連江架橋石航運(yùn)樞紐船閘設(shè)計(jì)

1、連江架橋石航運(yùn)樞紐船閘設(shè)計(jì)第 1 章 船閘總體設(shè)計(jì)船閘主要由閘首、閘室、引航道、導(dǎo)航和靠船建筑物及相應(yīng)的設(shè)備組成。上閘首：17.0 ´ 34.0（長 ´ 寬）；下閘首：20.0 ´ 34.0（長 ´ 寬）；閘室：16.0 ´ 150.0 ´ 2.0（長 ´ 寬 ´ 門檻水深）。如圖 1.1。1、 上閘首 2、下閘首 3、閘室 4、上引航道 5、下引航道 6、導(dǎo)航建筑物7、靠船建筑物圖 1.1船閘組1.1 船閘基本尺度1.1.1 船閘尺度(一)設(shè)計(jì)船型船閘尺度選擇須進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合論證，應(yīng)符合國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和我國水運(yùn)網(wǎng)

2、發(fā)展對航道建設(shè)的要求，主要基本尺度應(yīng)采用有關(guān)部門制定的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。本設(shè)計(jì)采用 100t 機(jī)動駁船： 45´ 5.5 ´1m(長 ´寬´ 吃水），一次過閘設(shè)計(jì)為 2 列 3排的隊(duì)型，6 艘機(jī)動駁船同時通過，船閘等級為級。（二）船閘有效長度船閘基本尺度是指船閘有效尺度，即船閘正常通航過程中，閘室為滿足過閘船隊(duì)安全停泊和通過所需的尺度。包括閘室有效長度 L x ，有效寬度 B x 和門檻水深 H。1. 閘室有效長度 L xn+i式中： L x 閘室有效長度；1（1-1）Lx = å lc fl連江架橋石航運(yùn)樞紐船閘設(shè)計(jì)nå lic設(shè)計(jì)最大過閘

3、船隊(duì)（舶）的長度，本設(shè)計(jì)中是船隊(duì)的總長度；l f 富裕長度，視過閘船隊(duì)（舶）類型不同，按下列數(shù)據(jù)采用頂推船隊(duì)： l f ³ 2 + 0.06l c （m）；拖帶船隊(duì)： l f ³ 2 + 0.03l c （m）；非機(jī)動船： l f ³ 4 + 0.05lc （m）；上閘首船閘中心線頭部輸水的鎮(zhèn)靜端帷墻的下游面防撞裝置的上游面下閘首門檻的下游邊緣圖 1.2船閘有效長度示意圖門檻的上游邊緣船閘閘室有效長度起止邊界的確定應(yīng)符合下列規(guī)定（1）上游邊界應(yīng)取下列最下游界面（圖 1.2）帷墻的下游面上閘首門龕的下游邊緣采用頭部輸水時鎮(zhèn)靜段的末端其他伸向下游構(gòu)件占用閘室長度的下游

4、邊緣（2）下游邊界應(yīng)取下列最上游截界面（圖 1.2）下閘首門龕的上游邊緣雙向水頭采用頭部輸水時鎮(zhèn)靜段的一端防撞裝置的上游面其他伸向上游構(gòu)件占用閘室長度的上游邊緣故 Lx = 4 ´ 45 + 4 + 0.05 ´ 3 ´ 45 = 145.75 （m） 取 Lx = 150 （m）2連江架橋石航運(yùn)樞紐船閘設(shè)計(jì)2. 船閘閘首口門和閘室有效寬度不應(yīng)小于按下列公式計(jì)算的寬度，并采用現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)（GBJ139）中規(guī)定的 8m、12m、16m、23m、34m 寬度。B x = å bc + b fb f = Db + 0.025(n - 1)bc式中：

5、 B x 閘室有效寬度（m）；（1-2）å bc 同一閘次過閘船隊(duì)（舶）并列停泊的最大總寬度（m），當(dāng)只有一個船隊(duì)（舶）過閘時，則為設(shè)計(jì)最大船隊(duì)（舶）的寬度 bc ；b f 富裕寬度（m）；Db 富裕寬度（m），當(dāng) bc £ 7 ( m ) 時， Db ³ 1.0(m)當(dāng) bc > 7 ( m ) 時， Db ³ 1.2(m)n過閘停泊在閘室的船舶的列數(shù) n=2。故 Bx = 5.5 ´ 2 + 1.0 + 0.025 ´ (2 -1) ´ 5.5 = 12.1357 (m)，取 Bx = 16 (m)。3. 船閘門檻

6、最小水深為設(shè)計(jì)最低通航水位至門檻頂部的最小水深，并應(yīng)滿足設(shè)計(jì)船舶、船隊(duì)滿載時的最大吃水加富裕深度的要求，按下列公式計(jì)算：HT³ 1.6（1-3）式中：H門檻最小水深（m）；T設(shè)計(jì)船舶、船隊(duì)滿載時的最大吃水（m）；故 H ³ 1.6 ´ 0.9 = 1.44(m) ，取 H=2.0(m)。4. 最小過水?dāng)嗝嫦禂?shù)h ，應(yīng)滿足下式要求：h =wF³ 47（1-4）式中：設(shè)計(jì)最低通航水位時，閘室過水?dāng)嗝婷娣e；F 船隊(duì)滿載吃水時，船舯橫斷面水下部分的斷面。故h =16 ´ 2.00.95 ´ 5.5 ´1= 6.124 ，滿足要求。3

