船閘輸水系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p>　　題目 贛江石虎塘船閘輸水系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　學(xué)院 河海學(xué)院</b></p><p>　　專業(yè) 港口航道與海岸工程</p><p><b>　　前 言</b></p>&l

2、t;p>　　我國(guó)有大小天然河流5800多條，總長(zhǎng)40多萬(wàn)公里。其中贛江位于長(zhǎng)江中下游南岸，源出贛閩邊界武夷山西麓，自南向北縱貫全省，是江西省最大河流。其長(zhǎng)766公里，流域面積83500平方公里，自然落差937米，多年平均流量2130立方米每秒，水能理論蘊(yùn)藏量360萬(wàn)千瓦。石虎塘航電樞紐系贛江贛州至湖口河段自上而下6個(gè)規(guī)劃梯級(jí)中的第3個(gè)梯級(jí)，壩址位于泰和縣城公路橋下游26km的石虎塘村附近，下距吉安井岡山大橋33km，壩址左岸有贛粵

3、高速公路京九鐵路和105國(guó)道通過(guò)，現(xiàn)有航道等級(jí)為Ⅵ級(jí)，對(duì)外交通較方便。通航船閘以其技術(shù)相對(duì)成熟，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，建設(shè)、運(yùn)行和維護(hù)成本較低等優(yōu)點(diǎn)，成為過(guò)壩通航建筑物的主要型式而得到廣泛應(yīng)用。</p><p>　　由于水運(yùn)具有大運(yùn)量，低成本的特點(diǎn)，為企業(yè)節(jié)約了大量的物流成本，提高了企業(yè)的經(jīng)營(yíng)效益。隨著經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)、中型 企業(yè)和現(xiàn)代物流業(yè)的興起，上規(guī)模、大噸位的貨物量對(duì)水運(yùn)產(chǎn)生了極大的需求。在贛江石虎塘修建渠化樞紐充

4、分利用贛江的水資源不僅能解決贛江因枯水期降水少水源不足引起的干枯問(wèn)題還能夠通過(guò)船閘等通航設(shè)施，降低水位落差的影響，通過(guò)渠化提高贛江石虎塘段河流的航運(yùn)等級(jí)，讓更大噸位的船舶能夠在此通行，大力推動(dòng)航運(yùn)的發(fā)展。</p><p>　　本設(shè)計(jì)主要按照《船閘總體設(shè)計(jì)規(guī)范》、《船閘輸水系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《船閘閘閥門 設(shè)計(jì)規(guī)范》、《船閘水工建筑物設(shè)計(jì)規(guī)范》等船閘規(guī)范，參照現(xiàn)有的一些國(guó)內(nèi)外船閘資料，結(jié)合贛江石虎塘的具體的情況，并在老

5、師的悉心指導(dǎo)下對(duì)贛江石虎塘船閘的總體布置、輸水系統(tǒng)、閘墻結(jié)構(gòu)、閘閥門等部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)。通過(guò)本次設(shè)計(jì)可以鞏固、聯(lián)系、充實(shí)、加深、擴(kuò)大所學(xué)基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)，訓(xùn)練自己綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的獨(dú)立 分析和解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，同時(shí)訓(xùn)練自己計(jì)算能力、繪圖能力、論文撰寫能力、語(yǔ)言表達(dá)能力、創(chuàng)新能力，培養(yǎng)自己的敬業(yè)和合作精神，讓我獲益匪淺。</p><p><b>　　目 錄</b></p>

6、<p><b>　　前 言1</b></p><p><b>　　摘 要1</b></p><p>　　ABSTRACT1</p><p>　　第一章 設(shè)計(jì)資料1</p><p>　　（1） 規(guī)劃航道等級(jí)1</p><p><b>　?。?） 貨

7、運(yùn)量1</b></p><p>　?。?） 通航情況1</p><p>　　（4） 代表船型1</p><p>　?。?） 水文氣象資料2</p><p>　　（6） 壩址水位流量關(guān)系2</p><p>　?。?） 地質(zhì)、地貌3</p><p>　?。?） 地形資料3&

8、lt;/p><p>　　第二章 船閘總體設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.1船閘及引航道在樞紐中的布置5</p><p>　　2.1.1船閘及引航道總平面布置5</p><p>　　2.1.2口門區(qū)的防沙及水流條件要求6</p><p>　　2.1.3引航道平面形狀與尺寸7</p><p>

9、　　2.2船閘型式選擇8</p><p>　　2.2.1船閘的線數(shù)和級(jí)數(shù)8</p><p>　　2.2.2船閘建設(shè)規(guī)模及標(biāo)準(zhǔn)8</p><p>　　2.3船閘的平面尺寸及各部高程8</p><p>　　2.3.1閘室有效長(zhǎng)度9</p><p>　　2.3.2閘室有效寬度9</p><p&

10、gt;　　2.3.3門檻最小水深10</p><p>　　2.3.4船閘最小過(guò)水?dāng)嗝娴臄嗝嫦禂?shù)10</p><p>　　2.3.5根據(jù)設(shè)計(jì)資料進(jìn)行過(guò)閘船舶組合10</p><p>　　2.3.6船閘及閘門各部位高程11</p><p>　　2.4船閘通過(guò)能力計(jì)算12</p><p>　　2.4.1船舶過(guò)閘時(shí)間

11、12</p><p>　　2.4.2通過(guò)能力驗(yàn)證14</p><p>　　2.5船閘耗水量計(jì)算15</p><p>　　2.5.1單級(jí)船閘單向一次過(guò)閘的用水量15</p><p>　　2.5.2單級(jí)船閘雙向一次過(guò)閘的用水量16</p><p>　　2.5.3在單向過(guò)閘和雙向過(guò)閘機(jī)會(huì)均等情況下，一次過(guò)閘用水量采

12、用單、雙向過(guò)閘用水量的均值：17</p><p>　　2.5.4閘閥門漏水量17</p><p>　　2.5.5船閘一天內(nèi)平均耗水量18</p><p>　　第三章 輸水系統(tǒng)型式選擇及水力計(jì)算19</p><p>　　3.1船閘輸水系統(tǒng)選擇19</p><p>　　3.1.1集中式輸水和分散式輸水型式選擇1

13、9</p><p>　　3.2輸水系統(tǒng)水力計(jì)算20</p><p>　　3.2.1初步確定輸水閘門處廊道斷面尺寸20</p><p>　　3.3輸水廊道布置21</p><p>　　3.3.1布置原則21</p><p>　　3.3.2輸水系統(tǒng)布置內(nèi)容22</p><p>　　3.4局

14、部阻力系數(shù)和流量系數(shù)計(jì)算23</p><p>　　3.4.1灌水段計(jì)算23</p><p>　　3.4.2泄水段計(jì)算35</p><p>　　3.5輸水閥門后廊道的水力條件復(fù)核45</p><p>　　3.5.1閥門后壓力計(jì)算45</p><p>　　3.6引航道內(nèi)船舶的停泊條件46</p>

15、<p>　　第四章 閘閥門及啟閉機(jī)型式的選擇48</p><p>　　4.1閘門型式的選擇及尺寸的確定48</p><p>　　4.1.1閘門型式的選擇48</p><p>　　4.1.2門扇尺寸的確定48</p><p>　　4.2閥門型式的選擇及尺寸確定49</p><p>　　4.3閘首尺寸及

16、布置49</p><p>　　4.3.1閘首長(zhǎng)度50</p><p>　　4.3.2閘首寬度51</p><p>　　4.3.3底板厚度和門塘深度51</p><p>　　4.4啟閉機(jī)型式的選擇51</p><p>　　4.4.1人字閘門51</p><p>　　4.4.2事故檢修門

17、51</p><p>　　4.4.3閥門52</p><p>　　第五章 船閘結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)53</p><p>　　5.1結(jié)構(gòu)初步選型53</p><p>　　5.1.1船閘結(jié)構(gòu)選型53</p><p>　　5.1.2基本情況54</p><p>　　5.2混凝土重力式55<

