某城市船閘輸水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
某城市船閘輸水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
輸水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求和分類
1.1 船閘輸水系統(tǒng)應(yīng)包括進(jìn)水口,、閥門段,、輸水廊道,、消能工和鎮(zhèn)靜段等。
1.2 輸水系統(tǒng)的設(shè)計(jì),，應(yīng)滿足下列基本要求：
(1 )灌水和泄水時(shí)間,；
(2 )船舶、船隊(duì)在閘室內(nèi)的停泊條件和引航道內(nèi)的停泊和航行條件,；
(3 )船閘各部位在輸水過程中不至由于水流沖刷,、空蝕、振動(dòng)等造成破壞,。
1.3 對(duì)有雙向水頭、多線船閘或船閘與升船機(jī)共用引航道,、多級(jí)船閘補(bǔ)溢水,、設(shè)置中問渠遁、省水,、防咸等要求的船閘,；
1.2條規(guī)定外，尚應(yīng)滿足各自特殊的要求,。
1.4 船閘輸水系統(tǒng)可分為集中輸水系統(tǒng)和分散輸水系統(tǒng)兩大類,。輸水系統(tǒng)的類型可根據(jù)判別系數(shù)按式(1.4)初步選定。當(dāng)m>3.5時(shí),，采用集中輸水系統(tǒng);當(dāng)m<2.5時(shí),，采用分散輸水系統(tǒng);“與m為2.5-3.5時(shí)，應(yīng)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證或參照類似工程選定,。<>
(1.4)
式中m ----判別系數(shù),；
H----- 設(shè)計(jì)水頭(m) ；
T----- 閘室灌水時(shí)間(min)
1.5 船閘輸水系統(tǒng)的設(shè)計(jì),，宜將水力計(jì)算分析和進(jìn)行水工模型試驗(yàn)相結(jié)合,。
1.6 多級(jí)船閘的上、下游水位變幅較大且不同步時(shí),，應(yīng)考慮閘室輸水過程的補(bǔ)水和溢水措施,。
2.輸水系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)安全技術(shù)指標(biāo)和要求
2.1 對(duì)只設(shè)有固定系船設(shè)備的船閘，閘室灌泄水時(shí)的最大水面升降速度應(yīng)不大于5-6cm/s,，設(shè)有浮式系船柱時(shí),，可不受此限制。
2. 2 船閘灌泄水時(shí),，引航道內(nèi)非恒定流的水面波動(dòng),、比降及流速等水力特性，除應(yīng)滿足引航道內(nèi)船舶,、船隊(duì)停泊條件標(biāo)準(zhǔn)外,，尚應(yīng)滿足船舶船隊(duì)在引航道內(nèi)的航行條件和?？看a頭的操作要求。引航道內(nèi)水面的降低應(yīng)保證航行船舶的富裕水深,。上游引航道中最大縱向流速應(yīng)不大于0.5-0.8m /s,，下游引航道中應(yīng)不大于0.8-1.Om/s。但在上游引航道碼頭處應(yīng)不大于0.5m/s,。
2.3 船閘正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),，輸水系統(tǒng)各部位不宜出現(xiàn)負(fù)壓，在特殊情況下,，其局部壓力不宜產(chǎn)生超過3mH20的負(fù)壓,。
2.4 輸水廊道中的流速不宜大于15 m/s。當(dāng)流速超過15m/s或含沙量較大的水流,，應(yīng)采取防護(hù)措施,。
2.5 當(dāng)船閘閘室灌泄水時(shí)，閘室水面的最大慣性超高,、超降值,，在采取提前關(guān)閉輸水閥門及水面齊平時(shí)開啟閘門等措施后，不宜大于0.25 m,。
2.6 輸水系統(tǒng)進(jìn)水口水面不應(yīng)產(chǎn)生有危害性的串狀吸氣漩渦,。
