CN203729286U - 一种高水头船闸分散输水系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种高水头船闸分散输水系统，包括船闸闸室、输水主廊道、分流口、输水支廊道、消力池、出水孔、消能盖板，输水支廊道的侧壁设有多个进入消力池的分流孔，消力池内设有消力墩、消力梁，消力池顶部设有多个进入船闸闸室内的出水孔，每个出水孔上部设有消能盖板。该输水系统在其闸室内出口区域具有内部消力池与外部消能盖板的两套消能系统，较现有一系列分散输水系统型式可更多的消减进入闸室内水体能量，从而改善闸室内船舶停泊条件，进而简化输水系统型式，提高船闸运行水头。

Description

一种高水头船闸分散输水系统

技术领域

本实用新型涉及水利工程中消减通航船闸闸室内水流能量的技术领域，具体是一种高水头船闸分散输水系统。

背景技术

船闸是设置在通航河流上帮助船只克服因筑坝引起的水位差的通航建筑物。其原理是通过埋设在闸室两侧或底部的输水系统控制闸室内的水位在上下游水位之间升降，完成闸室充水或泄水过程，在这个过程中闸室内的船只随水位上升或下降，达到克服水位差的目的。

在船闸充水过程中，上游高位置水体通过输水系统进入闸室，水体所具有的势能部分转变为动能进入闸室，若进入闸室内的水体能量过大，或耗散不良，则运动的水体会产生过大的翻滚和紊动，危害闸室内停泊的过闸船舶安全。

随着船闸设计水头的不断提高，进入闸室的水流能量也越来越大，为了更好的分散进入闸室的水流能量，闸室内输水系统变得越来越复杂，由低水头船闸集中输水系统变为中高水头船闸分散输水系统，由于分散式输水系统的水流是从较大范围内进入闸室，因而与集中输水系统相比，作用在船舶上的动水作用力（波浪力、流速力、局部力）都相对较小。

现有的型式众多的分散输水系统，其闸室内出水口型式分为两种，一种出水孔布置在出水廊道侧壁，称为侧向出水口；一种出水孔布置在出水廊道顶板上，称为顶部出水口。这两种出水口型式的出口水流消能设施均布置在出水孔外（顺充水水流向看）。其中侧向出水口采用明沟消能，所谓明沟为顶部没有盖板的开敞式消力池，水流由出水孔进入闸室内，首先通过水流在明沟内扩散生成大量漩涡及水流相互剧烈混掺及水流与明沟内设置的消力墩和消力梁等消能设施碰撞消减部分能量；而顶部出水口采用盖板消能，盖板设置在出水孔顶部，水流由出水孔进入闸室内，首先通过冲击盖板形成水流分散和生成漩涡消减部分能量。现在所有采用的输水系统闸室内出口型式，均采用的是出水孔外置消能设施，即水流出出水孔后在外部消能。

明沟消能的机理是，出孔口进入明沟的水流，因突扩生成大量的漩涡以及水流的相互剧烈掺混摩擦消能，水流同时还与明沟内消力墩、消力坎等消能设施碰撞消除部分能量；盖板消能的机理是，水流出出水孔后的突扩和消能盖板阻挡水流形成的水流分散和生成漩涡，水流在盖板空腔内碰撞、摩擦消除部分能量。

当出水孔在闸室平面上布置格局一定的情况下，出口水流消能效果取决于明沟或盖板型式，同时还与明沟或盖板的淹没深度有关。因工程量的控制，明沟或盖板的初始淹没深度不可能太大，而船闸空间有限，使得明沟尺度及盖板形成的空间有限，使得出口水流消能有限，消能后闸室内的剩余能量仍较大，表现为闸室内水流紊动及水面动荡较为激烈，从而使船舶受到不均衡的水流紊动及水面波动力。一般情况下，通过调整输水阀门运行方式、出水孔布置型式以及明沟或盖板体型可使闸室内船舶停泊条件满足要求，但对于水头极高、规模较大的船闸，仅靠上述措施很难满足要求。

大藤峡船闸为水头超过40m的单级船闸，采用四区段八分支廊道出水的输水系统，水流出出水孔后通过盖板消能。初步研究表明其输水最大流量在1000m³/s左右，超过三峡船闸600m³/s的最大运用流量，因而进入闸室的能量超过三峡船闸，初步研究发现其闸室内船舶系缆力最大值超过规范要求一倍，若对输水系统出水孔布置型式进行修改，则输水系统会过于复杂。因此需要一种结构相对简单而消能效果较好的输水系统型式，这对今后的高水头船闸设计意义重大。