18、/p><p>　　5.2.1混凝土重力式閘墻斷面尺寸及墻后回填布置55</p><p>　　5.2.2低水位時(shí)閘墻荷載計(jì)算56</p><p>　　5.2.3檢修水位閘墻荷載計(jì)算69</p><p>　　5.3鋼筋混凝土懸臂式閘墻83</p><p>　　5.3.1鋼筋混凝土懸臂式閘墻斷面尺寸及墻后布置83<

19、;/p><p>　　5.3.2鋼筋混凝土懸臂式閘墻低水位時(shí)閘墻荷載計(jì)算85</p><p>　　5.3.3檢修時(shí)期荷載計(jì)算95</p><p>　　5.4方案比選104</p><p>　　第六章 閘墻結(jié)構(gòu)的技術(shù)設(shè)計(jì)106</p><p>　　6.1高水位時(shí)情況計(jì)算106</p><p>

20、　　6.1.1自重107</p><p>　　6.1.2土壓力107</p><p>　　6.1.3其他荷載111</p><p>　　6.1.4荷載及其效應(yīng)匯總113</p><p>　　6.1.5高水位運(yùn)用情況的各項(xiàng)驗(yàn)算114</p><p>　　6.2運(yùn)用低水位進(jìn)行驗(yàn)算121</p>&

21、lt;p>　　6.2.1前趾1-1截面驗(yàn)算122</p><p>　　6.2.2后趾2-2截面驗(yàn)算123</p><p>　　6.2.3截面3-3驗(yàn)算125</p><p>　　6.3檢修水位運(yùn)用情況127</p><p>　　6.3.1前趾1-1截面驗(yàn)算127</p><p>　　6.3.2后趾2-2

22、截面驗(yàn)算128</p><p>　　6.3.3截面3-3驗(yàn)算130</p><p><b>　　結(jié) 論132</b></p><p><b>　　總 結(jié)133</b></p><p><b>　　致 謝134</b></p><p><b

23、>　　參考文獻(xiàn)135</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)是贛江石虎塘輸水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，贛江是江西省最大的河流，位于長(zhǎng)江中下游南岸，自南向北縱貫全省，有13條主要支流匯入。長(zhǎng)766公里，流域面積83500平方公里。自然落差937米，多年平均流量2130立方米每秒，水能理論蘊(yùn)藏量360萬(wàn)千瓦。</p>

24、<p>　　本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括船閘總體布置、船閘通過(guò)能力，船閘輸水系統(tǒng)選擇及水力計(jì)算，閘室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)四個(gè)主要方面。船閘布置在左岸，水流條件滿足停泊條件要求，且不會(huì)出現(xiàn)淤積；引航道根據(jù)地形采用對(duì)稱型式，上下引航道與河道平衡連接。本設(shè)計(jì)采用簡(jiǎn)單分散式輸水系統(tǒng)中的側(cè)墻長(zhǎng)廊道短支孔輸水系統(tǒng)。在輸水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，包括進(jìn)行各部分尺寸設(shè)計(jì)，灌泄水所需時(shí)間、流量最大值、水位與時(shí)間的關(guān)系等水力特性。船閘結(jié)構(gòu)形式選擇了較為常見的素混凝土重力式

25、結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土懸臂式結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較。 在低水情況，高水情況，檢修情況三種情況下對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行穩(wěn)定性、抗傾、抗滑、地基承載力、截面應(yīng)力等驗(yàn)算，最終確定素混凝土重力式結(jié)構(gòu)并且進(jìn)行截面驗(yàn)算。設(shè)計(jì)結(jié)果閘室灌泄水和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、抗傾、抗滑、地基承 載等，都滿足規(guī)范要求。</p><p>　　關(guān)鍵詞：贛江石虎塘，船閘，輸水系統(tǒng)，閘室結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　ABSTRACT</b>

26、;</p><p><b>　　窗體頂端</b></p><p><b>　　窗體頂端</b></p><p>　　This design is Gan Jiang Shihutang water system design, the Gan River is the largest river in Jiangxi P

27、rovince, located in the south bank of the Yangtze River, runs through the province from south to north, there are 13 major tributaries. Length of 766 km, the basin area of 83,500 square kilometers. Natural drop 937 meter

28、s, average annual flow of 2130 cubic meters per second, the water reserves of 3.6 million kilowatts.</p><p><b>　　窗體底端</b></p><p><b>　　窗體底端</b></p><p><b&g

29、t;　　窗體頂端</b></p><p>　　The main contents of this design include the overall arrangement of locks, lock computing capacity, lock water and hydraulic system selection, structural design four main chamber.

30、 Lock arranged on the left bank, the water conditions berthing conditions require, and will not appear siltation; symmetrical approach channel depending on the terrain type, lead up and down the river channel with balanc

31、ed connection. This design uses a simple distributed water systems sidewall gallery and short branch </p><p>　　KEY WORDS:Gan Jiang Shihutang,ship lock,water system,chamber structure</p><p><b

32、>　　窗體底端</b></p><p><b>　　第一章 設(shè)計(jì)資料</b></p><p><b>　　規(guī)劃航道等級(jí)</b></p><p>　　本船閘近期設(shè)計(jì)航道等級(jí)為VI級(jí)，遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)航道等級(jí)為IV級(jí)。</p><p><b>　　貨運(yùn)量</b></

33、p><p><b>　　表1.1 貨運(yùn)量</b></p><p><b>　　通航情況</b></p><p>　　通航期N=352天/年，客輪及工作船每天過(guò)閘次數(shù)，船只裝載量利用系數(shù)，貨運(yùn)量不均勻系數(shù)，船閘晝夜工作時(shí)間小時(shí)，一般船速，空載干舷高度（最大）取1.5m。</p><p><b>

34、　　代表船型</b></p><p>　　表1.2推薦船型船隊(duì)表</p><p><b>　　水文氣象資料</b></p><p>　　贛江流域?qū)儆趤啛釒駶?rùn)季風(fēng)氣候，氣候溫和，雨量充足，非常適宜植物、動(dòng)物、人類生長(zhǎng)，年均降水量1400-1800毫米。贛江流域南北地跨4個(gè)緯度，干流天然落差達(dá)937m，導(dǎo)致南北氣候出現(xiàn)差異，這種差異主

35、要表現(xiàn)在：①氣候，南北年平均相差3℃左右，流域平均氣溫17.8℃，以于都19.7℃最高，南高北低；相應(yīng)≥10℃的積溫，上游區(qū)＞6000℃，中游區(qū)＞5500℃，下游區(qū)＜5500℃，同樣無(wú)霜期南部比北部長(zhǎng)。但由于南北地勢(shì)不同，南部山地多，北部低丘崗地多，南北年平均最低氣溫和最高氣溫均差別不大。②降水，最突出的是贛江中游區(qū)是全流域的降水低值區(qū)，泰和年均降水量?jī)H1413.2毫米，比流域平均值低247,7毫米，為低值中心，流域雨季（4-6月）降水

36、量最少的也在該區(qū)的萬(wàn)安為619.9mm，比最多的弋陽(yáng)（1023.6mm）少403.7毫米，也正是將魚的這種分布特征，吉泰盆地和贛南50多年基本上沒有發(fā)生過(guò)大暴雨。③太陽(yáng)輻射和日照時(shí)數(shù)，大體上上游區(qū)輻射強(qiáng)度大，為全流域的一個(gè)高值區(qū)之一，日照時(shí)數(shù)也較多，無(wú)論上、中、下游區(qū)太陽(yáng)輻射和日照時(shí)數(shù)東部均高于西部。</p><p><b>　　壩址水位流量關(guān)系</b></p><p&g