7、連江架橋石航運(yùn)樞紐船閘設(shè)計(jì)表 1-1 船閘基本尺度表1.1.2 船閘線數(shù)船閘的線數(shù)應(yīng)根據(jù)船閘在設(shè)計(jì)水平年內(nèi)的客貨運(yùn)量，船閘設(shè)計(jì)（實(shí)際）通過能力，過閘的船型、船隊(duì)組成、地形條件和船閘所在河流的重要性等因數(shù)確定。根據(jù)設(shè)計(jì)船型和近期主要過閘船隊(duì)及預(yù)計(jì)的近期和遠(yuǎn)期通過能力。該樞紐的設(shè)計(jì)代表船型：機(jī)動駁船，尺度為 45.0 ´ 5.5 ´1.0 (m)。同時根據(jù)船閘的通過能力計(jì)算可知，單線船閘的通過能力可達(dá)到 383.4 萬噸，足以滿足該樞紐處的通過能力，本樞紐采用單線船閘。1.1.3 船閘級數(shù)（一）船閘級數(shù)的選擇應(yīng)根據(jù)船閘總水頭，通過能力可靠性和航運(yùn)效益，技術(shù)水平，地形、地質(zhì)條件，

8、施工條件和管理運(yùn)用等條件進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。一般情況應(yīng)優(yōu)先選擇單級船閘，當(dāng)受自然和技術(shù)條件限制，屬下列情況之一者，應(yīng)采用多級船閘：1. 船閘水頭較大，采用單級船閘水力學(xué)等條件不能滿足要求的；2. 受閘址地形、地質(zhì)條件的限制，經(jīng)不同級數(shù)方案比選技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的；3. 水源困難，受供水限制，必須節(jié)省船閘耗水量的；（二）船閘級數(shù)，可按下列情況確定：1. 水頭30m，采用單級船閘；2. 水頭 30 40 m，采用單級或兩級船閘；3. 水頭40m，采用兩級或多級船閘。（三）結(jié)合本樞紐處的水頭、地形、地質(zhì)條件確定該樞紐的級數(shù)：1. 樞紐不同水位組合時的設(shè)計(jì)水頭上游最高通航水位，下游最高通航水位：H=33.73

9、3.19=0.5 m上游最高通航水位，下游最低通航水位：H=33.728.5=5.2m樞紐正常擋水位，下游最低通航水位：H=33.128.5=4.6m上游最低通航水位，下游最低通航水位：H=33.128.5=4.6m考慮到各種水位組合出現(xiàn)的概率，取本次設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)水頭為 4.6m，即樞紐正4閘室有效長度（m）閘室有效寬度（m）門檻水深（m）150162.0連江架橋石航運(yùn)樞紐船閘設(shè)計(jì)常擋水位與下游最低通航水位的差值。由于 H=4.6m<30m，所以該樞紐采用單級船閘。2. 該樞紐船閘所在處，地勢平坦，地質(zhì)條件良好，適合修建單級船閘，同時單級船閘在施工條件、運(yùn)用管理及技術(shù)水平等方面較多級船閘

10、易于滿足。1.2 船閘設(shè)計(jì)水位和各部分高程1.2.1 船閘設(shè)計(jì)水位的確定船閘設(shè)計(jì)水位主要包括船閘上下游設(shè)計(jì)最高通航水位、設(shè)計(jì)最低通航水位、校核高水位、校核低水位、檢修水位和施工水位，應(yīng)根據(jù)水文特征、航運(yùn)要求、船閘級別、有關(guān)水利樞紐和航運(yùn)渠化梯級運(yùn)用調(diào)度情況，并考慮航道沖淤變化影響、兩岸自然條件和綜合利用要求等因數(shù)，綜合研究確定。1. 上游設(shè)計(jì)最高通航水位為下游設(shè)計(jì)最高通航水位加雍高：31.19m2. 下游設(shè)計(jì)最高通航水位按壩址洪水重現(xiàn)期 20 年一遇取定：39.20m3. 上游設(shè)計(jì)最低通航水位：33.10m4. 下游設(shè)計(jì)最低通航水位按通航保證率 92%取定：28.50 m5. 上游檢修水位取樞

11、紐正常擋水位：33.10 m6. 采用官廳水庫公式計(jì)算波浪浪高：2hw = 0.0166 ´ W 1.25 ´ D 0.33（1-5）式中：W計(jì)算風(fēng)速取 W=1.8（m/s）；D吹程（m） ?。?5）倍的河寬。取 D=4 ´ 120=480（m）；127. 最小安全超高值不應(yīng)小于 0.3，這里取 0.4（m）8. 空載干舷高度?。?.0（m）9. 引航道最小水深： H 0 ³ 1.4 ´ 0.9 = 1.26 （m）取 2（m）1.3.2 船閘各部分高程1. 上閘門門頂高程 H 1 =上游校核洪水位+超高+浪高H 1 =39.2+0.4+0.1

12、24=39.7（m）5故 hw = ´ 0.0166 ´1.81.25 ´ 4800.33 = 0.124 （m）。連江架橋石航運(yùn)樞紐船閘設(shè)計(jì)2. 下閘門門頂高程 H 2 =上游最高通航水位+超高H 2 =39.7+0.4=34.1(m)3. 上閘首墻頂高程 H 3 =上閘門門頂高程+超高H 3 =37.95+0.4=40.1（m）4. 下閘首墻頂高程 H 4 =下閘門門頂高程+超高 ³ 上閘首墻頂高程H 4 =34.1+0.4=34.5（m）5. 閘室墻頂高程 H 5 =上游設(shè)計(jì)最高通航水位+空載干舷高度H 5 =33.7+1.0=34.7(m)6.