前人进行过内消能工在高水头船闸输水系统中的应用研究，但研究的内消能工型式均布置在输水系统进口部位，如竖井式内消能工布置在输水阀门段后输水主廊道上。竖井式内消能工因水面开敞，水流在消能竖井内跌落时产生的水流掺气问题较难解决（掺气水流进入闸室影响闸室内船舶停泊安全）而未获推广应用。

实用新型内容

本实用新型提供一种高水头船闸分散输水系统，该系统在输水系统闸室内出口区域设置了内部和外部两套消能设施，能有效消减进入闸室的水流能量，提高闸室内船舶停泊安全，从而达到提高船闸设计水头的目的。

为实现本实用新型目的，采用如下技术方案：

一种高水头船闸分散输水系统，包括船闸闸室、输水主廊道、分流口、输水支廊道、消力池、出水孔、消能盖板，输水支廊道的侧壁设有多个进入消力池的分流孔，消力池内设有消力墩、消力梁，消力池顶部设有多个进入船闸闸室内的出水孔，每个出水孔上部设有消能盖板。

本实用新型其内消能工设置在输水系统闸室内出口区域，在输水支廊道后、出水孔前。在水流进入闸室前先通过支廊道侧壁上设置的多个分流孔进入一个封顶式消力池，消力池内设置有消力墩和消力梁，水流在的消力池内先消耗部分能量，再从消力池顶板上设置的多个出水孔进入闸室，最后通过与出水孔顶设置的消能盖板碰撞再消耗部分能量。因本实用新型进入闸室的水流经过内、外两次消能，并且内部消力池淹没在水下规避了水流掺气问题，因此能有效改善闸室船舶停泊条件。

附图说明

图1是本实用新型高水头船闸分散输水系统的结构示意图；

图2是图1中Ⅰ—Ⅰ断面剖面图；

图3是图1中Ⅱ—Ⅱ断面剖面图。

图中：1—船闸闸室，2—输水廊道，3—分流口，4—输水支廊道，5—消力池，6—出水孔，7—消能盖板，8—分流孔，9—消力墩，10—消力梁。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。

图1所示为本实用新型高水头船闸分散输水系统的结构示意图，所述系统包括船闸闸室1、输水主廊道2、分流口3、输水支廊道4、消力池5、出水孔6、消能盖板7。

请进一步参考图2与图3，在输水支廊道4侧壁设有多个进入内部消能工——消力池5的分流孔8；在消力池5内设有消力墩9、消力梁10等辅助消能设施，消力池5顶部设有多个进入船闸闸室1内的出水孔6，每个出水孔6上部设有消能盖板7。

本实用新型设置在输水支廊道4后、出水孔6前（顺充水水流向看）的消力池5及消力池5内设置的消力墩9、消力梁10等辅助消能工构成内部消能设施；设置在出水孔6后（顺充水水流向看）的消能盖板7为外部消能设施。

本实用新型的消能机理：在船闸闸室1充水时，水流通过输水主廊道2、分流口3、输水支廊道4的分流孔8进入消力池5，经分流孔8已基本分流均匀的水流进入消力池5后，通过水流与消力墩9、消力梁10等辅助消能设施的碰撞、旋滚及相互掺混作用来消减能量，然后通过消力池5顶部设置的多个出水孔6进入船闸闸室1内，此时出水孔6顶部设置的消能盖板7对水流进行第二次消能。

实施案例

本实用新型已在某高水头船闸整体模型上进行了初步研究，研究表明采用带内部消能设施的船闸闸室内出水系统，能有效减小闸室内船舶系缆力。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种高水头船闸分散输水系统，其特征在于：包括船闸闸室（1）、输水主廊道（2）、分流口（3）、输水支廊道（4）、消力池（5）、出水孔（6）、消能盖板（7），输水支廊道（4）的侧壁设有多个进入消力池（5）的分流孔（8），消力池（5）内设有消力墩（9）、消力梁（10），消力池（5）顶部设有多个进入船闸闸室（1）内的出水孔（6），每个出水孔（6）上部设有消能盖板（7）。