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工程建成运行60多年来，承担了淮河约70%洪水的排泄任务，战胜了1954年、1991年、2003年、2007年等淮河大洪水，年平均泄洪近200亿m3，最大泄洪流量10700m3/s，充分发挥了设计效益。2005年6月，江苏省三河闸管理所在淮河流域率先获得国家一级水利工程管理单位荣誉称号。
二、工程技术问题分析
1.水工建筑物
1954年泄洪时，下游右侧拦河坝迎溜面有坍塌现象。1956年汛期，闸门提出水面油漆，由于不均匀开启，形成远驱式水跃，严重冲刷下游河床。1998年，下游右侧浆砌块石翼墙墙体多处渗水，墙体外倾斜约3cm。2000年3月，经受了10级西风袭击，正在安装施工的启闭机房部分彩钢板遭到损坏。2003年，大流量行洪时下游左岸0+450~1+200段岸坡淘刷严重，呈陡立状；上游有船只偏离航道，误入引河上游。汛后发现，工作桥检修门起吊牛腿出现混凝土贯穿裂缝、剥落、露筋等现象；闸墩伸缩缝止水老化、填料分化脱落、部门闸墩出现渗漏水现象。2009年，公路桥因超载车辆大量行驶，表面及两岸连接段混凝土破损严重。测压管自1968年埋设以来一直存在渗流“异常”问题，上游侧测压管水位有时高于洪泽湖水位，下游侧测压管水位有时低于下游水位。上、下游拦河坝自1953年建成以来，坝面下沉，最大累计沉降量达1139mm（2012年），抗滑稳定依赖三级水位控制。存在偏流问题，进闸水流存在明显的横向比降，大流量行洪时上游南岸水位比北岸水位低，单宽流速分布不均匀，随水流而来的大量水草集中在南岸。闸室抗滑稳定，需依靠上游铺盖的“拖板”作用。
2.金属结构和机电设备
1967年，闸门面板厚度从原10mm蚀剥到仅剩6~7mm，水下部分锈蚀更为严重，部分桁架下弦杆锈穿成孔；原闸门吊座不能随闸门启闭而转动，钢丝绳易折断。1985年，保养、检修启闭机过程中，蜗轮三角座曾2次发生断裂。1991年前后，铆接桁架式钢闸门个别杆件锈蚀严重，有的被风浪打断。1996年，洪泽湖突起大风，漂浮在上游水面的检修门在风浪作用下撞击闸身。2003年5月，闸门小开度行洪时，8孔闸门剧烈振动，工作便桥、公路桥振感明显。2004年，建成后的自动监控系统夏季遭遇了雷击，部分编码器、传感器、电脑等损坏。测压管先后3次采用自动监测设备进行试验，其观测精度、系统稳定性均不能满足观测资料整编的要求。钢闸门支铰轴及轴套强度不满足新规范要求，加油不畅，运行时有的发出异响。
3.控制运用
1954年7月25日全部闸门提出水面敞开泄洪，8月6日达10700m3/s，超过设计流量的34%，建闸后第3年就经受了超标准行洪的严峻考验。1993年以前，防汛通信设备落后，上级的调度指令以及水情报汛信息传输困难。在调度过程中，受到孔流和堰流临界点的影响，由于两种情况下水工建筑物测流法计算公式不同，同样的上下游水位出现相差很大的流量。
三、工程技术管理措施
1.检查观测
三河闸工程检查分为经常检查、定期检查、特别检查、安全鉴定以及运行期间的巡视检查。坚持用新技术、新设备、新工艺，定性查看和定量检测相结合，准确反映工程设备存在的问题。如采用压铅法检测启闭机轴瓦间隙，采用地震波法、电阻率法等检测上游拦河坝内部情况。组织开展启闭机单项安全鉴定（2009年4月）、工程全面安全鉴定（2012年8月）。观测项目有垂直位移、测压管水位、河床断面、伸缩缝、水位、流量等项目。除测压管水位外，观测项目自工程建成后连续观测至今。根据长年积累的观测成果资料分析，目前闸室、上下游拦河坝沉降基本稳定。2000年以后，引进了德国蔡司DINI12电子水准仪，垂直观测成果精度达到2等；引进ADCP设备，开展流量观测，与大断面缆道流速仪观测、水工建筑物测流法相互验证。2012年，利用双频识别声呐成像技术结合传统的潜水工手摸，辅以自浮式沉柜技术定点探查，对水下工程进行检测。
2.养护修理
管理单位对闸门、启闭机、土工、石工、混凝土建筑物等持续开展养护修理。每年汛前，启闭机全面保养，对轴承、齿轮等零部件均擦洗除锈上油。采用喷砂除锈、喷锌保护、外加阴极保护等技术对钢闸门进行处理。采用碳纤维布粘贴加固技术，维修工作桥牛腿混凝土破损位置。采用玻璃钢材料，替换了原来笨重的启闭机钢罩壳。采用泡沫聚氨脂注浆材料，钻孔维修闸墩伸缩缝。在上游引河设置拦河浮筒，警示过往船只远离行洪河道。在下游右岸翼墙后增设降压井和排水通道。采取成孔灌注桩、搅拌桩、抛石压脚、腰埂、顶沟与横沟结合排水、植草砖等综合措施，处理下游左岸护坡滑坡问题。建立了防雷系统，防护工程建筑物及机电设备。设置限宽、限高装置和限速、限载警示标志，杜绝了大型超载车辆通过交通桥。
3.加固改造
工程历经4次较大规模的加固和多次改造，逐步消除安全隐患。1968~1970年，进行提高标准加固；1976~1978年，进行抗震加固；1992~1994年，进行除险加固；2012年以来，进行启闭机更新加固。1994年，采用粉喷桩技术对上游拦河坝进行了地基加固。2002年，建立分层分布式远程监控系统。2003年淮河洪水后，设置老三河退水洞，拆建了蒋坝水位站、中渡水位站、上游水位站。2013年，对闸北水电站进行了技术改造，发电功率从160kW增加至200kW。
4.试验研究
1966年，首先将热喷涂锌（铝）防腐技术应用于钢闸门。“涂料与外加电流阴极保护联合防腐在钢闸门上的应用”获1978年全国科学大会奖。“金属闸门喷锌防腐蚀”获1982年国家科委和国家农委颁发的重大农业科技成果推广奖。20世纪80年代，开展了闸门应力原型观测，研究弦杆破坏原因及验证闸门设计公式。90年代，开展了消力池模型试验，依据试验成果采用三道消力坎，即底板上的小坎、消力坎、尾坎等综合措施。2004年，主持完成钢丝绳清洗机研究，研制出适合于有一定倾斜角度的钢丝绳清洗机械设备。2005年，主持完成大中型水闸工程管理数字化研究，编制数字化管理系统软件，实现工程技术数据共享。2012年，主持完成三河闸泄流流态与进流纠偏措施研究，在数据模型建立方法上达到了国际先进水平；研究了三河闸南北两侧半开工况下泄流稳定问题，成果在三河闸启闭机更新加固中得到成功应用。
5.制订标准
1954年2月，经淮委批复的三河闸管理养护办法，成为全国水闸技术管理领域的第一个规范性文件。1959年，率先制订了始流时闸下安全水位曲线，从1963年起在全国推广应用。1992年，编写的《水工钢闸门热喷锌（铝）防腐蚀工法》被建设部评定为部级工法。1997年，编写的《水工防腐工技师及高级技师标准（试行）》被水利部印发执行。2001年，参加编写《江苏省水闸、抽水站观测工作细则》。2010年，参加编写江苏省地方标准《水利工程观测规程》。此外，还参与编写了水利行业标准《水工钢闸门和启闭机安全检测技术规程》（SL101-94）和《水闸技术管理规程》（SL75-94）。
四、结语
关键词：水闸；作用；分类；组成
1 水闸的作用
水闸在水利工程中的作用主要是对水位进行控制，水闸控制水位主要是通过对阀门进行开启或者关闭的操作来控制水位。在农业的水利灌溉中应用非常广泛，水闸是水利枢纽组成中比较重要的一部分，经常与堤坝、船闸、抽水站等建筑物组成水利枢纽，从而使防洪、排洪以及发电水利工程得到满足。
2 水闸的分类
水闸的分类主要是从两方面来划分，按照水闸所承担的任务可将水闸分为节制闸、进水闸、分洪闸、挡潮闸等。按照闸室的结构形式可将水闸分为开敞式水闸、胸墙式水闸和涵洞式水闸等。
2.1 按照水闸所承担的任务
节制闸用来对水位进行调节，并对流量进行控制。如果在枯水期通过节制闸来提高水位，从而来保证取水和航运，如果在洪水期通过水闸来对流量加以控制。在渠系建筑物中，我们一般将节制闸设置于支渠分水口的下游，通过其来对水位进行提高。满足支渠引水需要。
进水闸又可以叫做渠首闸、引水闸等。进水闸主要是设置于渠首部位，通过进水闸来从河道、水库等的岸边来引水。为了避免泥沙等进入水渠，我们一般将进水闸设在河流弯道凹岸的顶点稍偏下游补位，并且应该对选定引水渠轴线与河道轴线的交角进行仔细的研究，该角的大小主要是通过引水流量与河道来水流量的比值来确定。
分洪闸主要设置于河道的一侧，在发生洪水时，通过分洪闸将河道中的洪水来进行分泄。从而保证河道下游地区免遭洪水的破坏。通过分洪闸将超过下游河道安全泄洪量的洪水泄至预先设定好的湖泊或者洼地等部位。
挡潮闸一般设置于河流入流的河口地段，当海水涨潮时，通过关闭挡潮闸来避免海水倒灌，潮水退去时，开启挡潮闸来进行泄水，所以挡潮闸具有双向挡水的作用。
2.2 按闸室结构型式分
开敞式水闸是指当闸门全部开启时过闸水流通畅。对于有泄洪及排冰等任务要求的分洪闸及节制闸非常适用。
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。
胸墙式水闸和涵洞式水闸，在闸上水位变幅较大或挡水位高于闸孔设计水位时非常适用，即闸的孔径按低水位通过设计流量进行设计的情况。
3 水闸一般由上游连接段、闸室段、下游连接段三部分组成
3.1 上游连接段主要起到能够将上游来的水平顺地引进闸室，同时能够对防冲、防渗、挡土起到一定的作用。
3.2 上游连接段主要由上游翼墙、铺盖、护坡护底、上游防冲槽组成。上游翼墙主要是起到将水流平顺的引入水闸；铺盖能够起到防渗、防冲作用；护坡护底主要是保证河岸和河床避免受水冲刷；上游防冲槽的作用主要是保护护岸头部，避免由于河床冲刷而向护底方向发展。
3.3 下游连接段主要是由消力池、海漫、下游防冲槽、下游翼墙及护坡等组成。
消力池：消力池一般紧接闸室布置，具有形成水跃和保护水跃范围内河床允许受冲刷作用，它的主要作用就是消能。
海漫：一般紧接消力池进行布置，它的作用主要是将消力池未能消除的能量进一步消除，对流速分布进行调整。
防冲槽：海漫的末端防冲措施，防止海漫后河床冲刷向上游发展。
下游翼墙：主要作用是能够使水流均匀扩散，并能够避免两岸受到冲刷。
护坡：一般布置在海漫和防冲槽范围内。
3.4 闸室段作为水闸主体，主要有底板、闸墩、闸门、胸墙、岸墙、工作桥和交通桥组成
底板：是闸室基础，闸室全部荷载都由底板承受，能够比较均匀地将荷载传给地基并利用底板与地基图摩擦来维持闸室稳定。
闸墩：分割闸孔、支撑闸门和桥梁。
工作桥：供安装启闭机和工作人员操作机器之用。
岸墙：闸室与河岸的连接结构，主要以挡土，并且有侧向防渗作用。
4 常用防渗及排水设施
水闸的防渗系统一般分为水平防渗和垂直防渗两种。
水闸的水平防渗的组成部分主要有闸底板，水闸的铺盖根据实际情况有所不同，一般有粘土铺盖、混凝土以及钢筋混凝土铺盖等。为了使防身效果更佳，混凝土或者钢筋混凝土的铺盖厚度一般采用等厚。一般情况下厚度不小于40cm，长度在30m以内，如果采用混凝土或者钢筋混凝土铺盖，我们在施工时，一般在顺着水流的方向设置永久缝，通过所设置的永久缝来减小地基的不均匀沉降。永久缝一般20m一道，沉降缝设置在铺盖与翼墙及闸底板之间，从而来减少翼墙及墙厚填土对铺盖的不利影响。
水闸的垂直防渗一般认为要比水平防渗效果好。我们一般采用板桩、高压喷射灌浆帷幕等来进行垂直防渗。我们在进行水闸的垂直防渗施工时，板桩的应用还是比较广泛的，根据所采用板桩材质的不同，可将板桩分为木板桩、钢筋混凝土板桩以及钢板桩三种。在这三种板桩材质中，钢筋混凝土板桩在实际应用中是比较常用的，通过将齿墙设置于钢筋混凝土板桩的侧面，并且采用水泥砂浆对齿墙进行灌孔的方式来提高防身效果。高压喷射灌浆帷幕主要是利用从高压喷嘴喷出的喷射流来冲击土壤，使土与水泥浆液置换、搅拌、混合，利用水泥的水化固结作用，达到止水防渗的作用。
5 结束语
水闸在水利及水电工程中的应用是非常广泛的，是水利工程中的重要组成部分之一，随着经济和社会的快速发展，在现代社会中的作用日益增加，对区域居民财产和生命安全有这重要的影响，也是区域经济发展的重要途径。在进行水利工程施工时，要结合具体的实际情况采取合适的结构形式，并选择合适的水闸。本文结合自己的实际经验，并翻阅了一些文献资料，对水闸的作用、水闸的分类、水闸的使用情况等进行了简单的论述，如果论述有偏颇的地方，还请业内人士不吝赐教。
参考文献
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[4]张坤.水闸设计相关问题探讨[J].科技与生活，2012年5期.
