一、水闸的概述

水闸主要由三部分组成，分别是上游连接段、闸室和下游连接段。其中，上游连接段的作用是将水流引入闸室，避免其外流，保护河床和两岸，减少水流的冲刷，同时还与闸室一起起到防渗的作用；闸室在水闸中处于主要地位，它的主要作用是控制水位和调节流量，防渗防冲，它包括底板、闸门、闸墩、护栏和工作桥等；下游连接段主要用来消除过闸水流的剩余能量，将出闸的水流进行均匀地分散，从而减缓水流流速，避免水流对下游的冲刷。

二、水闸设计分析

1、水闸设计中消能防冲设计。目前的水闸消能设计和控制，往往是以闸高水位为基准，将比基准高的水位进行排除，并且对于下游的水位要取最低的下限值。这种工况下的闸门初始开启度往往也是消力池深度计算的控制因素。对于水闸的防冲设计，还有很多方面的计算不是很明确，很多因素还不能确定，因此还需要我们对其进行进一步的研究和探讨。消能防冲是水闸的主要作用和内容，在设计时主要包括对工程的工况和设施的计算、控制，对消力池面积、深度的计算和控制，以及对河床冲刷要求能力的计算等。对于工况所需要的设计目标和要求的计算，在水闸设计中往往不是很能做到完全准确，因此如何达到这一要求，是水闸消能防冲设计所追求的目标。

2、水闸设计中闸室计算.闸室的安全与稳定是水闸功能发挥的前提，对闸室进行必要计算是水闸设计重要环节，为闸室的安全与稳定提供了理论依据。闸室计算主要包括荷载组合、基底应力计算、抗滑稳定计算等。其中，荷载组合分为基本组合和特殊组合两种，不同的组合方式有所差别；基底应力的计算包括力矩计算、正常运用情况下的基底应力以及竣工检修情况的计算等；抗滑稳定计算需要计算闸室在不同工况下的总弯矩以及总重，从而得出抗滑稳定系数。

以某河道整治工程拦河水闸闸室稳定计算为例，如下：

水闸闸室采用两孔一联的钢筋砼整体结构，地基为粉质粘土、淤泥、淤泥质土，不满足地基承载力要求，采用搅拌桩复合地基处理。

①.闸室基底应力根据《水闸设计规范》公式（7.3.4-1）进行计算；

②.因本闸坝地基为复合地基，闸室整体稳定按《水闸设计规范》公式（7.3.6-1）进行计算

取混凝土底板与碎石垫层的摩擦系数为f=0.3。

闸室抗滑稳定满足《水闸设计规范》要求，基底应力值较小且分布比较均匀，闸基上下游应力均小于地基允许承载力，无拉应力，闸室抗滑稳定计算满足规范要求，说明闸室布置是合理的。

三、水利工程中水闸设计的注意事项

1、渗流问题。渗流现象就是水闸在进行挡水时造成上下游水位出现差值，在这种作用下，就会在水闸、闸基与两岸的连接处出现渗流的现象。如果出现渗流，就会在水闸的底部产生向上的扬压力，这就会缩小水闸的重力作用，从而使水闸的抗滑稳定性大大降低。如果两岸和闸基都是采用土基，再出现渗流时也会带走一些细颗粒，这就会在闸后出现翻砂鼓水的现象。如果严重的话还会掏空两岸和闸基。另外，如果出现侧向渗透，会产生水平的压力，对两岸的连接建筑物都会有很大影响，使其稳定性大大下降。还有可能导致岸坡上出现渗透现象，从而加大闸底的渗透压力。如果渗流水量过大，还会对水闸的挡水功能产生影响，妨碍蓄水。

2、沉陷问题。软土具有很大的压缩性，如果将水闸建设在软土地基上，就会在水闸自身以及外部的荷载作用下出现沉陷现象。特别是在底板传到地基上的荷载分布不均匀时，或者是分布在地基土层的荷载不均匀时，更容易出现沉陷现象。这种地基沉陷还会导致水闸出现下沉，或者是闸室倾斜。如果严重有可能造成水闸断裂，这对水闸的正常运行会产生很大影响。

3、冲刷问题。在开闸泄水时，如果水闸下游水位很浅或者是没有水，在水位差的作用下，就会加大水流的流速，这种巨大的能量会对下游有严重的冲刷。一旦冲刷的范围过大，就会掏空闸基，造成水闸失事。

四、结束语

水闸是一种既能挡水，又能泄水的水工建筑物，在防洪、灌溉、排水、航运、发电等水利工程中得到十分广泛的运用。堤防之险在于闸，说明了水闸的重要性。水闸的地质条件、施工条件、受力条件及其重要性等与其他建筑物相比有其特殊性。其设计是非常复杂的，它不仅有主观的因素，还有客观的因素。虽然随着科学的进步，水闸的设计施工虽然越来越趋于成熟，但是千里之堤溃于蚁穴，一个微小的因素都足以给整个结构的稳定与安全造成威胁。所以，我们在做水闸设计时，认真分析，注意相关事项，从多方面考虑，科学谨慎，细致入微，是防患于未然的首要态度。