某城市船閘輸水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

Word版本，下載可自由編輯某城市船閘輸水系統(tǒng)設(shè)計(jì)某城市船閘輸水系統(tǒng)設(shè)計(jì)是十分重要的，設(shè)計(jì)的每個細(xì)節(jié)都關(guān)系到實(shí)際應(yīng)用，尤其是與實(shí)際結(jié)合的時候更是關(guān)鍵。我就某城市船閘輸水系統(tǒng)設(shè)計(jì)和大家介紹一下。

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、消能工和冷靜段等。

1.2輸水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，應(yīng)滿足下列基本要求：

(1)灌水和泄水時光；

(2)船舶、船隊(duì)在閘室內(nèi)的停靠條件和引航道內(nèi)的?？亢秃叫袟l件；

(3)船閘各部位在輸水過程中不至因?yàn)樗鳑_刷、空蝕、振動等造成破壞。

1.3對有雙向水頭、多線船閘或船閘與升船機(jī)共用引航道、多級船閘補(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)滿足各自特別的要求。

1.4船閘輸水系統(tǒng)可分為集中輸水系統(tǒng)和簇?fù)磔斔到y(tǒng)兩大類。輸水系統(tǒng)的類型可按照判別系數(shù)按式(1.4)初步選定。當(dāng)m3.5時，采納集中輸水系統(tǒng);當(dāng)m2.5時，采納簇?fù)磔斔到y(tǒng);“與m為2.5-3.5時，應(yīng)舉行技術(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閘室灌水時光(min)

1.5船閘輸水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，宜將水力計(jì)算分析和舉行水工模型實(shí)驗(yàn)相結(jié)合。

1.6多級船閘的上、下游水位變幅較大且不同步時，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)平安技術(shù)指標(biāo)和要求

2.1對只設(shè)有固定系船設(shè)備的船閘，閘室灌泄水時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，可不受此限制。

2.2船閘灌泄水時，引航道內(nèi)非恒定流的水面波動、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)?？織l件標(biāo)準(zhǔn)外，尚應(yīng)滿足船舶船隊(duì)在引航道內(nèi)的航行條件和停泊碼頭的操作要求。引航道內(nèi)水面的降低應(yīng)保證航行船舶的富饒水深。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，輸水系統(tǒng)各部位不宜浮現(xiàn)負(fù)壓，在特別狀況下，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15m/s。當(dāng)流速超過15m/s或含沙量較大的水流，應(yīng)實(shí)行防護(hù)措施。

2.5當(dāng)船閘閘室灌泄水時，閘室水面的最大慣性超高、超降值，在實(shí)行提前關(guān)閉輸水閥門及水面齊平常開啟閘門等措施后，不宜大于0.25m。

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多級船閘采納輸水閥門兼作補(bǔ)水閥門時，應(yīng)核算補(bǔ)水操作時閥門的工作條件以及閘室輸水時光。采納閘室側(cè)溢流堰作為溢水措施時，溢流孔口頂高程應(yīng)低于船舶底部高程。同時在確定閘室下閘首閥門井頂部高程時，應(yīng)考慮閥門前廊道水流淌能恢復(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80m×12m×2m(長×寬×檻上水深)，最大水頭12．50m，年設(shè)計(jì)利用能力按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659．4m，其中上引航道長103．0m，船閘123.4m,下引航道130.0m、下游疏浚航道段303m。按照樞紐總布置及地形因素，上下引航道采納不對稱型的平面布置。

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)灌水和泄水的時光；

(2)船舶、船隊(duì)在閘室內(nèi)的停靠條件和引航道內(nèi)的?？亢秃叫袟l件；

(3)船閘各部位在輸水過程中不至于因?yàn)樗鳑_刷、空蝕、振動等造成破壞。

3.2.2通航標(biāo)準(zhǔn)及水位

為削減沉沒損失，本樞紐實(shí)行大洪水敞泄降低運(yùn)行水位的運(yùn)用計(jì)劃，且當(dāng)流量大于3500m3/s時停止通航，閘門逐步開啟至全開泄洪；小于3500m3/s流量時，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。按照上級批復(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輸水型式挑選

(1)輸水系統(tǒng)類型確定。本船閘上游最高通航水位54.00m，下游最低通航水位41．50m，輸水系統(tǒng)設(shè)計(jì)最大水頭差H=12．5m，按照設(shè)計(jì)利用能力等要求，輸水時光T采納8min。

依船閘規(guī)范規(guī)定，m2．5應(yīng)優(yōu)先挑選簇?fù)磔斔到y(tǒng)。

船閘所在航道為V級，閘室尺度小，但水頭相對較大，若采納集中輸水系統(tǒng)，閘室需有較長的冷靜段，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，故采納簇?fù)磔斔到y(tǒng)。

簇?fù)磔斔褪降奶暨x。本船閘最大水頭12.5m，屬中等水頭，航道等級低，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)置消能溝的簡易簇?fù)磔斔褪健?/p>

3.3.2輸水系統(tǒng)的布置

本船閘輸、泄水廊道分離布置于兩側(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。按照上閘首的結(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沉沒水深和較好的進(jìn)水流態(tài)，有利于防止漩渦的生成，避開挾帶空氣進(jìn)入閘室、惡化停靠條件。

閥門段。4個輸水閥門處廊道斷面尺寸為2.0m×2.2m(寬×高)，上閘首閥門段底高程38.3m，下閘首閥門段底高程38.85m.

(3)主廊道出水段。主廊道斷面積2.0m×2.2m(寬×高)，底高程38.3m，出水孔段總長40m，設(shè)于閘室中部，每側(cè)共有出水管40個，單層布置；出水孔出口斷面直徑為0.55m，支孔中心距3.0m，支管出口處設(shè)消能坎，以進(jìn)一步消退部分能量，改善流態(tài)，削減橫向系纜力。

泄水出口段。下閘首采納格柵式消能出水，消能室頂部為中密側(cè)疏的格柵，柵條斷面寬0.5m，出水孔寬0.4-0.6m,消能室有消能坎和消能柱，水流向上經(jīng)格柵調(diào)節(jié)進(jìn)入下游引航道，因?yàn)樾顾髁枯^大，下游引航道水深較小，為增強(qiáng)沉沒水深，將下閘道閥門段廊道底高程作局部降低到35.85m，以利消能。

3.3.3船閘利用能力計(jì)算

按照某城市水利樞紐水文條件。客貨盤比例現(xiàn)狀及進(jìn)展預(yù)測、貨運(yùn)特點(diǎn)，以年平均通航過閘天數(shù)為320d,船閘晝夜工作時光為20h，一次過閘時光36min、非貨運(yùn)過閘比例為20%、船舶裝載通過系數(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8.68m2，設(shè)計(jì)取用閥門處廊道斷面與主廊道相同為8.8m2(4×2.2m2)。

(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，閥門各開度的阻力系數(shù)，流量系數(shù)，收縮系數(shù)的計(jì)算成績見表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)核算輸水時光。充水、泄水的時光T，

結(jié)束語：

船閘輸水系