关键词：水闸 地基 消能防冲
中图分类号：S611 文献标识码：A文章编号：
Abstract: this paper based on the author for years engaged in water conservancy design related working experience, related to the design as the research object, the research discusses the damages to the location, the damages to the foundation design, the damages can put away at essentials and design method, this paper was the long work practice on the basis of theoretic distillation, believe that to peer beneficial.
Keywords: locks foundation can prevent rushed away
水闸一般由闸室、防渗排水设施、消能防冲设施及两岸连接建筑物四个部分组成，闸室是水闸挡水和控制过闸水流的主体部分，它包括底板、闸墩、闸门、胸墙和工作桥。防渗排水设施是为了使闸基渗流处于安全工况而设置的，防渗设施通常多在水闸的高水位一侧，用透水性小的材料如粘土、钢筋混凝土等筑成水平防渗铺盖，或用板桩形成垂直防渗幕，借以增长闸基的渗流途径，减小作用于闸底的渗透压力，消除闸基产生渗透变形的可能性；在靠近闸室低水位一侧，设置排水设备，使进入闸基的渗水迅速排走，减小闸基的渗透压力，防止渗水逸出处地基发生渗透变形。
水闸的地质条件、施工条件、受力条件及其重要性等与其它建筑物相比有其特殊性。首先平原地区的水闸一般建于河道、堤防或江河入海口处，其所处位置决定了水闸地基多为松散或软弱的冲积覆盖层，特别是珠三角洲地区，因受到西江、北江、东江等河流的冲积，水闸基本是建造在第四纪松散的授盖层上，覆盖层多为松散的砂层或软弱的粘性土层，松散的砂层孔隙比大、压缩性大、透水性强及易液化，软弱的粘土层抗剪强度较低、含水量较高、压缩性较大、地基承载力较低且土层常常分布不均匀。其次是水闸前后存在较大的水头差，闸室及地基长期承受巨大的水平推力，闸室边墩又承受强大的侧向土压力作用，导致闸基底应力分布比较复杂，易产生不均匀沉降和渗透变形，同时闸门又经常启闭，如水闸变形过大，将影响闸门的启闭及闸门的止水。
一、水闸的选址原则
在水闸建设过程中，水闸的选址是非常关键的环节。分析已建水闸工程的失事，其主要原因往往是闸址地质条件不好，或虽然经过人工处理但仍未处理好，属于不良人工地基，导致水闸失稳、渗透破坏或者冲刷破坏。水闸选址的原则是水闸稳定安全、能够较好地满足水闸的使用要求、水流流态稳定、水闸便于管理、造价经济。针对上述情况，在满足水闸使用要求和管理的情况下，水闸在选址时应根据水闸的地质条件和水文条件选择地质条件良好的天然地基，最好是选用新鲜完整的岩石地基，或者是承载能力大、抗剪强度高、压缩性低、透水性小、抗渗稳定好的土质地基，如果在规划选址的范围内实在找不到地质良好的
天然地基，只能对天然地基进行技术处理。对地基进行技术处理的造价是较高的，一般占总造价的20％ ～40％ 。经过技术处理的水闸地基如在施工或管理等方面不规范，容易导致地基破坏，最后致使水闸失事，所以在水问选址的时候应综合考虑各种情况，选择良好的天然地基。
二、水闸地基处理方法概述
水闸地基处理的方法很多，它们主要用于以下三个方面：(1)增加地基的承载能力，保证建筑物的稳定；(2)消除或减少地基的有害沉降；(3)防止地基渗透变形。
2．1木桩加固法
木桩加固法属于桩基法中的一种，此方法是一种十分古老的地基加固方法。由于木桩加固设计简单，施工方便，不受环境限制，取材方便，直至20世纪60年代初，受技术和经济条件限制，国内水利行业对较深厚的软土闸基处理仍缺乏足够的手段和办法，采用木桩加固地基几乎成为唯一的选择。木桩的设置一般有两种方法，一是将木桩桩头与闸底板浇注在一起，形成类似桩顶铰接的深基础，另一种则在木桩桩顶设碎石垫层，实际上属于复合地基的一种。近年来广东省在水闸安全鉴定中发现，无论采用哪种设桩方法，相当数量采用木桩基础的水闸都出现了险情，破坏主要表现在桩体腐朽导致水平和竖向承载力不足、闸基桩土变形不协调等。
2．2换土垫层法
换土垫层法属于置换法，也是一种古老的、相当成熟的地基处理方法。该方法加固原理比较清楚，施工简便，施工质量易于保证，是浅层地基处理的首选。
为避免工程造价过高以及增加基坑支护费用，一般换填深度小于3m。如软弱土层小于3m，下卧层地基承载力较高时，将软弱土层完全挖除换填后，一般均可满足水闸对承载力和变形的要求。如果软弱土层比较厚(层厚远大于3m)，仅能换上层软弱土时，应尽量避免采用换土垫层法处理闸基，因为换填后虽然可提高基底持力层的承载力，但水闸地基的受力层深度相当大，下卧软弱土层在荷载下的长期变形可能依然很大。实践表明采用换土垫层法处理的地基出现问题的相对比较少，故至今仍是水闸淡层地基处理的主要方法之一。
三、水闸消能防冲方法设计研究
水闸消能防冲工程设计包括计算工况和消能防冲设施形式的选择，消力池(深度、长度、底板厚度)、海漫长度，河床冲刷深度计算和跌坎计算消力池(深度、长度、底板厚度)、海漫长度、河床冲刷深度计算和跌坎计算在很多专著中均有较为明确实用的计算方法。但如何准确选择计算工况，如何选取消能防冲设施等方面论述得不多，同时很多水闸因计算工况的不准确导致工程设计标准偏低，消能防冲设施形式选择不当导致消能防冲设施经常冲坏。
3．1水文条件的变迁
(1)河网区联围筑闸改变了原来河网分流条件，使主河道水位雍高。(2)河道滩地的码头、工厂、道路以及众多的占用河道断面的桥墩，这些设施除了束窄了行洪断面外，还改变了河道原来的天然状况，改变了水流的边界条件，加大了糙率，因而雍高水位。
论文摘要：水闸在水利工程建筑中是十分常见的，当闸门关闭，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。水闸多建于河道、渠系、水库、湖泊及滨海地区。本文对水闸的功用及组成做了详细的分析，为水利工作提供参考。
1 水闸的作用
控制水位、调节流量的低水头水工建筑物，是农田水利中龙头工程，常与堤坝、船闸、鱼道、水站、抽水站等建筑物组成水利枢纽，以满足防洪、排洪、航运、灌溉以及发电水利工程的需要。
2 水闸的分类
2.1 按水闸所承担任务分 节制闸。调节水位，控制流量。枯水期借以抬高水位，以利取水和上游航运，洪水期用以控制流量。渠系建筑物中节制闸一般建于支渠分水口的下游，用以抬高水位，满足支渠引水需要。
进水闸：建在河道、湖泊的岸边或渠道，用来引水灌溉、发电或其他用水需要。灌溉渠系中建于干渠以下渠道首的进水闸，作用上把上一级渠道的水分下一级渠道，分水闸、斗门、农门排水闸建在江河沿岸排水渠出口处，外河上涨时，关闸门防水洪水倒灌，避免洪灾。当外河水位退落时，开闸排水防止涝灾。具有双面挡水的作用。挡潮闸建在河流入流的河口地段，以防止海水倒灌。抬高内河水位，满足蓄淡灌溉。退潮排涝。有通航孔，还可平潮时通潮。具有双向挡水作用——挡潮闸、排水闸分洪闸：常建于河道的一侧，用来将超过下游河道安全洪量的洪水泄入预定的湖泊、洼地，即使消减洪峰，保证下游河道安全。
2.2 按闸室结构型式分
开敞式水闸和涵洞式水闸。
3 水闸的组成：上游连接段、闸室段、下游连接段
3.1 上游连接段作用 将上游来水平顺地引进闸室，同时起防冲、防渗、挡土等作用。
3.2 上游连接段组成 上游翼墙：引导水流平顺进闸。
铺盖：起防渗作用，并要起防冲作用。
护坡、护底：保护河岸和河床不受冲刷。
上游防冲槽：保护护岸头部，防止河床冲刷而护底方向发展。
3.3 下游连接段 包括消力池、海漫、下游防冲槽、下游翼墙及护坡等（使水流经有效消能后平顺流出闸室，与下游河床段连接）。
消力池：紧接闸室布置，具有形成水跃和保护水跃范围内河床允许受冲刷作用，是消能的主要措施。
海漫：布置在消力池后面，继续消除余能，调整流速分布，用块石砌成。
防冲槽：海漫的末端防冲措施，防止海漫后河床冲刷向上游发展。
下游翼墙：水流均匀扩散，并保护两岸免受冲刷。
护坡：布海漫和防冲槽范围内，一般用块石。
3.4 闸室段 是水闸主体，包括底板、闸墩、闸门、胸墙、岸墙、工作桥和交通桥。
底板：闸室基础，承受闸室全部荷载，较均匀地将荷载传给地基并利用底板与地基图摩擦来维持闸室稳定，还有防冲、防渗作用。
闸墩：分割闸孔、支撑闸门和桥梁。
工作桥：供安装启闭机和工作人员操作机器之用。
岸墙：闸室与河岸的连接结构，主要以挡土，并且有侧向防渗作用。
4 水闸选择的要求
节制闸或泄洪闸闸址宜选择在河道顺直、河势相对稳定的河段，经技术经济比较后可以选择在弯曲河段裁弯取直的新开河道上。进水闸、分水闸或分洪闸闸址宜选择在河岸基本稳定的顺直河段或弯道凹岸顶点稍偏下游处，但分洪闸闸址不宜选择在险工堤段和被保护的重要城镇下游堤段。排水闸或泄洪闸闸址宜选择在地势低洼、出水畅通处，排水闸闸址宜选择在靠近重要涝区和容泄区的老堤堤线上。挡潮闸闸址宜选择在岸线和岸坡稳定的潮汐河口附近，且闸址泓滩中淤变化较小、上游河道有足够的蓄水容积地点。
5 水闸消能防冲过闸水流特点
出闸流速较大，紊动强烈。上游水位差较小。岀流形式随闸门开启程序变化。
6 水闸的冲刷
波状水跃的产生：淹没水跃没有发生或水跃淹没过大。岀流扩散下均匀，产生折冲水流。上下游水位差较小，形成波状水跃，消能效率低。
基本消能方式：底流消能为主，有消力池，海漫，防冲槽等部分组成。其形式可根据水流情况，地形条件，施工能力消能效果等选用。
波状水跃的防止措施：总体布置时，尽量使用上游渠道有一段较的顺直段，确保来水顺均匀；控制下游翼墙的扩散角，扩散角宜7～12，使水流均匀扩散；制定合理的闸的开启程序，注意均匀起步，间隙对称开启原则，力避开启，关闭时大起大落和多孔闸部分闸孔泄流的运用方式。
7 常用防渗及排水设施
水平防渗设备：齿墙，板墙和防渗墙等排水体与反滤层，主要目的是为改善排水为了继续降压，并将渗流安全的导向下游。
板桩的作用：铺盖前端或室底板上游端时，降低压力，设在闸室底板下游侧的矩板主要为减小出口处的渗压力。
闸室结构布置：包括底板，闸墩，胸墙，闸门，工作桥和交通桥等部分
闸墩作用：分隔闸孔，支承闸及上部结构胸墙作用，减少闸的高度，减轻立门重和降低对启闭机重量的要求工作桥的作用：设置启闭机和管理人员操作启闭之用
水闸和河岸或堤，坝等连接时，必须设置连接建筑，包括：上，下游翼墙和便墩，有时还有防渗刺墙，其作用：
（1）挡住两侧填土，维持土坝及两岸的稳定。
（2）当水闸泄水或引水时，上游冀墙用于引导水流平顺进闸，下游冀墙使出闸水流均匀扩散，减少冲刷。
（3）保持两岸或土坝边坡不受过闸水流的冲刷。
关键词：分洪闸； 调度运行； 安全管理；
中图分类号： TV66 文献标识码： A 文章编号：
前言
分洪闸的消能防冲和控制运用历来是一个十分重要的课题。与一般的水闸相比，分洪闸的闸下冲刷更是一种普遍现象，若不采取适当的措施，势必严重冲刷下游河道，甚至冲毁消力池，淘空闸基，威胁闸身安全，引起水闸失事。为了保证分洪闸的安全使用，防止水流对闸后河床的有害冲刷，要求管理者能根据现有的水力学理论，了解过闸水流的特性，合理运用，才能保证水闸建成后的安全运行。应强调指出，对于重要的大型水闸，更须注意管理运用中的安全监测以及对消能工进行维护检修。本文就分洪闸的调度运行及其相应的安全管理进行探讨。
一、有关分洪闸的特点概述
