航道工程学课件：2、通航建筑物.ppt

1、第六章第六章 通航建筑物通航建筑物 第一节第一节 通航建筑物的主要形式及特点通航建筑物的主要形式及特点 第二节第二节 船闸的组成和类型船闸的组成和类型 第三节第三节 船闸的规模船闸的规模 第四节第四节 船闸在水利枢纽中的布置船闸在水利枢纽中的布置 第五节第五节 船闸输水系统船闸输水系统 第六节第六节 船闸的闸门、阀门船闸的闸门、阀门 第七节第七节 船闸结构形式及特点船闸结构形式及特点 第八节第八节 升船机的类型及其工作原理升船机的类型及其工作原理 第一节第一节 通航建筑物的主要形式及特点通航建筑物的主要形式及特点 一、船闸一、船闸 用水力直接提升船舶过坝的一种通航建筑物（用水力直接提升船舶过坝

2、的一种通航建筑物（图图6-1、图图6-2）。）。 船闸组成船闸组成上下闸首、闸门、闸室等挡水建筑物；上下闸首、闸门、闸室等挡水建筑物；能使闸室水位升降的输水系统。能使闸室水位升降的输水系统。 （图（图6-4） 二、升船机二、升船机 升船机升船机用机械的方法使船舶克服集中水位落差的用机械的方法使船舶克服集中水位落差的一种通航建筑物（一种通航建筑物（图图6-5，6-6）。）。 特点：特点： （1） 在运转时基本上不耗水，在水量不充沛的河流在运转时基本上不耗水，在水量不充沛的河流和运河上，建造升船机较为有利；和运河上，建造升船机较为有利； （2） 升船视的升降速度远较船闸闸室灌、泄水速度升船视的升降

3、速度远较船闸闸室灌、泄水速度快，船舶通过升船机所需的时间较船舶通过船闸的时间快，船舶通过升船机所需的时间较船舶通过船闸的时间要短；要短； (3) 在高水头通航建筑物中升船机的造价一般较小；在高水头通航建筑物中升船机的造价一般较小； (4) 机电设备是保证升船机安全运行的一个重要部分，升机电设备是保证升船机安全运行的一个重要部分，升船机的建造与安装要求有较高的设计与工艺水平。船机的建造与安装要求有较高的设计与工艺水平。 船闸与升船机的不同特点：船闸与升船机的不同特点：o （1）水力提升机械提升（也有水力提升）；）水力提升机械提升（也有水力提升）；o （2）船闸土建工程投资大升船机运行费高；）船闸

4、土建工程投资大升船机运行费高；o （3）船闸设计成熟，使用可靠升船机数量少，运行）船闸设计成熟，使用可靠升船机数量少，运行正常率还不高；正常率还不高；o （4）船闸耗水升船机基本不耗水；）船闸耗水升船机基本不耗水；o （5）船闸适应水头较小升船机适应水头较高。）船闸适应水头较小升船机适应水头较高。世界各国通航建筑物建设经验表明：世界各国通航建筑物建设经验表明： （1）水头在）水头在70m以上，宜建造升船机；以上，宜建造升船机； （2）40m水头以下，宜采用船闸；水头以下，宜采用船闸； （3）水头在）水头在4070m之间，应进行升船机与船闸之间，应进行升船机与船闸方案的比选；方案的比选； 第二节

5、 船闸的组成和类型 一、船闸的工作原理一、船闸的工作原理 （图图） 二、船闸的类型二、船闸的类型 根据船闸不同的特征，如闸室数目、位置、功能、根据船闸不同的特征，如闸室数目、位置、功能、输水型式、结构型式及闸门型式等等，可以分为不同的输水型式、结构型式及闸门型式等等，可以分为不同的类型：类型： 1） 内河船闸和海船闸内河船闸和海船闸 内河船闸：建设在内陆河流及人工运河上。内河船闸：建设在内陆河流及人工运河上。 特点：特点：平面尺度相对较小，多承受单向水头。平面尺度相对较小，多承受单向水头。 海船闸：海船闸：建设在封闭式海港港池口门、海运河及建设在封闭式海港港池口门、海运河及入海河口。入海河口。

6、 特点：特点：平面尺度大、槛上水深大、多承受双向水平面尺度大、槛上水深大、多承受双向水头，无上、下闸首之分。头，无上、下闸首之分。 单级船闸单级船闸沿船闸纵向只有一个闸室的船闸。沿船闸纵向只有一个闸室的船闸。 特点：特点： （1）过闸时间短，通过能力大；）过闸时间短，通过能力大； （2）运行管理方便（建筑物及设备集中）；）运行管理方便（建筑物及设备集中）； （3）闸、阀门及起闭机械少，可靠性高；）闸、阀门及起闭机械少，可靠性高； （4）占地少，便于布置（直线长度小）占地少，便于布置（直线长度小） （5）耗水多，结构复杂，对地质条件要求高（水头高）耗水多，结构复杂，对地质条件要求高（水头高） （