13、上閘首門檻頂高程 H 6 =上游設(shè)計(jì)最低通航水位-門檻水深H 6 =33.1-4.6=28.5(m)7. 下閘首門檻頂高程 H 7 =下游設(shè)計(jì)最低通航水位-門檻水深H 7 =28.5-2.0=26.5(m)8. 上游引航道底高程 H 8 =上游設(shè)計(jì)最低通航水位-引航道最小水深H 8 =33.1-2=31.1（m）9. 下游引航道底高程 H 9 =下游設(shè)計(jì)最低通航水位-引航道最小水深H 9 =28.5-2=26.5（m）10. 閘室底高程 H 10 =下游設(shè)計(jì)最低通航水位-門檻水深H 10 =28.5-2=26.5 (m)11. 上游導(dǎo)航墻及靠船建筑物頂高程 H 11 =上游最高通航水位+空載干

14、舷高度H 11 =33.7+1.0=34.7(m)12. 下游導(dǎo)航墻及靠船建筑物頂高程 H 12 =下游最高通航水位+空載干舷高度H 12 =31.19+1.0=32.19(m)6連江架橋石航運(yùn)樞紐船閘設(shè)計(jì)表 1-2 船閘各部分高程表圖 1.3 船閘縱斷面高程示意圖 單位：m1.3 引航道1.4.1 引航道的平面布置引航道的平面布置應(yīng)根據(jù)船閘規(guī)模、尺度，客貨運(yùn)量、設(shè)計(jì)船型船隊(duì)、通過能力和7序號計(jì) 算 內(nèi) 容船閘各部高程(m)1上閘門門頂高程39.72下閘門門頂高程34.13上閘首墻頂高程40.14下閘首墻頂高程34.55閘室墻頂高程34.76上閘首門檻頂高程28.57下閘首門檻頂高程26.58

15、上游引航道底高程31.19下游引航道底高程26.510閘室底高程26.511上游導(dǎo)航及靠船建筑物頂高程34.712下游導(dǎo)航及靠船建筑物頂高程32.2連江架橋石航運(yùn)樞紐船閘設(shè)計(jì)過閘方式，并結(jié)合地形、地質(zhì)、水流、泥沙及上下游航道等條件研究確定。圖1.4 反對稱型圖1.5 對稱型圖1.6 非對稱型考慮到該渠化河段上的貨流主要是雙向貨源較多，該樞紐處的引航道采用對稱型。1.3.2 引航道的尺度（一）引航道的長度包括導(dǎo)航段 l1 ，調(diào)順段 l2 ，停泊段 l3 , 過渡段 l4 , 制動段l4/。1. 導(dǎo)航段長度 l1l1 ³ Lc式中： l1 導(dǎo)航段長度（m）；Lc 頂推船隊(duì)為設(shè)計(jì)最大船隊(duì)長

16、，拖帶船隊(duì)或單船為其中的最大船長。故 l1 ³ 45(m) ，取 l1 = 45(m) 。2. 調(diào)順段長度 l 2l2 ³ (1.5 2.0) Lc = (1.5 2.0) ´ 45 = (67.5 90)m取 l2 = 80(m) ，符號意義同上。3. 停泊段長度 l 3l3 ³ Lc = 45(m)取 l3 = 135(m) ，符號意義同上8連江架橋石航運(yùn)樞紐船閘設(shè)計(jì)4. 過渡段長度 l 4l4 ³ 10DB = 10 ´ (30 - 20) = 100(m)式中： l 4 過渡段長度（m）；DB 引航道寬度與航道寬度之差 。5.

17、 制動段長度 l4'制動段 l4' 與過渡段 l4 重合（二）引航道的寬度1. 對稱型單線船閘引航道的寬度?？紤]引航道兩側(cè)停靠過閘船隊(duì)（舶）的情況，可按下式計(jì)算：B0 ³ bc + bc1 + Db1 + Db2 = 5.5 + 5.5 + 5.5 + 0.5 ´ 5.5 = 18.75(m) 取 21m式中： B0 設(shè)計(jì)最低通航水位時，設(shè)計(jì)最大船舶、船隊(duì)滿載吃水船底處的引航道寬度（m）；bc 設(shè)計(jì)最大船舶船隊(duì)的寬度（m）；bc1 一側(cè)等候過閘船舶、船隊(duì)的總寬度（m）；Db1 船舶、船隊(duì)之間的富裕寬度，取 Db1 = bc ；Db2 船舶、船隊(duì)與岸之間的富裕

18、寬度， Db2 = 0.5bc 。2 . 引航道的底寬 Bn=B0-2m(H0-T)式中： H0在設(shè)計(jì)最低通航水位時，引航道底寬內(nèi)最小水深（m）；T設(shè)計(jì)最大船泊的滿載吃水（m）。Bn = 21 - 2 ´1´ (1.5 - 1) = 20(m) 。3. 引航道口門區(qū)是引航道的重要區(qū)段，要解決好與河流原航道的連接，其輪廓尺度和連接布置要滿足船舶安全通暢進(jìn)出引航道的要求。引航道口門寬不應(yīng)小于 1.5倍引航道寬度，當(dāng)受水流、風(fēng)、浪的影響較小時，可適當(dāng)減小。當(dāng)口門區(qū)不能與主航道平順銜接時，應(yīng)設(shè)置連接段，連接段應(yīng)與口門區(qū)及主航道平順銜接，確保船舶、船隊(duì)安全行駛。9連江架橋石航運(yùn)樞紐船