水闸是控制水位、调节泄洪流量的建筑物，既起挡水作用又起宣泄洪水作用，因此它兼有挡水建筑物和泄水建筑物的工作特点。而分洪闸是用来分泄天然河道洪水的一种水闸。在天然河道遭遇特大洪水而宣泄能力不足时，为防止洪水泛滥成灾，开启闸门分洪，将河道不能安全下泄的多余洪水泄入分洪区或分洪道。分洪闸通常建造在主河道的一侧，位于分洪河道的入口处平时不泄水，一旦上游水位达到分洪水位，闸门迅速全部打开，短时间内达到较大分洪流量，可能会冲刷下游河道。其泄流特点是：①闸门迅速开启，流量突然增大，常常是流量最大时，上下游水位差亦最大。随着下游水位的缓慢升高，闸门可能出现各种水流的衔接形式，还有可能出现波状水跃等不利流态。②进口流态不对称。由于分洪闸位于主河道的一侧，进流条件不对称，虽然经上游导流设施和闸孔的调整，仍不免发生偏斜，如果闸下消能和扩散不良时，容易出现偏流折冲现象。③下游水位上升缓慢。分洪河道入口处的分洪闸，闸下水位虽然能随着分洪流量的增加逐渐抬高，但因闸门开启迅速，下游水位上升的滞后现象十分明显，不利于水闸的消能防冲。
二、有关闸门的控制问题分析
水闸下游出现严重的冲刷，并不罕见，有些是设计、施工问题。例如设计流量偏小，消能防冲措施不当，施工质量低劣等。但有很大的一部分是由于闸门控制运用不当引起的。以往因不按闸门操作规程启闭，导致水闸失事的事例时有发生。例如单孔开启闸门，导致单宽流量过分集中；开门不对称，导致偏流；闸门提升过快，下游水位上升滞后，以致产生远距水跃等等。出现上述问题的原因，主要是管理部门不了解消能防冲工程的设计条件，闸门未按设计的控制程序启闭，造成不应出现的严重冲刷。因此，管理水闸时，应采取有效的控制运用措施，以改善流态，保护河床：①水闸管理实践证明，闸门启闭是水闸控制运用的关键。分洪闸运用受到严格控制，一旦决定分洪，则要求做到及时准确，不允许出现差误，水闸管理单位在分洪前应做好开闸前的一切准备工作；②分洪初期，闸后往往无水，消能防冲条件较恶劣，必须严格按启闭程序和操作规定操作；③分洪过程中，水情不断变化，并需要与其它分洪工程配合运用。因此，应随时向调度指挥部门反映水情及工程变化情况，并按调度指令及时调整泄量；④过闸流量必须与下游水位相适应。闸门开启可根据实测的闸下水位~安全流量关系图表进行操作，使水跃发生在消力池内。水跃越出消力池使水闸下游受冲刷损坏，大多在下游无水或闸下水位很低时，闸门开启方式不当所造成。⑤根据各地水闸多年运用的经验，要满足在消力池内发生水跃，闸门逐级提升高度以一次0.2m~0.5m为宜，开始宜小，逐级可稍大，分次开启的间隔时间视下游水位趋于稳定所需时间而定；⑥过闸水流应平稳，避免发生集中水流、折冲水流、回流、漩涡等不良流态。在闸门大开度一次到位时最易产生集中水流和偏流，对水闸危害较大，运用中应注意避免。⑦折冲水流和回流会使闸下河床两侧冲淤不平衡，引起河床变形，影响泄水量。这两种流态常发生于闸前来水主流不正的水闸。避免的办法，一般应通过水工模型试验得出改进闸门操 作的方式，或在实际运用中摸索出一套控制闸门的方式进行调整，有时甚至还要采用工程措施。⑧多孔水闸闸门应按设计提供的启闭程序或管理运用经验进行操作运行，一般应同时分级均匀启闭，不能同时启闭的应由中孔向两边孔依次对称开启。
三、安全观测问题分析
河床冲刷，多因超标准泄流、偏流泄水或违反操作规程启闭闸门出流而引起的，因此必须加强对分洪闸的监视。例如，水流形态、闸后河床变形等有关观测工作，严防消能防冲设施遭受损坏，及时发现险情，及时采取措施，变被动抢险为主动防止，将隐患消除在萌芽状态。这是实行科学化动态管理的手段。
1、水流形态观测。水流形态观测包括水流平面形态和水跃观测，一般采取目测，主要监测过闸水流对消能设施的影响，可根据工程运用方式、水位、流量等组合情况不定期进行。密切注意有无不正常的水流现象，如水流是否平顺，下游水跃位置是否正常稳定、是否超越消力池范围，跃后水流是否平稳，有无漩涡、洄流、折冲水流、浪花翻涌等现象。如发现上述不良水流时，应详细描绘记录，包括水流形态、位置大小、上下游水位及闸门启用情况。据此分析产生的原因，并采取如调整闸门开度等适当的办法予以解决。
2、闸后河床变形观测
对闸后河床进行变形观测的目的，在于掌握河床的冲刷情况，了解水闸工程安全状况及过水能力大小，以便制定防冲措施，保证水闸工程安全和正常运用。这是检验水闸消能工设施的有效性及闸门控制运用的合理性的最直观、最准确的办法。规程规定，河床冲刷较严重时，应在每年汛前、汛后各观测一次；当泄放大流量或超标准运用、冲刷尚未处理而运用较多时 应增加测次。
四、有关工程养护问题分析
消力池、门槽范围内的砂石、杂物应定期清除。消力池内的砂石受流水冲动，往往在池尾槛附近反复滚动，严重磨损底板面层混凝土。当闸下河床 .或海漫/ 发生冲刷破破坏后，若冲刷坑已影响工程安全时，应及时处理以防止冲坑继续扩大。对于河床冲刷的保护，经济而简单的办法是因地制宜地对冲刷部位采用抛石护底，一般自开始冲刷的地方起沿冲刷坑底向外抛石，抛石长度应超过冲刷坑最深处，这样冲刷坑并不被填平，仅加了一层块石保护层，而使该处的过水断面仍放得很大，减小了流速，保持了较深的尾水，使冲刷力大为减弱。若冲刷坑较小而不影响工程安全时，则将坑略为抛平然后以同一厚度抛填块石，或不作处理，但要加强观测，监视其变化。
五、结语
分洪闸的闸后冲刷破坏是一个较为普遍的现象。形成闸下冲刷的原因很多，主要是由于设计不当，或管理不善造成的，可以大致归结为：当水闸泄水时，过闸水流受闸孔约束，流速增大，具有较大的动能，流态也复杂，挟沙能力强，加之河床土壤抗冲能力常较小，从而形成闸后冲刷。本文主要就分洪闸的运行与管理问题进行了深入的分析，谈了谈自己的观点，可与同行共同探讨。
参考文献
[ 1]SL75-94.水闸技术管理规程[S]北京：中国水利水电出版社
关键词：锦屏二级水电站；预应力闸墩；锚索张拉；变形观测
中图分类号：[TM622] 文献标识码：A 文章编号：
1 工程概况
锦屏二级水电站位于四川省凉山彝族自治州木里、盐源、冕宁三县交界处的雅砻江干流锦屏大河弯上，是雅砻江干流上的重要梯级电站。锦屏二级水电站利用雅砻江下游河段150km长大河弯的天然落差，截弯取直，获得额定水头288m。电站总装机容量4800MW，单机容量600MW。工程枢纽主要由首部拦河闸坝、引水系统、尾部地下厂房三大部分组成。
首部拦河闸坝位于雅砻江锦屏大河弯西端的猫猫滩，拦河闸坝主要由泄洪闸和两岸重力式挡水坝段组成，全长165m。其中，泄洪闸段长100m，闸室上游设长30m的铺盖，闸下设60m长的护坦，护坦末端设100m长的块石海漫进行消能防冲。泄洪闸共5孔，每孔净宽13.0m，单边闸墩宽3.5m，闸高34m。
泄洪闸闸墩采用预应力结构形式，共设主锚索150根，次锚索120根。其中主锚索设计锁定吨位5000KN、超张拉吨位5300KN、永存吨位4200KN，次锚索设计锁定吨位1500KN、超张拉吨位1600KN、永存吨位1200KN。闸墩混凝土标号为C30，闸墩锚固块混凝土标号为C40。.
2 变形观测方案
在闸室下游110m处布置一个混凝土观测墩和在闸室上游150m处布置三个混凝土观测墩，满足锚固块整体在可观测范围内，在锚固块上布置观测点，采用全站仪进行观测。
2.1 设备及人员配置
主要配置以下性能稳定、质量可靠耐用、精度符合要求的测量仪器设备，设备配置见表1：
表1
2.2 观测点的布置
观测点布置原则：可观测性、实用性
可观测性：闸坝在进行变形观测时，闸室正进行闸门安装及其它部位的混凝土浇筑等施工，观测点的布置必须不受其它施工的影响。
实用性：观测点的布置具有锚固块变形的代表性，且观测的数据能为闸门安装后的调整提供有效的变形数据作为依据。
闸墩锚索布置如下（图1～图2）：
图1 闸墩锚索布置图
图2 闸墩主锚索在锚固块的布置（A－A剖面图）
每个闸墩锚固块布置5个观测点，具体布置见图3。
图3 锚固块观测点布置图
说明：图中颜色表示采用有限元法计算的理论变形，不同颜色锚固块在闸墩预应力锚索张拉完成后不同部位的变形程度；“X-数字” 表示变形观测点的编号，其中“X”表示闸墩号，“数字”表示该闸墩锚块的观测点号。
2.3测点形式与施工
在观测点部位混凝土中用冲击电锤钻Φ25mm、深15cm的孔，在孔中埋入外径20mm、内径14mm（与棱镜杆直径一致）、长15cm的的棱镜杆不锈钢套筒，套筒与钻孔之间的间隙用水泥浓浆填筑密实。在填筑水泥浆强度达到7.5Mp后，把AL-402 SIN型观测棱镜插入不锈钢套筒中共观测使用。在棱镜附近挂上小彩旗和警示牌，防止施工人员损坏。
2.4 观测方法及顺序
观测采用方向法观测9个测回，边长测量用正倒镜各2个测回，在观测工作开始前先从温度计上读取温度（温度精确读至0.5度），再从气压计上读取气压（气压精确读至1hpa）。将读取的温度、气压输入至仪器内，然后开始观测。每次测量从左至右依次由1#闸墩至10#闸墩的顺序观测。
2.5 观测时间
锚索张拉前完成各测点的原始数据测量；为减少气温等环境因素对测量数据的影响，锚索张拉开始后，测量时段尽量安排在每天早上7：30～11：00、下午17：00～19：00进行观测。
2.6 观测数据的处理
由于每次变形观测测量数据繁多，为了减少数据处理工作量，测量数据采用《徕卡TCA机载自动监测软件》（V1.0CN）进行处理。经过处理后的变形数据反映了锚固块测点在三个方向的变形量，即闸室上、下游方向（X）、闸室内侧、外侧向(Y)和垂直竖直方向(H)的变形量，分别为X、Y和H。
3 变形观测数据成果及分析
锚索张拉完成锚固块的变形数据统计如下（见表2）。
表2
从表2统计数据分析知：
（1）预应力锚索张拉完成后，闸墩锚固块整体向闸室上游、闸室内侧及竖直向下存在位移变形；
（2）闸墩锚固块不同位置点在预应力锚索张拉完成后的变形（位移）与理论变形趋势（图3）基本一致；
（3）闸墩锚固块变形量较小，锚索张拉对工作弧形闸门安装产生的影响很小。
4 结语
锦屏二级水电站拦河闸坝闸墩锚固块预应力锚索张拉变形观测是成功的，为工作弧形闸门安装调整提供了依据，达到了变形观测的目的，为同类工程提供并积累了一定经验。
论文摘要：麻湾引黄灌区工程，自1989年2月21日破土动工，至1991年6月末全部竣工，总投资4005万元。是当时全省黄淮海平原农业开发和黄河三角洲开发的重点工程项目，也是当时东营市建市以来地方兴建的大型引黄灌溉工程之一。
东营市是一个水资源相对缺乏的城市，在实施部级战略，建设高效生态经济区的大背景下，强化水资源统一管理，搞好水资源的优化配置和高效利用，实施灌区续建配套与节水改造项目建设，促进灌区水利事业可持续发展非常必要。在此，笔者认为：要进一步强化以黄河水资源为主的水资源统一管理、优化配置和高效利用，搞好引黄灌区综合治理、节水改造和续建配套项目建设，促进引黄灌区可持续发展势在必行。
一、麻湾引黄灌区设计规模
东营市麻湾灌区是在原打渔张引黄灌区工程基础上，调整、改建而成的。新建引黄闸和总干渠，贯通原打渔张灌区二、三、四干渠，进而成为独立引黄灌区。引黄灌溉既保障了农业丰收，又补充了地下水，淋洗了盐分，有效地保证了地下水位的稳定和水质；设计灌溉面积4.93万公顷；年引黄河水1.5到2亿立方米，实际灌溉面积在3万公顷以上。
麻湾引黄闸位于黄河右岸的东营市东营区龙居乡麻湾险工上。总干渠自引黄闸下向东南，穿过南展堤大孙闸经大孙村西，向东南直插原打渔张四干渠，顺四干渠向东至庞家节制闸，然后沿四干四支折向正南，横跨打渔张河、穿过支脉河，经广青路南闫家泵站提水后，过三干向南，在广饶温楼闸入二干。由麻湾引黄闸至二干温楼闸，总干渠纵贯2县区5乡镇， 全长33.2千米。麻湾灌区控制范围，即原打渔张灌区二、三、四干的控制范围：新广蒲河以南、小清河以北(通过二干十二支过清工程也可过小清河)、广南水库以西、东营市与惠民地区边界以东。