7、6）对输水系统要求高。）对输水系统要求高。2） 单级船闸与多级船闸单级船闸与多级船闸带中间闸首的船闸带中间闸首的船闸 特点：特点： 能适应于单船或船队或不同数量的船舶迅速通过闸能适应于单船或船队或不同数量的船舶迅速通过闸室，节省了过闸时间，减少耗水，提高船闸通过能力。室，节省了过闸时间，减少耗水，提高船闸通过能力。o 图图6-11 多级船闸多级船闸 沿闸室轴线方向布置两个及两个以上闸室的船闸。沿闸室轴线方向布置两个及两个以上闸室的船闸。 主要有：主要有： 中间渠道多级和连续多级船闸。中间渠道多级和连续多级船闸。 图图6-12连续四级船闸；连续四级船闸； 图图6-13三峡连续五级双线船闸。三峡连

8、续五级双线船闸。 连续多级船闸连续多级船闸能克服较大的水位落差，但船能克服较大的水位落差，但船舶过闸时间长，通过能力小。舶过闸时间长，通过能力小。 中间渠道多级船闸中间渠道多级船闸纵向两个闸室或多个闸室纵向两个闸室或多个闸室之间，设有供船舶会让的中间渠道，可提高船闸通过能之间，设有供船舶会让的中间渠道，可提高船闸通过能力和运行保证率。但是受地形、地质等条件等条件限制力和运行保证率。但是受地形、地质等条件等条件限制 (图图 6-14)。3） 单线船闸与多线船闸单线船闸与多线船闸 多线船闸多线船闸沿横向（闸门轴线方向）有两线或沿横向（闸门轴线方向）有两线或 两线以上闸室的船闸两线以上闸室的船闸(图

9、图6-15)。 m3.5，采用集中输水系统；，采用集中输水系统； m2.5，采用分散输水系统；，采用分散输水系统； m=2.53.5，应进行技术经济论证，参照类，应进行技术经济论证，参照类似工程选定。似工程选定。 5）其它类型的船闸）其它类型的船闸 根据船闸使用特点：有广室船闸，井式船闸、省水船闸、根据船闸使用特点：有广室船闸，井式船闸、省水船闸、带调节水池船闸等类型。带调节水池船闸等类型。 广室（箱）船闸广室（箱）船闸 闸首口门宽度小于闸室宽度的船闸，即为广室（箱）船闸。闸首口门宽度小于闸室宽度的船闸，即为广室（箱）船闸。可分三种型式：可分三种型式： （1）对称式：口门轴线与闸室轴线重合；）

10、对称式：口门轴线与闸室轴线重合； （2）反对称式：口门轴线分别位于闸室轴线的两侧；）反对称式：口门轴线分别位于闸室轴线的两侧； （3）锁式：口门轴线位于闸室轴线的同一侧。适用于特殊）锁式：口门轴线位于闸室轴线的同一侧。适用于特殊地形。地形。 井式船闸井式船闸 当船闸水头较高，地基条件较好时，为减小下游闸当船闸水头较高，地基条件较好时，为减小下游闸门的高度，在下闸首的上部建造一道横向胸墙，过闸船门的高度，在下闸首的上部建造一道横向胸墙，过闸船舶从胸墙下面进出闸室，这种船闸称为井式船闸舶从胸墙下面进出闸室，这种船闸称为井式船闸( (图图6-6-1717) )。 省水船闸省水船闸 在闸室的一侧或两侧

11、设置蓄水池以节省用水（在闸室的一侧或两侧设置蓄水池以节省用水（图图6-16-a6-16-a、图图6-16-b 6-16-b ）。）。 带调节水池船闸带调节水池船闸调节水池溢水廊道补水廊道三、船闸的引航道三、船闸的引航道 (图图6-18) 作用：作用： （1）保证船舶安全、顺利地进出船闸；）保证船舶安全、顺利地进出船闸； （2）供等待过闸的船舶安全停泊；）供等待过闸的船舶安全停泊； （3）使进出闸船舶能交错避让。）使进出闸船舶能交错避让。 要求：要求： （1）足够的水深及相应的平面尺度和形状；）足够的水深及相应的平面尺度和形状； （2）良好的掩护及水流条件。）良好的掩护及水流条件。 单线船闸引航

12、道平面布置单线船闸引航道平面布置 对称型对称型 反对称型反对称型 不对称型不对称型 (图图6-19)引航道型式引航道型式 （1）对称型引航道的轴线与船闸轴线重合）对称型引航道的轴线与船闸轴线重合(图图6-19a)，根据引航道宽度又分全对称式和半对称式。，根据引航道宽度又分全对称式和半对称式。 （2）反对称型引航道是上、下游引航道向不同的岸）反对称型引航道是上、下游引航道向不同的岸侧拓宽侧拓宽(图图6-19b)。这类引航道对单向过闸较为有利。这类引航道对单向过闸较为有利。 （3）不对称型引航道是上、下游引航道向同一岸侧）不对称型引航道是上、下游引航道向同一岸侧拓宽，一个方向的船舶进出闸都是直线，

