前言
闸，是治水的一种措施，也是人类与水相依相争相和过程中智慧的结晶。
水是人类赖以繁衍生息不可替代的自然资源，“逐水而居”、“依水而生”是必然的选择。随着生产力的发展，为了取用水方便和趋利避害，遂有了能动地改变“水往低处流”的行为，使其蓄泄由人，调控在我。大约在距今4000年前后，具有开关控制、能蓄能泄，被后世称之为水闸（有板、牐、斗门等称谓）的水工建筑物，在华夏先民的孜孜以求中问世生了。从简易的草泥闸，到结构完善的木闸、坚固耐用的石闸，再到浑然一体、造型各异的钢筋混凝土闸，水闸在演进中不断书写着创造和传奇，人类治水的脚步也不断更上一层楼。如今，当我们漫步于江河湖海之畔时，经常会看到“在水一方”有各类造型迥异、功能不同的钢筋混凝土大闸巍然屹立，默默地承担着人类赋予它们的使命——或泄洪排涝，或灌溉供水，或挡潮蓄淡，或保障通航，或兼而有之。
水闸，水工建筑物的骄子，从远古走来，一路沧桑一路风尘，见证着历史、记录着历史，更演绎着除水害、兴水利的动人乐章。
水闸的起源、沿革怎样？结构模样、功能作用怎么？水闸大观园的佼佼者是谁？下面的展示和介绍，将给您需要的答案。
一、何谓水闸
闸，形声字，从门，甲声。东汉许慎《说文》解释：“闸，开闭门也。”本义为开门、合门。《集韵》：“一曰以版有所蔽。”可见，所谓“闸”，就是用“板”把口门挡住，后来主要指控制河道水流蓄泄的装置。另外，还有一个“牐”字，从字形上看，指竹制物插入水中以挡水，后同“闸”。中国古代的水闸早期多称水门、斗门（陡门）或板、牐等，唐代以后方有水闸的称谓。
许慎《说文解字》
现代意义上的水闸，是指修建在河道或渠道上的“门”型低水头水工建筑物，具有调节水位、控制流量的作用。关闭闸门可以拦洪、挡潮或抬高上游水位，以满足上游取水、通航和改善生态等需要；开启闸门，可以泄洪、排涝、冲沙，或根据下游用水的需要调节流量。
古代文献上所说的“水门”，并非皆设有挡水的闸板，有的仅是一座取水口门。如东汉时汴渠引黄（河）水门之一的建宁石门，“门广十余丈”，下半部修成溢流堰，河水大时溢流入渠，河水小时则断流。后来，在科技进步的驱动下，水门上设置闸板调控水流渐成主流。最初的水闸当是草泥筑就，后来发展为木构、木石构、砖石构、石构等，日趋坚固完善。
元代王祯《农书》中的水闸形制图
二、水闸的类型
水闸作为普遍应用的水工建筑物，其类型各有不同。
1.按用途不同，可分为节制闸、进水闸、分洪闸、排水闸、挡潮闸、排沙闸、排冰闸、排污闸等。
不同用途的水闸在河道上的分布
A.节制闸：建在河渠上，枯水期下闸拦截河道，抬高水位，以利上游取水或航运；丰水期则开闸泄洪，并视水情控制下泄流量。位于河道上的节制闸亦称拦河闸。
B.进水闸（或称取水闸）：一般建在河道、湖泊、水库的堤坝上，用来控制引水流量，以满足灌溉、供水、发电等需要。因其通常建在取水口的首部，故多称渠首闸。
C.分洪闸：多建于江河的侧畔，用来将超过下游河道安全泄量的洪水分泄入预定的湖泊、洼地，及时削减洪峰，保证下游河道的防洪安全。
D.排水闸：通常建于江河沿岸。当外河水位上涨时关闭闸门，以防止外水倒灌；当外河水位退落时即开闸排泄除涝（渍）水。此类水闸具有双向挡水和双向过流的特点。位于多泥沙河渠上的排水闸，往往兼有排沙作用。
E.挡潮闸：建于江河入海口附近，以拒咸（防止海水倒灌）蓄淡，并排泄洪涝水。挡潮闸具有双向挡水的特点，一般而言，涨潮时关闭，退潮时视来水情况确定是否开闸泄水。
F.排沙闸（排冰闸、排污闸）：通常建在引水枢纽工程中，以排除泥沙、冰块、漂浮物等。
2.按建筑材料的不同，主要分为草闸、木闸、石闸、钢筋混凝土闸。