麻湾灌区设计规模：引黄流量60立方米每秒，1条总干，3条干渠，1条分干，控制面积7.02万公顷， 设计灌溉面积4.93万公顷。各类建筑物103座，其中较大型建筑物有麻湾引黄闸、 大孙灌溉闸、打渔张河渡槽、支脉河倒虹吸和闫家扬水站等5座，改变了灌区范围内靠天吃饭的局面。
二、麻湾灌区改扩建工程
(一)三干渠改造恢复治理工程
为了解决广饶县2800公顷和广北农场1000公顷农田灌溉， 1991年4月市人大代表视察东营水利工作时，张万湖副市长指示：由市引黄灌溉管理局牵头，组织广饶县和广北农场对三干渠下游进行工程恢复技术设计。设计由东营市水利勘测设计院承担，1992年6月完成全部设计。
设计原则：既要保证三干下游用水，又要汇入二干5.0立方米每秒的流量，以缓解二干下游的供需矛盾，解决原三干渠供水范围没有包括的右岸 (其右岸原属二干供水范围，因偏远、地势高而难供水)供水问题。
该工程由东营市引黄灌溉管理局组织施工，于1992年3～6月施工，共完成土石方23.5万立方米，建筑物37座，其中有李庄节制闸、泄水闸、尾水闸修复、丁庄渡槽，干渠排沟生产桥12座，支门21座，完成投资147.09万元。三干下游的恢复治理，结束了广饶县丁庄乡和广北农场等单位40年来靠近干渠而又用不上黄河水的历史。
(二)总干渠渠首段衬砌工程
由于受东张铁路桥桥底高程限制，麻湾灌区在原设计中，引黄闸到东张铁路桥段渠底比降是1/11000， 在没有渠首沉沙的情况下，经一年运行，造成渠首淤积严重，因此对渠首需要进行改造。由东营市水利勘测设计院设计，将渠首渠底高程抬高75厘米， 将比降由1/10000调整为1/7000，将底宽由28米扩大到33米，将流量由60立方米每秒加大到80立方米每秒。 该工程由市引黄灌溉管理局于1992年9～12月组织施工，完成展区内2.3千米的砼板衬砌，投资150万元，有效地减少了水量流失，节约了水资源，提高了引黄灌溉效率。
(三)总干大孙灌溉闸以下衬砌工程
1998年6～8月，由东营市灌溉管理处设计并组织施工，对大孙闸以下3.2千米进行砼板衬砌，投资250万元，从此改变了该段渗漏严重的现象，进一步提升了干渠整体效能。
(四)四干渠改扩建工程
麻湾灌区四干渠是东营区和胜利油田用水的重要输水渠道。由于黄河近年来经常断流，造成四干下游农田和胜利油田广南水库严重缺水的困难局面。对四干进行改扩建，满足东营区东部4个乡镇和广南水库用水需求，由四干、五干共同向广南水库输水，实现“二龙抱珠”，是东营区和胜利油田多年迫切要求。根据东营市和胜利石油管理局《第七次联席会议纪要》，由胜利石油管理局供水公司委托东营市水利局勘测设计院，对四干渠进行改扩建设计。
四干渠工程改扩建工程总体布置是：扩建四干进水闸，改建北隋节制闸、大许节制闸，新建王岗节制闸；扩大四干断面，底宽由8～5米加大到18.5～11米；流量由15～5立方米每秒加大为50～30立方米每秒。干渠长度由30.30千米延长至32.28千米，终点到广南水库2号沉沙池。 在2号沉沙池前新建浮筒式扬水站，8台机组，设计扬水能力30立方米每秒(此站由河南省水利勘测设计院设计)。干渠为土渠，比降1/6000；其中4处弯道长1089米护坡， 护坡结构自上而下为：60毫米厚、30毫米厚聚苯乙烯保温板(阴和0.2毫米厚塑料薄膜。
整个干渠分为两段布置：四干渠首至东辛路：长8.07千米，北坝基本不动，搬南坝向南拓宽；排水沟设南岸。东辛路至广南水库沉沙池泵站：长24.21千米，南坝基本不动，搬北坝向北拓宽；排水沟设干渠北岸。麻湾灌区四干改扩建工程由胜利石油管理局和东营区人民政府组成施工指挥部，市水利局负责质量监督和竣工验收。1998年3月开工，10月完工，总投资4800万元。
四干渠改扩建工程完成改建长度32.28千米，土方329万立方米；改建四干进水闸(新增4孔) 1座，改建、新建节制闸3座(北隋、大许、王岗)，改建支门36座，新建支渠扬水站18座，新建改建生产桥及公路桥21座；新修东辛路至庞家进水闸柏油路一条，长8.0千米；新建、扩建4处管理站(庞家、北隋、大许、王岗)；四干下游沿渠道新建泵站专用电力线16千米，进一步提升了工程整体面貌，增强了节水综合效益，促进了灌区社会效益的发挥。
三、麻湾灌区节水改造工程
20世纪90年代以来，黄河来水与需求矛盾日益突出，兴建节水型输水工程已成为弥补水资源不足的重要措施。一方面是水资源的严重匮乏，另一方面灌区灌溉水利用系数仅为0.45左右。灌区设计灌溉面积4.93万公顷，现状有效灌溉面积4.00万公顷，实际灌溉面积只有3.33万公顷，因此麻湾灌区建设节水型输水工程已经非常必要。 麻湾灌区节水改造工程是全国大型灌区续建配套与节水改造项目之一， 搞好灌区节水改造对促进灌区经济发展具有十分重要的意义。
四、麻湾灌区节水改造续建北延工程
2010年6-9月间，由东营市水利局组织承建的东营市麻湾灌区续建配套与节水改造工程：“总干渠北延工程”是以麻湾总干作为引水水源，以原打渔张总干作为输水渠道，将麻湾总干、曹店干渠、胜利干渠贯通，可以有效利用麻湾引黄闸的引水优势，实现引黄工程联合调度，水量互补，提高引黄供水保证率；同时，还可以联通广蒲河，老广蒲河、五六干合排、清户沟、广利河等城市水系工程为其建设提供可靠水源；另外，作为一条分干渠还可以向龙居、史口两镇供水，满足区域农业灌溉用水需要。
麻湾总干渠北延工程控制灌溉面积19.10万亩，设计流量20立方米/每秒，该工程严格按照《灌溉与排水工程设计规范》和《水利工程质量体系》要求施工。工程级别为3级，建筑物级别为4级。主要建设内容包括衬砌渠首进水闸（设计桩号：0+000）--南二路桥（5+110）段5.11km渠道以衬砌为主的配套与节水工程；坼除重建生产桥3座；新建生产桥1座；维修生产桥1座；坼除重建支渠进水闸1座；新建支渠进水闸4座；改造支渠提水泵站2座。工程共完成土方（挖方）3.55万立方米；（填方）3.05万立方米，砌石6701立方米；砼及钢筋砼1141立方米。有效地改变了工程面貌，为保障东营市更加合理利用黄河水资源和促进黄河水城建设打下了良好基础。
五、麻湾引黄闸新建闸前泵站工程
中国运河工程的发展，大体经历了初创期、大发展期、完善期和维持期。这一进程正好紧扣着中国封建社会、中央集权的封建帝国的建立巩固、发展兴盛和逐渐衰落的全过程。
春秋战国时期，是运河工程的初创期。这一时期的运河工程主要分布在大江大河的下游各诸侯国。由于封建生产关系的兴起，各诸侯国势力日益强大，纷纷与周天子分庭抗礼，相互间征战杀伐，攻城略地。开凿人工运河，发展水上交通，成为大江大河下游各诸侯国兴图霸业的战略举措。公元前486年，吴王夫差主持开凿今扬州至淮安的邗沟，连通了长江水系和淮河水系，这是世界上有文献记载的最早的人工运河。夫差同时还开凿了今江南运河中的无锡古运河段。公元前361年，魏国又在今开封附近开凿了鸿沟，把黄河与淮河支流颍水相连，从而使黄河、淮河、长江三大水系可以通航。齐国为了沟通都城临淄与中原水路联系，也开凿了连通淄水与济水的济淄运河。其他局部地方的人工运河还有很多，但当时开凿的人工运河都有一个共同特点，即规模都不太大，多是尽可能充分利用现有河流水系进行疏浚、拓展、沟通连接而成的。
秦汉时期，是运河工程的南北向大发展期，也正是大统一的封建中央集权帝国建立和巩固时期。秦灭六国，为了征服岭南，在公元前219年开凿了广西兴安的灵渠工程，把长江水系和珠江水系连通起来。秦同时还拓展了江南运河工程。西汉为了改善京都长安与中原地区的运输，于公元前129年开凿了关中漕渠，后又重整鸿沟水系，引黄河水东流分为两支，一支入淮河支流颍水，一支入淮河支流涡水，入涡水一支后称为汴渠。这样，就在黄淮间形成扇形漕运水系。东汉定都洛阳，为了更好地控制中原和东南，王景治河时，对汴渠工程进行了系统整治，为隋代开凿通济渠奠定了良好基础。到三国时期，从202年到213年的12年中，曹操为了扩大和巩固对北方的统治，又连续在华北平原黄河以北开凿了白沟、平虏渠、泉州渠、利漕渠、新河等5条人工运河，把黄河水系与海河、滦河水系连成一体，同时又开凿睢阳渠，进一步改善了汴河航道。
隋唐时期，是运河工程的东西向大发展期。为了加强政治中心与经济发达地区的联系，加强封建朝廷对全国的控制，隋唐大力拓展、贯通以洛阳为中心的向东南、东北的东西方向水运交通。587年，隋在邗沟基础上开通山阳渎，使今淮安到扬州间水道更加便捷。605年，征发河南、淮北百余万人在古汴渠基础上，开凿东南向的通济渠，成为洛阳南下淮安、江南的主要水道，全长2200余里，并再次整治了淮扬各运道。608年，又征发河北诸郡百余万人开凿了东北向的永济渠，在曹魏时期开凿的白沟、平虏渠等河渠基础上，打通了洛阳北上北京的水运通道，长2000余里。610年，又进一步整治了江南运河，这样从洛阳南下杭州，北上北京，全长近5000里的水运大通道就完全形成了。宋金时期，由于战争原因，加上黄河水患，通济渠、永济渠部分河道被破坏，但总体维持了畅通。这一时期工程技术、管理有较大进步，使人工运河系统得以支持封建社会经济持续发展和中央帝国对全国主要区域的控制。
元、明、清三代定都北京，这一时期是运河工程的完善期。隋唐运河已为京杭大运河准备好了主要工程基础。大规模的全国性运河开凿工程已逐渐减少。运河工程建设的重点，主要是在隋唐宋的基础上进一步优化渠线、完善工程、提升技术、攻克关键、加强管理。1194年黄河夺淮，破坏运道，黄、淮、运在清会，河道水系十分复杂，给这一时期运河工程建设又增加了极大难度。元代最重要的贡献就是，在1261年至1289年近30年间，连续开凿会通河、通惠河、济州河等重要工程，大幅度缩短了隋唐运河从北京到淮安的距离，初步解决了船队翻越山岭的难题，基本奠定了今日京杭大运河的格局。明代则进一步优化渠线和分水工程，并开始重点治理清口黄淮运交会工程。清代则基本完全集中在清口及其附近河段治理。1855年，黄河在今河南兰考县铜瓦厢决口，改道北流，在临清将京杭大运河拦腰冲断。持续运行600年的京杭大运河北方段被迫断航。新中国成立后，北方河段部分恢复航运，而南方淮扬段、江南运河段则一直保持畅通。
纵观历史，中国大运河不仅促进了封建王朝的建立和巩固，成为整个封建社全时期的经济动脉；长期保障了长安、洛阳、开封、北京等封建社会历代都城的繁荣，而且带动了运河沿线天津、德州、临清、济宁、淮安、扬州、镇江、常州、无锡、苏州、杭州等几十个城镇的兴起和繁荣，推动了南北经济文化的大交流和中华民族的大融合。随着大运河的中断，部分断航河段的沿岸城镇一度衰落。
京杭大运河：世界运河工程史上的杰作
在隋唐运河基础上，经过元、明、清三代持续不断改进、完善，最后形成了今天世界奇观的京杭大运河。它是中国运河工程发展2000多年的结晶，是中国古代水利科学技术和发明创造的集大成，是世界航运工程史上的杰作。
京杭大运河按其历史上穿越的地形和水域特征，可分为闸河段、湖区段、天然河段、河运交汇段。这漫长的航道，开凿十分艰难，维持它的长期正常通航更是不易。它必须解决六大难题：船队如何翻山越岭？如何解决航运水源？如何实现水量的合理分配与调节？如何实现运河与黄河、淮河的三河交汇并安全穿越（包括如何穿越长江）？如何确保洪水期运道的航运安全？如何组织建设这一庞大的工程系统和管理这一系统？这在当时都是世界性的难题。中华民族凭着自己的聪明才智和几千年来在治水实践中积累的丰富经验，在京杭运河上创造性地建设了宏大工程系统和完善的管理系统，保证了近600年全河的畅通。
（1）创建了梯级船闸工程系统。中国是世界上最早发明船闸的国家，也是最早建造多级船闸的国家。船闸雏形是斗门，相当于单闸。斗门出现之前是靠堰埭助运。423年，扬州附近运河建造2座斗门。这是京杭运河工程上最早的闸门。984年，北宋创建了有名的真州闸。这是世界上最早的复式船闸，比西方建造的荷兰船闸要早约400年。到明代，梯级船闸数量增至38座。就是靠着这38座船闸有序的不断提升水位又不断降低水位，浩荡的运输船队得以平稳地翻山越岭。京杭大运河上的梯级船闸工程系统要比西方同类建筑早350年。