13、另一个方向的拓宽，一个方向的船舶进出闸都是直线，另一个方向的船舶进出闸沿曲线行驶船舶进出闸沿曲线行驶(图图6-19c)。四、船闸的组成四、船闸的组成 船闸主要由闸室、闸首和引航道等三个基本部分及相船闸主要由闸室、闸首和引航道等三个基本部分及相应的设备所组成应的设备所组成(图图6-7、图图6-8、图图6-9)。 (1) 闸室：指船闸上、下闸首和两侧闸室墙环绕而形成闸室：指船闸上、下闸首和两侧闸室墙环绕而形成的空间。的空间。 作用是供船舶停泊使用。为了保障过闸船舶的稳定停泊作用是供船舶停泊使用。为了保障过闸船舶的稳定停泊和安全升降，沿闸室墙设有系船设备和辅助设备。和安全升降，沿闸室墙设有系船设备和

14、辅助设备。 （2 2）闸首：是将闸室与上下游引航道隔开的挡水建筑）闸首：是将闸室与上下游引航道隔开的挡水建筑物。分上、中、下闸首，在闸首布置有闸门、输水系统、物。分上、中、下闸首，在闸首布置有闸门、输水系统、闸阀门等起闭机械等设备。闸阀门等起闭机械等设备。 作用：挡水和灌泄水。作用：挡水和灌泄水。 （3 3）引航道：是连接闸首与主航道的一段航道。分上、）引航道：是连接闸首与主航道的一段航道。分上、下引航道，引航道内有导航建筑物及靠船建筑物。下引航道，引航道内有导航建筑物及靠船建筑物。 作用：引导船舶迅速、安全地进出闸室。作用：引导船舶迅速、安全地进出闸室。第三节第三节 船闸的规模船闸的规模 一

15、、船闸基本尺度一、船闸基本尺度 船闸基本尺度是指闸室有效长度、闸室有效宽度船闸基本尺度是指闸室有效长度、闸室有效宽度及门槛水深及门槛水深 ( (图图6-206-20) )。1 1、 闸室有效长度闸室有效长度 船舶过闸时，闸室内可供船舶安全停泊的长度。船舶过闸时，闸室内可供船舶安全停泊的长度。 （图示）（图示）闸室有效长度计算：闸室有效长度计算： LX=lc+lf 式中：式中： Lx 闸室有效长度（闸室有效长度（m）；）； Lc 设计最大过闸船队长度（设计最大过闸船队长度（m）；）； Lf 富裕长度（富裕长度（m）；）；2 2、闸室有效宽度、闸室有效宽度 闸室内两侧墙面最突出部分之间的最小距离。

16、闸室内两侧墙面最突出部分之间的最小距离。 斜坡式闸室斜坡式闸室: :有效宽度为两侧垂直靠船设施之间的最小距离。有效宽度为两侧垂直靠船设施之间的最小距离。 闸室有效宽度计算式：闸室有效宽度计算式： 式中：式中： Bx闸室有效宽度（闸室有效宽度（m m）；）； bc同次过同次过闸船舶并排总宽度（闸船舶并排总宽度（m m）；）； bf富裕富裕宽度（宽度（m m）。）。 fcxbbB 设计最低通航水位时门槛上的最小深度。设计最低通航水位时门槛上的最小深度。 门槛水深应满足：门槛水深应满足：H1.6T 式中：式中： H 门槛水深门槛水深(m)； T 设计最大过闸船设计最大过闸船 (舶舶)队满载吃水。队满

17、载吃水。3 3、门槛水深、门槛水深4、断面系数、断面系数o 在确定船闸基本尺度时，还应考虑船闸最小过水在确定船闸基本尺度时，还应考虑船闸最小过水断面的断面系数断面的断面系数n的要求。根据试验和观察，若的要求。根据试验和观察，若n值过值过小，则船队小，则船队(舶舶)过闸时，可能产生碰底现象。为保证过闸时，可能产生碰底现象。为保证船队船队(舶舶)安全预利地进闸，一般要求：安全预利地进闸，一般要求：o n = / l.52.0 式中式中:o 最低通航水位时，闸室过水断面面积最低通航水位时，闸室过水断面面积(m2) 最大设计过闸船队最大设计过闸船队(舱舱)满载吃水时船舯断面满载吃水时船舯断面水下部分的

18、断面面积水下部分的断面面积(m2)。 若有下列情况之一时，应论证研究修建双线或多线若有下列情况之一时，应论证研究修建双线或多线船闸（船闸（图图6-21、图图6-22）：）： (1)单线船闸设计单线船闸设计(实际实际)通过能力不能满足设计通过能力不能满足设计水平年内货运量需要；水平年内货运量需要； (2)在运输特别重要的航道上，不允许因船闸检在运输特别重要的航道上，不允许因船闸检修、冲沙和挖泥等因素造成航道断航。修、冲沙和挖泥等因素造成航道断航。 二、船闸线数二、船闸线数三、船闸级数三、船闸级数 具有下列情况之一时，应考虑多级船闸方案（具有下列情况之一时，应考虑多级船闸方案（图图6-23、图图6

19、-24、图图6-25）：）： （1） 采用单级船闸受技术条件的限制，特别是受阀采用单级船闸受技术条件的限制，特别是受阀门水力条件和闸门技术条件的限制；门水力条件和闸门技术条件的限制； （2） 受船闸所处位置的地形条件的限制，如地形受船闸所处位置的地形条件的限制，如地形较高，建单级船闸开挖深度大，与枢纽中相邻建筑物连接较高，建单级船闸开挖深度大，与枢纽中相邻建筑物连接难以处理等；难以处理等； （3） 地质条件限制，兴建高水头单级船闸有困难；地质条件限制，兴建高水头单级船闸有困难； （4）河流缺水，需要节省船闸耗水量，建省水船闸又河流缺水，需要节省船闸耗水量，建省水船闸又不经济时。不经济时。 单级

