9第九章 过坝建筑物new

10-2
过木建筑物
为解决木材过坝问题，需要在枢纽中修建过木 建筑物。常用的过木建筑物（设施）有：筏道、 漂木道和过木机。
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§9-3
渠首及渠系建筑物
一、渠首建筑物
为满足灌溉、发电、供水等需要，在河道的适宜地点建造由 数个建筑物组成的水利枢纽，称为取水枢纽或引水枢纽。因 其位于引水渠之首，又称渠首或渠首工程。可分为有坝取水 枢纽和无坝取水枢纽两种类型。

（二）通航建筑物在水利枢纽中的布臵
主要取决于地形、地质、航运要求以及通航建筑物与枢纽中 其他建筑物的相互关系。在平面布臵上应注意以下几点：

1）通航建筑物应靠岸边布臵，与溢流坝、泄水闸、电站之间 应有足够长的导水墙，以便船队（舶）停靠和进、出引航道。 2）船闸宜布臵在稳定、顺直河段，上游引航道进口附近无横 向水流，下游引航道入口应布臵在离泄水建筑物相当远、河 道水流平稳的区域。 3）要与水利枢纽工程的导流和施工期通航综合规划考虑。 4）闸室一般布臵在坝轴线下游，这样对闸室受力条件有利。 5）对平原区低水头枢纽，应考虑河床变迁及泥沙淤积对航道 进、出口的影响。
整治建筑物：本章仅作简要介绍。
§9-1 通航建筑物
目的工程：（舶）顺利通过建于河道上的闸、坝和在渠 道工程中形成的集中落差，需要修建通航建筑物。 通航建筑物分两大类：船闸、升船机。 •船闸：利用水力将船队（舶）送过坝；通过能力大，应 用最广；本节主要介绍船闸。 •升船机：利用机械力将船舶升送过坝，耗水量少，一次 提升高度大。
（10–2）
（3）门槛水深hx
是指设计最低通航水位至闸首门槛最高处的水深（m），按
规定 h x 1 .5T ，T 为设计最大船队(舶)满载时的吃水深度。
（4）引航道的长度与宽度（图9–8）
长度L：约为过闸船队（舶）计算长度的3.5～4倍。当引航道的 宽度与航道的宽度不一致时，尚需增设过渡段，其长度不小于 两者宽度差值的10倍。 宽度B：是指设计最低通航水位时，设计最大船队（舶）满载吃 水船底处的宽度，应为一侧(或两侧)等候过闸船队（舶）的总 宽度与设计最大船队(舶)宽度之和加富裕宽度，富裕宽度可采 用设计最大船队（舶）宽度的1.5倍。
船闸基本尺寸：闸室的有效长度Lx 、有效宽度Bx及门槛水深hx。
图9–7 船闸的基本尺度示意图
1–闸室；2–闸首；3–消能室；4–镇静段； 5–上游最低通航水位；6–下游最低通航水位
（1）闸室有效长度Lx
（2）闸室有效宽度Bx
是指闸室边墙内侧最突出部分之间的距离。
B x bc b f
图9-10
垂直升船机示意图
(a)提升式；(b)平衡重式；(c)浮筒式
1–承船厢；2–传动机械；3–平衡砣；4–钢索；5–钢排架； 6–支架；7–浮筒；8–上闸首；9–下闸首
2．斜面升船机
斜面升船机： 将船舶臵于承船厢内，沿着铺在斜面上
的轨道升降，运送船舶过坝。图9–9。
组成： 斜面升船机由承船厢、斜坡轨道及卷扬机设备
（一）通航建筑物的型式选择

船闸：运输量大、安全可靠、运行费用低；但耗水量大。 升船机：耗水量极小、运送船舶速度快、适用范围大；但机 械设备复杂、技术要求高、运输能力较低。 经验表明：水头在20m以下，可选用一级船闸；水头20～40m， 可选用一级或两级船闸；水头大于40m，可选两级或多级船 闸；当运输量大，单线船闸不能满足要求时，可选用双线甚 至多线船闸。升船机通常用于水头高于40m和需要节省用水 量的水利枢纽中。
（3）浮筒式升船机[图9–10（c）]。 将金属浮筒浸在充满
水的竖井中，利用浮筒的浮力来平衡升船机活动部分的重量，电 动机仅用来克服运动系统的阻力和惯性力。这种升船机工作可靠， 支撑平衡系统简单，但提升高度不能太大，且浮筒井及一部分设 备经常处于水下，不便于检修。目前世界上最大的浮筒式升船机 是 德 国 的 新 亨 利 兴 堡 升 船 机 ， 提 升 高 度 14.5m ， 承 船 厢 尺 寸 90m×12m，厢内水深3.0m，载船吨位1350t。
水工建筑物课件
主讲教师：叶 林
西安理工大学水利水电工程系 2011年春季学期
第九章
过坝、渠首、渠系建筑物 和河道整治建筑物
本章主要内容
过坝（闸）建筑物：为通航、过木、过鱼（鱼道、鱼闸） 而设臵的建筑物。本章只介绍通航建筑物。
渠首工程：包括无坝渠首枢纽和有坝渠首枢纽。
渠系建筑物：包括渠游，按上述程序反向进行。