（2）创建了南旺分水工程。这一工程始于元代，完成于明代永乐年间。船队要翻山越岭必须找准分水岭，才能在制高点有效控制分水岭两边的河道合理分流用水，满足船队上行与下行的航运要求。京杭运河开通之初，分水岭选在济宁附近。运行后发现，济宁往北引水十分艰难。后来在当地有经验的老人白英的建议下，最后才选在了济宁以北的汶上县南旺。经过周密规划，以南旺为中心，构建了完善的分水枢纽工程：在汶水下游筑戴村坝，拦截全部汶水西汇南旺；整治南旺分水处的南旺东西湖、马踏湖、蜀山湖、安山湖等几处湖泊，使之成为分水脊上的调节水库；在关键位置设置斗门和南北分水闸门。在水源工程、蓄水工程、节制工程的协同配合下，根据北边水少，南边水多的特点，南旺分水枢纽实现了“七分朝天子，三分下江南”的合理分流，确保了漕运船队顺利翻山越岭，体现了很高的航运枢纽规划水平和工程技术水平。
（3）创建了黄、淮、运交汇的清口水利枢纽工程。运河北上，淮河西来，黄河南下，三者交汇于今淮安的清口，形成世界上罕有的大江大河平交格局。京杭运河南下北上的漕运船队，要在这样复杂的水系格局下，特别是在汛期黄河洪水泥沙的威胁下，保持漕运的安全畅通，是极其困难和极具风险的挑战。这一难题一直困扰了京杭运河500年。通过开河、中河，使运河逐步脱离黄河的直接干扰；不断加修高家堰大堤，拦截淮水尽出清口，并辅以引河等措施，约束淮水冲刷清口和三河交汇区域黄河淤沙，保持运口的畅通；避免黄河洪水的直接冲击和运口不断后退，运闸十分复杂；在交汇地区黄河堤岸和高家堰大堤大量增建减水闸和滚水坝，确保不断淤积的河床和洪泽湖在黄、淮汛期高水位下不致危及运道和里下河地区河道的安全。不断完善和维护这套工程体系，成了明代后期、清代治河、保证漕运的重点工程和中心任务，耗费巨大的财力、民力。这是在当时科技水平、经济水平下，人与自然力持续500年的殊死较量。这在世界治河史和航运史上都是绝无仅有的。
（4）发明创造了航运节水工程澳闸和调节水柜。984年创建了复式船闸，这是航运工程技术的一大进步。但是，每开闸一次，总是要走泄一部分水量。为进一步解决航运节水问题，北宋时期在淮扬河段又创建了节水型船闸――澳闸。其具体结构及工作原理为：在船闸旁建上、下两个水澳。澳又作，即水柜或贮水塘。水澳的进出水与船闸闸室相连，有闸门控制。上、下澳蓄水高程控制在适当位置，使船闸闸室的水能放入下澳，上澳的水能放进闸室，下澳的水可以用水车车入上澳，使部分水量可以重复使用。当船只下行，进入闸室，开启下游侧闸门放船前，先将下澳室进水门打开，船闸闸室内的水放入下澳，水位迅速下降。当闸室内水位降至与下游河段水位相平时，关闭下澳进水闸，再打开下游船闸门，船只驶出闸室平稳进入下游。而船闸内的水量却没有走泄，进入了下澳室贮存起来，再用水车车入上澳室。当船只上行时，船只进入闸室，闸门关闭，打开上澳与船闸之间的连通闸门，将上澳的水放入闸室。当闸室内水位与上游河段水位持平时，则关闭上澳与船闸室之间的连通闸门，然后打开上游侧船闸门，船只平稳进入上游，然后将船闸关闭，船只上行和下行过程则算完结。这是一个十分巧妙的设计，大大节约了运船过闸的耗水量。北宋时期澳闸迅速在淮扬运河、江南运河中缺水的河段普及，以至朝廷后来设专官管理澳闸。澳闸这一发明创造，距今已900多年，其完全符合现代船闸的节水设计的理论与实践。
京杭运河穿越长江的扬州与镇江的渡口工程，也是解决运河与大江大河平交问题的创造。扬州附近的瓜洲与镇江附近的京口，是漕运船队穿越长江、进出淮扬运河、江南运河的必经之地。而长江不仅风大浪急，扬州、镇江一带还受江潮影响，长江主河道也有摆动变化，这些都给船队进出两岸运口带来影响。东晋时，长江主槽南移，造成邗沟至长江的出水口淤堵。永和年间（345―356年）不得不改修邗沟南段，开仪征运河将入江运口上移。隋代开山阳渎时，长江主流又有变化，为了缩短运道，又改运河从今扬子桥附近入江。到唐代开元年间，扬州与镇江之间的长江主槽又北移，扬州一侧的瓜洲直对镇江一侧的京口。于是，在737年，开凿新河即伊娄河，省去水陆转运环节，成为当时山阳渎直达长江的新运河。同时，为了适应江潮变化，在两岸运口建闸节水或引江潮助运。元明清时期，运河脱离黄河之前，运道在徐州茶城进入黄河和在山东临清进入卫河都有这样的交汇问题，但也都因地制宜、因河制宜地创造了丰富多样的河运交汇工程措施。这在世界航运工程史上是罕有的。
（5）创建了航运安全工程系统。京杭大运河的河槽段（徐州至淮阴）和湖槽段（淮安至扬州）在很长一段时期都是“借河行运”或“借湖行运”。因此，在汛期都容易受到洪水的威胁。为了保证运道的安全，在堤岸适当位置建设了一系列的防洪安全工程――滚水坝和减水闸。即当河、湖水势过大或运河中水位过高，对运道或船队安全造成威胁时，由滚水坝或减水闸将洪水排泄掉。中国水利工程中的泄洪建筑出现很早，秦时期就有记载。但正式出现“滚水坝”的名称并把它系统地运用到运河工程中作为航运的安全工程，这在世界上也是最早的。明清时期在运道上建造了大量滚水坝、减水闸。明代对滚水坝、减水闸已有规范性设计建造要求，距今已有400多年历史。
（6）创建了一整套工程建设管理系统。京杭大运河规模如此宏大，工程如此复杂，动员人力物力如此巨大，完工以后的运输组织管理，工程的完善与维护，都是极为复杂的系统工程。建造不易，管理更难。因此，在漫长的运河建设与运河管理实践中，我们的祖先不断总结出一整套京杭大运河的工程建设指挥体系、运河管理指挥体系、漕运运输指挥体系，并制定了一套完善、严密的章程规划、制度措施。为保证京杭大运河历代浩大工程的建设目标得以成功实现和保持运道长久通畅提供了重要保障。
京杭大运河工程创建的这六大工程系统和管理系统，是古代水利科学技术的重要组成部分，是中国水利文明的重要标志之一，也是世界航运工程史上的杰出成就。
大运河遗产：活态文化遗产如何保护与利用
作为世界上最早开凿、规模最大、距离最长、持续发挥效益最久的人工运河，作为中国封建社会兴衰的历史见证，作为中国水利文明的重要载体，大运河不仅是中国宝贵的历史文化遗产，也是全人类的宝贵文化遗产，并且是还在持续发挥重要作用的活态文化遗产。所以，2006年全国政协55名委员联名提案，要求把大运河作为中国申请联合国历史文化遗产的重要项目，立即得到国家的支持，并受到大运河流经的6省2市的高度重视，在全社会也引起极大反响。全国政协连续组织了6次学术讨论和跟踪调研，有力地推动了大运河申遗工作的展开。大运河申遗工作提高了广大干部群众对祖国文化遗产价值的认识和保护的责任感，促进了对文化遗产的保护和合理利用。
大运河工程历时久远，规模宏大，区域广泛，涉及多地区和部门，更重要的是，它是活态的文化遗产。这样世界罕有的历史文化遗产申遗，不仅对我们是第一次，对世界历史文化遗产申遗工作也是第一次。它必然会碰到许多前所未有的问题，必然会与国内外现行的有关文化遗产及其申遗工作一些概念、规则、工作发生碰撞。这些问题乃至矛盾，既是挑战也是机遇。
大运河“申遗”工作碰到的第一个问题，就是何谓“活态文化遗产”；第二个问题是，根据“活态文化遗产”的特点，它的“申遗”标准应该如何全面理解；第三个问题是，要落实到位的根本，“活态文化遗产”应如何保护和合理利用；第四个问题是，大运河“申遗”对政府部门的工作有何启示。
“活态文化遗产”不是静态的“文物”，而是流动的文明史。它的“活态”说明，它一直在为人类服务，不仅有传承教育功能，而且有实际使用价值；它的“流动”，说明人类不断在创造文明，适应自然社会的历史变化，并使其在新的条件下持续为人类服务，更彰显了这类文化遗产对人类智慧的凝聚，因而更具有价值。
申遗组织提出的对历史文化遗产重在保护的原则是完全正确的。但是，对还在使用中的“活态文化遗产”如何保护是新课题。我们当然不能为了利用而毁掉我们的宝贵文化遗产，但也不能为了“保护”遗产而放弃、影响活态文化遗产为人类继续发挥更大的作用。对静态的文物类遗产，对它的利用主要是发挥传承文化、教育后人的功能，这比较好办，保护起来，不准随便动它，更不允许改变它。而对活态文化遗产，除了发挥传承、教化功能外，还有继续发挥其使用价值的功能。因为人类创造这些文明的初衷，是为了使用而不是为了展览，在使用中发现其价值，所以才需要保护和传承。因此，对活态文化遗产，特别是作为一定历史时期社会生产力载体的活态文化遗产，对还有重要使用价值的活态文化遗产，应该在加强保护的同时，合理发挥它的使用功能，并在使用过程中加强保护。而对其已经退出使用功能又具有标志性价值的部分，则应作为静态文物认真加以保护。这样，就可以使“活态文化遗产”的保护和利用有机结合、相得益彰。
关键词：葛洲坝 三峡 关键技术 应用 发展
葛洲坝工程是二峡工程的航运梯级，担负着渠化三峡大坝至宜昌的38km天然河道，并对三峡电站日调节非恒定流进行反调节和利用河段落差发电的任务。葛洲坝工程是三峡工程的组成部分，是其反调节枢纽。
葛洲坝工程于1981年通航发电，20年来运行实践证明：工程设计先进，施工质量和主要机电设备质量优良。葛洲坝工程成功地解决了一系列的科学技术难题，如：工程河势规划和泥沙问题、复杂的工程基础处理问题、大流量泄水闸消能问题、高水头大型船闸的设计施工与管理、大型低水头水轮发电机组设计制造与运行管理、大型金属结构的设计与制造和安装、大流量截流及深水围堰设计施工、混凝土高强度施工技术和大型工程现代化施工管理等。本文就几个主要问题论述葛洲坝工程关键技术在三峡工程的应用及发展。
1 河势规划与枢纽布置问题
大型水利工程枢纽布置应从研究河势，即研究河流水流和泥沙流势入手，做好建坝后河势规划，安排好河流动力轴线，即主流线。主流线不平顺，坝下出现折冲水流，对泄洪、排沙、通航、发电都不利，而折冲水流顶冲河岸，易导致崩岸，威胁沿岸人民生活生产。葛洲坝工程枢纽布置经过反复分析研究和一系列水工泥沙模型试验，确定采用“一体两翼”的布置方案。从平顺长江主泓河势，以利于泄洪排沙、消能防冲和导流截流，决定挖除河床中的葛洲坝小岛，拓宽二江河槽，布置泄水闸，作为枢纽的主要泄洪、排沙建筑物，使长江主泓自南津关以下直达二江泄水闸，水流比较平顺，是为“一体”。在二江泄水闸两侧布置大江和二江电站，其引水渠则分别自主泓的左右两侧引水，形成“两翼”。在两岸靠岸侧布置两条独立航道，即大江及三江航道，分别设一座船闸及两座船闸和大江泄洪冲沙闸及三江冲沙闸。这样布局，把河道和过水建筑物内在组成一个整体，形成顺应坝区河势规划的枢纽布置。适应了分期施工、导流、截流和提前发挥通航、发电效益的要求：
葛洲坝工程分两期施工：先围二江、三江。修建二、三江上下游土石围堰及一期土石纵向围堰，形成二、三江基坑。修建二江泄水闸、二江电站、二期纵向围堰和三江船闸及冲沙闸。由大江宣泄洪水，维持长江原河道通航，冉围大江，实现大江截流，填筑二期上下游土石围堰与已建成的二期纵向围堰形成大江基坑，修建大江电站和大江船闸及冲沙闸，江水从二江泄水闸渲泄，三江船闸通航、二江电站发电。“一体两翼”的格局，从总体上解决了泄洪、排沙问题。二江泄水闸，以上游左右侧防淤堤和下游左、右侧导墙为制导，配以拦导沙建筑物，承担枢纽的泄洪、排沙任务；而以大江、三江冲沙闸为辅，分别承担相应的泄洪排沙任务；并在大江、二江电站厂房设排沙底孔，以分担排泄各自的厂前来沙。葛洲坝枢纽运行20年，各建筑物互相配合，形成全线泄洪排沙，达到了泄洪、排沙的要求，保证了工程的安全和正常运行。2条航线、3座船闸的布局，采用“静水通航、动水冲沙”的基本措施，保证了航运畅通和水运事件的持续发展。