19、閘設(shè)計(jì)口門區(qū)寬度： B1 ³ 1.5B0 = 1.5 ´ 20 = 30 ，取 B1 =30（m）口門區(qū)長度：為（0.5-1.0）倍的設(shè)計(jì)船長l5 = (0.5 1.0)LC = (22.5 45) 取 l5 =40（m）。在通航期內(nèi)，口門區(qū)的水面最大流速，須符合表1.4的規(guī)定。特殊情況下，局部最大流速略有超出表1.4的規(guī)定值時，必須經(jīng)過充分論證確定，確保船舶航行安全。引航道、口門區(qū)宜避免出現(xiàn)如泡漩、亂流等下良流態(tài)，當(dāng)條件限制而不能避免時，應(yīng)采取措施，達(dá)到無害程度。表1-4 口門區(qū)水面最大流速限值4. 航道標(biāo)準(zhǔn)寬度: Bm = B 0 + 2mT = 20 + 1 = 21

20、(m)5. 引航道的斷面系數(shù)h ，應(yīng)滿足下式要求：h =wW³ 4 7（1-6）式中：設(shè)計(jì)最低通航水位時，引航道的過水?dāng)嗝婷娣e；船隊(duì)滿載吃水時，船舯橫斷面水下部分的斷面。1´ (20 + 19) ´1.520.95 ´ 5.5 ´1(三)引航道水深 H 0對于 VI 級船閘，引航道最小水深應(yīng)滿足：H 0T³ 1.4（1-7）式中： H 0 在設(shè)計(jì)最低通航水位時，引航道底寬內(nèi)最小水深（m）；T 設(shè)計(jì)最大船舶、船隊(duì)滿載吃水（m）。故 H 0 ³ 1.4 ´1 = 1.4(m) 取 H 0 = 2.0(m)10船閘級別平

21、行航線的縱向流速m( )s垂直航線的橫向流速m( )s回流流速 (m )s£ 2.0£ 0.30£ 0.40£ 1.5£ 0.25故h = = 5.59 ，滿足要求。連江架橋石航運(yùn)樞紐船閘設(shè)計(jì)（四）彎道半徑和彎道加寬1. 最小彎曲半徑（1）對于頂推船隊(duì)和機(jī)動駁IIII 級船閘: R ³ 4Lc = 4 ´ 45 = 180(m)IVVII 級船閘: R ³ 3Lc = 3´ 45 = 135(m)（2）在引航道口門區(qū)和連接段考慮到水流、風(fēng)浪等的影響，其最小彎曲值還應(yīng)加大一個 Lc 的長度故 R=180(m

22、)。2. 彎道加寬 DB按下式確定，當(dāng)彎道中心角大于 35 0 時， DB 應(yīng)適當(dāng)加大。DB =L2c2R + B0（1-8）式中： Lc 設(shè)計(jì)最大船隊(duì)長或最大船長（m）；R 最小彎曲半徑（m）；B0 引航道寬度（m）。彎道中心角qsin q =C bc1 + bc= (12 2+ Db) /12 = 0.1375 不需要彎道加寬。（五）引航道上的建筑物引航道上的建筑物包括導(dǎo)航建筑物和靠船建筑物。導(dǎo)航建筑物主要是引導(dǎo)船舶安全順利的進(jìn)出閘室，而在閘首的入口處兩側(cè)設(shè)置的建筑物，位于船閘航線一側(cè)用以引導(dǎo)船舶進(jìn)閘的稱為主導(dǎo)航建筑物，位于主導(dǎo)航建筑物對面用以引導(dǎo)受側(cè)風(fēng)向、水流和主導(dǎo)航建筑物彈性作用而偏離

23、航線的船舶，使其按正確導(dǎo)向行駛的稱為輔導(dǎo)航建筑物。對于主、輔導(dǎo)航建筑物，其航行方向與撞擊點(diǎn)切線間的夾角 要求在一定范圍。對主導(dǎo)航建筑物 角要求在 15o20o，最大不超過 30o。對輔導(dǎo)航建筑物 角要求在30o60o在引航道中除導(dǎo)航建筑物外，為了便于等待過閘的船舶?？?，一般均設(shè)置靠船建筑物，靠船建筑物一般布置在靠進(jìn)閘船舶航線的一側(cè)，即進(jìn)閘航行方向的右側(cè)。11連江架橋石航運(yùn)樞紐船閘設(shè)計(jì)靠船建筑物的長度采用一個設(shè)計(jì)船隊(duì)的長度，該樞紐為 160m，采用連續(xù)墻靠船建筑物。導(dǎo)航和靠船建筑物前沿應(yīng)作成垂直平整面，以利于船舶?？考跋挡窗踩?。導(dǎo)航段建筑物的平面圖如下所示：圖 1.7 導(dǎo)航段建筑物的平面圖示意圖