20、船闸与多级船闸的水头也无明确界限，一般可单级船闸与多级船闸的水头也无明确界限，一般可按下述范围考虑：按下述范围考虑： H20m，单级船闸，单级船闸( H为水头为水头)；20mH40m，单级，单级或双级船闸；或双级船闸； H40m，双级或多级船闸。，双级或多级船闸。 设中间渠道的多级船闸是多级船闸中的另一种型式。设中间渠道的多级船闸是多级船闸中的另一种型式。根据船舶所处地区的地形、地质等条件，可在各闸室间根据船舶所处地区的地形、地质等条件，可在各闸室间设中间渠道以过渡（设中间渠道以过渡（图图6-26）。）。思考题：思考题：o 1 1、简述船闸上、下行的过闸原理；、简述船闸上、下行的过闸原理；o

21、2 2、什么叫船闸有效长度和宽度、什么叫船闸有效长度和宽度( (包括公式包括公式) )；3 3、 船闸基本尺度指哪些？它们如何表达船闸基本尺度指哪些？它们如何表达? ?o 4 4、简述通航建筑物型式与设计水头的关系？、简述通航建筑物型式与设计水头的关系？解决高水头通航建筑物输水系统型式的途径？解决高水头通航建筑物输水系统型式的途径？四、船闸设计水位四、船闸设计水位1 1、上下游设计最高水位、上下游设计最高水位 船闸作为枢纽建筑物的一部分，挡水建筑物防御洪水标准应船闸作为枢纽建筑物的一部分，挡水建筑物防御洪水标准应与枢纽主题建筑物一致。与枢纽主题建筑物一致。 非溢洪非溢洪船闸船闸上游设计最高水位

22、通常采用水利枢纽的校核上游设计最高水位通常采用水利枢纽的校核洪水位（即非常运用洪水位）；洪水位（即非常运用洪水位）； 允许允许溢洪溢洪的山区河流船闸的山区河流船闸上游最高水位可取和上游最高上游最高水位可取和上游最高通航水位相同的标准，目的是降低工程造价。通航水位相同的标准，目的是降低工程造价。 船闸下游设计最高水位船闸下游设计最高水位可采用枢纽最大下泄流量相应的可采用枢纽最大下泄流量相应的下游最高水位。下游最高水位。2、上、下游设计最高通航水位、上、下游设计最高通航水位 设计上游最高通航水位设计上游最高通航水位船闸正常运用的上限水船闸正常运用的上限水位，又是船闸建筑物的设计标准之一。位，又是船

23、闸建筑物的设计标准之一。 上游设计最高通航水位视船闸（航道）等级一般按上游设计最高通航水位视船闸（航道）等级一般按表表6-1所列频率的洪水标准采用。所列频率的洪水标准采用。 最高通航水位的选择，除按照航道、船闸的等级确最高通航水位的选择，除按照航道、船闸的等级确定外，还须考虑其它一些因素，比如通行船舶数量，运定外，还须考虑其它一些因素，比如通行船舶数量，运输繁忙程度等。输繁忙程度等。 下游设计最高通航水位下游设计最高通航水位船闸正常运用的下游上船闸正常运用的下游上限水位，可采用上游设计最高通航水位相同的标准，限水位，可采用上游设计最高通航水位相同的标准，但也应考虑其它的一些因素确定。但也应考虑

24、其它的一些因素确定。 如下游有梯级时，应考虑下游梯级回水的影响。如下游有梯级时，应考虑下游梯级回水的影响。五、船闸高程的确定五、船闸高程的确定 船闸高程包括船闸闸首、闸室、闸门和引航道建筑船闸高程包括船闸闸首、闸室、闸门和引航道建筑物等的顶部高程和底部高程。物等的顶部高程和底部高程。 1 1船闸闸门门顶高程船闸闸门门顶高程 门顶高程门顶高程= =上游设计高水位上游设计高水位+ +超高超高 (1)(1)担负枢纽挡水的（闸首）工作闸门，门顶高程应采用枢纽担负枢纽挡水的（闸首）工作闸门，门顶高程应采用枢纽上游校核水位加超高；上游校核水位加超高； 如果另设有挡水闸门，则工作闸门门顶高程可采用上游设计最

25、如果另设有挡水闸门，则工作闸门门顶高程可采用上游设计最高通航水位加超高高通航水位加超高。 （2） 第二道闸首第二道闸首(含单级船闸下闸首含单级船闸下闸首)工作闸门工作闸门采用上游设计采用上游设计最高通航水位加超高；最高通航水位加超高； 多级船闸第二道闸首以下各级闸首门顶高程采用各级闸室的设计最多级船闸第二道闸首以下各级闸首门顶高程采用各级闸室的设计最高通航水位加超高。高通航水位加超高。 （3） 溢洪船闸闸首门顶高程采用上游设计最高通航水位加超高。溢洪船闸闸首门顶高程采用上游设计最高通航水位加超高。 （4） 事故闸门门顶高程为上游最高洪水位加超高；检修闸门门顶事故闸门门顶高程为上游最高洪水位加超