三峡工程枢纽总体布置的特点是坝址流量和年通过的泥沙总量大、坝区地形复杂。设计上对枢纽布置进行了大量分析和模型试验研究工作，并借鉴葛洲坝工程实践经验。综合考虑坝址自然条件和便于泄洪、排沙、通航、发电以及便于导流、截流和提前发挥通航、发电效益等因素，优选的枢纽布置也呈“一体两翼”格局：挖除河床中的中堡岛，将泄洪建筑物布置在河床中部，电站厂房分别布置在泄洪坝的左右两侧，泄洪深孔高程较两侧电站进水口低约20m，以利主泓泄洪排沙；在左、右岸电站厂房设排沙孔，可分担排泄各自厂房前的来沙；通航建筑物布置在左岸，远离大坝泄水建筑物和电站，较好地解决了通航建筑物与发电、泄洪的关系和坝区泥沙淤积与通航水流条件问题，适应了分期施工、导流、截流和提前发挥通航、发电效益的要求。
三峡工程分三期施工：第一期工程围主河床左侧的后河，沿中堡岛左侧修建一期土石围堰，在其保护下，扩宽加深后河成导流明渠。并修建混凝土纵向围堰，同时在左岸修建临时船闸，并开始施工五级船闸及升船机挡水部位（上闸首）的土建工程；长江水流仍从主河床渲泄，船舶在主河道照常通航。第二期工程围主河床，修建二期上下游土石围堰，并与已修建的混凝土纵向围堰形成二期基坑，施工大坝泄洪坝段，左岸厂房坝段及电站厂房；继续施工升船机挡水部位，并完建五级船闸；江水从明渠渲泄，船舶从明渠及临时船闸通行。第三期工程封堵明渠，修建三期土石围堰，碾压混凝土围堰和混凝土纵向围堰，形成三期基坑，施工右岸厂房坝段及电站厂房；碾压混凝土围堰及其以左的大坝挡水，江水从泄洪坝段底孔及深孔渲泄，船舶从五级船闸进行，左岸电站发电。 2 高水头大型船闸关键技术问题
三峡工程和葛洲坝工程，可渠化重庆以下的用江航道，淹没滩险，改善水流条件，提高航道通过能力，缩短运输时间，降低运输成本，航运条件得到根本改善，万吨级船队可直达重庆。因此，三峡工程是实现长江航运目标的重要组成部分，它的兴建将使用江变成真正的“黄金水道”。将促进西南地区的发展和西南腹地与沿海地区的经济交流。
三峡工程通航建筑物规模和尺度与葛洲坝工程通航建筑物相匹配；两线船闸的闸室有效尺寸与葛洲坝工程的1号和2号船闸相同，即280×31×5m（闸室有效长度×有效宽度×闸槛上最小水深）；一级升船机承船厢有效尺寸与葛洲坝工程3号船闸相同，即120×18×3.5m（有效长度×有效宽度×厢内水深）。
三峡工程双线五级船闸是当今世界规模最大，水头最高、技术复杂的多级船闸。长江水利委员会在全国各有关部门大力协助和支持下，经过长期深入勘察、设计、科学试验研究和反复论证，较好地解决船闸布置、通航水流条件，引航道淤积，输水系统水力学、高边坡稳定、建筑物结构型式，超大型人字门及启闭设备等，系统关键技术问题。三峡工程船闸设计中启用和发展，葛洲坝工程船闸的关键技术。
2.1 通航建筑物总体布置中泥沙淤积碍航和通航水流条件问题
三峡工程通舫建筑物总体布置通过多个方案的比选，船闸和升船机均布置在左岸。船闸布置在左岸临江最高峰坛子岭的左侧，升船机位于坛子岭的右侧，船闸线路总长6112m。主体段长16。7m。上、下游引航道长度分别为2113m和2722m。船闸最大通航流量56700m3/s，上游通航水位：初期135～156m，后期145～175m；下游通航水位52～73.8m。双线五级船闸布置较紧凑。线路总长度相对较短，引航道下游口门条件较好，设备布置与技术条件均与葛洲坝1号、2号船闸相近。
三峡工程通航建筑物航道泥沙淤积的特点：水库运行初期泥沙淤积量较少，后期淤积量较大；一般年份淤积量比大水多沙年少，淤积主要发生在汛期；口门内淤积量比口门外少。葛洲坝工程采用 排（排沙）、防（防淤）、导（导流导沙）、冲（冲沙）、清（挖沙）等5种手段，较好地解决了坝区泥沙淤积碍航和通航水流条件问题。三峡工程吸取了葛洲坝工程的实践经验，结合其实际条件，采用以下综合防淤、清淤措施，解决其引航道泥沙淤积碍航问题：（1）通过大坝泄洪深孔和电站冲沙孔将坝前的大部分泥沙排往大坝下游；（2）在上、下游引航道临江侧修建人工防淤隔流堤；（3）将位于升船机右侧用于施工期通航的临时船闸改建成冲沙闸，并辅以机械松动及降低下游水位进行冲沙；（4）采用自航式高性能挖泥船挖除口门内外未冲上的淤沙，下阶段将进一步研究适当加大冲沙流量的可行性，三峡工程通航建筑物的总体布置，在解决了引航道碍航泥沙淤积的同时，妥善解决了过坝船队（舶）的通航水流条件问题。
2.2 高水头船闸水力学问题
葛洲坝工程船闸是我国在多沙河流上修建的第一座高水头大型通航建筑物。设计弃泄水时间为12mm，船闸允泄水时输水系统的流量大。船闸水力学主要解决防止输水廊道阀门段发生变化、气蚀、满足闸室内船舶（队）的停泊条件的要求和防止船闸充、泄水产生较大的超灌、超泄，影响人字门工作条件等问题。为保证船舶（队）在闸室的停泊条件，1号、2号船闸闸室的布置、分别采用4区段纵支廊道正向出水和3区段纵横向支廊道侧向出水的形式。并在出水口设置消能措施运行情况青蛙：闸室充泄水时，船舶的缆绳拉力符合设计标准，船舶（队）在闸室内随水位升降十分平衡，满足了在闸室安全停泊的要求；为防止较大的超灌、超泄，主要采用适当提前关闭允、泄水阀门的措施。可把闸室的超灌、超泄值控制在15cm以内；阀门段水力学条件基本达到了防止空化和气蚀的要求，但原设计的通气措施不能完全实施，没有取得预期的效果、在充泄水时，产生较大声振现象，经研究，改用在反向弧形门门楣处通气管口下方设置挑流坎，形成负压自然通气的装置，原来的声振现象基本消失，阀门顶部的强空化得到充分抑制，明显改善了阀门后的水力学条件。
三峡工程双线五级船闸是当今世界水头最高、闸室及闸（阀）门最多、运行情况最复杂的船闸。虽然三峡船闸较葛洲坝船闸设计难度更大，但葛洲坝船闸设计基本理论、研究方法和工程经验，仍在三峡工程船闸设计中发挥了重要作用。葛洲坝1号船闸闸室底部纵支廊道四区段顶部出水盖板消能的等惯性分散式输水系纷型式，解决闸室超灌、超泄的提前动水关闭阀门措施和人字门近坎冲淤措施。均已用于三峡工程双线五级船闸；葛洲坝船闸为减免阀门段空化和声振，首次采用门楣通气并通过加设负压板实现门楣稳定的自然通气的综合措施。为三峡船闸和其它高水头船闸减免阀门段空化提供了重要的原型应用依据。
三峡五级船闸中间级船闸阀门段廊道防空化声振问题是其关键技术，主要受阀门开启方式。廊道布置高程和体型，阀门型式、门楣体型与通气及其它因素影响，对阀门开启方式进行了多种方案研究比较，从满足输水时间和有利于防空化等方面考虑，采用1～2min快速均匀连续开启阀门的方案。以利用水体惯行提高后廊道内压力及抑制门体缘水流旋流发展，从而抑制门后水流变化的发生和发展。三峡船闸水头已超过目前国内外已建船闸水头，为防止阀门段空化，经过大量的分析研究及试验验证，采取以降低阀门段廊道高程，增大淹没水深，提高门后压力为基本措施，同时辅以门后廊道突扩体型、快速开启阀门及门楣设置负压板自然通气，可防止发生空化。
2.3 超大型闸门及启闭机设计
2.3.1 大型人字门及启闭机
三峡工程双线五级船闸共设21扇人字闸门，最大门高38.5m。设计水头36.75m。单扇门叶宽20.2m，门厚3.0m。最大门重840t。总水压力126.400kN。为当今世界尺寸最大，水头最高的人字闸门，闸门采用平板横梁式，闸门轴线与船闸横轴线的夹角22.5°。在总结葛洲坝船闸实践经验的基础上，对三峡船闸人字闸门门体结构、材料等进行了多项革新，并充分考虑疲劳应力对结构的影响和采取对应措施。门体结构上采用变截面变翼缘主梁及优质合金结构钢，适当加强门体边柱，易引起应力集中的位置采用圆弧过渡等有效措施，以确保门体具有合理的强度和刚度；优化杆件连接的型式以改善局部的受力条件；承压条件材料选用不锈钢并增设了油润滑装置以防止支承而锈蚀和门轴柱挤卡；人字门顶枢采用楔块调整的A杆刚臂式，对顶枢拉架底部固定件施加预应力以增加其稳定性和控制其变形：人字门底枢采用固定式，适当加大蘑菇头半径，以减小球瓦承压应力；顶枢及底枢采用自润滑轴承，以防止油润滑不良导致抱瓦影响船闸正常运行：人字门底止水改用水平止水以防止闸门振动影响止水效果，同时可减少闸坎泥沙淤积对关闭闸门的影响。
三峡船闸第1闸首的人字门最大淹没水深35m，约为目前世界上已建船闸淹没水深最大的葛洲坝1号、2号船闸的1.8倍，为解决启闭力过大的难题，首次采用大型液压直联式启闭机，以克服大淹没水深带来的开关门阻力。该启闭机采用无级变速新技术，并改善优化影响闸门阻力的边界条件，减少人字门启闭时两头大中间小的阻力峰值，使启闭力减小到2700/2100kN。降低了启闭机的技术难度；启闭机按程序形成速度曲线降低了启闭机功率；加设防反向荷载闭锁装置。并在油缺尾部加设了弹性支承，以增加闸门和油缸运行的稳定性，大大提高了闸门运行的可靠性，人字门液压启闭机采用卧缸布置，油缸长8668mm，内径580mm，活塞杆行程7276m。
2.3.2 大型阀门及启闭机
三峡工程双线五级船闸地下输水隧洞共设24扇允泄水阀门，其阀门选型参照葛洲坝船闸采用反向弧门，中间各间首阀门孔口尺寸为4.2×4.4m，操作水头45.2m，超出当今世界已建成船闸的同类闸门水头30％以上，为世界上水头最高的反向弧门，门型为横梁全包式，门重80t。葛洲坝工程各船闸运行中，阀门下游面板经过门楣过流区时，钢板气蚀形成一定范围和浓度的气蚀面和气蚀点，影响到阀门的使用寿命和运行安全。三峡船闸阀门设计，将其下游面板改用不锈钢复合板，以提高面板抗气蚀破坏的能力，延长使用寿命，在门楣和底坎设置通气孔，以防止或减弱阀门面板及底缘的空化。阀门支铰采用自润滑轴承。阀门采用坚缸液压启闭机操作，启门力1500kN。阀门井深87m，阀门吊杆总长72.2m，由5节组成，为世界同类阀门之冠。为解决动水作用的影响，吊杆导向滑槽分5段布置，埋设在门井井壁上，允泄水阀门的正常工作方式是动水开启，静水关闭，也可在事故情况下作事故关闭运行，为减少闸室超灌超泄过大对人字门启闭力的影响，根据需要，阀门在适当时机也要提前作动水关闭运行。 3 大流量截流及深水围堰关键技术问题
3．1 大流量深水河道截流
葛洲坝工程大江截流是长江干流上首次截流，设计流量7300～5200m3/s。龙口水深10～12m，合龙抛投料数量22.8万m。大江截流水深、流量大，且二江分流导渠及泄水闸底板比龙口河床高7m，截流难度较大，其规模和主要技术指标在当时国内江河截流中前所未有，在国外水电工程中亦属罕见。设计上通过大量水工模型试验研究和分析计算，选用上游围堰戗堤双向进占立堵堵截流。下游围堰戗堤尾随进占，不承担落差的截流方案。并采取多项降低截流难度的技术措施，确保了截流工程的胜利实施，实际激流流量4800～4400m3/s，最终落差3．23m，合龙仅用36h，创单戗堤立堵截流抛投强度7.2万m3的纪录。
三峡工程坝址位于葛洲坝水库内，大江截流技术在葛洲坝工程经验基础上有较大发展，截流最大水深达60m，居世界首位。截流设计流量14000～19000m3/s；实际截流流量11600～8480m3/s，居世界截流工程之冠，截流施工与航运关系密切，截流合龙时机必须顾及明渠通航水流条件，不允许造成长河航运中断，截流河床地形地质条件复杂，花岗岩质河床上部为全强风化层，其上覆盖有砂卵石、残积块冰体、淤砂层，葛洲坝水层新淤砂在深槽处厚5～10m，深槽左侧呈陡峭岩壁，这都对戗堤进占安全十分不利。截流戗提抛投料199.65万m3，龙口宽130，抛投量20.84万m3，截流工程规模大，工期紧、施工强度高。三峡工程大江截流与葛洲坝工程大江截流相同，采用立堵截流方案。设计上针对三峡工程截流水深，戗堤抛投进占过程中出现堤头坍塌等问题，进行物理模型试验研究并辅以理论分析及数学模型计算，结果表明，堤头坍塌生成因素复杂，其中流速和抛投料不相适应是造成坍塌的主要原因，而水深大（即戗堤高）是影响坍塌规模的最主要因素，在大江截流合龙过程中，借鉴葛洲坝工程大江截流水下抛投护底结构的经验，采用龙口河槽预平抛垫底、减小龙口水深的技术措施，并辅以优选戗堤堤头进占方式及抛投方法等安全保障措施，防止了截流戗堤堤头坍塌事故的发生，效果良好。
