摘要：基本尺寸的確定是水庫水閘建設的重要環(huán)節(jié)，對建成投入使用后水閘整體功能的發(fā)揮有著重要影響。本文結合工程實例，重點圍繞閘頂高程、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水閘基本尺寸的設計工作，并選擇最優(yōu)的尺寸設計方案，以供類似工程借鑒。
關鍵詞：水庫水閘；基本尺寸；堰型選擇；設計
隨著社會經(jīng)濟建設步伐的加快，國家加大了對城鄉(xiāng)水利基礎設施建設的投資力度，水利工程建設數(shù)量日益增加。水庫水閘作為水利工程重要的水頭水工建筑物，主要擔負著擋水和泄水的任務，在改善城鄉(xiāng)環(huán)境、促進經(jīng)濟發(fā)展等方面發(fā)揮著不可替代的作用。目前。水庫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計，但一些施工單位為爭取項目的投資，在水閘的基本尺寸確定過程中往往會憑主觀意識來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，而且也會造成不必要的資源浪費。因此，如何選擇一個滿足泄流、滿足防洪標準同時經(jīng)濟指標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
某水庫水閘，閘室為開敞式寬頂堰型漿砌石結構，共設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。閘墩上游側設閘門啟閉機室，下游側設人行便橋。進水閘設于河道右岸閘軸線上游15m處，為開敞式漿砌石結構，閘孔凈寬2.8m、高1.5m，設計引水流量2.0m3/s。
2009年2月，該水閘的安全鑒定報告通過市水利局的審查，根據(jù)該水閘的安全鑒定結論，確定該水閘為四類閘，需拆除重建。該水閘重建工程的流量及特征水位詳見表1。
根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2000）、《水閘設計規(guī)范》（SL265-2001），該水閘工程的過閘流量為661.66m3/s，該水閘過閘流量介于100～1000m3/s，確定本工程等別為Ⅲ等，工程規(guī)模為中型，相應主要建筑物等級為3級，次要建筑物為4級，臨時建筑物為5級。
2 水閘基本尺寸確定
�。�1）閘頂高程
該工程為Ⅲ等中型工程，主要建筑級別為3級，根據(jù)《水閘設計規(guī)范》（SL265-2001）第4.2.4條規(guī)定，水閘閘頂高程應根據(jù)擋水和泄水兩種運用情況確定。
�。�1）擋水時，閘頂高程不應低于水閘正常蓄水位（或最高擋水位）加波浪計算高度與相應安全超高值之和。安全超高下限值，正常蓄水位時為0.4m，最高擋水位時為0.3m。
�。�2）泄水時，閘頂高程不應低于設計洪水位（或校核洪水位）與相應安全超高值之和。安全超高下限值，設計洪水位時為0.7m，校核洪水位時為0.5m。且閘頂橋梁底高程應高出最高洪水位不小于0.5m。
閘頂高程確定，主要是根據(jù)擋水和泄水兩種運用情況并結合閘前水深、吹程以及設計風速計算波浪爬高進行確定的，經(jīng)計算閘頂超高及閘頂高程計算結果列于表2，計算閘頂高程最高為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，盡量降低泄洪時閘前水位的壅高程；③施工方便、結構安全可靠。綜合以上因素并結合工程本地區(qū)特點，該水閘選擇開敞式平底寬頂堰為堰型。
（3）閘室底板高程
根據(jù)《水閘設計規(guī)范》條文說明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、進水閘或沖砂閘閘檻高程宜于河底齊平”，同時結合類似工程經(jīng)驗，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，為了尋找一個滿足泄流、滿足防洪標準同時經(jīng)濟指標又合理的底板高程，該工程初選定該水閘底板高程4.50m、5.00m、5.50m三個方案進行比較，詳見表3。
根據(jù)以上3個方案比較結果，不同閘底板高程對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)水閘調度原則，采用水力計算方法確定消能方式，當閘底板在高程5.5m，下游消能效果開始變差，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流能力，減少工程投資。
�。�4）水閘總凈寬
根據(jù)地形、地質鉆探資料，該水閘閘址河道寬49.50m，下游河床為中、粗砂層，按照《水閘設計規(guī)范》（SL265-2001）有關內(nèi)容，水閘總寬度按以下3個因素控制。
�。�1）過閘水位差0.1～0.3m。