26、高；检修闸门门顶高程等于检修水位加超高。高程等于检修水位加超高。 根据国内船闸设计和运用实践，闸门门顶超高可采用根据国内船闸设计和运用实践，闸门门顶超高可采用表表6-3数值数值（p99）。）。 （2） 第二道闸首第二道闸首(含单级船闸下闸首含单级船闸下闸首)工作闸门采用上游工作闸门采用上游设计最高通航水位加超高；多级船闸第二道闸首以下各级闸设计最高通航水位加超高；多级船闸第二道闸首以下各级闸首门顶高程采用各级闸室的设计最高通航水位加超高。首门顶高程采用各级闸室的设计最高通航水位加超高。 （3） 溢洪船闸闸首门顶高程采用上游设计最高通航水溢洪船闸闸首门顶高程采用上游设计最高通航水位加超高。位加超

27、高。 （4）事故闸门门顶高程为上游最高洪水位加超高；检修）事故闸门门顶高程为上游最高洪水位加超高；检修闸门门顶高程等于检修水位加超高。闸门门顶高程等于检修水位加超高。 2、闸首墙顶高程、闸首墙顶高程 墙顶高程墙顶高程=门顶高程门顶高程+构造高（构造高（闸室顶高程）闸室顶高程） 挡水前缘闸首墙顶高程应与同枢纽其他挡水建筑物挡水挡水前缘闸首墙顶高程应与同枢纽其他挡水建筑物挡水要求一致。要求一致。 3、闸室墙顶高程、闸室墙顶高程 闸室墙顶闸室墙顶=最高通航水位最高通航水位+超高（超高超高（超高设计过闸船舶的设计过闸船舶的最大空载干弦高度）最大空载干弦高度） 表表6-4是长江分节驳船空载干舷高度，可作

28、为确定闸室是长江分节驳船空载干舷高度，可作为确定闸室墙顶高程时参考（墙顶高程时参考（p99）。）。 上、下闸首槛顶高程上、下闸首槛顶高程分别为上、下游设计最分别为上、下游设计最低通航水位减船闸门槛水深。低通航水位减船闸门槛水深。 上、下游引航道底高程上、下游引航道底高程分别为上、下游设计分别为上、下游设计最低通航水位减引航道最小水深。最低通航水位减引航道最小水深。 （两者共同点？）（两者共同点？） 4、闸首槛顶和引航道底高程、闸首槛顶和引航道底高程5、导航建筑物和靠船建筑物顶高程及引航道堤顶高程、导航建筑物和靠船建筑物顶高程及引航道堤顶高程 上、下游导航建筑物和靠船建筑物顶高程分别为上、上、下

29、游导航建筑物和靠船建筑物顶高程分别为上、下游下游设计最高通航水位设计最高通航水位加超高。加超高。 其超高值一般为设计船舶的最大空载干舷高度。其超高值一般为设计船舶的最大空载干舷高度。 有防洪要求的引航道堤有防洪要求的引航道堤( (岸岸) )顶高程与挡水闸首墙顶顶高程与挡水闸首墙顶高程一致。高程一致。1 1 引航道长度引航道长度 引航道引航道导航段、调顺段、停泊段、过渡段、制导航段、调顺段、停泊段、过渡段、制动段组成动段组成( (图图6-286-28) )。前三段一般要求为直线段，后两。前三段一般要求为直线段，后两段可根据地形灵活布置，且可部分段可根据地形灵活布置，且可部分重合重合计算计算。 六

30、、引航道尺度六、引航道尺度（1） 导航段导航段 导航段导航段L1紧靠闸首。船舶出闸时，在船尾尚未驶出紧靠闸首。船舶出闸时，在船尾尚未驶出闸首前必须沿闸首前必须沿船闸轴线直线行驶船闸轴线直线行驶，不能转向。因此，导，不能转向。因此，导航段长度航段长度Ll应满足应满足: L1Lc 式中：式中：Lc 设计船队（船只）的长度，对顶推船队设计船队（船只）的长度，对顶推船队为全船队长，对拖带船队或单船为其中最大的船舶长度。为全船队长，对拖带船队或单船为其中最大的船舶长度。导航段的航道宽度为适应船舶的转向，应从闸首边界开导航段的航道宽度为适应船舶的转向，应从闸首边界开始逐渐拓宽。始逐渐拓宽。 （3 3）停泊

31、段）停泊段 停泊段停泊段L L3 3是供等待过闸的船舶是供等待过闸的船舶( (队队) )停靠并与出闸船停靠并与出闸船舶舶( (队队) )避让交错的一段航道，其长度应满足：避让交错的一段航道，其长度应满足： L L3 3 L Lc c 式中：式中：L Lc c最大船队长；最大船队长； 当引航道内停泊的船舶当引航道内停泊的船舶( (队队) )数不止一个时，则数不止一个时，则L L3 3 段的长度应按实际需要加长。段的长度应按实际需要加长。 （4） 当引航道直线段宽度与航道的宽度不一致时，当引航道直线段宽度与航道的宽度不一致时，需用渐变的方法将其连接起来，渐变连接的这一段引航需用渐变的方法将其连接起

