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高坝闸门总体布置高坝闸门总体布置是水利工程中至关重要的环节，直接影响到水库的运行安全、防洪调度及水资源利用效率。其设计需要综合考虑地形地质条件、水文特性、工程规模以及运营管理需求等因素。
高坝闸门通常包括溢流闸门、泄洪闸门、引水闸门和检修闸门等类型。其中，溢流闸门主要用于控制水库水位，确保大坝安全；泄洪闸门用于在洪水期快速排放多余水量，减少下游洪涝风险；引水闸门则服务于灌溉、发电或供水等功能；检修闸门则是为了便于维护其他闸门及设备而设置。这些闸门根据功能要求布置在不同的位置，并通过合理的启闭顺序实现对水流的有效调控。
闸门布置时需注意以下几点：一是要保证结构稳定性和耐久性，充分考虑地震、泥沙淤积等不利因素的影响；二是优化平面与立面布局，使各闸门之间互不干扰且操作便捷；三是采用先进的自动化控制系统，提高运行效率并降低人工成本；四是注重环保措施，尽量减小对生态环境的破坏。
总之，科学合理的高坝闸门总体布置不仅能够保障工程的安全可靠，还能充分发挥其经济效益和社会效益。
著名高坝彩色照片及布
我国水力资源丰富，在水电建设中常遇峡谷高坝泄水建筑物的规划布置问题，其中控 制水流，调度库容往往涉及高坝闸门的总体布置问题。为此我们收集汇总国内外151座工 程，285幅图纸，其中国内工程30座、图71幅，国外工程121座、图205幅，另有插图9 幅。在一定程度上这些材料反映了当代高坝闸门总体布置的现有水平。本书的宗旨是试图 总结高坝总体布置中存在的一些矛盾，针对我国拟建大型高水头水电工程中的特点，提出 高坝闸门总体布置的指导思想，设计方法和处理途径，并以图集形式，分门别类介绍国内 外一些较优的布置型式，剖析其思路，阐明其特色和巧妙之处，逐图予以简要评述，以供 新建工程可行性研究和设计时参考借鉴。
【一）正确处理发电引水建筑物与泄水建筑物布置中的矛盾
3]。同时，洪水调度、临战人防又另有要求，必须首先优选孔口面积和设置高程。此 外，闸门孔面积的大小和设置部位(进口、中部或出口)等问题，又导致闸门金属结构与 水工钢筋混凝土结构之间的矛盾，如缺乏全局观点，片面强调工程主次，偏护.方，将难 点转移给金属结构，则一且闸门布置失宜，闸门启闭不灵，将导致工程失事，造成重人损 失，这方面的实例在历史上亦屡见不鲜。 此外，启闭机与闸门的布置也时有矛盾。当表孔与深孔重叠时，深孔的启闭机布置困 难。最好错开，避免重叠，否则须将深孔启闭机设置在坝体内的廊道启闭机房内，这又带 来了启闭机房处于高水头下的水封问题。若深孔闸门设于进口处，启闭机设于坝顶，则不 但有拉杆承压失稳和门体加重问题，而且坝体应力分析也较为复杂。此时，深孔明流泄 水，流速较高，压力较低，水流空化数较小，容易发生空蚀问题。若将闸门设于出口，则 水流流态较好，泄水道压坡线较高，进口门槽处等不易出现空蚀破坏。但有压泄水道若不 用钢板衬砌，则泄水道混凝土结构将承受内水压力，从而带来结构不稳定和渗漏等问题。 总之，闸门的孔口面积与设置高程之间、金属结构与水工结构之间、闸门与启闭机之 间都存在着矛盾，必须正确处理，妥善运筹，否则万一顾此失彼，在总体布置上稍有失 误，必将始患全局。所以，在可行性研究阶段，从事金属结构的设计人员最好能尽早地参 加总体布置的讨论，以求能充分论证闸门总体布置和选型的技术可能性，安全可靠性和经 济合理性。
三、世界大坝和水电站的建设水平