葛洲坝工程大江截流龙口段河床采用预平抛30t重钢架块石笼和25t重预制块拦石坎护底。三峡工程大江截流龙口段河床实施预平抛垫底方案时，为解决石渣料及砂砾石料在深水动水中抛投时的到位成型及漂移特性问题，设计在总结葛洲坝工程大江截流预平抛施工实践经验的基础上，结合工程实际开展了系列试验研究，并通过实船抛投试验，取得了用以指导水下抛投的水力要素和施工参数，从而使龙口段河床平抛的砂砾石料及块石石渣料到位成型较好，并经受了汛期大流量的冲刷考验、平抛垫底施工是成功的。
根据局里的安排，本人牵头，处里有关职工参加，以进一步做好水资源管理和水量调度工作为主题，进行了调研分析并提出了几点看法和展望，形成了调研报告，下面作一简要汇报。
一、地表水资源量及利用程度分析
根据我局所辖的工程范围和工作职责，流域地表水资源管理和调度主要在中下游平原河道范围，为了弄清地表水资源总量和实际利用情况，根据历史水文资料进行了频率分析及河道耗水量计算。
（一）水资源量分析
**岳城水库总出库、卫河元村两水文站分别为**、卫河干流的控制站，其径流量分别代表了流出**、卫河流域的地表水资源总量。如忽略两水文站以下河道沿岸排入的少量涝水，在扣除引黄外调水量后，两水文站的径流量即代表了**岳城水库以下、卫河元村水文站以下可利用的地表水资源量。
统计了两水文站1980～20xx年26年的年径流量资料并进行了频率计算。
岳城水库出库、元村两站年径流的均值分别为3.28、8.05亿m3，最小值分别为0.23、2.65亿m3，最大值分别为13.1、19.45亿m3。两站均值之和为11.33亿m3。
对应于保证率95％、75％、50％，岳城水库出库年径流为0.33、1.08、2.43亿m3；元村年径流为2.90、4.42、6.76亿m3。
需要解释一下，均值与50％保证率所对应的中值概念不同，由于少数大洪水拉高了均值，均值一般大于中值。
通过分析可以得出以下结论：卫河的水资源量远大于**，两者相比，均值、中值的倍数分别为2.45、2.78；**的年际变化明显大于卫河，**的最小值为0.23亿m3，26年中有6年小于1亿m3，这说明岳城水库的水量不足，供水保证率不高，易出现供水“破坏”。
（二）河道耗水量分析
取**岳城水库以下、卫河元村以下、**新河辛集闸以上河道作为分析计算区域，岳城水库出库站、卫河元村站的径流量为入流，辛集闸的径流量为出流，入流与出流之差即为计算区域的地表水资源消耗量，这其中包括岳城水库供水量、河道两岸引水量、水面蒸发及河道渗漏损失量，三者中供水量、引水量占大头，所以耗水量的大小基本上反映了计算区域地表水的利用程度。有一点需要说明，根据历年的调度情况，经四女寺枢纽放入南运河的水一般不会入海，可视为消耗掉了。
由于辛集闸资料不全，只统计了1984～20xx年17年的资料，这也说明在辛集闸建水文站是十分必要的。
17年中，**河年平均来水6.28亿m3，辛集闸年平均入海1.09亿m3，区间年平均消耗5.19亿m3。
根据计算结果可知，中下游河道水资源消耗量很大，平均消耗量占平均来水量的83％，如扣除1996年数据则高达95％，年最大消耗量达13.77亿m3（1988年），17年中有7年辛集闸没有放水入海。从消耗量上看，中下游河道水资源的利用程度已经很高。
二、相关引蓄水工程情况
（一）干流节制闸
在卫运河、**新河、南运河（沧州以上）共有12座节制闸，分别为祝官屯、四女寺、袁桥、吴桥、七里庄、王营盘、罗寨、庆云、辛集、安陵、代庄、北陈屯闸。这些节制闸在水资源利用上起着蓄水及其为两岸引提水工程调节水位的双重作用。这12座节制闸中，七里庄闸归德州市管理，南运河上的3座归河北省南运河河务处管理，其余归我局管理。12座节制闸的总蓄水量13.7亿m3，我局管理的8座为0.99亿m3。
（二）干流两岸主要引水闸
20纪80年代以前，**运河的水资源量较为丰富，**运河平原河道堤防上修建了数量众多属沿河地方管理的引水闸和扬水站。近30年来，随着上游水资源利用量的增加，下游河道径流量逐年减少，加之水污染的加剧，使得多数引提水工程效能下降，维修经费不足，工程老化失修，甚至于废弃封堵。目前，在卫河下段、卫运河、南运河（沧州以上）及**新河沿岸，工程状况较好，有水还可使用的较大引水闸共32座，设计引水能力1236 m3/s。即使去掉捷地分洪闸和向大浪淀水库输水的代庄引水闸，设计引水能力也达956m3/s。
引水闸在分布上，南运河的密度多于其他河段，河北省的数量多于山东省。在工程状况上，因闸后渠道的过水能力小，引水闸的实际引水能力普遍低于设计值。由于地面下沉，沧州市境内南运河上引水闸的引水能力衰减最为明显。
（三）平原水库及湿地
在**运河中下游地表水资源利用范围内，有衡水湖、大浪淀、南大港、黄灶、杨埕等平原水库及湿地，总库容4.41亿m3，总面积208km2。这其中还没有统计白洋淀。这些平原水库及湿地在水资源优化配置中起着关键的作用，是重要的供水目标。向这些工程供水，可以更充分的发挥水资源在生产、生活、生态方面的综合效益。
（四）生态水网
河北省邯郸市于20xx年规划了生态水网的建设思路并开始建设实施。由于岳城水库可通过民有渠向其供水，邯郸生态水网的用水条件十分优越，20xx～20xx年平均年引水量约2亿m3，是岳城水库的重要供水目标。
邯郸生态水网由东部平原区、中部主城区和西部山区构成，其规划建设思路为“东蓄、中调、西治”。东蓄，即修复、疏通现有的农田水利工程，通过民有渠、滏阳河、东风渠、卫运河向东部平原13个县提供工农业和生态用水，恢复改善灌溉面积200万亩以上。中调，对部分工程进行必要的修复，将岳城、东武仕两大水库水源，分东西两路调入主城区，为景观建设提供生态水源并为码头工业城、铁西工业区提供工业水源。西治，通过修建水库、水池、塘坝、水窖及对现有水库进行除险加固，对西部山区2360km2未治理的水土流失区实施水土保持生态建设，实现“小雨不下山，大雨缓出川”。邯郸生态水网目前仍处于建设过程，随着工程的逐步实施，用水需求将逐步加大。
据了解，河南省安阳市也在筹划着对漳南灌区进行改造。漳南灌区由幸福、万金、洹南、洹东、汤河五个分灌区组成，设计灌溉面积120万亩，以岳城、小南海、彰武、汤河水库作为主要水源。工程实施后，对岳城水库的用水需求也将明显增加。
三、河道水污染状况
**运河资源型缺水与水质型缺水并存、并重，水污染对水资源的优化配置有不利影响。
根据我局监测情况，**运河除**外，现状大部分水体均受到严重污染。污染源主要来自河流沿线的企业，以及少量沿河城镇的生活污水。全水系60％的污染负荷来自河南的新乡、焦作、鹤壁、安阳，约40％的污染负荷来自山西的长治、河北的邯郸和山东的临清、德州。一般年份，卫河淇门及其以下河流水质为劣v类，主要污染物cod、氨氮、挥发酚最大超标倍数（以《地表水环境质量标准》gb3838-20xx中iii类水标准计）可达数十以上。水质与河道流量的关系较为敏感，在暴雨洪水发生后，河道水质随着流量的加大会有明显的改善。
自二十世纪80年代以来，河道污染总体上呈加剧趋势，但近两年随着中央科学发展观得到贯彻落实，各级政府经济增长模式发生转变，河道水质已开始好转。照此趋势发展下去，河道变清已不再是遥不可及的事。
长期以来河道水污染虽然十分严重，但多数情况下仍符合农灌水的标准。根据《农田灌溉水质标准》（gb 5084-92）中旱作作物类别的标准对1998～20xx年的水质监测资料进行评价，在18项重叠指标中，只有化学需氧量存在超标情况，最大超标倍数为3.1（20xx年卫运河白庄桥断面）。此外从沿河两岸长期引污灌溉的实际情况看，尚未证实对人类健康会造成什么严重影响。当然此问题应由专业部门去研究及下结论。引污灌溉明显减轻了对海洋环境的污染，这一点是无可争议的。
四、几点看法及展望
对于今后如何搞好我局的水资源的管理和调度工作谈几点看法及展望。
（一）要加强中下游河道的水质水量联合调度
在水质水量联合调度方面，近几年已有几次尝试，随着水质的逐渐好转，将使水质水量联合调度更加具备条件也更有必要。局机关有关部门及局属有关单位应密切配合，搞好水文水质监测和洪水预报，进一步加强水质水量联合调度，坚持以人为本，面向流域生活、生产、生态需要，优先解决最迫切的问题，使有限的水资源发挥出最大的社会、经济效益。
（二）**实施水资源统一管理和调度是必由之路
前面已经提到，保证率95％时岳城水库的总出库水量为0.33亿m3，这仅满足邯郸市生活用水输水管道对保证率的要求。可目前岳城水库还承担着向邯郸市生态水网供水及向安阳市提供生活、工业及农业用水的任务，以国家规定的供水保证率标准来评定，岳城水库早已经超负荷，在水文账上是经不起推敲的。近几年岳城水库是实施过长距离调水，也湿润过**，但那都是相机运作的。相机的含义就是没保证和不确定，期背景就是水量不足。随着邯郸市生态水网的扩大及安阳市漳南灌区改造工程的实施，岳城水库的供需矛盾还将进一步加大。解决此问题，落实国务院批复的**分水方案对**实施统一调度是唯一可行的途径，对此已做过深入的研究探讨。国务院1989年批复的**分水方案之所以迟迟得不到完全落实，不是方案不合理，主要原因是有关方面不愿意触动长期以来河南河北两省在引水方面的既得利益，怕影响到稳定。随着邯郸、安阳两市在供水方面对岳城水库依赖性的加大，相信两省对落实分水方案的态度也会发生转变，届时落实分水方案就是顺理成章的事。对此我局应着眼于未来，在上级部门的领导下，更加主动工作、超前工作，争取早日实现。
（三）应开展中下游河道分水方案的研究及制定工作
因为河道水质差及山东省靠着黄河，长期以来山东省从中下游河道的引水量远远少于河北省，省际之间引水的矛盾远小于排水的矛盾。但将来水质变好了会不会发生变化，届时又如何平衡省之间、市之间、县之间的用水矛盾和需求。在新的矛盾产生之前，旧的平衡打破之前，政策方面的研究应该先行一步，应该开展**运河中下游河道分水方案的研究及制定工作。
（四）应开展引水工程监管方案的研究
如果对沿河的引水工程没有有效的监管手段，水资源的统一管理和调度就难以有效实施，分水方案就可能成为一纸空文。由于历史原因，**运河的堤防上存在着大量的的引提水工程，实施监管似乎难上加难。但不要被这些数据所吓倒，在这些引提水工程中，很大一部分已废弃甚至封堵，对于尚在使用的，只要控制住其中引提水能力较大的就掌握住总水量的百分之七八十。以引水闸为例，据我们掌握的资料，卫河元村以下，在我局管辖的堤防上只有19座在使用，对这19座引水闸以及不超过10座较大扬水站实行监管就简单多了。至于监管技术，目前的选择余地很大，也很成熟，只要建设经费有保障，可以说不怕做不到就怕想不到。
【关键词】挡潮闸;闸下淤积;原因分析;防治对策
1.闸下淤积的原因
1.1自然原因
潮流的涨落运动给予输沙有利条件，大量泥沙被带入闸下河道。落潮作为一个沿程冲刷的过程，但对于粒径较小的泥沙而言，落潮流速小于起动流速，涨潮含沙量明显大于落潮含沙量，泥沙逐渐堆积。
1.1.1风暴和盛行风对于闸下壅水有促进作用，含沙量迅速增加，有助于泥沙落淤。若盛行风方向和入海水道方向一致则导致海风顶托潮水使得落潮流速减慢而涨潮流速加大，加速闸下淤积。
1.1.2闸下河段曲流的发育导致径流及落潮水流行水不畅，狭长而蜿蜒的河道，感潮迟缓，水面坡降在泄流时较小，流速低，启动和挟沙能力差，易淤积港道。
1.2工程原因
挡潮闸兴建在沿海河口后，闸下引河的淤积加快，主要体现在如下几个方面。
1.2.1建闸后径流分配过程改变及河流径流量减小
由于建闸前上游有水必排，冲淤及时，建闸后上游水源被控制，排水量减少，汛期将多余的壅水排放，非汛期则蓄水灌溉，这样难以有足够的水量保证“冲淤量年平衡”。
1.2.2围垦的负面效应
在沿海滩面不断淤积推进的前提下人工围垦扩大土地面积适应国民经济发展需求是合理的，但是随着围垦面积的急剧增加闸下淤积情况也随之恶化。
1.2.3潮流量减少
由于上溯到潮区界的潮流量被闸身截断，潮棱柱体相应减少，相对来说纳潮容量变小，平均落潮流量(包括上游下泄径流量)也随之相应减少。