A.草闸：又称草泥闸，是利用草木和泥土修筑的水闸，其历史最为悠久。原始形貌已不可考，但必定规模很小且十分简陋。20世纪六七十年代，在内蒙古河套、河南原阳、山东打渔张等引黄灌区，草泥闸还偶有使用。不过，这些草闸已融入一些现代科技元素，与古代草闸不可同日而语。
草泥闸的优点是：节省建筑材料，且可就地取材；技术简单，容易修筑。缺点是：每年都需整修；遭遇大水，易被冲垮。
草闸设计图纸
1947年在黄济渠修筑大型草闸
B.木闸：指以木质材料修筑的水闸。木闸起源较早，从春秋战国到唐宋，在漫长的历史时期，水闸多为木构。及至元代郭守敬初开惠通河时，为了加快进度，所置24座水闸“附岸及底皆用木”，还是清一色的木闸。
木闸的优点是：取材方便，修建速度较快，对地质条件要求不高，费用亦省。缺点是：易被水浸腐从而导致漏水，且耐久性不强，一般使用二三十年就得更换。
古河道龙骨木、木桩、木挡板
木构水闸正视图
C.石闸：指主体由石块砌筑而成的水闸。石闸至迟在汉代已大量出现。如西汉元帝时，南阳太守召信臣在南阳大兴水利，所修水闸多为石构。隋唐以后，坚固耐用的石闸逐渐取代木闸，成为主流。
石闸的优点是：坚固耐用，抗水流冲击，稳定性强。缺点是：工艺复杂，建筑成本较高。
始建于宋代的大丰草堰石闸
D.钢筋混凝土闸：指以钢筋混凝土浇筑而成的水闸，是现代水闸的常用类型。20世纪初，随着西方水工技术和水泥材料的引入，钢筋混凝土结构水闸登陆赤县神州，特别是20世纪中叶后，迅速取代传统木、石构水闸，几乎是一统天下。
钢筋混凝土闸的优点是：强度高，整体性强，可灌注成为一个整体，抗震性、耐久性和耐火性好。缺点是：施工工序复杂，周期较长；混凝土抗拉强度低，易出现裂缝；新旧混凝土不易连接，如遇损伤，修复比较困难。
钢筋混凝土闸
3.按闸室结构不同，可分为开敞式、胸墙式、涵洞式及浮体式。
A.开敞式水闸：适用于需要迅速排泄洪水、冰块或其他漂浮物的河道上。
开敞式水闸
B.胸墙式水闸：适用于上游水位变幅较大的河道上。
胸墙式水闸
C.涵洞式水闸：适用于挡水位较高、引水流量受低水位控制的河道上，或穿堤取水、排水等处。
涵洞式水闸
D.浮体式水闸：适用于泥沙少、水较浅且不结冰的河道上。
浮体式水闸
前三种水闸均需要设有专门的启闭装置，而浮体式水闸则借水力操作，无需启闭设施
三、水闸建筑结构
1.概述
完整意义的水闸一般由三部分组成，即闸室、上游连接段和下游连接段。
A.闸室：水闸的主体，起着控制水流和连接两岸的作用，包括底板、闸墩、工作桥、交通桥等部分。
1）底板是闸室的基础，闸室的稳定性主要由底板与地基间的摩擦力来维持，同时还起着防冲和防渗作用。
2）闸墩的功能主要是分隔闸孔、支承闸门。
3）工作桥、交通桥铺设在闸墩之上，前者用于装置闸门启闭设备，后者用于满足交通的需要。
B.上游连接段：主要作用是引导水流平稳进入闸室，保护上游河床及坡岸免于冲刷，并有防渗作用。通常包括上游防冲槽、铺盖、上游翼墙及两岸护坡等。
C.下游连接段：主要作用是消能、防冲和导出渗水。通常包括护坦、海漫、下游防冲槽、下游翼墙及两岸护坡等。
水闸结构剖面图
2.传统石闸结构解析
中国古代所建石闸有一孔和多孔之分，在自然河流上设闸常为多孔，而在运河上设闸多为孔径较大的单孔，以满足过船的需要。一孔石闸大体分为闸门、闸墙、基础三部分。
A.闸门部分
闸门，又称闸口、金门、龙门、金口等称谓。包括：
1）门槽，又称掐口，由条石凿槽，以纳闸板。
2）闸槛，又称万年枋，用整块石条砌于闸底板上，凸出底板为了下叠梁木。
3）闸板，由叠梁木组成，板侧有供起吊之用的板环。