kW)。第三是巴西一巴拉圭的Itaipu水电站，计划装机容量为1260万kW，现已全部投 产。第四是美国的GrandCoulee水电站，计划装机容量为1083万kW，现已投产978万 kW。第五是委内瑞拉的Guri水电站，计划装机容量为1030万kW，现已全部投人运 行。这些是当代水电站建设方面的世界水平。坝和水电站建设的水平意味着对闸门的需 求。从属于上述高坝与大型水电站的闸门现有水平体现着技术的发展与可能性，反映了高 坝闸门总体布置的物质基础和指导思想。表1至表7列出了1991年统计的世界主要大坝 技术指标。
四、目前闸门的建设水平
闸门孔口面积和设置高程的确定方
泄水建筑物的总体布置要因地制宜，全而考虑水文、地形、地质、河势、施工和运行 管理等多方面的因素。高坝闸门的总体布置也应统筹兼顾，妥善安排。在选择闸门孔口面 积和设置高程时，首先要进行调洪分析，提出渡汛泄洪、水能利用、灌溉用水、临战人防 和放空水库检修所需的水位和流量。一旦流量要求既定，则应按水库的地形特性，分别提 出对泄量分配的时空关系。然斤参阅图1所示的规划流程框图，优选闸门孔口面积和设置 高程。 确定孔口面积和设置高程的具体步骤如下：首先根据水库的地形特点，通过调洪分析 提出库水位流量关系曲线Q=f(H（见图2).图3为美国Hoover坝的库容与水位关系曲 线；然后试算与其相适应的孔口面积和设置高程。为方便起见，制备了不同库水位下的表 孔溢流单宽流量，即q=f(h)和深孔泄流的单位面积流量，即q2=f(h(参阅图4)。 显而易见，表孔堰流的泄流能力远比深孔为大。在高水位下应尽可能采取表孔泄洪， 其超泄潜力较大．但堰顶高程较高，在中．低水位下无能为力，只好依靠深孔。在深孔泄 流时，其流量与水头的平方根成比例，泄流能力较低，同时，从水流空化数与水头的关系
曲线可见（参阅图5)，深孔设置高程过低，水流空化数也相应急剧下降，容易引起空蚀问 题，得不偿失。有时，为了满足放空水库的要求，不同层次的深孔只好采用接力泄水的办 法，控制孔口的工作水头。一般而言，水流空化数最好不低于0.3，否则混凝土表面的不 平整控制要求较高，导致施工困难，并且将增加工程造价和工期。按规划流程框图程序多 次反馈验算，逐步修正直至满足设计要求。同时论证国内可能达到的水平，质量及合适的 门型。这样就可优选闸门的孔口面积和设置高程， 水利枢纽总体布置和高坝闸门总体布置的制约因素较多。自然特点千变万化，犹如象 棋、围棋的奕法不得不借助棋谱，中医处方亦不得不借助脉案，船舶螺旋桨设计采用图 谱，以此类比推理，参考借鉴。今按不同河谷形态、不同水文条件和不同坝型分别列举闸 门的总体布置[5]至[24]
六、不同河谷形态中的布置
不同河谷形态不仅适应不同的坝型，闸门的总体布置亦不同。大凡狭窄河谷适宜选择 共坝或重力坝，宽阔河谷则适宜选择土石坝、连拱坝或闸坝
图6、图7为中国黄河上游狭谷中的龙羊峡水电站的平面布置及主坝上游展视图。 龙羊峡水电站的主坝采用重力拱坝，最大坝高为178m，总库容247亿m”，装机容量 128万kW，最大水头150m，闸门工作水头120m，最人流量5900m²/s。它采用溢洪道 表孔、坝体中孔、深孔和底孔，分层泄水，既满足泄量要求，也满足了消能防冲要求。图 7显示了各孔口部位、孔口面积和设置高程。 图8为LaBarthe双曲拱坝表孔及底孔闸门的布置方案。该坝地处狭窄河谷，流量不 大。泄水建筑物均布置在河道中央，均采用弧形闸f门。坝顶中部设4个10m×4.25m表 孔，最大流量为4×450m”/S。底部设2个3.5m×3.3m底孔，最大流量为2× 350ms。表孔闸门的启闭机设在坝顶，底孔闸门的启闭机设在坝趾，表孔采用坝顶跌 流消能。这种布置在平面、立面、韵面的建筑造型都较紧凑、简练和美观，是窄河谷、较 小流量的典型适例。
