CN211690175U - 导流屏及应用该导流屏降低船闸口门区流速的组合式结构 - Google Patents
导流屏及应用该导流屏降低船闸口门区流速的组合式结构 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型提供一种导流屏及应用该导流屏降低船闸口门区流速的组合式结构，所述导流屏包括多组导流墩，相邻两所述导流墩间相间隔，同时相错且呈夹角布设，并在两所述导流墩间形成斜向导流道；所述用于降低船闸口门区流速的组合式结构包括导流屏、船闸、泄水闸和电站厂房，所述船闸的导航墙前段设置导流屏，所述船闸与电站厂房之间设置泄水闸，所述泄水闸上开设多组闸孔，所述闸孔由闸门封堵或开启。本实用新型采用该结构，能够有效改善船闸口门区及连接段水流条件，保证船舶航行安全，工程造价较低，且导流屏使用寿命较长。
Description
技术领域
本实用新型涉及船闸航道整治技术领域，尤其涉及一种导流屏及应用该导流屏降低船闸口门区流速的组合式结构。
背景技术
船闸口门区是连接船闸和河道的纽带，是船闸引航道内净水与枢纽河段引航道外动水的过渡区域，口门区水流条件决定着船舶能否顺利且安全的进出船闸。因此，改善口门区水流条件是新建、改扩建船闸工程中的重要技术问题。
口门区水流条件改善方法主要包括导航堤开孔、修筑丁坝潜坝、改变导航堤长度、修筑导流墩、通过泄水闸导流等工程措施，但是，单一的工程措施往往只能解决特定的某一问题。故而，现有用于改善口门区水流条件的技术逐渐增多，例如，申请日为2018.09.13，公开号为CN209114453U，实用新型名称为“一种用于口门区通航水流条件的组合式结构”的中国专利中，即公开了一种挡水墙和三条丁坝形成的组合式工程结构，来改善口门区水流条件，又如，申请日为2018.04.18，公开号为CN208455563U，实用新型名称为“一种用于内河分汊河段汇流区的航槽导流和减淤结构布局”的中国专利中，即公开了一种引航道、导墙和疏浚区相配合，降低口门区碍航水流流速的工程结构，前述两种改善口门区水流条件的结构均为工程措施，工程造价高，且由于其对斜向水流进行强制性阻挡，易在口门区产生不良流态，而申请日为2015.07.10，公开号为CN104975582B，实用新型名称为“导流隔流堤及其导流方式”的中国专利中，公开了一种能够进行斜向水流导流的导流隔流堤结构，但其插板间相互平行，未能依据斜向水流的流势对其进行导引，故其插板强制性导引斜向水流后，水动力强度较大，不仅易对其自身造成损害，而且危及船舶安全航行。
因此，我司为改善船闸口门区及船闸口门区及连接段水流条件，进行了相应研发。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种能够有效改善船闸口门区及连接段水流条件，保证船舶航行安全，工程造价较低，且导流屏使用寿命较长的导流屏及应用该导流屏降低船闸口门区流速的组合式结构。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种导流屏，其中所述导流屏包括多组导流墩，相邻两所述导流墩间相间隔，同时相错且呈夹角布设，并在两所述导流墩间形成斜向导流道，由相错且呈夹角布设的多组导流墩形成的导流屏结构，能够将进入斜向导流道的斜向水流逐渐导引变向，避免现有相错且呈平行布设的多组导流墩形成的导流屏结构，对斜向水流进行强制性导引后，既容易冲蚀损害导流墩，又在水动力强度较大时，会导致船闸口门区及连接段产生不良流态的问题，故而相对现有导流屏结构，本申请导流屏可分散集中斜流，减少进入船闸口门区及连接段的水流，减弱水流斜穿产生的较大横向流速、以及引航道内回流强度问题，同时，降低了对导流墩的损害程度，维护费用较少，保证了导流墩的使用寿命。
具体地，相邻两所述导流墩的轴线间呈一夹角。
进一步地，相邻两所述导流墩中，后一所述导流墩设置于前一导流墩的外侧。
进一步地，相邻两所述导流墩间的夹角大于0°且小于90°。
进一步地，多组所述导流墩依次向内倾斜布设。
进一步地，多组所述导流墩依次向外倾斜布设，向外倾斜布设的导流墩结构，能够在船舶出闸以后，增加船舶可航区域的面积。