32、来，渐变连接的这一段引航道称为过渡段道称为过渡段L4 ，其长度为：，其长度为： L4 10B 式中：式中：B 引航道直线段宽度与航道宽度之差。引航道直线段宽度与航道宽度之差。 （5）船舶以一定速度通过口门区进入引航道，停）船舶以一定速度通过口门区进入引航道，停车后任会在惯性作用下滑行一段距离，这段从引航道车后任会在惯性作用下滑行一段距离，这段从引航道口门到停泊段口门到停泊段L3前沿的长度称为制动段前沿的长度称为制动段l4 。根据近十。根据近十多年来进行的一系列实船试验，可按下式估算多年来进行的一系列实船试验，可按下式估算 cll4 2引航道宽度引航道宽度 单线船闸和双线船闸的引航道宽度是指调顺

33、段和停单线船闸和双线船闸的引航道宽度是指调顺段和停泊段的宽度泊段的宽度(图图6-22)。 （1）单线船闸引航道宽度）单线船闸引航道宽度o 当停泊段两侧都停泊等候进闸的船队当停泊段两侧都停泊等候进闸的船队(船舶船舶)，则引航道宽度为：，则引航道宽度为：o B0 bc+ bc1 +bc2 + 2b o 当停泊段只一侧停泊等候进闸的船舶，则引航道宽度为：当停泊段只一侧停泊等候进闸的船舶，则引航道宽度为： o B0 bc+ bc1 + 2bo 式中式中 ：o B0设计最低通航水位时，设计最大船舶（队）满载吃水船底处设计最低通航水位时，设计最大船舶（队）满载吃水船底处的引航道宽度（的引航道宽度（m）；）

34、； o bc 设计最大船舶（队）宽度（设计最大船舶（队）宽度（m） ；o bc1 +bc2 一侧或另一侧同次过闸船舶（队）的总宽度（一侧或另一侧同次过闸船舶（队）的总宽度（m）。）。 （2） 双线船闸共用引航道宽度双线船闸共用引航道宽度o 双线船闸共用引航道，有一线或双向过闸之分。双线船闸共用引航道，有一线或双向过闸之分。o 一线一线双向过闸，另一线为单向过闸时，引航道宽度双向过闸，另一线为单向过闸时，引航道宽度为为（图（图6-16和图和图6-17）：o B0 bc+ bc1 +b+b o 两线两线双向过闸时引航道宽度为：双向过闸时引航道宽度为：o B0 bc+ bc1 +b +bc2 +b

35、（3）双线船闸如不共用引航道宽度，其宽度应分别按）双线船闸如不共用引航道宽度，其宽度应分别按单线船闸计算。单线船闸计算。 3、 引航道的水深引航道的水深o 引航道水深是设计最低通航水位时引航道底宽内的引航道水深是设计最低通航水位时引航道底宽内的最小水深，等于设计船队最小水深，等于设计船队(船舶船舶)满载吃水加富裕水深。满载吃水加富裕水深。o H0 /T1.41.5 o 式中：式中：o H0 设计最低通航水位时引航道底宽内的最小水设计最低通航水位时引航道底宽内的最小水深深(m)；o T设计最大船舶（队）满载吃水深度（设计最大船舶（队）满载吃水深度（m）。）。 引航道直线段外为弯曲航道时，其弯曲半

36、径不得引航道直线段外为弯曲航道时，其弯曲半径不得小于最小限值。小于最小限值。 （1）顶推船队和机动驳船：）顶推船队和机动驳船： 级船闸级船闸 R 4Lc 级船闸级船闸 R 3Lc 4、弯曲半径和弯道加宽弯曲半径和弯道加宽第四节第四节 船闸在水利枢纽中的布置船闸在水利枢纽中的布置 一、布置的任务和原则一、布置的任务和原则 1、船闸总体布置主要研究和解决的问题、船闸总体布置主要研究和解决的问题 2、船闸在水利枢纽中布置时应遵循的原则和要求、船闸在水利枢纽中布置时应遵循的原则和要求二、船闸布置类型二、船闸布置类型船闸布置类型主要可分为两种：船闸布置类型主要可分为两种： 1、闸坝分离式布置（、闸坝分离

37、式布置（图图6-31） 特点：特点：船闸不占河床宽度，有利于其它建筑物的布置，船闸不占河床宽度，有利于其它建筑物的布置，施工大为简化；但土石开挖方量可能增加较多。施工大为简化；但土石开挖方量可能增加较多。 2、闸坝并列式布置（、闸坝并列式布置（图图6-32） （1）伸向坝轴线上游（）伸向坝轴线上游（图图6-33） （2）伸向坝轴线下游（）伸向坝轴线下游（图图6-34）三、其它建筑物的布置三、其它建筑物的布置1、导航建筑物和靠船建筑物、导航建筑物和靠船建筑物 （1）主导航建筑物：位于进闸航线一侧供引导船舶进）主导航建筑物：位于进闸航线一侧供引导船舶进闸的建筑物。闸的建筑物。（2）辅导航建筑物：位