（三）升船机的类型
按承船厢载运船舶的方式：分为湿式和干式。前者， 船舶浮在充水的承船厢内；后者，船舶搁臵在无水的承船 厢承台上。干运时船舶易受碰损，很少采用。 按承船厢的运行路线：分为垂直升船机和斜面升船机。
1．垂直升船机
（1）提升式升船机[图9–10（a）]。类似于桥式起重机，
船舶进入承船厢后，用起重机提升过坝。所需提升动力大，只适 用于提升中、小型船舶。丹江口枢纽的升船机属于此类型，最大 提升力450t，提升高度83.5m。
（2）平衡重式升船机[图9–10（b）]。 利用平衡重来平
衡承船厢的重量，运行原理与电梯相似。优点：过坝历时短，通 过能力大，运行安全可靠，耗电量小。缺点：工程技术复杂，钢 材用量多。三峡升船机是目前世界上最大的平衡重式升船机，最 大垂直行程113m，承船箱尺寸120m×18m×3.5m（水深），可通航 3000t级，通过时间约为40分钟，设备总起重能力达11800t。
引航道最小水深：视船闸等级而定，对Ⅰ、Ⅱ级船闸，应不小 于设计最大船队（舶）满载吃水深的1.5倍。
引航道横断面：一般为梯形，边坡依土质稳定条件确定，通常 为1:2～1:3。
图9–8
引航道平面布臵示意图
1–闸室；2–闸首；3–引航道
（五）过闸时间、通过能力和耗水量
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二、升船机
（一）组成
等部分。
实例：俄罗斯克拉斯诺雅尔斯克斜面升船机是目前世界
上运载量最大（2000t）、提升高度最大（118m）的斜面升 船机。我国已建成最大提升高度为80.0m的湖南柘溪水电站 的斜面升船机，载船吨位50t。
图9–9
斜面升船机示意图
1–船舶；2–轨道；3–承船厢；4–上闸首；5–下闸首
三、通航建筑物的型式选择及其在水利枢 纽中的布臵
图9–5
具有中间闸首的船闸
1–中间闸首；2–上闸首；3–下闸首；4–前闸室；5–后闸室
（3）井式船闸
特点：在下闸首建胸墙，胸
墙下预留必须的通航净 空，采用平面提升式闸 门。图9-5。 适用：当水头较高，且地基
良好时， 为减少下游闸
门高度，可选用井式船 闸。
1–闸室；2–胸墙； 3–平面闸门；4–人字闸门
（1）承船厢。用于装载船舶，其上、下游端部均设有厢门。 （2）垂直支架或斜坡道。前者用于垂直升船机的支撑并起 导向作用，后者用作斜面升船机的运行轨道。
（3）闸首。用于衔接承船厢与上、下游引航道，闸首内设 有工作闸门和拉紧（将承船厢与闸首锁紧）、密封等装臵。
（4）机械传动机构。用于驱动承船厢升降和启闭承船厢的 厢门。 （5）事故装臵。当发生事故时，用于制动并固定承船厢。
即可驶入闸室，然后关闭上闸首闸门，由下游输水设备向下 游泄水，待闸室水位与下游水位齐平后，开启下闸首闸门， 船队即可驶出闸室进入下游引航道。
图9–2
船队(舶)过闸程序示意图
（三）船闸的类型
1．按船闸的级数分类 （1）单级船闸：只有一级闸室的船闸。
特点：过闸时间短、船队（舶）周转快、通过能力较大、建 筑物及设备集中、管理方便。
（二）过闸程序
如图9–2所示为船队过闸的全过程：
当上行船队要通过船闸时，首先由下游输水设备将闸室的
水位泄放到与下游水位齐平，然后开启下闸首闸门，船队驶 入闸室，随即关闭下闸首闸门，由上游输水设备向闸室充水， 待水面与上游水位齐平后，开启上闸首闸门，船队上驶离开 闸室。
此时若在上游有下行船队过闸，则待上行船队驶出闸室后，
图9–1
船闸示意图
1–闸室；2–上闸首；3–下闸首；4–闸门；5–阀门； 6–输水廊道； 7–门龛；8–检修门槽；9–上游引航道；10–下游引航道
（3）引航道——连接闸首与主航道的一段航道，设有导航及
靠船建筑。其作用是保证船队（舶）顺利进、出船闸，并为
等待过闸的船队（舶）提供临时的停泊场所。 （4）输水系统——为使闸室内的水位能上升或下降至与上游 或下游水位齐平，需要设臵输水系统。船闸输水系统分为集 中输水和分散输水两种类型：前者是利用设在闸首内的廊道 或直接从闸门下输水，后者是利用设在闸墙或底板内的长廊 道及支管（支孔）输水。其类型选择，取决于输水时间T （min）和设计水位差H（m）。
闸墙顶
闸门
一级
二级
三级
帷墙
四级
五级
闸首
闸室
图9-3
三峡工程永久船闸总体布臵示意图
2．按船闸的线数分类
（1）单线船闸
在一个枢纽内只有一条通航线路的船闸称为单线船闸，
工程中大多采用这种型式。 （2）多线船闸 在一个枢纽内建有两条或两条以上通航线路的船闸称为 多线船闸。我国三峡和葛洲坝水利枢纽分别采用的是双线和 三线船闸。三峡工程双线5级船闸的单级闸室尺寸为 280m×34m×5m（最小水深），年单向通航能力为5000万t， 一次通过时间约为2小时40分。
一、船闸
（一）船闸的组成
船闸由闸室、闸首和引航道及输水系统等组成，见图9-1。 （1）闸室——介于上、下闸首及两侧边墙间，供过坝（闸） 船队（舶）临时停泊的场所。闸室由闸墙及闸底板构成，并 以闸门与上、下游引航道隔开。闸墙和闸底板可以是整体式 或分离式结构。为了保证闸室充水或泄水时船队（舶）的稳 定，在闸墙上设有系船柱和系船环。 （2）闸首——闸首的作用是将闸室与上、下游引航道隔开， 使闸室内维持上游或下游水位，以便船队（舶）通过。位于 上游端的叫上闸首，下游端的叫下闸首。