37、t;　　表1.3 贛江石虎塘船閘工程壩址特征水位、流量</p><p><b>　　地質(zhì)、地貌</b></p><p>　　贛江流域地質(zhì)構(gòu)造屬湘贛褶皺凹陷區(qū)，二疊紀(jì)地層，露頭巖石60%為可溶性石灰?guī)r，喀斯特地形顯著，溶洞、溶溝、裂隙發(fā)育，受多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，褶皺斷層發(fā)育。河床主要為第四系殘坡積粉質(zhì)粘土、人工填土、沖洪積砂土、卵石土、粉質(zhì)粘土、粉土。</p>

38、;<p>　?、偃斯ぬ钔?Q4ml)：主要為雜填土，次為素填土，主要由粘土、砂土、砂、泥巖碎塊石、建筑垃圾及生活垃圾等組成，松散~稍密，一般厚度小于3m。</p><p>　?、跊_洪積粉質(zhì)粘土(Q4al+pl)：可塑~硬塑狀，稍有光澤，干強(qiáng)度及韌性中等，分布于場(chǎng)地中前部175m高程以下，從北至南含砂量增大,厚度0.00~17.90m。 </p><p>　?、蹧_洪積粉土

39、(Q4al+pl)：軟塑~可塑~硬塑狀，多分布于場(chǎng)地中前部一級(jí)階地及沖溝兩側(cè)，厚度0.00~37.60m。 </p><p>　?、軞埰路e粉質(zhì)粘土(Q4el+dl)：可塑~硬塑狀，稍有光澤，干強(qiáng)度及韌性中等，分布于場(chǎng)地北側(cè)175m高程以上，厚度0.00m－ 18.50m，一般厚度小于3m。</p><p>　　⑤沖洪積砂土(Q4al+pl+):近水邊多為細(xì)砂。主要成分為長(zhǎng)石及少量云母

40、，顆粒細(xì)而均勻，含泥量10－30％，局部見透鏡狀粘土。稍濕，淺部松散，中部稍密-中密，下部為密實(shí)。主要分布于場(chǎng)地南部近水邊大部分地段，厚度 0.00-22.30m 。</p><p>　?、逈_洪積卵石土(Q4al+pl)：灰色，稍密實(shí)，由細(xì)砂與卵石組成，卵石成份為花崗巖、石英巖等，呈橢圓、扁圓狀，直徑20-250mm，含量55-75％，分布于場(chǎng)地長(zhǎng)江沿岸一帶。厚度0.00-7.60m。</p>&

41、lt;p><b>　　地形資料</b></p><p>　　贛江自南向北縱貫江西全省，是江西的黃金水道，也是全國(guó)水運(yùn)主通道之一，石虎塘航電樞紐為贛江贛州至湖口河段自上而下6個(gè)規(guī)劃梯級(jí)中的第3個(gè)梯級(jí)，是以航運(yùn)為主，兼顧發(fā)電、防洪等水資源綜合利用的航電樞紐工程。工程建設(shè)對(duì)促進(jìn)江西腹地經(jīng)濟(jì)發(fā)展和井岡山革命老區(qū)脫貧致富，加快贛江中下游開發(fā)，適應(yīng)贛江水運(yùn)快速增長(zhǎng)和船舶大型化，改善贛江通航條件，以

42、及通過(guò)必要的防護(hù)工程建設(shè)提高石虎塘庫(kù)區(qū)的防洪標(biāo)準(zhǔn)，改善沿江兩岸人民生產(chǎn)、生活條件具有積極的作用，經(jīng)濟(jì)效益顯著。</p><p>　　樞紐壩址位于泰和縣城公路橋下游26km的石虎塘村附近，下距吉安井岡山大橋33km，現(xiàn)有航道等級(jí)為Ⅵ級(jí)，對(duì)外交通較方便，贛江此處河段呈“S”形，船閘利用河彎布置在樞紐右岸階地上，其軸線與壩軸線呈90°正交。 </p><p>　　第二章 船閘總體設(shè)計(jì)

43、</p><p>　　2.1船閘及引航道在樞紐中的布置</p><p>　　2.1.1船閘及引航道總平面布置</p><p>　　表2.1船閘平面布置方案比選</p><p>　　經(jīng)過(guò)上述比對(duì)，選用左船閘右廠房方案為宜。</p><p>　　圖2.1 左船閘右廠房布置方案示意圖</p><p>

44、　　2.1.2口門區(qū)的防沙及水流條件要求</p><p>　　石虎塘壩址河道呈“S”形河彎，主河槽為右岸，右岸為凹岸，左岸為凸岸。由于主河槽位于右岸，所以在河段右岸設(shè)電站廠房而在左岸設(shè)船閘為宜。但是左岸為凸岸，存在著泥沙淤積現(xiàn)象，為使口門區(qū)無(wú)泥沙淤積，可在船閘一側(cè)布置沖沙閘。另外由于遠(yuǎn)離主河槽，水流條件相對(duì)較好，稍加治理便可水流滿足船舶安全進(jìn)出閘和停泊條件。</p><p>　　2.1.3

45、引航道平面形狀與尺寸</p><p>　　引航道采用對(duì)稱型引航道。</p><p>　　圖2.2 對(duì)稱型引航道</p><p>　　2.1.3.1引航道水深</p><p>　　引航道水深為設(shè)計(jì)最低通航水位時(shí)引航道底寬內(nèi)的最小水深，等于設(shè)計(jì)船隊(duì)滿載吃水加富余水深。</p><p>　　IV級(jí)船閘：；為設(shè)計(jì)最大船舶（隊(duì)）

46、滿載吃水；，所以取引航道水深為2.7m.</p><p>　　2.1.3.2引航道長(zhǎng)度</p><p>　　引航道主要包括導(dǎo)航段、調(diào)順段、停泊段、過(guò)渡段和制動(dòng)段，這里以計(jì)算前三項(xiàng)為主。</p><p>　　A、導(dǎo)航段長(zhǎng)度；船舶出閘時(shí)，在船尾尚未駛出閘首前，必須沿船閘軸線直線行駛，不能轉(zhuǎn)向。只有當(dāng)船尾通過(guò)閘首邊界后，船首才能離開船閘軸線轉(zhuǎn)向。</p>&

47、lt;p>　　取，其中為設(shè)計(jì)最大船隊(duì)或設(shè)計(jì)最大船舶的長(zhǎng)度，在此設(shè)計(jì)中為90m，所以取為100m。</p><p>　　B、調(diào)順段長(zhǎng)度；調(diào)順段是進(jìn)出船閘的船舶從引航道航線轉(zhuǎn)到船閘軸線或從船閘軸線轉(zhuǎn)到引航道軸線，或曲線進(jìn)閘船舶由?？枯S線轉(zhuǎn)到船閘軸線所需要的長(zhǎng)度。取，即為，取為150m。</p><p>　　C、停泊段長(zhǎng)度；停泊段是供等待過(guò)閘的船舶（隊(duì)）?？坎⑴c出閘船舶（隊(duì)）交錯(cuò)避讓的一段

48、引航道，其長(zhǎng)度應(yīng)滿足：，即為100m。</p><p><b>　　所以，引航道總長(zhǎng)</b></p><p>　　2.1.3.3引航道寬度</p><p>　　根據(jù)預(yù)測(cè)貨運(yùn)量大小以及閘位地形情況，船閘上、下游引航道的寬度考慮滿足單側(cè)船舶（雙列）或者雙側(cè)船舶（單列）等待過(guò)閘，另一側(cè)或中間出閘船舶航行要求。</p><p>

49、<b>　　計(jì)算公式為：</b></p><p>　　其中，設(shè)計(jì)最低通航水位時(shí)，設(shè)計(jì)最大船舶滿載吃水船底處的引航道寬度（m）；</p><p>　　設(shè)計(jì)最大船舶的寬度（m）；</p><p>　　一側(cè)等候過(guò)閘船舶的總寬度（m）；</p><p>　　另一側(cè)等候過(guò)閘船舶的總寬度（m）；</p><p&g