24、Sa=(0.51.0)lc Sb=(0.350.75)lc式中：Sa主導(dǎo)航建筑物的投影長度Sb輔導(dǎo)航建筑物的投影長度Sa = (0.5 1.0)lc = (22.5 45)mSb = (0.35 0.75)lc = (0.35 0.75) ´ 45 = (15.75 33.75)m取Sa = 40(m)Sb = 30(m)對于輔導(dǎo)航建筑物：航行方向與撞擊點(diǎn)切線間的夾角301801.4 閘首尺度1.4.1 閘首長度1. 門前段 l1根據(jù)檢修閘門的尺度、輸水系統(tǒng)的布置方式、廊道的尺度等初步擬定。12=arcsin(Sb/R)= arcsin( ) = 9.6° <（30o

25、60o）。連江架橋石航運(yùn)樞紐船閘設(shè)計(jì)對人字閘門結(jié)合經(jīng)驗(yàn)初定。l1 = 1.0 2.0 + c1 （為檢修門槽的寬度） c1 取 1.0m取 l1 = 1.5 + 1 = 2.5(m) （上閘首）¢2. 門龕段 l 2l 2 = l n + (0.2 0.3)ln = (Bk + 2c)2 cosq（1-9）式中： Bk 閘首口門寬度（m）；l n 門扇長度（m）；c 由門扇的支墊座的支承面至門龕外緣的距離，一般取 (0.05 0.07) Bk ；q 閘門關(guān)閉時門扇軸線與閘室軸線的夾角，一般取 22.5 0 。故 ln = 16 + 2(0.05 0.07) ´162

26、80; cos 22.50= (9.5 9.8)m取 ln = 9.7(m)門扇厚度：1 18 10故 l2 = 9.7 + (0.2 0.3) = (9.9 10)m ，取 l2 = 10.0m門扇高度：門扇高度 h 閘門面板頂?shù)介l底的距離h = H1 - H 2 ± m（1-10）式中： H 1 閘門門頂高程（m）；H 2 閘首門檻頂高程（m）；m閘門面板底與門檻頂?shù)木嚯x，通常取 m = (0.15 0.25)m ，當(dāng)閘門關(guān)閉，門底止水位門檻側(cè)面時取正值，在門檻頂面時取負(fù)值。此處取+0.20m13對于下閘首，考慮到安裝防撞設(shè)備，取 l1 = 6.0m取 ( )ln = (1.2

27、0.96)m ，取為 1.0m連江架橋石航運(yùn)樞紐船閘設(shè)計(jì)所以上、下閘首門頂高程 h1 、 h2 分別為：h1 = 39.7 - 28.5 + 0.2 = 11.4mh2 = 34.1 - 26.5 + 0.2 = 7.8m（3）支持段 l 3l3 = (0.3 0.5)h0式中： h0 邊墩墻在閘首底板以上的高度上閘首： h0 = 40.1 - 28.5 = 11.6m下閘首： h0¢ = 34.5 - 26.5 = 8.0m故 l3 = (0.3 0.5) ´11.6 = (3.48 5.8)m 取 l3 = 4.5ml3¢ = (0.3 0.5) ´

28、 8 = (2.4 4)m取 l3¢ = 4.0m上閘首長度 L = l1 + l2 + l3 = 2.5 + 10 + 4.5 = 17.0m下閘首長度 L = l1¢ + l2 + l3¢ = 6.0 + 10 + 4 = 20.0m表 1-5閘首尺度表1.5 通過能力和耗水量的計(jì)算1.5.1 船閘通過能力計(jì)算船閘通過能力是船閘的一項(xiàng)重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。在一般情況下，船閘的通過能力指設(shè)計(jì)水平年限內(nèi)，每年自兩個方向通過船閘的貨物總噸數(shù)，即年過閘貨運(yùn)量。船閘通過能力主要是根據(jù)一次過閘時間、一次過閘平均噸位、日工作小時、日過閘次數(shù)、年通航天數(shù)、運(yùn)量不均衡系數(shù)等因素確定

29、。14上閘首（m）下閘首(m)門前段 l12.56.0門龕段 l 21010支持段 l 34.54上、下閘首長度1720連江架橋石航運(yùn)樞紐船閘設(shè)計(jì)（一）船閘的一次過閘時間1. 船舶進(jìn)出閘運(yùn)行距離，主要取決于船舶在引航道中的?？课恢?，其距離按規(guī)范近似確定如下單向過閘：進(jìn)閘距離 L1 ：為船舶、船隊(duì)的船首自引航道停泊位置至閘室內(nèi)停泊位置之間距離：L1 = Lc (1 + a1 ) = 150 ´ (1 + 0.4) = 210m出閘距離 L1' ：為船舶、船隊(duì)的船尾至閘室內(nèi)停泊位置至閘門外側(cè)邊緣的距離：L1' = Lc (1 + a1' ) = 150 ´

30、; (1 + 0.1) = 165m雙向過閘：進(jìn)閘距離 L2 ：為船舶、船隊(duì)自引航道停泊位置至閘室內(nèi)停泊位置之間的距離；L2 = Lc (1 + a 2 ) + l1 + l2 = 150 ´ (1 + 0.1) + 45 + 80 = 290m出閘距離 L'2 ：為船舶、船隊(duì)至閘室內(nèi)停泊位置至靠船建筑物之間的距離 ；L2 = Lc (1 + a 2 ) + l1 + l2 = 150 ´ (1 + 0.1) + 45 + 80 = 290m式中： L1 、 L1' 分別為單向過閘船隊(duì)進(jìn)閘、出閘的運(yùn)行距離；L2 、 L'2 雙向過閘船隊(duì)進(jìn)出閘運(yùn)行距離

