CN201428128Y - 无镇静段的船闸集中分散输水系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种船闸集中分散输水系统，属于通航建筑物水力学\船闸输水系统水力学技术领域。该输水系统包括上游闸门和下游闸门构成的闸室，上游闸门的上游设有横跨船闸的进水口，进水口的两端分别通过输水阀门控制的输水廊道延伸到闸室内，闸室中设有至少两道纵向延伸的底部出水消能段，闸室内的输水廊道分别通过间隔分布的侧支孔与邻近的底部出水消能段连通。本实用新型具有水流消能充分，节省工程投资；可以提高阀门开启速度，缩短输水时间，提高过闸闸次；施工工程量较小，便于施工维护等显著优点。

Description

无镇静段的船闸集中分散输水系统

技术领域

本实用新型涉及一种船闸集中分散输水系统，尤其是一种无镇静段的船闸集中分散输水系统，属于通航建筑物水力学\船闸输水系统水力学技术领域。

背景技术

船闸是内河航运广泛采用的通航建筑物，而输水系统则是用于完成闸室充泄水过程的全部设施，是船闸的重要组成部分。船闸输水系统可分成集中输水和分散输水两种输水型式。集中输水系统的充、泄水系统仅分别集中布置于船闸的上、下闸首范围内，其优点是结构比较简单、施工方便且造价较低，其主要缺点是输水过程中水流条件较差，船舶停泊条件不易满足，且需设置镇静段。因此，集中输水系统一般应用于中低水头或水力指标不高的中小型船闸。为了满足闸室船舶停泊条件要求，集中输水系统输水阀门采用延长开启时间或变速开启方式，这样势必导致船闸效率降低。分散输水系统的充、泄水廊道一般布置于整个闸室范围内，与集中输水系统相比，其输水水流条件较好，效率较高，且不必设置镇静段，因而一般应用于中高水头或水力指标较高的大中型船闸，但其闸室结构比较复杂，施工难度较大，造价亦较高。

上世纪九十年代，本专利申请人提出了一种可不设镇静段的倒口消能集中输水系统，并申请了专利号为94101539.4的中国实用新型专利。该输水系统可改善充水时闸室内的水流条件，不需要设置镇静段。之后，在此基础上又提出进一步完善的技术方案，上述成果提高了集中输水系统的水力指标，扩大了其应用范围。但实践证明，现有此类以横跨船闸宽度出水廊道为结构特征的输水系统表现为以集中输水系统为主的水流特征，仍存在着集中输水系统特有的主要问题：1)消能室仅布置于靠近闸首的有限范围内，无法适应闸室长度较长的船闸的消能要求；2)靠近闸首的部分仍存在较强的局部水流作用力；3)闸首消能室开挖深度较大，不仅施工工程量和施工难度较大，且不适合无帷墙或帷墙较矮的工程。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对上述现有技术存在的主要问题，提出一种同时具有集中和分散两种输水系统优点的无镇静段的船闸集中分散输水系统，该输水系统消能效果更为理想、消能室布置范围不受闸首限制、施工灵活方便，从而简化出水段消能布置，节省工程投资，并能满足大吨位船只的通航。

为了达到以上目的，申请人通过调查对比已建水头较高的集中输水系统船闸，提出了一种包含集中和分散两种输水系统优点的输水系统型式，并进行了输水系统布置、水力计算及物理模型试验研究。具体而言，本实用新型无镇静段的船闸集中分散输水系统包括上游闸门和下游闸门构成的闸室，所述上游闸门的上游设有横跨船闸的进水口，所述进水口的两端分别通过输水阀门控制的输水廊道延伸到闸室内，所述闸室中设有至少两道纵向延伸的底部出水消能段，所述闸室内的输水廊道分别通过间隔分布的侧支孔与邻近的底部出水消能段连通。

底部出水消能段可以是消能明沟，相邻消能明沟之间设有挡槛，所述挡槛的顶部形成挡边(Γ型或T型)，下部具有间隔分布的支孔。底部出水消能段也可以是消能廊道，所述消能廊道的顶板上设有间隔分布的顶支孔。底部出水消能段还可以由消能明沟和消能廊道共同构成。