38、于主导航建筑物的对面，用以）辅导航建筑物：位于主导航建筑物的对面，用以引导受侧向风、水流等影响而偏离航线船舶的建筑物。引导受侧向风、水流等影响而偏离航线船舶的建筑物。（3）靠船建筑物（）靠船建筑物（图图6-35、图图6-36、图图6-37、图图6-38 ） ：为供进闸船舶在进闸前停泊系靠，在引航道内布：为供进闸船舶在进闸前停泊系靠，在引航道内布设的建筑物。设的建筑物。 （图图6-396-39）（1）外停泊区）外停泊区（2）前港）前港2、外停泊区和前港、外停泊区和前港 1、通航水流条件概念、通航水流条件概念2、引航道口门区（、引航道口门区（图图6-40） 3、 通航水流条件的标准通航水流条件的标

39、准 （1）口门区流速（）口门区流速（见表见表65） （2）引航道内的流速限制）引航道内的流速限制 四、通航水流条件四、通航水流条件五、施工通航五、施工通航施工通航的目的和方式？施工通航的目的和方式？1、 先建通航船闸先建通航船闸（1）利用老船闸通航）利用老船闸通航（2）施工围堰在原航道处留通航口）施工围堰在原航道处留通航口（3）用施工导流明渠作为临时航道（）用施工导流明渠作为临时航道（图图6-41）2、修建临时通航船闸、修建临时通航船闸3、临时船闸结合导流明渠通航的综合方式、临时船闸结合导流明渠通航的综合方式 六、船闸通过能力和船舶过闸时间六、船闸通过能力和船舶过闸时间o 船闸的通过能力定义船

40、闸的通过能力定义每年通过船闸的船舶总数每年通过船闸的船舶总数或货物的总吨数。或货物的总吨数。o 过闸次数的计算公式：过闸次数的计算公式：o n=（60）/T 式中：式中： 船闸每昼夜的平均工作时间，一般船闸每昼夜的平均工作时间，一般2022h; T 船舶（队）一次过闸的时间。船舶（队）一次过闸的时间。o o 通过能力通过能力P的计算公式：的计算公式：o P（n -n0）NG / o式中：式中：o P船闸过闸货运量（船闸过闸货运量（t）;o n日平均过闸次数（次）日平均过闸次数（次） ；o n0 每昼夜非货运过闸次数（次）；每昼夜非货运过闸次数（次）；o N 船闸年通航天数（天）；船闸年通航天数

41、（天）；o G 一次过闸平均吨位，一般取设计最大过闸船队的一次过闸平均吨位，一般取设计最大过闸船队的50（ t ）；）；o 船舶装载系数，一般取船舶装载系数，一般取0.50.8；o 运量不均衡系数，一般取运量不均衡系数，一般取1.31.5。船闸一次过闸所需时间船闸一次过闸所需时间o单向过闸：单向过闸：o o o双向过闸：双向过闸：o o式中：式中：o t1开（关）闸门时间；开（关）闸门时间；t2单向进闸时间；单向进闸时间；t3闸室灌泄水时间；闸室灌泄水时间；t4单向出闸时间；单向出闸时间；t5船队进（出）间隔时间；船队进（出）间隔时间；t2双向进闸时间；双向进闸时间；t4双向双向出闸时间。出闸

42、时间。o 过闸时间：过闸时间：思考题：思考题：o 1 1、货运量为、货运量为20002000万吨万吨/ /年，设计船型为一顶年，设计船型为一顶+2+2 20002000吨，每昼夜非载货船过闸次数为吨，每昼夜非载货船过闸次数为5 5次，船闸年通航为次，船闸年通航为360360天，船舶的装载系数天，船舶的装载系数为为0.750.75，运量不均匀系数为，运量不均匀系数为1.41.4，试求满足上，试求满足上述设计货运量的船闸日平均过闸次数。述设计货运量的船闸日平均过闸次数。o 2 2、简述通航建筑物型式与设计水头的关系？、简述通航建筑物型式与设计水头的关系？解决高水头通航建筑物输水系统型式的途径？解决

43、高水头通航建筑物输水系统型式的途径？第五节第五节 船闸输水系统船闸输水系统一、概述一、概述1 船闸输水系统的组成及基本要求船闸输水系统的组成及基本要求 输水系统输水系统输水（主）廊道、进水口、输水阀输水（主）廊道、进水口、输水阀门、出水口及消能工等设施门、出水口及消能工等设施。 （1）灌水和泄水时间不大于为满足船闸通过能力）灌水和泄水时间不大于为满足船闸通过能力所规定的输水时间；所规定的输水时间； （2）船舶）船舶(队队)在闸室及上、下游引航道内具有良在闸室及上、下游引航道内具有良好的停泊条件和航行条件；好的停泊条件和航行条件； （3）船闸各部位不应因水流冲刷、空蚀等造成破）船闸各部位不应因水

44、流冲刷、空蚀等造成破坏；坏； （4）布置简单、检修方便、工程投资少。）布置简单、检修方便、工程投资少。 输水系统设计应满足的基本要求：输水系统设计应满足的基本要求： 取决于闸室灌、泄水时水流对停泊船只作用力的大取决于闸室灌、泄水时水流对停泊船只作用力的大小，通常以过闸船舶所受的水流作用力大于或小于过闸小，通常以过闸船舶所受的水流作用力大于或小于过闸船舶的船舶的系船缆绳所能承受的拉力系船缆绳所能承受的拉力作为具体的衡量指标。作为具体的衡量指标。即作用在过闸船舶上的水流作用力不应超过系船缆绳、即作用在过闸船舶上的水流作用力不应超过系船缆绳、系缆设备最大拉力的允许值。系缆设备最大拉力的允许值。 在我