31、；a1 、 a1' 、 a 2 系數(shù)，可取 a1 = 0.4 0.5 ， a1' = 0.1 0.2 ， a 2 = 0.1 0.2 ，低水頭船閘取最小值，高水頭船閘取大值，中水頭船閘取中間值。l1 、 l2 引航道導(dǎo)航段、調(diào)順段長度。2 . 進(jìn)出閘的平均速度，參考表 1-6 采用船隊(duì)的速度作為進(jìn)出閘速度，則有單向進(jìn)閘 V1 =0.8m/s ， 單向出閘 V1' =1.0m/s雙向進(jìn)閘 V2 =1.0m/s，雙向出閘 V2' =1.4m/s單向進(jìn)閘時間 t2 =L1V1210= = 4.38 min0.8 ´ 6015連江架橋石航運(yùn)樞紐船閘設(shè)計(jì)L1 1

32、65V1 1.0 ´ 60L2 290V2 1.0 ´ 60雙向出閘時間t4¢ = = = 3.45 minV2 1.4 ´ 60表 1-6船舶進(jìn)出閘平均速度參考表3. 閘門啟閉時間 t1 ，可按下列要求取當(dāng)口門寬度 < 20m 時，取1 2 min由于 Bx = 16m < 20m ，取 t1 = 1min4. 船隊(duì)進(jìn)出閘間隔時間 t 5 ，取 t5 = 5min5. 閘室灌泄水時間初步擬定 t3 = 10 min通過以上初步計(jì)算，可得到單向過閘時間：T1 = 4t1 + t2 + 2t3 + t4 + 2t5 = 4 ´1 +

33、4.38 + 2 ´10 + 2.66 + 2 ´ 57 = 41.05min雙向過閘時間 ：T2 = 4t1 + 2t2¢ + 2t3 + 2t4¢ + 4t5 = 4 ´1 + 2 ´ 4.83 + 2 ´10 + 2 ´ 3.45 + 4 ´ 5 = 60.56 min采用單向過閘與雙向過閘所需時間的平均值來表示過閘時間：T =1 1 1 60.56(T1 + T2 ) = ´ (41 +2 2 2 2) = 35.64 min16過閘方式船舶類型進(jìn)閘(m/s)出閘（m/s）單向雙向單向雙

34、向船隊(duì)0.50.70.71.0排筏（拖輪牽引）0.30.50.50.6機(jī)動單船0.81.01.01.4非機(jī)動船0.40.50.40.5單向出閘時間 t4 = ' = = 2.67 min雙向進(jìn)閘時間 t2¢ = = = 4.83 min'L2¢ 290¢連江架橋石航運(yùn)樞紐船閘設(shè)計(jì)表 1-7 船舶過閘時間單位（min）（1）船閘日平均過閘次數(shù) n=t ´ 60T式中： t 日平均工作時間，取t = 22 小時故 n =22 ´ 6035.64= 37.4 次， 取 n=37 次（2）每晝夜非運(yùn)貨船過閘次數(shù) n0 = 3 次（3）

35、船閘年通過天數(shù) N 由通航保證率確定，并取通航保證率為 92%N = 365 ´ 92% = 335 天（4） 船舶裝載系數(shù)a 采用 0.5 0.8 ，取 a = 0.8（5） 運(yùn)量不均衡系數(shù) b 采用1.3 1.5 ，取 b = 1.3（6） 一次過閘平均噸位 G近期按同一閘次船舶停泊一側(cè)考慮，則近期一次過閘平均噸位G = 6 ´100 = 600(t )船閘通過能力： P1 =(37 - 3) ´ 335 ´ 600 ´ 0.81.3= 420.55 萬噸滿足船閘通過能力 358 萬噸的要求。1.5.2 船閘耗水量計(jì)算船閘耗水量主要包括過閘

36、用水和閘、閥門漏水兩部分。過閘用水是指船舶過閘時，閘室灌泄水所耗用的水量。與船閘水頭、船閘尺度、過閘方式及過閘次數(shù)等因素有關(guān)。1.平均每次過閘用水量單級船閘且閘室墻直立時，單向一次過閘的用水量可按下式計(jì)算V0 = 1.15Lx¢Bx H 017（1-11）過閘時間t1t2t3t4t 5T1T單向過閘時間14.83102.67541過閘時間t1¢t2t3¢t4t 5T238.64雙向過閘時間14.83103.45560.56連江架橋石航運(yùn)樞紐船閘設(shè)計(jì)式中： B x 閘室有效寬度（m）；Lc 閘室水域長度取 Lc （m）；H 0 船閘計(jì)算水頭，該水頭不宜用船閘設(shè)計(jì)水頭

37、?？筛鶕?jù)上下游水位歷時，選用接近平均值的水頭，當(dāng)計(jì)算一次過閘最大用水量時，則應(yīng)采用最大設(shè)計(jì)水頭。故V0 = 1.15 ´150 ´16 ´ (33.7-28.5) = 14352m3單級船閘，雙向一次過閘時，上下兩個方向個通過一個船隊(duì)（舶），完成一次循環(huán)操作，只須灌泄水一次。故雙向一次過閘的用水量為單向一次過閘用水量的一半。¢ 1V0 = V02一次過閘用水量采用單、雙向一次過閘用水量的平均值，即V =12(V0 + V0¢ ) = 0.75V0 = 10764m3單級船閘每晝夜總的過閘用水量 åVi 。每秒平均的過閘用水量： Qi