50、t;　　船舶之間的富余寬度，取</p><p>　　其中設(shè)計(jì)最大船舶寬度=10.8m，等待過(guò)閘的船舶總寬為=10.8m，富余寬度=10.8m。</p><p>　　所以，=10.8+2×10.8+2×10.8=54m.</p><p>　　即可以取引航道寬度為60m。</p><p>　　根據(jù)以上計(jì)算，引航道尺度為350m

51、×60m×2.7m</p><p><b>　　2.2船閘型式選擇</b></p><p>　　2.2.1船閘的線數(shù)和級(jí)數(shù)</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)地點(diǎn)最高水頭為11.86m,為低水頭船閘，且規(guī)劃遠(yuǎn)期航道等級(jí)為IV級(jí)，所以本設(shè)計(jì)選取單級(jí)單線船閘。</p><p>　　2.2.2船閘建設(shè)規(guī)模及標(biāo)準(zhǔn)&

52、lt;/p><p>　　該船閘遠(yuǎn)期航道等級(jí)為IV級(jí)，遠(yuǎn)期通過(guò)貨運(yùn)量設(shè)計(jì)要求為480萬(wàn)噸，近期通過(guò)貨運(yùn)量設(shè)計(jì)要求為230萬(wàn)噸；該船閘所在航道設(shè)計(jì)代表船型近期為100噸級(jí)貨船，遠(yuǎn)期為500噸級(jí)貨船。</p><p>　　2.3船閘的平面尺寸及各部高程</p><p>　　船閘的基本尺度是指船閘正常通航過(guò)程中，閘室可供船舶安全停泊和通過(guò)的尺度，包括有效長(zhǎng)度、有效寬度和門檻水深

53、。</p><p>　?。?）閘室有效長(zhǎng)度、有效寬度和門檻水深必須滿足船舶安全進(jìn)出閘和停泊的條件，并應(yīng)滿足下列要求：</p><p>　　（2）船閘設(shè)計(jì)水平年內(nèi)各階段的通過(guò)能力，應(yīng)滿足過(guò)閘船舶總噸位數(shù)量和客貨運(yùn)量要求；</p><p>　　（3）應(yīng)滿足設(shè)計(jì)船隊(duì)能一次過(guò)閘；</p><p>　?。?）應(yīng)滿足現(xiàn)有運(yùn)輸船舶和其他船舶過(guò)閘的要求。&l

54、t;/p><p>　　2.3.1閘室有效長(zhǎng)度</p><p>　　閘室有效長(zhǎng)度，是指船舶過(guò)閘時(shí)，閘室內(nèi)可供船舶安全停泊的長(zhǎng)度。</p><p>　　閘室有效長(zhǎng)度等于設(shè)計(jì)最大船隊(duì)長(zhǎng)度加富余長(zhǎng)度，即：</p><p><b>　　式（2.1）</b></p><p>　　其中，閘室有效長(zhǎng)度（m）；<

55、/p><p>　　設(shè)計(jì)船隊(duì)、船舶計(jì)算長(zhǎng)度（m）；當(dāng)一閘次只有一個(gè)船隊(duì)或一 艘船單列過(guò)閘時(shí)，為計(jì)算最大船隊(duì)、船舶長(zhǎng)度；當(dāng)一閘次有兩個(gè)或多個(gè)船隊(duì)船舶縱向排列過(guò)閘時(shí)，則等于各設(shè)計(jì)最大船隊(duì)、船舶長(zhǎng)度之和加上各船隊(duì)、船舶間的停泊間隔長(zhǎng)度。</p><p>　　閘室富余長(zhǎng)度（m）；與船隊(duì)的尺度、隊(duì)形和噸位有關(guān)，是確定閘室有效長(zhǎng)度的一項(xiàng)重要參數(shù)，根據(jù)船實(shí)踐和船舶操縱性能，可取：</p>&

56、lt;p><b>　　對(duì)于頂推船隊(duì)：；</b></p><p><b>　　對(duì)于拖帶船隊(duì)：；</b></p><p>　　對(duì)于機(jī)動(dòng)駁和其他船舶：。</p><p>　　所以取閘室有效長(zhǎng)度為120m。</p><p>　　2.3.2閘室有效寬度</p><p>　　閘室有

57、效寬度，是指閘室內(nèi)兩側(cè)墻面最突出部分之間的最小距離，為閘室兩側(cè)閘墻面間的最小凈寬度。對(duì)于斜坡式閘室，其有效寬度為兩側(cè)垂直靠船設(shè)施之間的最小距離。</p><p>　　閘室有效寬度計(jì)算公式為：</p><p>　　式（2.2） </p><p><b>　　其中：</b

58、></p><p>　　式中：船閘閘首口門和閘室有效寬度（m）；</p><p>　　同一閘次過(guò)閘船舶并列停泊于閘室的最大總寬度（m）， 當(dāng)只有一個(gè)船隊(duì)或一艘船舶單列過(guò)閘時(shí)，則為設(shè)計(jì)最大船隊(duì)或船舶的寬度；</p><p><b>　　富余寬度（m）；</b></p><p>　　富余寬度附加值（m），當(dāng)；&l

59、t;/p><p>　　過(guò)閘停泊在閘室的船舶列數(shù)。</p><p>　　值得注意的是：閘室的有效寬度應(yīng)不得小于按公式計(jì)算的值，并宜根據(jù)計(jì)算結(jié)果套用現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的8m、12m、16m、23m、34m寬度。</p><p>　　所以取閘室有效寬度為16m。</p><p>　　2.3.3門檻最小水深</p><

60、p>　　門檻最小水深是指在設(shè)計(jì)最低通航水位時(shí)門檻上的最小深度，與船舶（隊(duì)）最大吃水和進(jìn)閘速度有關(guān)，對(duì)船舶（隊(duì)）操縱性和工程造價(jià)有較大影響，船閘運(yùn)用和模型試驗(yàn)表明，增加富余深度比增加富余寬度有利。船舶（隊(duì)）進(jìn)、出閘時(shí)水被擠出或補(bǔ)充主要從船底下流入，如富余深度小了，則影響水量的補(bǔ)充，增加船舶下沉量。我國(guó)船閘設(shè)計(jì)規(guī)范采用的門檻水深大于等于設(shè)計(jì)最大船舶（隊(duì)）滿載吃水的1.6倍，即：</p><p><b>

61、;　　式（2.3）</b></p><p>　　式中：門檻最小水深（m）；</p><p>　　設(shè)計(jì)船舶、船隊(duì)滿載時(shí)的最大吃水（m）。</p><p>　?。凰匀￠T檻最小水深為3.2m.</p><p>　　2.3.4船閘最小過(guò)水?dāng)嗝娴臄嗝嫦禂?shù)</p><p>　　為保證船隊(duì)、船舶安全順利過(guò)閘，一般要求：

62、</p><p>　　式中：設(shè)計(jì)最低通航水位時(shí)，閘室過(guò)水?dāng)嗝婷娣e（㎡）；</p><p>　　最大設(shè)計(jì)船隊(duì)、船舶滿載吃水時(shí)船舯斷面水下部分?jǐn)嗝婷娣e（㎡）.</p><p>　　所以，，滿足要求，則不需要加大門檻水深。</p><p>　　2.3.5根據(jù)設(shè)計(jì)資料進(jìn)行過(guò)閘船舶組合</p><p>　?。?）近期設(shè)計(jì)代表船型

63、100t，設(shè)計(jì)年貨運(yùn)量為230萬(wàn)t.</p><p><b>　　富余寬度：</b></p><p><b>　　富余長(zhǎng)度：</b></p><p>　　圖2.3 6×100t（J40kw）=600t</p><p>　　圖2.4 4×100t（J40kw）+2×50t

64、（規(guī)范）=500t</p><p>　　圖2.5 2×100t（J40kw）+4×50t（規(guī)范）=400t</p><p>　　所以，該船閘近期的平均噸位為500t。</p><p>　　（2）遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)代表船型為500t，設(shè)計(jì)年貨運(yùn)量為480萬(wàn)t.</p><p><b>　　富余寬度：</b><