进一步地，所述导流墩设置为包括插板和两组墩柱，所述插板连接于两组墩柱之间，插板可对斜向水流进行阻挡导引，且多组导流墩间相互独立的结构，既简化了导流墩的生产，又能在其一损坏时仅对应更换，其他导流墩则继续使用，节省了成本。
进一步地，所述墩柱上开设插槽，所述插槽中相配合插设插板，导流墩由插板插设于墩柱的插槽中组装而成，拆装简易，可提升建设工程的工作效率，同时成本较低。
进一步地，所述插板与墩柱的顶高程相同。
进一步地，所述插板与墩柱的顶高程大于电站厂房引用流量时所处断面水位，且小于其停机流量时所处断面水位，以防止导流屏屏顶过流产生不利于船舶安全航行的过大横流问题。
进一步地，所述插板底表面高于墩柱底表面，两者底表面间形成底部导流道，由底部导流道可将集中的斜向水流分散，削弱斜向水流动力强度，减小斜向导流道过流量。
进一步地，相邻两所述墩柱间还可通过承台连接。
一种降低船闸口门区流速的组合式结构，其中所述降低船闸口门区流速的组合式结构包括上述的导流屏。
进一步地，所述降低船闸口门区流速的组合式结构还包括船闸、泄水闸和电站厂房，所述船闸的导航墙前段设置导流屏，所述船闸与电站厂房之间设置泄水闸，所述泄水闸上开设多组闸孔，所述闸孔由闸门封堵或开启。
进一步地，所述导流屏、导航墙和泄水闸上开启的相应闸孔间形成流速降低区，通过导流屏分散船闸口门区的集中斜流，并减弱引航道内回流强度，同时，根据泄流流量、尾门水位以及船闸口门区水流条件，控制泄水闸的闸孔开启顺序和孔数，以使得下泄水流冲击电站尾水，减弱电站尾水水流在船闸口门区及连接段所形成的斜流，故在导流屏、导航墙和泄水闸的配合下，改善船闸口门区及连接段水流条件。
进一步地，所述导航墙和导流屏旁侧布设疏浚边滩，疏浚边滩由导航墙旁侧延伸至导流屏旁侧，通过疏浚边滩扩大船闸口门区和连接段断面的过流面积，破坏河势对水流的束缚，分散枢纽下泄水流，以配合导流屏和泄水闸开启情况的结构设计，进一步改善船闸口门区及连接段水流条件，保证船舶安全航行。
进一步地，所述疏浚边滩的高程与船闸口门区和连接段的底高程相同，使得疏浚边滩的高程与船闸口门区和连接段的底高程基本一致，以避免疏浚边滩高程太高，过流面积增加较少，疏浚边滩太低，船闸口门区及连接段水深不满足船舶航行要求，易造成船舶搁浅的问题。
一种降低船闸口门区流速的方法，由非工程措施与工程措施相互组合，改善船闸口门区的水流条件，通过非工程措施与工程措施相配合的方式，能够避免采用单一工程措施进行船闸口门区水流条件改善时存在的局限性，同时，非工程措施又可减少工程投资，实用性强。
进一步地，所述非工程措施采用在保证电站厂房正常发电的条件下，控制泄水闸上闸孔的开启顺序与孔数，使其下泄水流冲击电站厂房产生的电站尾水，以减弱电站尾水水流在船闸口门区及连接段所形成的斜流的方式，此方式下，斜向水流与下泄水流相遇，从而可减弱斜向水流的作用力。
进一步地，所述工程措施包括导流屏的导流方式，由所述导流屏分散船闸口门区集中斜流，减弱了船闸口门区及连接段的过大横向流速。
进一步地，所述导流屏的导流方式中，依据水流方向，调整相邻两导流墩间的夹角，以进行船闸口门区集中斜流的引导，降低水动力强度，减弱引航道内的回流强度。
进一步地，所述导流屏的导流方式包括以下两种：
第一种导流方式为，斜向水流被插板阻挡，减轻对船舶的冲击；
第二种导流方式为，斜向水流进入与其流向偏差较小的斜向流道中，依靠呈夹角布设的导流墩，将其逐渐导引变向为沿插板方向的斜向水流，同时抵消由底部导流道进入船闸口门区的上升水流。
进一步地，所述导流屏的导流方式还包括第三种导流方式，为斜向水流经过底部导流道，将原本集中的斜向水流分散，削弱斜向水流动力强度，同时减小斜向导流道过流量。
进一步地，所述工程措施还包括疏浚边滩对断面过流面积调整的方式，由疏浚边滩扩大船闸口门区和连接段断面的过流面积，分散下泄水流，减弱对水流的束缚。
进一步地，所述疏浚边滩的范围及高程，依据船闸口门区和连接段的水流条件、底高程确定。
本实用新型具有的优点和积极效果是：
(1)由相错且呈夹角布设的多组导流墩形成的导流屏结构，能够将进入斜向导流道的斜向水流逐渐导引变向，降低了斜向水流对导流墩的损害程度，维护费用较少，保证了导流墩的使用寿命。
(2)通过非工程措施与工程措施相配合的方式，能够避免采用单一工程措施进行船闸口门区水流条件改善时存在的局限性，同时，非工程措施又可减少工程投资，实用性强。