本实用新型在上游的闸首及靠近闸首的闸室内根据分散输水系统的消能原理，布置了长度可以按需设定的底部出水段，闸室内出水段顶部高程可与闸室底高程一致或略低。理论和实践证明，本实用新型的显著优点为：(1)水流消能充分，可改善集中输水系统船闸充水时闸室内的水流条件，闸室内出水段上方可停泊船舶，因此不需要设置镇静段，节省工程投资；(2)由于闸室底部布置了一定长度的出水段，从而具有一定的分散输水特性，降低了闸室内波浪传播的强度，减小了波浪力系数，可以提高阀门开启速度，缩短输水时间，提高过闸闸次；(3)与倒口消能相比，本实用新型的结构简洁，施工工程量较小，同时便于施工维护，并能适应于闸首无可供构筑消能室帷墙的船闸；(4)该实用新型既有集中输水系统工程量较省、施工方便的优点，又具有分散输水系统可降低初始波浪力、提高阀门初始开启速度、缩短输水时间及不设镇静段的优点，从而实现了集中和分散结构的有机结合。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型实施例一的结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为图1的1-1剖面图。

图4为本实用新型实施例二的结构示意图。

图5为图4的俯视图。

图6为图4的1-1剖面图。

图7为本实用新型实施例三的结构示意图。

图8为图7的俯视图。

图9为图7的1-1剖面图。

具体实施方式

实施例一

本实施例中的船闸有效尺度180m×23m×3.5m(长×宽×门槛水深)，设计最大水头为9.98m，设计输水时间8～10min，通航1000t级双排单列一顶二驳船队。该船闸闸首无帷墙可供构筑消能室，输水系统采用无镇静段的集中分散输水系统。

如图1至图3所示，无镇静段的集中分散输水系统包括上游闸门1和下游闸门(图中未示)构成的闸室2。上游闸门1的上游设有横跨船闸的进水口3。进水口3的两端分别通过输水阀门4控制的输水廊道5延伸到闸室2处的闸墙9内。闸室2中设有四道纵向延伸的底部出水消能段——消能明沟6。输水廊道分别通过闸墙9上间隔分布的侧支孔8与邻近的消能明沟6连通。相邻消能明沟6之间设有挡槛，中部的挡槛顶部形成T型挡边；两侧的挡槛顶部形成Γ型挡边，且下部具有间隔分布的支孔10，从而与相邻的消能明沟贯通。

每道明沟宽5.0m。船闸充水运行时，输水阀门开启，上游水流由进水口进入输水廊道，由廊道底部侧支孔流出，经第一道明沟消能后，由г形挡槛底部进入第二道消能明沟进一步消能。该船闸闸室内出水段挡槛顶高程与闸室底部高程相同。

该船闸位于闸室内的出水段长度为18.7m，占闸室有效长度的10.4％，由于闸室内的出水段起到了减小波浪力系数的作用，相同阀门开启方式下其最大纵向系缆力仅为一般集中输水系统布置下系缆力的75.3％左右，输水阀门6min开启时的最大纵向系缆力为16.60kN，为允许系缆力的51.9％，充水时间为8.77min，为设计允许时间的87.7％，完全满足规范和设计要求，消能效果理想，不受闸首限制，施工灵活方便，节省工程投资。

实施例二

本实施例无镇静段的集中分散输水系统基本结构与实施例一类似(参见图4至图6)，不同之处在于，闸室2中设有四道纵向延伸的底部出水消能段——两侧为消能廊道6’，中部的两道为消能明沟6。消能廊道6’的顶板上设有间隔分布的顶支孔11。闸墙9内的输水廊道分别通过闸墙9上间隔分布的侧支孔8与邻近的消能廊道6’连通。相邻消能明沟6之间设有挡槛，挡槛顶部形成T型挡边；消能廊道6’与相邻消能明沟6之间通过支孔10贯通。

其作用效果与实施例一基本相同，消能效果更为理想，消能室布置范围同样不受闸首限制，从而可以简化出水段消能布置，并能满足大吨位船只的通航。

实施例三

本实施例中的船闸有效尺度为180m×23m×3.5m(长×宽×槛上水深)，设计最大水头为11.34m，设计输水时间8～10min，控制船型为2×1000t分节驳顶推船队。该船闸水头较高，水力指标高，通航船队较大，若采用分散输水系统布置则工程量较大，将大大增加了工程投资；而采用集中输水系统的难度较大，布置时应考虑降低初始波浪力的措施，因此采用无镇静段的集中分散输水系统。

