粒考虑音水闸枝与枢悲纽其派他建豪筑物惕的合页理布吹置，森确定地闸址贞和闸费槛高框程器。软剥烈水力喉设毒计社祝根据百水闸斧运用宝方式昂和过释闸水误流形戚态，驶按水略力学搂公式泼计算煌过流窃能力林，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水闸：即能挡水，又能泄水的水工建筑物。

按水闸作用分有：拦河闸、进水闸、泄水闸、排水闸、挡潮闸、分洪闸、冲沙闸、其他（分水闸、排冰闸、

排污闸等）。

按闸室结构形式分有：开敞式水闸、胸墙式水闸、封闭式水闸。

2.土基上的水闸由哪几部分组成？各起什么作用？

水闸的组成

上游连接段（铺盖及两岸翼墙）：用于平顺引导水流；

闸室（闸门、闸墩、底板、工作桥、公路桥）：用于控制过闸流量，控制上游水位；

下游连接段（护坦、海曼等消能设施）：用于消除过闸水流的能量。

3.闸孔型式有哪几种？各自优缺点及适用条件是什么？

（1）开敞式不带胸墙闸孔

①可泄洪、排冰、过木或其他漂浮物等，用于分洪闸、拦河闸；

②过闸水流为堰流；

③位于河道、渠道的过水断面上。

（2）开敞式带胸墙闸孔

•适于挡水位高于引水水位、排水水位，如进水闸、排水闸。

•减少活动闸门的高度。

（3）涵洞式闸孔：适合于位于河渠、堤防之下的取水、排水水闸。

4.为什么水闸通常采用底流水跃消能？怎样选择消力池的形式？

水闸在水流方面，泄流量多变，下游消能情况复杂，下游地基抗冲能力差，容易引起河床及两岸的淘刷。

底流水跃消能工程，主要通过在闸下游产生一定淹没度的水跃，保护水跃范围内的河床免受水流的冲刷。

当尾水深度略小于或等于跃后水深，可采用消力坎式消力池。

当尾水深度小于跃后水深1.0～1.5m，可采用深挖式消力池。

当尾水深度小于跃后水深1.5m以上，可采用综合式消力池。

5.水闸有哪些辅助消能工？它们各自的形式和作用是什么？辅助消能工的作用为，加强扰动，增加消能效果，以减少池深、池长。辅助消能工的形式有：①在闸室下游接一水平段，并在其后设一道小坎，以防止波状水跃。②在消力池的前部或后部设消力墩，形成对水流的反力作用。③尾坎在消力池末端设尾坎，调整出池流速分布。

6.什么叫波状水跃？产生波状水跃的原因是什么？怎样防止波状水跃带来的危害？在大流量泄流，而上下游水位落差小的情况下，由于水流佛氏数低，此时往往是形成不完全水跃，即为波状水跃。若发生波状水跃，则消能极不充分，应在闸底板平台末端，斜坡连接段的上游处设置小坎，小坎的断面形状一般为梯形，出闸水流遭遇小坎时，水流向上挑起后，跌落入消力池潜入水中，小坎能够有效的完成水面衔接，加大消能效果。

7.海漫的作用是什么？对它有什么要求？如何选择材料和确定其尺寸？海曼的作用为消除余能、调整流速、保护下游河床免受冲刷。海曼的构造要求是，海曼应具有柔性，适应河床的变形；粗糙性，消除余能；透水性，渗水能自由排除。海曼的材料常采用干砌石、浆砌石、混凝土板块、铅丝石笼。海曼的长度L：式中，：河床土质系数，粉砂、细砂土质，=13～15；中砂、粗砂及砂壤土土质，=10～12；壤土土质，=8～9，粘土土质，=6～7。：消力池出口单宽流量。H：上下游水位差。

8.闸基渗流有哪些危害性？渗流对水闸的危害①闸基下的渗透压力，降低了闸室的稳定性，两岸的绕渗，对两岸翼墙产生侧推力。②渗流会加速地基内可溶性物质的溶解，引起闸基和两岸土体的渗透破坏。③渗流会引起水量的损失。

9.什么叫地下轮廓线和闸基防渗长度？如何确定闸基防渗长度？地下轮廓线即为水闸上游铺盖和闸底板等不透水部分和地基的接触线，也称为防渗边界线、渗径长度。地下轮廓线布置原则是上防下排。地下轮廓线长度：L=CHC：渗径系数H：上下游水位差。

10.闸基渗流的计算目的是什么？有哪些计算方法？各自精度和适用条件如何？闸基下的渗透压力计算的目的是验算闸室的稳定性。直线比例法认为闸基下渗透流沿地下轮廓线长度各点的渗透坡降相同，即各点的渗透水头的损失是均匀的。改进阻力系数法由地下轮廓线上的角点、板桩的尖点的等水头线，将渗流区分为若干段，如进口段、水平段、垂直段、出口段，分别计算各段的水头损失为，各段中间的水头损失按直线变化，即可绘出闸基下的渗透压力分布图。改进阻力系数法较直线比例法精度高。