(3)由根据泄流流量、尾门水位以及船闸口门区水流条件，控制泄水闸的闸孔开启顺序和孔数，以使得下泄水流冲击电站尾水，减弱电站尾水水流在船闸口门区及连接段所形成的斜流的非工程措施，与工程措施中的导流屏分散船闸口门区的集中斜流，并减弱引航道内回流强度，疏浚边滩则扩大船闸口门区和连接段断面的过流面积，破坏河势对水流的束缚，分散枢纽下泄水流的组合方式，可改善船闸口门区及连接段水流条件，保证船舶安全航行。
附图说明
图1是本实用新型中导流屏的结构示意图一。
图2是图1的俯视结构示意图。
图3是本实用新型中多组导流墩依次向外倾斜布设的结构示意图。
图4是本实用新型中导流屏的结构示意图二。
图5是本实用新型中导流屏的结构示意图三。
图6是本实用新型中导流屏的结构示意图四。
图7是本实用新型中用于降低船闸口门区流速的组合式结构的结构示意图(图中用箭头示出了下泄水流和斜向水流的流向)。
图中：导流屏1，导流墩11，插板111，墩柱112，插槽113，斜向导流道12，底部导流道13，承台14，船闸2，导航墙21，泄水闸3，闸孔31，电站厂房4，疏浚边滩5。
具体实施方式
为了更好的理解本实用新型，下面结合具体实施例和附图对本实用新型进行进一步的描述。
实施例一
如图1所示，一种导流屏1，包括多组导流墩11，相邻两导流墩11间相间隔，同时相错且呈夹角布设，并在两导流墩11间形成斜向导流道12，由相错且呈夹角布设的多组导流墩11形成的导流屏1结构，能够将进入斜向导流道12的斜向水流逐渐导引变向，避免现有相错且呈平行布设的多组导流墩11形成的导流屏1结构，对斜向水流进行强制性导引后，既容易冲蚀损害导流墩11，又在水动力强度较大时，会导致船闸口门区及连接段产生不良流态的问题，故而相对现有导流屏1结构，本申请导流屏1可分散集中斜流，减少进入船闸口门区及连接段的水流，减弱水流斜穿产生的较大横向流速、以及引航道内回流强度问题，同时，降低了对导流墩11的损害程度，维护费用较少，保证了导流墩11的使用寿命。
具体地，相邻两导流墩11的轴线间呈一夹角。
进一步地，相邻两导流墩11中，后一导流墩11设置于前一导流墩11的外侧。
进一步地，相邻两导流墩11间的夹角大于0°且小于90°，优选地，相邻两导流墩11间的夹角不超过30°。
如图2所示，进一步地，多组导流墩11依次向内倾斜布设。
如图3所示，进一步地，多组导流墩11依次向外倾斜布设，向外倾斜布设的导流墩结构，能够在船舶出闸以后，增加船舶可航区域的面积。
进一步地，导流墩11设置为包括插板111和两组墩柱112，插板111连接于两组墩柱112之间，插板111可对斜向水流进行阻挡导引，且多组导流墩11间相互独立的结构，既简化了导流墩11的生产，又能在其一损坏时仅对应更换，其他导流墩11则继续使用，节省了成本。
进一步地，墩柱112上开设插槽113，插槽113中相配合插设插板111，导流墩11由插板111插设于墩柱112的插槽113中组装而成，拆装简易，可提升建设工程的工作效率，同时成本较低。
具体地，插槽113为墩柱112上开设的竖型槽结构。
进一步地，插板111与墩柱112的顶高程相同。
进一步地，插板111与墩柱112的顶高程大于电站厂房4引用流量时所处断面水位，且小于其停机流量时所处断面水位，以防止导流屏1屏顶过流产生不利于船舶安全航行的过大横流问题。
如图4所示，进一步地，插板111底表面高于墩柱112底表面，两者底表面间形成底部导流道13，由底部导流道13可将集中的斜向水流分散，削弱斜向水流动力强度，减小斜向导流道12过流量。
如图5和图6所示，进一步地，相邻两墩柱112间还可通过承台14连接。
另外，还可进一步设计角度调节机构，来进行相邻导流墩11的墩柱112间的角度调节，以提高导流墩11形成的导流屏1结构的的适用性，在此不再拓展延伸。
实施例二
如图7所示，一种降低船闸口门区流速的组合式结构，包括上述的导流屏1。
进一步地，降低船闸口门区流速的组合式结构还包括船闸2、泄水闸3和电站厂房4，船闸2的导航墙21前段设置导流屏1，船闸2与电站厂房4之间设置泄水闸3，泄水闸3上开设多组闸孔31，闸孔31由闸门封堵或开启。