65、;/p><p><b>　　富余長(zhǎng)度：</b></p><p>　　圖2.6 2×500t（500t級(jí)油船）=1000t</p><p>　　圖2.7 2×550t（J147kw）=1100t</p><p>　　圖2.8 2×300t（J88kw）+100t（J40kw）+2×100

66、（規(guī)范）=900t</p><p>　　所以，該船閘的遠(yuǎn)期平均噸位為1000t。</p><p>　　2.3.6船閘及閘門各部位高程</p><p>　　表2.2船閘及閘門各部位高程</p><p>　　2.4船閘通過(guò)能力計(jì)算</p><p>　　2.4.1船舶過(guò)閘時(shí)間</p><p>　　一次

67、過(guò)閘時(shí)間是指船舶過(guò)閘時(shí)，船閘完成循環(huán)運(yùn)行操作所需時(shí)間，取決于船舶進(jìn)出閘的運(yùn)行速度和船閘的技術(shù)指標(biāo)。過(guò)閘方式有單向和雙向兩種，過(guò)閘時(shí)間也要分別計(jì)算。</p><p>　?。?）船舶（隊(duì)）進(jìn)出閘時(shí)間</p><p>　　船舶（隊(duì)）進(jìn)出閘時(shí)間，可根據(jù)其運(yùn)行距離和進(jìn)出閘速度確定。對(duì)單向過(guò)閘和雙向過(guò)閘應(yīng)分別計(jì)算。</p><p>　　單向進(jìn)閘距離是船舶（隊(duì)）自引航道中停靠位置

68、至閘室內(nèi)停泊處之間的距離，單向出閘距離是船舶（隊(duì)）自閘室內(nèi)停泊處至船尾駛離閘首之間的距離；雙向進(jìn)閘距離是船舶（隊(duì)）自引航道中?？课恢弥灵l室內(nèi)停泊處之間的距離，雙向出閘距離是船舶（隊(duì)）自閘室內(nèi)停泊處至雙向過(guò)閘靠船碼頭的距離。</p><p><b>　　單向進(jìn)閘距離：</b></p><p><b>　　單向出閘距離：</b></p>

69、<p><b>　　雙向進(jìn)閘距離：</b></p><p><b>　　雙向出閘距離：</b></p><p>　　其中：閘室有效長(zhǎng)度；</p><p><b>　　系數(shù)；</b></p><p>　?。坏退^船閘取小值，高水頭船閘取大值，中水頭船閘取中值。<

70、/p><p>　　引航道第一、二段長(zhǎng)度，即為導(dǎo)航段與調(diào)順段長(zhǎng)度。</p><p>　　根據(jù)《船閘設(shè)計(jì)總體規(guī)范》，如下表所示：</p><p>　　表2.3 船舶過(guò)閘平均速度（m/s）</p><p><b>　　則：</b></p><p>　　單向進(jìn)閘時(shí)間： 單向出閘時(shí)間：</p&g

71、t;<p>　　雙向進(jìn)閘時(shí)間： 雙向出閘時(shí)間：</p><p><b>　　1.閘門啟、閉時(shí)間</b></p><p>　　閘門啟閉時(shí)間與閘門型式和閘首口門寬度有關(guān)，在總體設(shè)計(jì)階段可按下值選取，閘首口門寬度小于20m時(shí)，取1-2min；閘首口門寬度為20-34m時(shí)，取2-3min；淹沒深度大于15-20m時(shí)，取5-6min；對(duì)提升閘門，按其提

72、升高度確定。在閘門啟閉機(jī)械設(shè)計(jì)完成后，可采用設(shè)計(jì)的啟閉時(shí)間。</p><p>　　由于該設(shè)計(jì)閘首口門寬度為16m，小于20m，所以閘門啟、閉時(shí)間取2min。</p><p><b>　　2.閘門灌泄水時(shí)間</b></p><p>　　船閘灌泄水時(shí)間與水頭、輸水系統(tǒng)型式、閘室尺度有關(guān)。一般在8-12min之間，可取為10min。</p>

73、;<p>　　3.船舶（隊(duì)）進(jìn)出閘門間隔時(shí)間</p><p>　　當(dāng)同一閘次容納兩個(gè)或兩個(gè)以上船舶（隊(duì)）過(guò)閘時(shí)，需要計(jì)算第一個(gè)船舶（隊(duì)）與最后一個(gè)船舶（隊(duì)）啟動(dòng)間隔時(shí)間，其間隔時(shí)間與船舶（隊(duì)）型式、技術(shù)性能、駕駛員技術(shù)水平、引航道尺度和布置、導(dǎo)航和靠船建筑物布置等因素有關(guān)，一般取3-10min?？稍诖颂幦?min。</p><p><b>　　單向過(guò)閘時(shí)間：<

74、/b></p><p><b>　　雙向過(guò)閘時(shí)間：</b></p><p>　　單級(jí)船閘船舶平均過(guò)閘時(shí)間。單級(jí)船閘船舶平均過(guò)閘時(shí)間應(yīng)根據(jù)船閘實(shí)際運(yùn)行中船閘單向和雙向過(guò)閘的閘次比率確定。當(dāng)單向過(guò)閘和雙向過(guò)閘次數(shù)相等或相近時(shí)，可采用下式確定：</p><p>　　2.4.2通過(guò)能力驗(yàn)證</p><p><b>

75、;　　①日平均過(guò)閘次數(shù)</b></p><p>　　式（2.4） </p><p><b>　　∴取n=30</b></p><p>　　式中：日平均過(guò)閘次數(shù)；</p><p>　　船閘日工作時(shí)間（h），應(yīng)根據(jù)船閘實(shí)際

76、工作情況確定，對(duì)晝夜通航的情況下，可取20-22h;</p><p>　　船閘一次過(guò)閘時(shí)間（min）。</p><p><b>　?、谀赀^(guò)閘客貨運(yùn)量</b></p><p><b>　　式（2.5）</b></p><p>　　式中：日平均過(guò)閘次數(shù)；</p><p>　　每晝

77、夜非貨運(yùn)量過(guò)閘次數(shù)；</p><p><b>　　船閘通航天數(shù)；</b></p><p><b>　　一次過(guò)閘平均噸位；</b></p><p>　　船舶裝載系數(shù)，與貨物種類、流向和批量有關(guān)，可根據(jù)各河流統(tǒng)計(jì)或規(guī)劃資料選用，本設(shè)計(jì)中為0.84；</p><p>　　運(yùn)量不均勻系數(shù)，各地區(qū)差異很大，本

78、設(shè)計(jì)中為1.30.</p><p><b>　　所以，近期：</b></p><p><b>　　遠(yuǎn)期：</b></p><p>　　∴綜上，同時(shí)滿足近期、遠(yuǎn)期通過(guò)能力要求。</p><p>　　2.5船閘耗水量計(jì)算</p><p>　　船閘的耗水量是船閘的一項(xiàng)中煙的經(jīng)濟(jì)技術(shù)

79、指標(biāo)。船閘的耗水量包括船舶過(guò)閘用水量和閘、閥門漏水量?jī)刹糠?。過(guò)閘用水是指船舶過(guò)閘時(shí)，閘室灌泄水所耗用的水量，與船閘水頭、船閘尺度、過(guò)閘船舶排水量、過(guò)閘方式、過(guò)閘次數(shù)等因素有關(guān)。閘閥門漏水是指船閘閘、閥門止水不密實(shí)，從上游向下游流失的水量，與水頭大小、止水構(gòu)造及其安裝質(zhì)量、使用年限、維護(hù)保養(yǎng)情況等有關(guān)。</p><p>　　2.5.1單級(jí)船閘單向一次過(guò)閘的用水量</p><p><b&