2.7 多級(jí)船閘采用輸水閥門兼作補(bǔ)水閥門時(shí)，應(yīng)核算補(bǔ)水操作時(shí)閥門的工作條件以及閘室輸水時(shí)間,。采用閘室側(cè)溢流堰作為溢水措施時(shí),，溢流孔口頂高程應(yīng)低于船舶底部高程。同時(shí)在確定閘室下閘首閥門井頂部高程時(shí),，應(yīng)考慮閥門前廊道水流動(dòng)能恢復(fù)所導(dǎo)致的閥門井水位增高,。
3.案例分析
3.1概況
某城市水利樞紐工程船閘布置在左岸，閘室有效尺寸為80 m×12 m×2 m (長×寬×檻上水深),，最大水頭12．50 m,，年設(shè)計(jì)通過能力按100萬t核算。船閘由下游開挖段,、上下引航道,、上下閘首及閘室組成，總長659．4 m,，其中上引航道長103．0 m,，船閘123.4 m,下引航道130.0 m、下游疏浚航道段303m,。根據(jù)樞紐總布置及地形因素,，上下引航道采用不對(duì)稱型的平面布置。
3.2設(shè)計(jì)基本原則及基本資料
3.2.1設(shè)計(jì)基本要求船閘輸水系統(tǒng)的設(shè)計(jì),，應(yīng)滿足下列基本要求：
(1)灌選自.投標(biāo)書代寫網(wǎng) yipai178.com 水和泄水的時(shí)間,；
(2)船舶,、船隊(duì)在閘室內(nèi)的停泊條件和引航道內(nèi)的停泊和航行條件；
(3)船閘各部位在輸水過程中不至于由于水流沖刷,、空蝕,、振動(dòng)等造成破壞。
3.2.2通航標(biāo)準(zhǔn)及水位
為減少淹沒損失,，本樞紐采取大洪水敞泄降低運(yùn)行水位的運(yùn)用方案,，且當(dāng)流量大于3500 m3/s時(shí)停止通航，閘門逐步開啟至全開泄洪,；小于3500 m3/s流量時(shí),，水庫水位在正常水位運(yùn)行，故正常蓄水位為上游設(shè)計(jì)最高通航水位,。根據(jù)上級(jí)批復(fù)確定最低通航水位,。通航水位見表1
3.3 輸水系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.3.1輸水型式選擇
(1)輸水系統(tǒng)類型確定。本船閘上游最高通航水位54.00 m,，下游最低通航水位41．50 m，輸水系統(tǒng)設(shè)計(jì)最大水頭差H=12．5 m,，根據(jù)設(shè)計(jì)通過能力等要求,，輸水時(shí)間T采用8 min。
依船閘規(guī)范規(guī)定,，m<2．5應(yīng)優(yōu)先選擇分散輸水系統(tǒng),。<>
船閘所在航道為V級(jí)，閘室尺度小,，但水頭相對(duì)較大,，若采用集中輸水系統(tǒng)，閘室需有較長的鎮(zhèn)靜段,，閘首內(nèi)消能設(shè)施較復(fù)雜,，且閘室內(nèi)泊穩(wěn)條件較差，故采用分散輸水系統(tǒng),。
（2）分散輸水型式的選擇,。本船閘最大水頭12.5 m，屬中等水頭,，航道等級(jí)低,，閘室尺寸小，經(jīng)綜合比較,，選用閘墻長廊道多支管,，出水口設(shè)置消能溝的簡易分散輸水型式。
3.3.2 輸水系統(tǒng)的布置
本船閘輸,、泄水廊道分別布置于兩側(cè)閘墻內(nèi),，每側(cè)廊道由進(jìn)口段,，閥門段，主廊道出水段,，泄水出口段等組成,，各段分述如下：
(1)進(jìn)口段。根據(jù)上閘首的結(jié)構(gòu)布置和輸水系統(tǒng)進(jìn)水的水力要求,，廊道進(jìn)水口前面為一個(gè)由帷墻空間形成的深水池,。水流由上閘首垂直進(jìn)入在不同高度上設(shè)有格柵的池內(nèi)，然后再進(jìn)入廊道進(jìn)口,。這樣布置能獲得較大的淹沒水深和較好的進(jìn)水流態(tài),，有利于防止漩渦的生成，避免挾帶空氣進(jìn)入閘室,、惡化停泊條件,。
（2）閥門段。4個(gè)輸水閥門處廊道斷面尺寸為2.0m×2.2 m (寬×高),，上閘首閥門段底高程38.3 m,，下閘首閥門段底高程38.85 m.