38、=åVi 34 ´1076486400 864003s）2. 閘、閥門漏水所消耗的流量 qcb式中：c每一米止水長度上每秒鐘漏水量。視水頭 HX 大小而定；當(dāng) HX10m 時 取 c0.00150.002m3/s當(dāng) HX >10m 時 取 c0.0020.003 m3/sb閘門和閘門邊緣的止水總長度å b = 2 ´ 2 ´ (1.7 + 3) = 17.2m 。故 q = e å b = 0.0015 ´17.4 = 0.0261 m3s ；Q 一天內(nèi)平均耗水量 (m 3 / s) ；V 一次過閘用水量（ m 3 ）

39、；q 閘門、閥門的漏水損失 (m 3 / s) ；e 止水線每米上的滲漏損失（ m3 ( s.m) ），這里取 0.0020 m3 (s.m) 。船閘一天內(nèi)平均耗水量為： Q =åVi86400+ q = 4.23 + 0.0261 = 4.26 m3s18= = 4.23(m連江架橋石航運(yùn)樞紐船閘設(shè)計(jì)第 2 章 船閘在樞紐中的布置船閘在樞紐中的布置,主要是確定水利樞紐中各主要建筑物間的位置。影響船閘在樞紐布置的主要研究解決：船閘引航道布置及與上、下游航道的連接；船閘與水利樞紐建成后對環(huán)境的影響；通航水流條件和改善措施，泥沙淤積和防治；船閘與同樞紐中各相鄰主要建筑物位置的相互關(guān)系；船

40、閘與河岸的關(guān)系等。這些問題往往相互制約，應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)、水文、航道等條件，主要建筑物的使用要求和施工條件等，統(tǒng)一協(xié)調(diào)，妥善處理，尋求最優(yōu)的布置方案，達(dá)到投資少、運(yùn)行安全、管理方便、施工方便的目的。2.1船閘的在水利樞紐中布置的原則和要求(1) 船閘在樞紐中的布置應(yīng)保證船舶(隊(duì))由上、下游進(jìn)入和駛出引航道、進(jìn)出船閘以及在引航道中停泊的安全和方便。閘室及上、下游引航道布置在一條直線上；船閘軸線應(yīng)盡量與河道平行，引航道中心線與河流或水庫主航道水流流向的夾角要盡量縮小。一般不大于 25°；引航道口門的寬度不應(yīng)小于 1.5 倍引航道寬度；引航道及其口門區(qū)應(yīng)有良好的通航水流條件及防淤措施；引航

41、道及其口門的布置應(yīng)考慮風(fēng)浪、泄水波、涌浪等的影響,以保證船舶的安全、方便的進(jìn)出.在一般情況下,口門處的浪高不應(yīng)該超過 0.61.0 m ，否則應(yīng)建造防護(hù)建筑物，把主流和引航道隔開；船閘應(yīng)布置在沖淤不嚴(yán)重的河岸，在引航道進(jìn)口處，河床應(yīng)比較順直穩(wěn)定，要避開泥沙淤積區(qū)；接近船閘的航線應(yīng)避免以較大的角度橫過水流方向，以保證進(jìn)出閘的船舶不致水流沖擊到泄水建筑物上；船閘應(yīng)臨岸布置，與溢流壩、泄水閘、電站等建筑物之間，必須有足夠長度的水導(dǎo)墻（堤），船閘不應(yīng)布置在溢流壩、泄水閘、電站等兩過水建筑物之間。(2) 船閘的位置應(yīng)選擇在地形、地質(zhì)條件較好的地方，以降低工程造價(jià)，連江19連江架橋石航運(yùn)樞紐船閘設(shè)計(jì)灘多彎

42、多，水流湍急，上游河床比降大，中下游平緩，河谷寬窄相間，屬喀斯特河流，枯水期河面寬由連州至連江口約 70m250m，洪水期河床寬度則較為復(fù)雜，由堅(jiān)硬巖石構(gòu)成的河岸，往往形成峽谷，寬度較窄，而由第四系松散堆積層組成的河岸則較為寬闊，且常有漫灘發(fā)育。(3) 在水利樞紐布置中，應(yīng)充分考慮到遠(yuǎn)景航運(yùn)發(fā)展的需要。2.2 壩（閘）址選擇的原則(1) 壩（閘）址應(yīng)具備有利的地形和地質(zhì)的條件，使樞紐各建筑物都能滿足要求，能降低工程造價(jià)；(2) 閘壩位置應(yīng)避免或減少受其他已建和擬建的永久建筑物、跨河建筑物、鐵路、公路以及碼頭的干擾；(3) 閘壩址選擇在開闊河段，這對修筑圍堰、施工導(dǎo)流、敷設(shè)場內(nèi)交通及安排通航均有

43、利。2.3 船閘布置方式按船閘與所在樞紐中的攔河壩、溢流壩、電站等相互關(guān)系，一般可分為集中式布置和分散式布置兩大類。(1) 閘壩集中式適用于河流河谷開闊的順直或微彎河段上。14231.船閘 2.泄水閘 3.下游導(dǎo)航墻（堤） 4.上游導(dǎo)航墻（堤）優(yōu)點(diǎn)是占地少，開挖工程量小；但船閘施工需要圍堰，分水墻（堤）填筑工程量大，工期較長。20連江架橋石航運(yùn)樞紐船閘設(shè)計(jì)(2) 閘壩分散式1.船閘 2.節(jié)制閥多用于平原地區(qū)的運(yùn)河或灌區(qū)中，這種布置的優(yōu)點(diǎn)是：可在干地施工，不需建圍堰，施工條件簡化，施工質(zhì)量易得到保證；船閘不占用河寬，有利于其他建筑物的布置；遠(yuǎn)離泄水建筑物，有利于通航。其缺點(diǎn)是：要求一定的地形條件