45、国，缆绳拉力的允许值按分解为纵向和横向受在我国，缆绳拉力的允许值按分解为纵向和横向受力衡量：力衡量： 2船舶的停泊条件船舶的停泊条件闸室和引航道允许系缆力闸室和引航道允许系缆力（1）排水量为）排水量为500t和和500t以上船舶以上船舶（老规范）（老规范）： (6-21) （2）排水量）排水量500t以下船舶：以下船舶： (6-22)式中：式中： o PL允许缆绳拉力的纵向水平分力允许缆绳拉力的纵向水平分力(kN)；Pc允许缆绳拉力的横向水平分力允许缆绳拉力的横向水平分力(kN)；W 船舶排水量船舶排水量(t)。 船舶吨位（船舶吨位（t）允许系缆力（允许系缆力（KN）3000200010005

46、0030010050纵向水平分力纵向水平分力464032251885横向水平分力横向水平分力23201613943（新规范）（新规范）二、集中输水系统主要型式及水力特性二、集中输水系统主要型式及水力特性 船闸输水系统型式船闸输水系统型式集中输水系统和分散输水系统。集中输水系统和分散输水系统。 集中输水系统集中输水系统（头部输水、短廊道输水）（头部输水、短廊道输水）输水系输水系统集中布置在闸首范围，灌水时，水流经上闸首集中流人统集中布置在闸首范围，灌水时，水流经上闸首集中流人闸室；泄水时，水流从闸室的下游端经下闸首泄入下引航闸室；泄水时，水流从闸室的下游端经下闸首泄入下引航道。道。 目前，较为成

47、熟的集中输水系统主要可分为三类。目前，较为成熟的集中输水系统主要可分为三类。（1）短廊道输水）短廊道输水 无消能室：无消能室： 1集中输水系统的型式集中输水系统的型式有消能室：有消能室： b槛下输水槛下输水 ：（2） 直接利用闸门输水：直接利用闸门输水：根据闸门型式和输水方式又可分为：根据闸门型式和输水方式又可分为： 三角闸门门缝输水三角闸门门缝输水平面闸门门下输水：平面闸门门下输水：通气孔消能室挡板消力梁闸室水位弧形闸门门下输水：弧形闸门门下输水： 阀门上开小门输水：阀门上开小门输水：上游水位平板阀门阀门导流板闸室水位消力槛消力池（3） 组合式输水组合式输水任何两种型式组合而成：任何两种型式

48、组合而成： 三角闸门门缝输水和三角闸门门缝输水和 短廊道输水组成的组合式短廊道输水组成的组合式 （1）集中输水系统的水力特性集中输水系统的水力特性 水流作用力水流作用力： 流速力流速力纵向水流引起的纵向水流引起的 波浪力波浪力涌波和由此产生的闸室纵向坡降涌波和由此产生的闸室纵向坡降 局部力局部力灌水最大能量时灌水最大能量时2 集中输水系统的水力特点及消能措施集中输水系统的水力特点及消能措施 集中输水系统采用的消能工：集中输水系统采用的消能工： 消能室（消能室（图图6-50、图图6-51） ） 消力槛（消力槛（图图6-52）及消力齿）及消力齿 消力梁消力梁 消力栅消力栅 消力墩消力墩 挡板与遮板

49、挡板与遮板 消力池消力池（2） 集中输水系统的消能措施集中输水系统的消能措施 三、集中输水系统的布置三、集中输水系统的布置1. 布置原则布置原则 （1）输水系统及消能工的布置要满足输水能力的要求。）输水系统及消能工的布置要满足输水能力的要求。 （2）输水系统的布置要便于水流的消能及均匀扩散。）输水系统的布置要便于水流的消能及均匀扩散。 （3）输水系统和消能工的布置，在平面上应和闸室或）输水系统和消能工的布置，在平面上应和闸室或下游引航道的布置相适应。下游引航道的布置相适应。 （4）上闸首输水系统及消能工在立面上的布置，应考）上闸首输水系统及消能工在立面上的布置，应考虑到输水过程中闸室水位的变化

50、；下闸首输水系统及消能虑到输水过程中闸室水位的变化；下闸首输水系统及消能工布置主要应考虑下游最低通航水位时的工作情况。工布置主要应考虑下游最低通航水位时的工作情况。 2. 短廊道输水系统的布置短廊道输水系统的布置 短廊道输水系统有环绕短廊道输水及槛下输水等短廊道输水系统有环绕短廊道输水及槛下输水等多种形式，本课程将主要讨论环绕短廊道输水的廊道及多种形式，本课程将主要讨论环绕短廊道输水的廊道及消能工布置。消能工布置。（1）廊道进口）廊道进口 廊道进口顶部应具有一定的淹没水深。廊道进口顶部应具有一定的淹没水深。 廊道进口断面的平均流速不宜过大廊道进口断面的平均流速不宜过大 4m/s。 为了减少进口