桃源水利枢纽工程船闸设计文献综述

 2022-10-08 12:01:54

文献综述(或调研报告):

(一)引言:

船闸是使船舶通过航道中有集中水位落差河段的一种通航建筑物。主要由闸室、闸首、输水系统和引航道等组成。采用集中输水系统的船闸,其输水系统设在闸首;采用分散输水系统的船闸,在闸室内设有输水廊道系统。在引航道内设有导航建筑物和靠船建筑物。其工作原理是船闸通过输水系统调整闸室内的水位,使其与上游水位或下游水位齐平,船舶便能从上(下)游驶往下(上)游。

船闸设计一般包括:分析船闸建设的必要性和可行性;进行船闸的总体布置与各部分有效尺度;选定各部分的结构型式;拟定输水系统的型式等。并需要进行相应的水力计算;对导航、靠船建筑物和其他附属设备进行选择;进行详细的结构设计,包括内力计算配筋等;计算工程主要部分结构的工程量;环境评价等。

(二)船闸输水系统

船闸输水系统必须与船闸闸室尺度和水头相匹配,因此型式众多。早期的高水头船闸,闸室尺度较小的多采用简单分散输水系统,如前苏联建成的乌斯基 - 卡米诺阿尔斯基单级船闸( 闸室尺度为 100 m times;15 m,最大水头为42 m) 以及我国的万安单级船闸( 闸室尺度为 175 m times; 14 m,最大水头为 32.5 m) 均采用了闸底长廊道输水系统; 对于闸室尺度较大的船闸多采用较为复杂的输水系统布置型式,如美国的约翰德、冰港、下纪念碑及小鹅船闸( 闸室尺度为 206 m times; 26.2 m,最大水头34.5 ~30.8 m) 均采用了闸底前后横支廊道输水系统;随着闸室尺度进一步加大又出现了更加复杂的闸底纵横支廊道输水系统布置型式,如我国的葛洲坝2#船闸( 闸室尺度为 280 m times; 34 m,最大水头 27 m) 。显然为适应船闸大型化和高水头化发展,与之相匹配的输水系统型式越来越复杂,且随着更大尺度更高水头船闸的出现,上述输水系统布置型式已很难满足过闸船舶停泊安全要求。

自20 世纪50 年代法国建成第1座等惯性输水系统船闸后,等惯性输水系统就因输水效率高、闸室内船舶停泊条件好而被后续高水头船闸广泛采用,并且随着闸室尺度及水头的不同,衍生出许多不同的布置型式,但基本可归纳为 2区段出水、 4 区段出水、8 区段出水3 类等惯性输水系统布置( 基本型式示意图见图1) 。其中 2 区段及 4 区段布置均有成功运用实例,而8 区段布置仅进行过研究。

表1 列出了国内外部分采用等惯性输水系统高水头船闸特征值。从表 1 可发现,已建成并成功运用的等惯性输水系统船闸中,闸室长度 < 200 m 均 采用了2 区段的布置型式,闸室长度ge;200 m 则均采用了4 区段的布置型式,并且这 2 种输水系统应用在单级船闸中水头均未超过40 m。前苏联曾在特制的水头为70.0 m、闸室尺寸为 150 m times; 18 m 的船闸模型上,研究过迄今为止最为复杂的8 区段等惯性输水系统,以及在此基础上改进的带蓄水池的船闸方案。由此可看出,随着闸室尺度和水头的加大,相应与之匹配的等惯性输水系统型式将趋于复杂。

(三)船闸结构及计算

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