80、gt;　　式（2.6）</b></p><p>　　式中：?jiǎn)渭?jí)船閘單向一次過(guò)閘的用水量（m³）；</p><p>　　閘室水域面積（㎡）；</p><p>　　計(jì)算水頭（m），該水頭不宜采用船閘設(shè)計(jì)水頭，可根據(jù)上下游水位歷時(shí)，選用接近與平均的水頭；當(dāng)計(jì)算一次過(guò)閘最大用水量時(shí)，采用船閘設(shè)計(jì)水頭。本設(shè)計(jì)正常蓄水位和上游最高通航水位一致，所以計(jì)算水頭

81、為11.86m。</p><p>　　閘室水域面積包括船閘閘室面積和部分閘首面積，為此需要計(jì)算閘首的長(zhǎng)度。</p><p>　　閘首的輪廓尺寸根據(jù)閘閥門型式、輸水系統(tǒng)布置、啟閉機(jī)械布置及地基條件等因素確定，須滿足使用要求及結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。</p><p>　　閘首在長(zhǎng)度方向上一般由門前段、門龕段和支持段組成，對(duì)于不同的門型，各段尺寸也各不相同。</p>&

82、lt;p><b>　?。?）門前段長(zhǎng)度</b></p><p>　　門前段長(zhǎng)度，主要根據(jù)工作閘門型式、檢修門尺度、門槽構(gòu)造及檢修要求確定。</p><p>　　當(dāng)檢修門槽設(shè)于閘首外與導(dǎo)航墻接縫處時(shí)，門前段的長(zhǎng)度最小，一般為1.0m左右。該種布置方式能減小閘首長(zhǎng)度，但因門槽設(shè)在兩結(jié)構(gòu)物的縫間，當(dāng)兩結(jié)構(gòu)變位不同時(shí)，可能造成門槽不規(guī)整，給維修帶來(lái)不便。在設(shè)置檢修門槽不

83、增加閘首長(zhǎng)度的情況下，應(yīng)盡量使檢修門槽布置在閘首范圍內(nèi)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用人字閘門，則：</p><p>　　式中：檢修門槽寬度.</p><p><b>　　可取為2.5m。</b></p><p><b>　?。?）門龕段長(zhǎng)度</b></p><p>　　對(duì)

84、于人字閘門，其門龕段長(zhǎng)度</p><p>　　式中：閘首的口門寬度（m）；</p><p>　　門龕深度，一般為門厚加0.4-0.8m；</p><p>　　閘門與船閘橫軸線的夾角，一般取20°-22.5°，本設(shè)計(jì)取22.5°。</p><p>　　為保證閘門在任何位置時(shí)均能檢查和修理底部止水，門下的自由空間高度

85、一般不小于0.5-0.6m。</p><p>　　閘門厚度可按（）選取，而</p><p>　　閘首口門寬度，本設(shè)計(jì)取為16m。</p><p>　　所以可求得，那么閘門厚度為1.2m（取閘門厚度為）。</p><p>　　將代入求得=11.6m.</p><p><b>　?。?）支持段長(zhǎng)度</b&g

86、t;</p><p>　　閘門支持段是指支持閘門并承受閘門推力部分的長(zhǎng)度，主要應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)穩(wěn)定及強(qiáng)度的要求，并應(yīng)考慮輸水廊道進(jìn)出口布置的要求。</p><p>　　人字閘門的支持段長(zhǎng)度，目前設(shè)計(jì)仍假定是在其獨(dú)立工作條件下進(jìn)行穩(wěn)定和強(qiáng)度驗(yàn)算確定的，因此需要有足夠的長(zhǎng)度。</p><p>　　可根據(jù)公式確定支持段長(zhǎng)度。</p><p><b&

87、gt;　　式中：設(shè)計(jì)水頭。</b></p><p>　　所以，，可取支持段長(zhǎng)度為8m。（為滿足低水頭人字閘門船閘閘首長(zhǎng)度約為閘首口門凈寬的1.25-1.35倍。）</p><p><b>　　所以，閘首長(zhǎng)度</b></p><p>　　閘室水域面積（120+22.1）×16=2273.6㎡。</p><

88、p>　　單級(jí)船閘單向一次過(guò)閘的用水量：2273.6×11.86=26964.9m³</p><p>　　2.5.2單級(jí)船閘雙向一次過(guò)閘的用水量</p><p>　　2.5.3在單向過(guò)閘和雙向過(guò)閘機(jī)會(huì)均等情況下，一次過(guò)閘用水量采用單、雙向過(guò)閘用水量的均值：</p><p>　　2.5.4閘閥門漏水量</p><p>&

89、lt;b>　　采用公式，</b></p><p>　　式中：閘門、閥門漏水量（m³/s）；</p><p>　　止水線每米上的滲漏損失（m³/s/m），當(dāng)水頭小于10m時(shí)，取e=0.0015-0.0020m³/s/m，當(dāng)水頭大于10m時(shí)，取e=0.002-0.002m³/s/m；本設(shè)計(jì)采用0.002m³/s/m.</

90、p><p>　　閘門和閥門邊沿止水線的總長(zhǎng)度（m）。</p><p>　　止水線長(zhǎng)度包括了上游閘門和下游閘門兩部分，具體計(jì)算步驟如下：</p><p>　　門扇寬度（或稱為門扇長(zhǎng)度）：</p><p>　　式中：閘首邊墩墻面間的口門寬度（m）；</p><p>　　由門扇的支墊座和枕墊座的支承面至門龕外緣的距離，通常；&l

91、t;/p><p>　　閘門關(guān)閉時(shí)門扇軸線的傾角，此傾角的大小直接關(guān)系到門扇結(jié)構(gòu)所受的軸向壓力與傳遞到閘首邊墩的水平推力以及門扇計(jì)算長(zhǎng)度的大小。國(guó)內(nèi)已建船閘中，一般選取22.5°或20°，美國(guó)一般用18°26′6″。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中，取16m，取0.06，即為0.96m，取22.5°；代入進(jìn)公式可得：</p><p>

92、<b>　　門扇長(zhǎng)度=</b></p><p>　　上游門扇淹沒水深=上游最高通航水位-上游閘門門檻頂高程</p><p>　　=57.52m-48.89m=8.63m;</p><p>　　下游門扇淹沒水深=下游最高通航水位-下游閘門門檻頂高程</p><p>　　=57.38m-42.46m=14.92m.</

93、p><p>　　∴閘門止水線總長(zhǎng)度=9.7×4+8.63×3+14.92×3=109.45m</p><p>　　由上述數(shù)據(jù)，閘門漏水量=0.002m³/s/m×109.45m=0.2189m³/s.</p><p>　　而對(duì)于單個(gè)閥門，其止水線長(zhǎng)度為閥門的濕周，即為；閥門總止水線長(zhǎng)為36m。所以閥門漏水量為.