1.2.4上游河道断面小于闸孔净宽，减弱了下泄速度，加重了闸下淤积。上游河道过水断面的大小、行水障碍、淤积程度都会直接影响排泄速度，同时影响闸下水道的稳定。来水量的快慢、多少与下游水道的淤积有着紧密的联系。
2.减淤措施
2.1水力冲淤
2.1.1进行水源调度，增加港道泄水量，集中水量进行冲淤。
2.1.2根据规律调整闸门运行，选择正确时段，用高速水流冲淤
可以利用洪水连续冲淤；也可以使用风速风向，潮汐规律等集中水头差冲淤；开孔流、去除上游淤积，近闸位置局部清淤等。
2.1.3纳潮冲淤
纳潮冲淤对于解决河口水力冲淤水源不足的情况十分有效。试验结果表明，纳潮冲淤成本低廉，水源充足，不与工农业生产用水冲突，但无法避免上游淤积的问题。纳潮冲淤必须具备一些条件：一是在农业不用水的时候；二是纳潮闸需配备有反冲设施，上游须建控制潮水上溯的工程；三是在咸水可能回溯的河段，各引水口建封闭闸，阻止咸水进入农田。
2.2机械冲淤
2.2.1高压水泵疏浚高压水泵冲淤施工原理简单，即用高压水冲刷淤泥成泥浆，且和水充分混合，带动水流紊动，加大水流的挟沙能力，从而达到清淤的成效。主要用于切除边滩、河道、河心岛水上部分淤泥。这种方法费用低，设备简单，冲淤效果好，但是无法进行水下清淤作业。
2.2.2挖泥船疏浚
下泄径流减少是挡潮闸下港口发生淤积主要原因之一，也就是缺少足够的冲淤水源。作为港口清淤方法之一，挖泥船疏浚必不可少。不受水源限制是其最大的优点，还可以使用排泥管和泥浆泵输送泥浆至预定的填土地点，进行综合利用，吹填造地。挖泥船疏浚清淤内河效率较高，成本低廉；在潮汐河口由于受潮汐涨落的影响较大，需候潮施工，清淤效率相对较低、成本较高，可作为缺水年份或少数情况下，港道清淤补充措施。
2.2.3裁弯取直
闸下河道发生严重弯曲是淤滩持续发展可能的结果，严重影径流或响落潮流的冲刷能力，从而影响排涝。裁弯就是借助水流的冲刷力，根据港口弯道发展规律，将极端弯曲的河道裁直的举措，降低弯道上游的洪水位是它的主要作用。裁弯取直相当于缩短闸下引河长度，裁弯后河流的流速、比降和水流的夹沙能力加大，有助于闸下清淤，提高排涝能力。裁弯取直虽然对于提高河道排水能力比较管用，但花费较高。
3.防淤措施
3.1工程防淤
修筑导堤
依据河口特性，因地制宜地拟定合理的工程措施，才能取得完好的结果。在河口一侧或两侧修筑导堤，一是稳定和约束下泄径流，束水攻沙，稳定并改善出口水深，从而达到减少引河淤积的效果；二是改变水流条件，切断由风浪掀起的海滩泥沙补给源，减少涨潮流挟带进入引河的沙量。
3.2植物防淤
在上游植树造林保持水土，在浅海滩涂大量种植固滩促淤植物，对于减少水中含沙率非常有效。 [科]
【参考文献】
［1］中国水利百科全书[M].北京:中国水利水电出版社，1990．
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关键词： 启闭力 测试 评估
中图分类号：TV文献标识码： A
1.工程概况
秦淮新河节制闸工程位于南京市雨花台区天后村秦淮新河入江口处，与秦淮新河抽水站、鱼道及船闸、堤防等共同构成秦淮新河水利枢纽工程。枢纽采用闸站结合的布置形式，节制闸位于抽水站北侧，设计泄洪流量为800m3/s，校核流量为1100 m3/s，系大型水闸，共12孔，每孔净宽6m。工作闸门分上下扉，联动启闭，上扉门为钢筋混凝土梁板结构直升门，下扉闸门为平面直升式定轮钢闸门。采用12台2×10T 弧门卷扬式启闭机启闭。启闭机提升机构采用双联滑轮组，由两个单联滑轮组构成。钢丝绳的一端固定在上扉门门顶，通过动滑轮另一端固定在卷筒上。
近年，下扉门由混凝土闸门改为钢闸门，减小了闸门自重。2011年8月23日，闸上水位8.51m，闸下水位6.00 m，闸底板顶高程0.0m，闸门开度达0.4m时，闸门无法正常关闭。2012年，设计院进行启闭力复核计算后，每扇下扉门增加了配重45kN。为了解启、闭过程中闸门受力情况，确保水闸工作正常，选择试验工况，测试启闭机（卷扬机）钢丝绳内力过程线，分析启门力、闭门力与水位、开度间关系；运用试验结果，推算不利工况，启门力、闭门力大小范围；评估了闸门控制运行安全可靠性，为设计及运行管理提供参考依据。
2.启闭力测试
2.1.测试仪器
卷扬式启闭机启闭力测试就是测试钢丝绳内力（张力），常用仪器有拉压传感器、钢丝绳张力测试仪（卡扣式钢丝绳测力计）。拉压传感器测量钢丝绳内力，需先将拉压传感器与钢丝绳串联，准备工作量相对较大，精度相对较高；钢丝绳张力测试仪测量钢丝绳内力，仅需将张力测试仪卡在钢丝绳上，准备工作量相对较小，精度相对较低。本测选用钢丝绳张力测试仪试验，运用标准配重块，现场标定复核测试精度，确保在较小的工作量下得到较高的测试精度。
钢丝绳张力测试仪（卡扣式钢丝绳测力计）测量包括三部分硬件，见图1启闭力测试示意图：传感器、KH系列推拉力计采集仪、计算机。其中传感器原理为：钢丝绳受力后，在一定标定距离内，推开其一个较小的固定位移，该推力与张力之间的比值为定值；采集仪，KH系列推拉力计具有数显功能，显示钢丝绳拉力实时值；运用数据线与计算机相连，通过采集存储、显示软件，可以保存数据及显示过程曲线，实时了解钢丝绳张拉变化。所测两钢丝绳内力分别为闸门左右吊点启闭力二分之一。
图1启闭力测试示意图
2.2.试验工况
选择4#、5#、6#、8#闸门进行启闭力测试，试验时上、下游水位情况见表1所示，4#闸门开度3.5m，5#、6#、8#闸门开度0~1.0m。4#闸门试验期间，内河检修闸门关闭，下扉门上、下游水位差接近0，启门力主要为自重与浮力差值，相对稳定，在此工况下，运用标准配重块（20kg/块），校核钢丝绳内力测试传感器。为了评估工作桥承载能力，使启门力接近设计值，6#闸门试验时增加配重11kN。
表1 试验水位及配重记录
2.3.试验结果分析
（1）闸门启闭过程受力分析
闸门启闭过程中，闸门承受自重和动水压力，其中动水压力包括门顶水柱压力、下吸力、上托力、支承和止水摩阻力等。
闸门开启前，当闸门完全关闭，且闸门底止水与底板密贴时，门底橡胶止水处形成局部真空区，不承受上托力；闸门部分开启，由于水流较急，闸门底易形成负压区，从而产生下吸力；闸门开启过程中，门顶水柱重量大小随之变化；闸门开启过程中上、下游水压力差变化，摩阻力大小随之产生变化。
测试四，水位差4.03m时，8#闸门启闭过程曲线见图3，测试过程分3个阶段：I阶段为启门过程，II阶段为持住过程，III阶段为闭门过程。
图3 测试四8#闸门启闭过程分析图
I阶段，启门至停止间，即图3中c、e点，索力分别满足式（1）、（2），
（1）
（2）
II阶段，持住索力满足式（2），
III阶段闭门开始下降，即图中f点，索力满足（3）：
（3）
式中：― 索力（kN）；
― 自重，包括门叶自重和配重（kN）；
― 门顶水柱重量，含大气压作用（kN）；
― 最大静摩阻力（kN）；
― 摩阻力（kN）；
、 ― 下吸力、上托力（kN）
I阶段，闸门启动：A-a段，闸门承受自重及静摩阻力，闸门底上托力较小，随着启门力增大，达到峰值点a点，启门力等于静摩阻力、自重、门顶水柱重量之和；a点之后，闸门滑动，静摩阻力转为动摩阻力，摩阻力值减小，并突降至极小值b；
a-c段，闸门趋向滑动，门底存负压，随着启闭力增大，克服负压，止水与闸底板脱开，随即产生较大的闸门底上托力，启门力下降至极小值d；
c-e段，闸门启动后，摩阻力随水平水压力差减小而减小，下吸力随着负压变化而变化；约0.5m开度时，如e点，负压最大，导致下吸力增加，此时出现了启门力极值，也是最值。
II阶段，闸门持住，B-C钢丝绳索力有下降趋势，启门过程中，摩阻力方向朝下，停止后摩阻力仍向下，随着时间增加，摩阻力略有下降，甚至会方向改变，从索力放大图中可看出，索力有下降趋势。
III阶段，闭门启动：C-f段，钢丝绳向下行，摩阻力方向由向下变为向上，钢丝绳内索力突降，直接由C点降至f点；f-D段，闸门关闭过程中，门底上托力不断增大，接近闭门但还没有完全闭门时达到最大，如。在此之后，闸门降至闸底，钢丝绳由紧变松，钢丝绳索力突降为0，故对应的最小索力g值为闭门富裕力。
图3中，B、f摩阻力方向相反，索力差值的一半与水平水压力差的比值近似认为闸门摩力擦系数，计算结果为0.057。由于水流波动作用，下吸力、上托力作用不断变化，根据曲线波动，在测试工况其值均未超过45kN。启门力在0.5开度左右为启门不利位置，闭门力在闸门接近完全关闭时为闭门不利位置。
（2）闸门左、右两侧钢丝绳受力偏差分析
取5#、6#、8#启闭过程持住阶段B、𝜉（𝜉为B、C中点）、C三点处索力进行闸门左、右两侧钢丝绳受力平衡分析，见图3所示。求出左右两侧钢丝绳受力平均值，以“其中任意一侧钢丝绳受力与平均值的差平均值”作为钢丝绳受力偏差。分析结果见表3.2-1，结果表明，闸门两侧钢丝绳受力偏差均较小，最大偏差为3.18%。
表2闸门左、右两侧钢丝绳受力偏差分析单位：kN
（3）启闭力实测与理论值比较
根据《水工混凝土结构设计规范》（SL 191-2008），启门力、闭门力理论值按式（4）、（5）进行计算；启闭机滑轮组倍率m为4，故启门力、闭门力为左、右两侧钢丝绳索力测试值之和的2倍。根据实测索力过程线，得到实际对应工况最大启门力，闭门力，结果见表3、表4。内河7.3m，外河3.3-4.3m工况，最大启门力实测值为220.1kN；闭门力实测绝对值最小值为38.5kN，试验时各闸门闭门顺畅。
（4）
（5）
式中：、 ― 启门力、闭门力（kN）；
― 磨擦阻力的安全系数；
―闸门自重修正系数；
― 闸门自重修正系数；
― 作用在闸门上的水柱重量（kN）；
― 加重块重量（kN）；
― 上托力（kN），；
― 下吸力（kN），；
― 闸门底止水至上游游面板的距离（kN）；
― 闸门底缘止水至主梁下翼缘的距离（kN）；
― 上游水位（m）；
― 上托力系数；
― 两侧止水间距（m）；
― 闸门底缘D2部分的平均下吸强度kN/m；
表3最大启门力试验值与理论值比较
试验编号 试验值/kN 理论值/kN 试验值/理论值
注：左、右分别表示左、右两侧单股钢丝绳索力。
表4闭门力试验值与理论值比较
注：1、左、右分别表示左、右两侧单股钢丝绳索力；
2、闸门闭门力为负值，表示闸门依靠自重可以关闭。
3.控制水位启闭能力评估
设计、校核水位组合见表5，设计水位组合，上游内河6.5m，下游1.6m，水位差4.9m；校核水位组合，上游内河7.0m，下游长江2.0m，水位差5.0m。下吸力与水位无关，闸门接近完全关闭时，上托力取决于上游水头，故可根据不利水位推出不利工况下上托力和下吸力。
根据试验，闸门总重为140.1kN至155.0kN，评估启门力采用上限155.0 kN，评估闭门力采用下限140.1kN。摩阻力综合系数采用0.057。根据试验结果，下吸力、上托力18.9kN、40.1kN。设计、校核水位组合下，最大启门力分别为230.2、235.4kN，最小闭门力分别为36.7、31.3 kN。
启闭机为2×10T，启闭机滑轮组的倍率m为2，启闭能力为2×20T，满足启门要求；闭门时，自重140.1kN（取下限），上托力根据测试结果及水位取为40.1 kN，设计、校核水位组合下摩阻力、上托力等之和分别为103.4kN、108.8kN，闭门力为36.7kN、31.3kN，满足闭门要求。
表5设计不利工况表单位：m
表5设计不利工况启门力推算成果表单位/kN
表6设计不利工况闭门力推算成果表单位/kN
注：闸门闭门力为负值，表示闸门依靠自重可以关闭。
4.结论
选择4扇闸门进行了启闭力测试，得到了各闸门启闭过程线，反映了闸门综合摩阻力、上（波）托力、下（波）吸力，最大启门力、最小闭门力；运用所测相关数据，分析设计、校核工况启、闭能力安全性。
参考文献