(3)主廊道出水段。主廊道斷面積2.0 m×2.2 m (寬×高),，底高程38.3 m,，出水孔段總長40 m，設(shè)于閘室中部,，每側(cè)共有出水管40個(gè),，單層布置；出水孔出口斷面直徑為0.55 m,，支孔中心距3.0 m,，支管出口處設(shè)消能坎，以進(jìn)一步消除部分能量,，改善流態(tài),，減少橫向系纜力。
（4）泄水出口段,。下閘首采用格柵式消能出水,，消能室頂部為中密側(cè)疏的格柵，柵條斷面寬0.5 m,，出水孔寬0.4-0.6 m,消能室有消能坎和消能柱,，水流向上經(jīng)格柵調(diào)整進(jìn)入下游引航道，由于泄水流量較大,，下游引航道水深較小,，為增加淹沒水深，將下閘道閥門段廊道底高程作局部降低到35.85 m，以利消能,。
3.3.3 船閘通過能力計(jì)算
根據(jù)某城市水利樞紐水文條件,。客貨盤比例現(xiàn)狀及發(fā)展預(yù)測,、貨運(yùn)特點(diǎn),，以年平均通航過閘天數(shù)為320d,船閘晝夜工作時(shí)間為20h，一次過閘時(shí)間36min,、非貨運(yùn)過閘比例為20%,、船舶裝載利用系數(shù)0.65，運(yùn)量不均衡系數(shù)1.5為準(zhǔn),，按有關(guān)公式算得：
年過閘船舶總載重噸位為276萬t,。年過閘貨運(yùn)量為70萬t。船閘達(dá)到設(shè)計(jì)通航能力時(shí)的日平均耗水量經(jīng)過計(jì)算為5.43m3/s,。
3.3.4船閘水力計(jì)算
(1)輸水閥門處,，廊道斷面面積按下計(jì)算。
式中符號(hào)意義見(JTJ261-266)船閘設(shè)計(jì)規(guī)范,，其中：取0．581,，取用0．598，取用0.75,。經(jīng)計(jì)算得閥門處廊道斷面積需用8.68 m2,，設(shè)計(jì)取用閥門處廊道斷面與主廊道相同為8.8 m2 (4×2.2 m2)。
(2)輸水系統(tǒng)阻力系數(shù)與流量系數(shù),。由各段阻力系數(shù)計(jì)算得充水系統(tǒng)、泄水系統(tǒng)總阻力系數(shù)及流量系數(shù),，充,、泄水時(shí)，閥門各開度的阻力系數(shù),，流量系數(shù),，收縮系數(shù)的計(jì)算成果見表2。
(3)輸水廊道換算長度慣性超高,。由閥門前,、后長度，出水孔段長度及廊道截面積計(jì)算得換算長度及慣性超高d,，見表2,。
(4)核算輸水時(shí)間。充水,、泄水的時(shí)間T,，
結(jié)束語：
船閘輸水系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)從全局出發(fā)，在確保船舶、船隊(duì)迅速,、安全過閘的條件下,，力求布置簡單、經(jīng)濟(jì)合理,、技術(shù)先進(jìn),，并便于施工、管理和維修,。某工程水利樞紐工程船閘輸水系統(tǒng)設(shè)計(jì),，結(jié)合工程的實(shí)際情況，主要就輸水系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了論述,，為今后船閘的設(shè)計(jì),、經(jīng)驗(yàn)交流提供借鑒。