由图7至图9可以看出，与实施例一明显不同的是，进水口3的两端分别通过具有落差的输水廊道5迂回延伸到闸室2内中部的两道纵向延伸的消能廊道6’，两道消能廊道6’中间设置隔墙，隔墙部分面积互通，即隔墙开有互通孔，以保证水流均匀；两道消能廊道6’旁侧分别设有两道消能明沟6，消能廊道6’通过侧壁上的间隔分布的侧支孔8与邻近的消能明沟6连通。相邻消能明沟6之间设有挡槛，挡槛顶部形成Γ型挡边，且下部具有间隔分布的支孔10，从而与相邻的消能明沟贯通。明沟宽度为3.45m，闸室内出水段长度为22.0m。

船闸充水运行时，输水阀门开启，上游水流由进水口进入输水廊道，进一步流入闸室内消能廊道，由廊道两侧的侧支孔流出，经第一道明沟消能后，由挡槛底部进入第二道消能明沟进一步消能。

该船闸位于闸室内的出水段长度占闸室有效长度的12.2％，由于闸室内的出水段起到了减小波浪力系数的作用，经计算相同阀门开启方式下其最大纵向系缆力约为一般集中输水系统布置下系缆力的73％左右。充水阀门采用变速开启方式(tv1＝14min，tv2＝6min，n1＝0.3)单、双列2×1000t分节驳顶推船队停泊于闸室的最大纵向系缆力分别为26.8kN和30.8kN，充泄水平均输水时间为10min左右，闸室停泊条件及输水时间满足规范和设计要求，克服了该船闸因水力指标高而难以采用集中输水系统的困难(采用一般集中输水系统布置其船舶系缆力无法满足规范要求)，并与分散输水系统方案相比大大节约了工程投资。

除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种无镇静段的船闸集中分散输水系统，包括上游闸门和下游闸门构成的闸室，所述上游闸门的上游设有横跨船闸的进水口，所述进水口的两端分别通过输水阀门控制的输水廊道延伸到闸室内，其特征在于：所述闸室中设有至少两道纵向延伸的底部出水消能段，所述闸室内的输水廊道分别通过间隔分布的侧支孔与邻近的底部出水消能段连通。

2.根据权利要求1所述无镇静段的船闸集中分散输水系统，其特征在于：所述底部出水消能段为消能明沟，相邻消能明沟之间设有挡槛；所述挡槛的顶部形成挡边，下部具有间隔分布的支孔。

3.根据权利要求1所述无镇静段的船闸集中分散输水系统，其特征在于：所述底部出水消能段为消能廊道，所述消能廊道的顶板上设有间隔分布的顶支孔。

4.根据权利要求1所述无镇静段的船闸集中分散输水系统，其特征在于：所述底部出水消能段由消能明沟和消能廊道共同构成。

5.根据权利要求2所述无镇静段的船闸集中分散输水系统，其特征在于：所述闸室中设有四道纵向延伸的消能明沟，所述消能明沟之间设有挡槛，中部的挡槛顶部形成T型挡边，两侧的挡槛顶部形成Γ型挡边，且下部具有间隔分布的支孔。

6.根据权利要求4所述无镇静段的船闸集中分散输水系统，其特征在于：所述闸室中设有的底部出水消能段为两侧的消能廊道和中部两道消能明沟，所述消能廊道的顶板上设有间隔分布的顶支孔，所述消能廊道与相邻消能明沟之间通过支孔贯通。

7.根据权利要求4所述无镇静段的船闸集中分散输水系统，其特征在于：所述进水口的两端分别通过具有落差的输水廊道迂回延伸到闸室内中部的两道纵向延伸消能廊道，所述两道消能廊道旁侧分别设有两道消能明沟，所述消能廊道通过侧壁上间隔分布的侧支孔与邻近的消能明沟连通。

8.根据权利要求7所述无镇静段的船闸集中分散输水系统，其特征在于：所述两道消能廊道中间设置隔墙，所述隔墙开有互通孔。

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