进一步地，导流屏1、导航墙21和泄水闸3上开启的相应闸孔31间形成流速降低区，通过导流屏1分散船闸口门区的集中斜流，并减弱引航道内回流强度，同时，根据泄流流量、尾门水位以及船闸口门区水流条件，控制泄水闸3的闸孔31开启顺序和孔数，以使得下泄水流冲击电站尾水，减弱电站尾水水流在船闸口门区及连接段所形成的斜流，故在导流屏1、导航墙21和泄水闸3的配合下，改善船闸口门区及连接段水流条件。
进一步地，导航墙21和导流屏1旁侧布设疏浚边滩5，疏浚边滩5由导航墙21旁侧延伸至导流屏1旁侧，通过疏浚边滩5扩大船闸口门区和连接段断面的过流面积，破坏河势对水流的束缚，分散枢纽下泄水流，以配合导流屏1和泄水闸3开启情况的结构设计，进一步改善船闸口门区及连接段水流条件，保证船舶安全航行。
具体地，导流屏1的结构中，后一导流墩11设置于前一导流墩11的外侧，该处有关前后的限定，是指以距离导航墙21近的为前、距离导航墙21远的为后；多组导流墩11依次向内倾斜布设，即多组导流墩11依次向靠近疏浚边滩5方向倾斜布设；多组导流墩11依次向外倾斜布设，即多组导流墩11依次向远离疏浚边滩5方向倾斜布设。
进一步地，疏浚边滩5的高程与船闸口门区和连接段的底高程相同，使得疏浚边滩5的高程与船闸口门区和连接段的底高程基本一致，以避免疏浚边滩5高程太高，过流面积增加较少，疏浚边滩5太低，船闸口门区及连接段水深不满足船舶航行要求，易造成船舶搁浅的问题。
实施例三
一种降低船闸口门区流速的方法，由非工程措施与工程措施相互组合，改善船闸口门区的水流条件，通过非工程措施与工程措施相配合的方式，能够避免采用单一工程措施进行船闸口门区水流条件改善时存在的局限性，同时，非工程措施又可减少工程投资，实用性强。
进一步地，非工程措施采用在保证电站厂房4正常发电的条件下，控制泄水闸3上闸孔31的开启顺序与孔数，使其下泄水流冲击电站厂房4产生的电站尾水，以减弱电站尾水水流在船闸口门区及连接段所形成的斜流的方式，此方式下，斜向水流与下泄水流相遇，从而可减弱斜向水流的作用力。
进一步地，工程措施包括导流屏1的导流方式，由导流屏1分散船闸口门区集中斜流，减弱了船闸口门区及连接段的过大横向流速。
进一步地，导流屏1的导流方式中，依据水流方向，调整相邻两导流墩11间的夹角，以进行船闸口门区集中斜流的引导，降低水动力强度，减弱引航道内的回流强度。
进一步地，导流屏1的导流方式包括以下两种：
第一种导流方式为，斜向水流被插板111阻挡，减轻对船舶的冲击；
第二种导流方式为，斜向水流进入与其流向偏差较小的斜向流道中，依靠呈夹角布设的导流墩11，将其逐渐导引变向为沿插板111方向的斜向水流，同时抵消由底部导流道13进入船闸口门区的上升水流。
进一步地，导流屏1的导流方式还包括第三种导流方式，为斜向水流经过底部导流道13，将原本集中的斜向水流分散，削弱斜向水流动力强度，同时减小斜向导流道12过流量。
进一步地，工程措施还包括疏浚边滩5对断面过流面积调整的方式，由疏浚边滩5扩大船闸口门区和连接段断面的过流面积，分散下泄水流，减弱对水流的束缚。
进一步地，疏浚边滩5的范围及高程，依据船闸口门区和连接段的水流条件、底高程确定。
使用本实用新型提供的导流屏1、降低船闸口门区流速的组合式结构及其方法，能够有效改善船闸口门区及连接段水流条件，保证船舶航行安全，工程造价较低，且导流屏1使用寿命较长。
以改善船闸口门区及连接段水流流量在155.7～3650m3/s下的水流流态、以及航线夹角为例，其中，用于降低船闸口门区流速的组合式结构的条件可如下，
导流屏1：导流墩11设置为四组，相邻两导流墩11间的夹角依次为2°、3°和3°，相错布设位置处的墩柱112间间隔为5米，每个墩柱112长×宽×高＝5×3×15m，每个插板111长×宽×高＝13.91×1×15m，每组导流墩11整体长越24米，导流屏1总长约83米(小于该长度的导流屏1改善斜向水流流场的作用不足，大于该长度的导流屏1多余，反而增加工程量)；
泄水闸3：由电站厂房4侧至船闸2侧的泄水闸3上，依次开设有1#至11#共11组闸孔31，该枢纽坝下在上述情况下应用时，控制开启泄水闸3上的8#、9#与10#闸孔31，共计开启3孔；
疏水边滩：其疏浚区范围约为0.02km2，底高程为241.7米。