44、；需開挖引河，占地多，土石方挖方量大。2.4 壩址選擇壩軸線宜布置在上、下梁洲之間的中部約 120m 河段范圍內(nèi)，該位置處于微彎河段彎道頂點(diǎn)，河道較順直，水流平順，滿足泄流寬度要求，且船閘上、下游引航道長度易保證，引航道與上、下游航道連接也較平順。在該范圍內(nèi)的壩軸線均能滿足樞紐各建筑物的布置要求。2.5 船閘布置本設(shè)計(jì)采用閘壩并列式，有以下兩種方案可供選擇方案一：船閘布置在左岸，電站布置在右岸。總體布置自左至右依次為船閘、泄洪閘、電站；方案二：船閘布置在右岸，電站布置在左岸?？傮w布置自左至右依次為電站、泄洪閘、船閘。根據(jù)擬定的樞紐布置比較方案，從通航條件、工程量、交通、未來發(fā)展情況、電場效益等

45、方面進(jìn)行綜合比較。(1) 通航條件方案一的船閘位于主河床左側(cè)，靠老防洪堤布置，河道相對比較順直，且下游有足夠的河段用來布置下游引航道，下閘首偏向河道內(nèi)側(cè)，有利于船只通行。21連江架橋石航運(yùn)樞紐船閘設(shè)計(jì)方案二的船閘位于主河床右側(cè)，地勢較高，船只通行不夠順暢。另由于船閘布置在主河床凹岸，流速較大，不利于船舶（隊(duì)）航行。(2) 工程量方案一電站則布置在右岸，只需拆除右岸原防洪堤，不涉及房屋拆遷等政策處理難點(diǎn)，建電站有拓寬的余地，可確保工程后河道行洪斷面積與原河道大體相等，以利行洪。方案二船閘布置在右岸將影響上、下游引航道的布置，涉及大張坑村民房較大的拆遷量，二線船閘往右拓進(jìn)，需涉及下店村及大張坑村大

46、量的房屋拆遷，上下游引航道更難布置。電站布置于左岸，從地形及流態(tài)上看，受淤的可能性較右岸大，特別是尾水受淤較大，影響電站發(fā)電效益，且還需要拆除左岸原防洪堤并重建。顯然方案一的工程量要比方案二的少。(3)交通方案一電站布置在右岸，交通便捷。方案二由于左岸距國道遠(yuǎn)，僅有低等級的鄉(xiāng)村公路到姚家村，運(yùn)輸大宗貨物需興建對外交通公路，現(xiàn)狀交通不及右岸便利。經(jīng)綜合比較，本設(shè)計(jì)總體布置選擇右岸船閘軸線方案。22連江架橋石航運(yùn)樞紐船閘設(shè)計(jì)第 3 章 船閘輸水系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 輸水系統(tǒng)選型船閘輸水系統(tǒng)的形式，按灌泄水方式不同，可分為集中輸水系統(tǒng)和分散輸水系統(tǒng)兩大類。集中輸水系統(tǒng)兩大類。集中輸水系統(tǒng)是將輸水系統(tǒng)的全部

47、設(shè)備集中在閘首段。灌水時，水經(jīng)上閘首集中從閘室上游段流入。泄水時，水從閘室下游端經(jīng)下閘首泄出。集中輸水系統(tǒng)在閘室不設(shè)輸水廊道，結(jié)構(gòu)比較簡單，工程造價(jià)較低，但灌泄水時間相對較長，特別是隨著作用水頭的增加，集中輸水系統(tǒng)難以滿足過閘船舶停泊條件的要求。分散輸水系統(tǒng)是輸水設(shè)備布置在閘首及閘室內(nèi)，灌泄水通過布置在閘墻及閘底板內(nèi)的輸水廊道上的出水孔進(jìn)行。由于水流是沿著閘室一定長度均勻進(jìn)入閘室，閘室水力條件和過閘船舶條件較好?？梢钥s短灌泄水時間，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，工程造價(jià)也相應(yīng)增加。從水頭大小方面考慮，當(dāng)水頭較低時，與集中輸水系統(tǒng)相比，采用分散輸水體統(tǒng)，會使工程造價(jià)增加較多，而灌泄水時間的縮短并不顯著，而隨著水頭的增加，采用集中輸水系統(tǒng)，由于采用較復(fù)雜的消能措施，工程造價(jià)卻增加不太多，但可較多的縮短灌泄水時間，航運(yùn)經(jīng)濟(jì)效益顯著。根據(jù)國內(nèi)外已建船閘的運(yùn)轉(zhuǎn)資料，可根據(jù) m 值初步選定輸水系統(tǒng)類型：m =TH（3-1）式中：T閘室灌水時間（min）H設(shè)計(jì)水位差（m）m =104.6= 4.66當(dāng) m3.5 時當(dāng) m2.5 時當(dāng) 2.5m3.5 時采用集中輸水系統(tǒng)；采用分散輸水系統(tǒng)；應(yīng)進(jìn)行