4）绞关石，又称闸耳石，一般用1?2尺条石凿孔穿轴，置于闸口上方，每侧二块，共四块。轴用木材的称绞关木、千金木，用铁者称铁千金，用以启闭闸板。
5）板桥，即闸口上用木料建造的工作桥，供工作人员往来及存放闸板。
通惠河庆丰石闸工程结构图
石闸金门
闸槛
门槽
绞关石和千金木
闸板
闸板
B.闸墙部分
闸墙，又称金刚墙、金墙。按墙上不同部位，可分为：
1）由身，又称正身，现称胸墙，即闸口中间直长的一段。
2）上迎水雁翅，即闸前八字墙。
3）上裹头，又称迎水裹头，即雁翅前垂直连接河床的部分。
4）下分水雁尾，又称顺水雁尾、跌水雁尾、出水雁尾，也称束水。
5）下裹头，又称顺水裹头。
C.基础部分
基础，包括底石、槽底、桩工等。
1）底石，闸底满铺砌一层，靠外口立有“牙石”一路。
2）槽底，底石之下的三合土，一般厚约0.5米。三合土舌，位于底石上下游，起护坦作用，防止水流冲刷。
3）桩工，即地丁桩。根据其不同作用又分为顶石桩、顶砖桩、顶土桩、关石桩、关土桩等。
另外，为保证底石、闸墙砌石间连接紧密牢固，往往要在相邻的石块间凿槽，以安扣铁锭、铁锔（用生铁铸就）。元《析津志》说：“（大都）凡桥梁闸石坝堰，俱以生铁铸作锭子，陷定石缝。”元代建一座石闸，一般要耗费生铁二三万斤。
由身
石闸上迎水雁翅和下分水燕尾
C.基础部分
基础，包括底石、槽底、桩工等。
1）底石，闸底满铺砌一层，靠外口立有“牙石”一路。
2）槽底，底石之下的三合土，一般厚约0.5米。三合土舌，位于底石上下游，起护坦作用，防止水流冲刷。
3）桩工，即地丁桩。根据其不同作用又分为顶石桩、顶砖桩、顶土桩、关石桩、关土桩等。
另外，为保证底石、闸墙砌石间连接紧密牢固，往往要在相邻的石块间凿槽，以安扣铁锭、铁锔（用生铁铸就）。元《析津志》说：“（大都）凡桥梁闸石坝堰，俱以生铁铸作锭子，陷定石缝。”元代建一座石闸，一般要耗费生铁二三万斤。
石闸底石
石闸梅花桩
清代石闸的铁锭
四、闸门及启闭设备
闸门安装于水闸孔口上，用于调节流量，控制上下游水位，宣泄洪水、排除泥沙或漂浮物等，由专门的设备进行启闭。
1.古代闸门
古代闸门多为木质叠梁式，闸板整体由横跨闸门叠放的多块木板组成，置于闸门槽中，也有一些小型闸门采用木质（个别为铜、铁材料）平板直升式。
叠梁式闸门相对整块闸板而言，具有对启闭设备要求不高、操作简单灵活等优点。缺点是漏水、启闭速度较慢。
启闭闸门时，对于小型闸涵，一般采用人工直接拉拽的方式；对于规模较大的闸涵，往往借助绞盘拉拽，有的用人力拉动绞盘，有的用马、牛等牲畜拉动绞盘。
古代木制叠梁门示意图
2.现代闸门
现代闸门按照材质可分为钢闸门、钢筋混凝土闸门、钢丝网水泥闸门和铸铁闸门等。按照结构形式和动作特征又可以分为叠梁门、平面闸门、弧形闸门、人字闸门等。
A.叠梁门：将单个梁逐根放入门槽内挡水，多用于涵闸检修时使用。
钢制叠梁门
B.平面闸门：应用最广，形式多样，有平面钢闸门、钢筋混凝土闸门等。
平面钢闸门
C.弧形闸门：启门时闸门绕支铰转动，广泛用于大型水利工程的工作闸门。
弧形闸门
D.人字闸门：由两扇绕垂直轴转动的平板门组成，当闭门时，呈“人”字型，多用于船闸。
人字闸门
目前，最常用的闸门为平板钢闸门或弧形钢闸门。常用启闭设备主要有卷扬式启闭机、螺杆式启闭机和液压式启闭机。
卷扬式启闭机
液压式启闭机
螺杆式启闭机
为了启闭安全方便，同时又利于设备保养，除个别体量较小的闸涵外，大多设置了启闭机房，起到遮风避雨、延长启闭设备使用寿命的效果。
启闭机房
来源：水利部海河水利委员会
编辑：水利工程师茶楼