94、</p><p><b>　　閘閥門總漏水量為</b></p><p>　　2.5.5船閘一天內(nèi)平均耗水量</p><p>　　式(2.7) </p><p>　　式中：船閘一天內(nèi)平均耗水量（

95、m³/s）；</p><p><b>　　一晝夜過(guò)閘次數(shù)。</b></p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)，可得：</b></p><p>　　輸水系統(tǒng)型式選擇及水力計(jì)算</p><p>　　船閘輸水系統(tǒng)由進(jìn)出口、閥門段、輸水廊道、出水口、消能工和鎮(zhèn)靜段等組成，是完成閘室灌、泄水運(yùn)行的主要設(shè)

96、備。輸水系統(tǒng)型式選擇及設(shè)計(jì)水平，將直接影響到船閘的通過(guò)能力、過(guò)閘船舶及船閘的安全。輸水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要應(yīng)滿足下列基本要求：</p><p>　?。?）閘室灌水和泄水時(shí)間需滿足船閘設(shè)計(jì)通過(guò)能力所規(guī)定的輸水時(shí)間；</p><p>　?。?）船舶（隊(duì)）在閘室及上、下游引航道內(nèi)具有良好的停泊條件，承受的系纜力小于規(guī)范允許值；</p><p>　?。?）輸水系統(tǒng)各部位不應(yīng)因水流

97、沖刷和空蝕等造成破壞；</p><p>　　（4）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工及維修方便，工程投資少。</p><p>　　3.1船閘輸水系統(tǒng)選擇</p><p>　　3.1.1集中式輸水和分散式輸水型式選擇</p><p>　　船閘輸水系統(tǒng)的型式可分為集中輸水系統(tǒng)和分散輸水系統(tǒng)兩大類型。集中輸水系統(tǒng)是將輸水系統(tǒng)集中布置在閘首范圍內(nèi)，灌水時(shí)水流經(jīng)上閘首集中

98、進(jìn)入閘室，泄水時(shí)水流從閘室的下游端經(jīng)下閘首泄入下游引航道或壩下，因此，集中輸水系統(tǒng)也稱為頭部輸水系統(tǒng)。分散輸水系統(tǒng)是將輸水系統(tǒng)分散布置在閘首及閘室內(nèi)，在灌、泄水時(shí)，水流通過(guò)設(shè)在閘室底或閘室墻縱向輸水廊道上的一系列出水支管或出水孔，水流分散地流入（出）閘室。因而，分散輸水系統(tǒng)也稱為長(zhǎng)廊到輸水系統(tǒng)。</p><p>　　輸水系統(tǒng)類型可根據(jù)一下判別系數(shù)初步選定：</p><p><b>

99、;　　式（3.1）</b></p><p><b>　　式中：判別系數(shù)；</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)水頭（m）；</b></p><p>　　閘室灌水時(shí)間（min）。</p><p>　　當(dāng)時(shí)，采用集中輸水系統(tǒng)；當(dāng)時(shí)，采用分散輸水系統(tǒng)；當(dāng)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證或參照類似工

100、程擬定。</p><p>　　據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，我國(guó)上千座船閘中，除了少數(shù)水頭在12m以上的船閘采用分散輸水系統(tǒng)以外，其余的均采用集中輸水系統(tǒng)。但在國(guó)外，為了盡量縮短灌、泄水時(shí)間，提高船舶過(guò)閘效率，即使水頭為3-10m的中低水頭，也采用分散輸水系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)船閘輸水系統(tǒng)大量采用集中輸水系統(tǒng)的原因在于：1）原先我國(guó)內(nèi)河水運(yùn)行業(yè)發(fā)展緩慢，船閘尺度較小，對(duì)縮短船閘灌泄水時(shí)間要求不高；2）單純性從工程造價(jià)角度出發(fā)，認(rèn)為短廊道集中輸

101、水閘室結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)節(jié)省。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中，則；其介于2.5和3.5之間，可采用集中輸水系統(tǒng)，也可采用第一類分散輸水系統(tǒng)。但出于考慮盡可能縮短灌、泄水時(shí)間，采用簡(jiǎn)單式分散輸水系統(tǒng)。</p><p>　　分散輸水系統(tǒng)是通過(guò)設(shè)置在閘室墻或閘室底板內(nèi)的縱向輸水廊道，以及與之相連的分支廊道和出水支孔，將水流灌入或泄出閘室。與集中輸水相比，分散輸水系統(tǒng)作用在船舶上的動(dòng)水作用力（波浪力、

102、流速力、局部力）均相對(duì)較小。</p><p>　　而簡(jiǎn)單式的分散輸水系統(tǒng)是閘墻內(nèi)設(shè)主廊道，在閘室的中段布置一系列短支孔（管）或橫向溝槽與閘室連接，其型式主要有側(cè)墻少支孔、多支孔以及局部分散系統(tǒng)等。適應(yīng)的水力指標(biāo)較低，多用于水頭不高的船閘。</p><p>　　3.2輸水系統(tǒng)水力計(jì)算</p><p>　　輸水系統(tǒng)水力指標(biāo)是指船閘能否正常運(yùn)行的關(guān)鍵。在船閘總體布置設(shè)計(jì)基

103、本完成后，應(yīng)根據(jù)閘室輸水時(shí)間、船舶停泊條件以及船閘安全運(yùn)行的條件進(jìn)行水力計(jì)算，提出輸水系統(tǒng)各主要部分的尺寸和布置，并反復(fù)驗(yàn)算設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性。水力計(jì)算的主要內(nèi)容：</p><p>　?。?）輸水閥門處廊道斷面面積；</p><p>　?。?）輸水系統(tǒng)的阻力系數(shù)和流量系數(shù)；</p><p>　　（3）計(jì)算閥門開啟時(shí)間和閘室輸水時(shí)間，分散輸水還應(yīng)計(jì)算輸水廊道換算長(zhǎng)度

104、、慣性超高（超降）值；</p><p>　　（4）船閘輸水的水力特性曲線；</p><p>　　（5）過(guò)閘船舶（隊(duì)）在閘室和引航道內(nèi)的停泊條件；</p><p>　?。?）密封式輸水閥門后廊道頂部的壓力水頭，開敞式輸水閥門后的水躍；</p><p>　?。?）廊道轉(zhuǎn)彎段內(nèi)側(cè)及局部點(diǎn)最低壓力水頭；</p><p>　　（

105、8）輸水閥門的工作空化數(shù)。</p><p>　　3.2.1初步確定輸水閘門處廊道斷面尺寸</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)水頭和輸水時(shí)間，并假定流量系數(shù)和閥門相對(duì)開啟時(shí)間，先不考慮慣性影響，按下式初步確定閥門斷面處廊道斷面面積：</p><p><b>　　式（3.2）</b></p><p>　　式中：計(jì)算水域面積，本設(shè)計(jì)

106、為2273.6㎡；</p><p>　　設(shè)計(jì)水頭，本設(shè)計(jì)為11.86m；</p><p>　　閥門全開時(shí)輸水系統(tǒng)的流量系數(shù)，可取，取為0.78；</p><p>　　系數(shù)=0.78時(shí)，銳緣平面閥門取0.536；</p><p>　　表3.1各種輸水閥門的值</p><p>　　閥門相對(duì)開啟時(shí)間，，初步計(jì)算時(shí)，可取，本設(shè)

107、計(jì)可取為0.6；</p><p>　　閘室灌水時(shí)間，本設(shè)計(jì)選用10min。</p><p><b>　　則：</b></p><p>　　所以，取=10.8㎡，具體尺寸為2×（2×2.7），即寬為2.0m，高為2.7m.</p><p><b>　　3.3輸水廊道布置</b>&l

108、t;/p><p><b>　　3.3.1布置原則</b></p><p>　　1）使進(jìn)入閘室的水流盡量分散、對(duì)稱、均勻分布；</p><p>　　2）減少廊道內(nèi)水流的慣性影響，并且使水流慣性對(duì)各供水區(qū)段的影響基本相同；</p><p>　　3）輸水系統(tǒng)進(jìn)水口，應(yīng)有一定的淹沒水深，避免水流帶氣進(jìn)入閘室，惡化閘室水域條件；<

109、;/p><p>　　4）進(jìn)水口取水、出水口泄水不影響引航道內(nèi)船舶停泊和通航水流條件；</p><p>　　5）閥門段廊道應(yīng)布置在下游最低通航水位以下一定深度，以避免閥門及閥門段廊道產(chǎn)生空蝕破壞，要限制摻入空氣量，避免大量摻氣進(jìn)入閘室，惡化閘室船舶停泊條件。</p><p>　　3.3.2輸水系統(tǒng)布置內(nèi)容</p><p>　　主要按照選定的輸水系統(tǒng)