上述组合结构下，能够由导流屏1将流向船闸口门区及连接段较为集中的水流分散开，减弱水流斜穿船闸口门区及连接段而产生的较大的横向流速，从而达到改善口门区通航水流条件的目的，泄水闸3在控制其上闸孔31的开启顺序和数量后，能有效利用泄水闸3下泄水流来削弱电站尾水对引航道口门区的斜向水流，加之疏浚边滩5破坏了河势对水流的束缚，扩大了口门区断面的过流面积，进而进一步改善口门区水流条件，船闸口门区及连接段水流条件得到明显的改善，水流条件满足纵向流速Vy≤2.0m/s，横向流速Vx≤0.3m/s，回流流速V0≤0.4m/s的规范要求，保证了船舶安全航行。
实施时，航运枢纽主要建筑物包括船闸211、电站厂房412、泄水闸313和拦河大坝。船闸2等级为Ⅳ级，有效尺度为140m×23m×3.5m(闸室有效长度×净宽×门槛最小水深)。电站最大水头8.0m，最小水头2.1m。设计洪水最大泄流量14600m3/s，校核洪水最大泄流量20900m3/s。泄洪冲沙闸布置在主河床，共设11孔，闸孔31净宽14m。
以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。
Claims (10)
1.一种导流屏，其特征在于：所述导流屏(1)包括多组导流墩(11)，相邻两所述导流墩(11)间相间隔，同时相错且呈夹角布设，并在两所述导流墩(11)间形成斜向导流道(12)。
2.根据权利要求1所述的导流屏，其特征在于：相邻两所述导流墩(11)中，后一所述导流墩(11)设置于前一导流墩(11)的外侧。
3.根据权利要求2所述的导流屏，其特征在于：多组所述导流墩(11)依次向内倾斜布设。
4.根据权利要求1所述的导流屏，其特征在于：所述导流墩(11)设置为包括插板(111)和两组墩柱(112)，所述插板(111)连接于两组墩柱(112)之间。
5.根据权利要求4所述的导流屏，其特征在于：所述墩柱(112)上开设插槽(113)，所述插槽(113)中相配合插设插板(111)。
6.根据权利要求5所述的导流屏，其特征在于：所述插板(111)与墩柱(112)的顶高程相同。
7.一种降低船闸口门区流速的组合式结构，其特征在于：所述降低船闸口门区流速的组合式结构包括权利要求1-6中任意一项所述的导流屏(1)。
8.根据权利要求7所述的降低船闸口门区流速的组合式结构，其特征在于：所述用于降低船闸口门区流速的组合式结构还包括船闸(2)、泄水闸(3)和电站厂房(4)，所述船闸(2)的导航墙(21)前段设置导流屏(1)，所述船闸(2)与电站厂房(4)之间设置泄水闸(3)，所述泄水闸(3)上开设多组闸孔(31)，所述闸孔(31)由闸门封堵或开启。
9.根据权利要求8所述的降低船闸口门区流速的组合式结构，其特征在于：所述导航墙(21)和导流屏(1)旁侧布设疏浚边滩(5)。
10.根据权利要求9所述的降低船闸口门区流速的组合式结构，其特征在于：所述疏浚边滩(5)的高程与船闸口门区和连接段的底高程相同。
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| CN111101478A (zh) * | 2020-01-09 | 2020-05-05 | 交通运输部天津水运工程科学研究所 | 导流屏、用于降低船闸口门区流速的组合式结构及其方法 |
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2020
- 2020-01-09 CN CN202020043005.3U patent/CN211690175U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111101478A (zh) * | 2020-01-09 | 2020-05-05 | 交通运输部天津水运工程科学研究所 | 导流屏、用于降低船闸口门区流速的组合式结构及其方法 |
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| GR01 | Patent grant | ||
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