�。�2）過閘單寬流量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《水閘設計規(guī)范》（SL265-2001）推薦公式（A.0.2-1）計算。
關鍵詞：水庫水閘；基本尺寸；堰型選擇；設計
隨著社會經(jīng)濟建設步伐的加快，國家加大了對城鄉(xiāng)水利基礎設施建設的投資力度，水利工程建設數(shù)量日益增加。水庫水閘作為水利工程重要的水頭水工建筑物，主要擔負著擋水和泄水的任務，在改善城鄉(xiāng)環(huán)境、促進經(jīng)濟發(fā)展等方面發(fā)揮著不可替代的作用。目前。水庫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計，但一些施工單位為爭取項目的投資，在水閘的基本尺寸確定過程中往往會憑主觀意識來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，而且也會造成不必要的資源浪費。因此，如何選擇一個滿足泄流、滿足防洪標準同時經(jīng)濟指標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
某水庫水閘，閘室為開敞式寬頂堰型漿砌石結構，共設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。閘墩上游側設閘門啟閉機室，下游側設人行便橋。進水閘設于河道右岸閘軸線上游15m處，為開敞式漿砌石結構，閘孔凈寬2.8m、高1.5m，設計引水流量2.0m3/s。
2009年2月，該水閘的安全鑒定報告通過市水利局的審查，根據(jù)該水閘的安全鑒定結論，確定該水閘為四類閘，需拆除重建。該水閘重建工程的流量及特征水位詳見表1。
根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2000）、《水閘設計規(guī)范》（SL265-2001），該水閘工程的過閘流量為661.66m3/s，該水閘過閘流量介于100～1000m3/s，確定本工程等別為Ⅲ等，工程規(guī)模為中型，相應主要建筑物等級為3級，次要建筑物為4級，臨時建筑物為5級。
2 水閘基本尺寸確定
�。�1）閘頂高程
該工程為Ⅲ等中型工程，主要建筑級別為3級，根據(jù)《水閘設計規(guī)范》（SL265-2001）第4.2.4條規(guī)定，水閘閘頂高程應根據(jù)擋水和泄水兩種運用情況確定。
�。�1）擋水時，閘頂高程不應低于水閘正常蓄水位（或最高擋水位）加波浪計算高度與相應安全超高值之和。安全超高下限值，正常蓄水位時為0.4m，最高擋水位時為0.3m。
�。�2）泄水時，閘頂高程不應低于設計洪水位（或校核洪水位）與相應安全超高值之和。安全超高下限值，設計洪水位時為0.7m，校核洪水位時為0.5m。且閘頂橋梁底高程應高出最高洪水位不小于0.5m。
閘頂高程確定，主要是根據(jù)擋水和泄水兩種運用情況并結合閘前水深、吹程以及設計風速計算波浪爬高進行確定的，經(jīng)計算閘頂超高及閘頂高程計算結果列于表2，計算閘頂高程最高為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，盡量降低泄洪時閘前水位的壅高程；③施工方便、結構安全可靠。綜合以上因素并結合工程本地區(qū)特點，該水閘選擇開敞式平底寬頂堰為堰型。
（3）閘室底板高程
根據(jù)《水閘設計規(guī)范》條文說明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、進水閘或沖砂閘閘檻高程宜于河底齊平”，同時結合類似工程經(jīng)驗，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，為了尋找一個滿足泄流、滿足防洪標準同時經(jīng)濟指標又合理的底板高程，該工程初選定該水閘底板高程4.50m、5.00m、5.50m三個方案進行比較，詳見表3。
根據(jù)以上3個方案比較結果，不同閘底板高程對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)水閘調度原則，采用水力計算方法確定消能方式，當閘底板在高程5.5m，下游消能效果開始變差，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流能力，減少工程投資。
�。�4）水閘總凈寬
根據(jù)地形、地質鉆探資料，該水閘閘址河道寬49.50m，下游河床為中、粗砂層，按照《水閘設計規(guī)范》（SL265-2001）有關內(nèi)容，水閘總寬度按以下3個因素控制。
�。�1）過閘水位差0.1～0.3m。
�。�2）過閘單寬流量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《水閘設計規(guī)范》（SL265-2001）推薦公式（A.0.2-1）計算。