110、型式和上述原則，結(jié)合船閘結(jié)構(gòu)型式和施工條件，確定輸水系統(tǒng)各部分的高程和尺寸。內(nèi)容包括：上游進(jìn)水口位置、型式、面積和高程，主廊道的布置位置、閥門段廊道高程、面積及閥門后廊道體型，閘室內(nèi)充泄水廊道的布置方式，相應(yīng)的分流口的布置型式和面積，閘室出水孔的布置方式、面積、個(gè)數(shù)、高程及消能設(shè)施，下游出水口布置方式、面積和高程等。</p><p>　　3.3.2.1進(jìn)、出水口布置</p><p>　　1

111、）進(jìn)水口布置首先根據(jù)閘前引航道水域面積大小，閘室充水流量的大小，考慮進(jìn)水口布置在引航道內(nèi)還是布置在引航道外，即所謂采用正向取水還是側(cè)向取水。但是無(wú)論采取哪種布置型式，由于分散式輸水系統(tǒng)的船閘輸水時(shí)間相對(duì)較短，自引航道取水的進(jìn)水口流量大，流速高，進(jìn)水口應(yīng)布置為流線型，其周邊要修圓，以改善流態(tài)，減少水力損失，提高輸水效率。</p><p>　?、倮鹊肋M(jìn)口頂部淹沒水深</p><p>　　廊道進(jìn)

112、口頂部的淹沒水深一般應(yīng)大于0.4倍設(shè)計(jì)水頭，，所以可以取為4.8m，同時(shí)還要考慮進(jìn)口處水面的局部降落。</p><p>　　②進(jìn)口處最大斷面的平均流速一般不大于2.5m/s，以避免產(chǎn)生吸氣漩渦進(jìn)入閘室，影響閘室船舶停泊條件。</p><p>　　③廊道進(jìn)口的修圓，可減少水力損失，修圓半徑，b為廊道進(jìn)口段寬度，取R=0.25m.</p><p>　　2）出水口布置與上

113、游進(jìn)水口布置基本相似，出水口布置可分為全部泄入引航道、全部旁側(cè)泄入下游河道和部分泄入引航道、部分旁側(cè)泄入下游河道3種。布置在引航道外的泄水口，一般情況下無(wú)統(tǒng)一規(guī)定，但是布置在引航道內(nèi)的泄水口，應(yīng)有良好的線形，以減小阻力，提高輸水效率，要求在泄水過(guò)程中，泄水口水面不脫頂，不出現(xiàn)遠(yuǎn)驅(qū)式水躍，使水流充分?jǐn)U散，減弱紊動(dòng)，以達(dá)到引航道內(nèi)流速分布均勻的目的。</p><p>　　①根據(jù)《JTJ306-2001船閘輸水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

114、規(guī)范》，廊道出水口頂?shù)难蜎]水深不小于1.5m,所以本設(shè)計(jì)取為2.0m.</p><p>　　3.3.2.2輸水主廊道布置</p><p>　　輸水主廊道時(shí)船閘輸水系統(tǒng)中連接上游進(jìn)水廊道、閘室輸水支廊道，以及下游泄水廊道的主干。本設(shè)計(jì)中將廊道布置于閘墻內(nèi)。</p><p>　?、俑鶕?jù)規(guī)范，廊道進(jìn)水口斷面面積為閥門面積的倍，即為，可取為，設(shè)計(jì)分為3個(gè)支孔，每個(gè)支孔寬為0

115、.86m,高為3.5m.</p><p><b>　　②主廊道斷面面積</b></p><p>　　根據(jù)規(guī)范，取主廊道斷面面積為1.3倍閥門面積，可取為14.0，單側(cè)主廊道斷面面積為，可設(shè)計(jì)為2m寬，3.5m高。布置主廊道時(shí)，閥門段輸水廊道在閥門后最低通航水位以下要有一定的淹沒水深，輸水閥門前廊道要有一定長(zhǎng)度的平直段。</p><p>　　③在

116、鵝頸轉(zhuǎn)彎段第一個(gè)彎道以前0.5m處和閥門后方處，分別設(shè)置檢修門，斷面寬度取為2.2m.</p><p>　?、芤?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)水頭為H=11.86m，為中低水頭，空化現(xiàn)象不顯著，無(wú)需在閥門后設(shè)置突擴(kuò)。</p><p>　　⑤根據(jù)規(guī)范，廊道出水段斷面面積為閥門面積的倍，即為，取為。</p><p>　?、薷鶕?jù)規(guī)范，出水口斷面面積為閥門面積的倍，取為，即單側(cè)出水口面積為

117、，分為3個(gè)支孔，每個(gè)支孔寬為0.9m，高為3.5m。</p><p>　　3.3.2.3輸水系統(tǒng)閘室出水支廊道布置</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用的是閘墻廊道少支孔輸水系統(tǒng)，這種輸水系統(tǒng)的縱向輸水主廊道位于閘墻內(nèi)，直接在輸水主廊道上設(shè)置短出水支孔與閘室連通，輸水主廊道的水流經(jīng)短支孔進(jìn)入閘室。本設(shè)計(jì)中短支孔數(shù)目較少且斷面積較大。出水支孔段一般設(shè)在閘室中部，長(zhǎng)度為閘室長(zhǎng)度的。閘墻兩側(cè)廊道的短支

118、孔一般交錯(cuò)布置，相對(duì)應(yīng)兩支孔出水的射流邊界容許少量交叉，短支孔的間距一般為閘室寬度的。出水支孔一般布置在下游最低通航水位時(shí)的設(shè)計(jì)船舶吃水深度以下。位于出水孔段前的支孔，一般在其出口處設(shè)三角形消力檻或消力塘。</p><p>　　3.4局部阻力系數(shù)和流量系數(shù)計(jì)算</p><p>　　3.4.1灌水段計(jì)算</p><p>　　3.4.1.1灌水段換算長(zhǎng)度</p&g

119、t;<p>　　式為流量沿程不變情況下，串聯(lián)廊道換算長(zhǎng)度的計(jì)算公式。</p><p>　　具有出水支孔段的廊道換算長(zhǎng)度和具有分支廊道的換算長(zhǎng)度不同， 其中具有出水支孔段的廊道換算長(zhǎng)度，由于出水支孔出流的影響，沿出水支孔段廊道的流量是變化的，如下圖所示，廊道換算長(zhǎng)度可按下式計(jì)算：</p><p>　　式中：出水支孔段廊道的換算長(zhǎng)度（m）；</p><p>

120、;　　出水支孔廊道第段的流速（）；</p><p>　　出水支孔前主廊道的流速（）；</p><p><b>　　出水支孔數(shù)。</b></p><p>　　由于分散輸水系統(tǒng)中各支孔出流是不均勻的，而且是非恒定的，因而精確計(jì)算出水支孔段廊道的換算長(zhǎng)度是比較困難的。根據(jù)《JTJ306-2001船閘輸水系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄E，當(dāng)出水支孔數(shù)大于15時(shí)，出

121、水支孔段廊道的換算長(zhǎng)度可取為該段廊道長(zhǎng)度的一般，即，（為出水支孔段的廊道長(zhǎng)度）。由于本設(shè)計(jì)的出水孔段長(zhǎng)度為72，支孔間距為4，所以單側(cè)支孔數(shù)為18，大于15，所以本設(shè)計(jì)中出水支孔段的廊道換算長(zhǎng)度為36+3.5=39.5m。</p><p>　　沒有出水口段的廊道，因?yàn)榱髁垦爻滩蛔?，所以可用公式?jì)算，其中為輸水閥門段廊道的斷面面積，為第i段廊道的斷面面積，為第i段廊道的長(zhǎng)度。本設(shè)計(jì)中。</p><

122、;p>　　所以總換算長(zhǎng)度為75.0m.</p><p>　　3.4.1.2灌水過(guò)程阻力系數(shù)計(jì)算</p><p>　　3.4.1.2.1局部阻力系數(shù)</p><p><b>　?。?）進(jìn)口</b></p><p>　　因?yàn)檫M(jìn)口為多支孔進(jìn)口段，所以，可取為0.10，</p><p><b&