11.改进阻力系数法认为任一流段的水头损失为，此式怎样推导来的？①由地下轮廓线上的角点、板桩的尖点的等水头线，将渗流区分为若干：进口段、水平段、垂直段、出口段。②求解每个典型段的渗流阻力系数。根据达西定律：任一段的单宽流量为：：通过该渗流段的渗透水头损失；：该渗流段的平均流线长度；：透水层深度；：该渗流段的阻力系数，只与该渗流段的几何形状有关。③蛙由水切流的章连续忽条件梁，流紧经各服渗流雹段的四单宽扒流秀量寻行相等厉，则梁任一份流段狂的水捡头损苹失蒸培为桂：唉聋④至总水下头差退应为令各段芦水头据损失钉的总蛇和仰：绩钟⑤域各段研水头秋损失转：

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闸基渗流防渗设计的主要任务：寻求合理经济的防渗措施，合理拟定地下轮廓尺寸，消除渗流不利影响，保证水闸安全。防渗设计的内容包括：

(1)渗透压力计算；(2)抗渗稳定性验算；

(3)滤层设计；(4)防渗帷幕及排水设计；(5)永久缝止水设计。

二闸基防渗措施1.闸基的防渗长度L：地下轮廓线（闸基渗流第一根流线，即铺盖和垂直防渗体等防渗结构以及闸室底板与地基的接触线）的长度。应满足:渗径系数C值表

粉砂细砂中砂粗砂中砾细砂粗砾夹卵石轻粉质砂壤土砂壤土壤土粘土有反滤层9～137～95～74～53～42.5～37～115～93～52～3无反滤层

4～73～4图9-10

水闸地下轮廓及流网⒉防渗地下轮廓布置⑴布置原则：先阻后排，防渗与导渗相结合。⑵防渗排水设施水平防渗→

铺盖：粘土、粘壤土铺盖，砼、钢筋砼、沥青砼铺盖。

水平铺设土工膜.垂直防渗→钢筋砼板桩,砼防渗墙,灌注式水泥砂浆帷幕,土工膜垂直防渗结构.高压喷射灌浆：定喷板墙导渗→排水反滤图9-11按直线法计算的闸基渗透压力图⑶不同情况下防渗布置①粘性土地基：降低渗透压力，增加闸身有效重量。闸室上游宜设置水平钢筋砼或粘土铺盖，或土工膜防渗铺盖，闸室下游护坦底部应设滤层，下游排水可延伸到闸底板下。图9-12

粘性土地基的地下轮廓线布置②砂性土地基：防止渗透变形→通过延长渗径来降低渗透流速和坡降，对降低渗透压力的要求较低。砂层很厚→闸室上游可采用铺盖和悬挂式防渗墙相结合的形式，闸室下游渗流出口处应设置滤层，排水布置在护坦之下。

砂层较浅→闸室底板上游端设置截水槽或防渗墙（嵌入相对不透水层深度不应小于1.0m），闸室下游渗流出口处应设置滤层，排水布置在护坦之下。图9-13

砂性土地基的地下轮廓线布置③粉细砂地基（或粉土、轻砂壤土、轻粉质砂壤土）：闸室上游宜采用铺盖和垂直防渗体相结合的布置形式。在地震区的粉细砂地基上，有震动液化问题，宜采用封闭式布置（闸室底板下布置的垂直防渗体宜构成四周封闭的形式），垂直防渗体的长度应超过粉砂地基液化深度。④特殊地基：弱透水地基下有透水层，地基为不同性质冲积层，KH>>KV。→闸室下游设置铅直排水，并防止淤堵。⑤双向水头作用→合理地进行双向布置形式，并以水位差较大的一向为主。规范规定：1.铺盖长度采用上、下游最大水头差的3~5倍；2.砼或钢筋砼铺盖的厚度，一般根据构造要求确定，最小厚度不宜小于0.4m，一般作成等厚；为了减小地基不均匀沉降和温度变化的影响，通常设顺水流向的永久缝，缝距可采用8~20m。3.粘土或壤土铺盖的厚度应根据铺盖土料的允许水力坡降值计算确定，为了保证铺盖碾压施工质量，粘土或壤土铺盖前端最小厚度不宜小于0.6m，铺盖与底板之间应设油毛毡止水，铺盖上面应设保护层。4.水平铺设土工膜厚度应根据作用水头、膜下土体可能产生裂缝宽度、膜的应变和强度等因素确定，但不宜小于0.5mm，上部应设保护层。图9-14

粘土铺盖细部构造

单位：m图9-15

混凝土及钢筋混凝土铺盖规范规定：1.钢筋砼板桩最小厚度不宜小于0.2m，宽度不宜小于0.4