中国汉江干流上的丹江口水利枢纽工程如图9所示。坝址处河谷宽阔，因而采用宽缝 重力坝，其最大坝高为97m，水库总库容为208.9亿m”，装机容量为90万kW，泄洪建 筑物有深孔泄洪闸门和堰顶溢洪道两部份。深孔段长144m，位于河床右侧，设12个深 孔，孔口宽5m、高6m，设计水头46.8m，用弧形闸门控制，正常高水位时泄洪量为 9200m”/s。溢流段长240m，位于中部，设20个表孔，孔口宽8.5m、高22.5m，用平板
七、不同水文条件下的布置
水文条件的不同反映在库区降雨强度、降雨历时、径流系数等水文因素的差异，从而 影响设计洪水。我国大江大河的暴雨洪水峰高量大，有些河流还挟带大量的泥沙，使高坝 建设中面临泄洪排沙的艰巨任务。工程的防洪标准确定后洪水过程线峰型与洪量的尖坦大 小直接影响闸门的总体布置方案。就尖洪峰、大洪量，尖洪峰、小洪量。及坦洪峰、大洪 量的工程实例分述如下：
凹区峡谷河流，梯级开发时区间河槽纳蓄库容较小，山区暴雨洪水洪峰峰型尖瘦，但 历时较短，洪量较小，图11、12、13为中国猫跳河三级修文水电站的平面布置、下游立 视及溢流坝段剖视图等。此工程采用重力拱坝厂房顶溢流，最大坝高49m，总库容0.136 亿m”，调节库容仅0.0705亿m，库水位骤涨骤落。设计洪水（五十年一遇）为 1180m²s，校核洪水（二百年一遇）为1510ms，坝顶设3孔宽9.75m高5m及2孔 宽5.8m高5m的弧形闸门，溢流机会很多。
（三）坦洪峰、.大洪量 暴雨洪水来势不猛，但历时较长者属坦洪峰、大洪量类型。黄河上游龙羊峡水电站多 年平均降雨量271mm，集雨面积为131420km²，设计洪水流量为7060m²/s，洪量为159 亿m²：校核洪水流量为10500m²/s，洪量为235亿m”。刘家峡水电站多年平均降雨量 为250～750mm，集雨面积为181766km²，设计洪水流量为8720m/s，洪量为192亿 m²；校核洪水流量为10400m/s，洪量为229亿m”。这类工程所遇的多年平均降雨量较 小，集雨面积也较小，并且上游龙头水库库容较大，洪水调节性能较好。洪量虽较大，但 洪峰较为平坦，最大泄洪流量龙羊峡为8570m²／s，刘家峡为7950m²/s。泄洪建筑物的 布置以中孔、深孔及中高程泄洪隧洞为主，表孔为辅，分层宣泄流量，各梯级流量较为平 稳。 此外，埃及Aswan高坝，坝高111m，水库库容1680亿m’，调节径流系数为2.02。 中国新安江水电站，坝高105m，水库库容220亿m”，调节径流系数为1.96，都属多年调 节的大水库。它们可削减洪峰流量，减少泄洪时间，亦属于坦洪峰、人洪量的工程适例。
八、各类坝型的闸门布置
由于坝体结构、形式及建筑材料的不同200912厂房工程高大模板专项施工方案，闸门的总体布置亦各不相同。今将重力坝 （含宽缝重力坝、大头坝及拱形重力坝），拱坝（含重力拱坝、薄拱坝、双曲拱坝及连拱 坝)，土石坝（含土坝及堆石坝）以及其他（含厂房顶溢流、坝内厂房及支墩坝）分述如 下。
虽然坝高均不达30m，但造型别致，布置各有特色，故纳入本书，以供参考。