第十三章 船闸的型式及总体规划103p

• （3）引航道：是连接闸首与主航道的一段航道。 作用是引导船舶迅速、安全地进出闸室。分上、下引 航道，引航道内有导航建筑物及靠船建筑物。
• （4）船闸的附属设施：主要包括系船设备、安全防 护及检修设施、信号及航行标志等。
2020/室全景图
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• 3、上、下游设计最高通航水位 • 船闸设计最高通航水位是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。
• 上游设计最高通航水位，视船闸（航道）等级，一般
按表13-2所列频率的洪水标准采用。
船闸上游设计最高通航水位标准
表 13-2
船闸级别
Ⅰ~Ⅱ
Ⅲ~Ⅳ
Ⅴ~Ⅵ
洪水重现期（年）
•
BX bc bf
（11-2）
• ∑bc：同闸次过闸船队并列停泊的最大总宽度;
• bf: 富裕宽度
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• 3、门槛水深
• 门槛水深是指在设计最低通航水位时门槛上的最小深度，
门槛水深H 应满足： H≥1.5T
（11-3）
• 式中：H——门槛水深（m）；
•
T——设计最大过闸船队（舶）的满载吃水。
船闸基本尺度示意图
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• 1、闸室有效长度 • 闸室有效长度是指船舶过闸时，闸室内可供船舶安全停泊
的长度。它是指上闸首门龛下游边缘或帷墙的下游面，或 集中输水系统的闸室镇静段末端，或其它伸向下游的构件 的下游边缘至下闸首门龛的上游边缘或其它伸向上游的构 件的上游边缘或防撞设置的上游面的距离。
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• 2、上、下游设计最高水位 • 船闸作为枢纽建筑物的一部分担负着挡水作用，其洪水标
准应与枢纽其它建筑物一致。因此，对非溢洪船闸上游设 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）；而对于一些允许溢洪的山区船闸，为了降低工 程造价，上游最高水位可取和上游最高通航水位相同的标 准。 船闸下游设计最高水位可采用枢纽最大下泄流量相应的下 游最高水位。
n= Φ/Ω ≥l.5～2.0
（13-4）
• 式中：Φ——最低通航水位时，闸室过水断面面积，m2；
Ω——最大设计过闸船队（舱）满载吃水时船舯断面 水下部分的断面面积，m2。
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二、闸线数
• 船闸线数是船闸规模的重要部分，应根据船闸设 计水平年内的内容、货运量、过闸船型、船队组 成、地形地质条件、船闸所在河流的重要性等因 素，结合船闸尺度及通过能力、船闸级数综合论 证选择。若有下列情况之一时，应论证研究修建 双线或多线船闸。
船闸等级
不同等级船闸的有效尺度
驳船等级
船队吃水 长×宽×吃水
船闸有效尺度（m）
长
宽 门槛水深
一
3000
267×32.4×3.5
280 34
5.5
二
2000
180×14×2.6
195 16
4.0
三
1000
167×21.6×2.0
180 23 3.0~3.5
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4、断面系数
• 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 n 的要求。根据试验和观察，若n值过小，则船队 （舶）过闸时，可能产生碰底现象。为保证船队（舶）安 全预利地进闸，一般要求，
• H≤20m，单级船闸（H为水头）；20m＜H≤40m， 单级或双级船闸；H＞40m，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。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。
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潇水双牌设中间渠道的两级船闸
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江苏省张家港船闸
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二、升船机
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二、升船机
升船机是利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。
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升船机的特点： （l）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； （2）升船视的升降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 要短； （3）在高水头的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， 升船机的建造与安装要求有较高的设计与工艺水平。
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• 1、内河船闸和海船闸
–（1）内河船闸：建在内陆河流及人工运河上、 供内河船舶航行的船闸。 特点：平面尺度相对较小，多承受单向水头。
–（2）海船闸：建在封闭式海港港池口门、海 运河及入海河口，供海船航行的船闸。 特点：平面尺度大、槛上水深大、多承受双向 水头，无上、下闸首之分。
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三峡连续五级双线船闸
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3、单线船闸与多线船闸
• 多线船闸是指沿横向（闸门轴线方向）有两个或 两个以上闸室的船闸。
多线船闸俯视图
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淮安船闸，多线，单级
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4、其它类型的船闸
• 根据船闸使用特点，在已建的船闸中还有广室船闸，省水 船闸、井式船闸等各种类型。
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• 桂林环城水系旅游双向客流大致均衡、水源水量不足，设 计了单级双线省水船闸。该船闸具有省水率高、调度灵活、 快速高效的优点。重力流情况下理论省水率50%。
• 春天湖船闸目 前是国内尚无 先例的单级、 双线、省水船 闸。
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• 井式船闸 • 当船闸水头较高，地基条件较好时，为减小下游
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各国建设和科研工作经验表明： （1）当水头在70m以上，宜建造升船机； （2）水头在40m～70m之间应进行升船机与船闸的比选； （3）在40m以下，采用船闸通常比升船机优越。
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3000吨垂1直03 卷扬升船机
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13． 2 船闸的组成和类型工作原理
• 一、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
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• （1）单线船闸设计通过能力不能满足设计水平年 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 修、冲沙和挖泥等因素造成航道断航；
• （3）运量大、过闸繁忙的一线连续多级船闸，由 于采用单线船闸的运转方式会延长过闸时间、降 低通过能力和过闸效率，可进行经济分析和综合 研究，考虑修建双线或多线船闸。
频
率（%）
100~20 1~5
20~10 5~10
10~5 10~20
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• 下游设计最高通航水位是船闸正常运用的下游上 限水位，也是船闸建筑物的设计标准之一，可采 用与上游设计最高通航水位相同的标准
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• 上游设计最低通航水位是确定船闸上闸首闸槛和上
闸门的高度，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。
井式船闸
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二、船闸的基本尺度及高程的确定
• ㈠船闸基本尺度确定 • ㈡船闸的设计通航水位 • ㈢船闸高程的确定
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• 一、船闸的基本尺度
• 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（见下图）。
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13． 3 船闸的类型及基本尺度的确定
• 一、船闸的类型 • 二、船闸的基本尺度及高程的确定
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一、船闸的类型
• 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，可以分为不同的类型。
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2、单级船闸与多级船闸
• 单级船闸：沿船闸纵向只有一个闸室的船闸。特 点： –（1）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）； –（3）闸阀门及起闭机械少，可靠性高； –（4）占地少，便于布置（长度小） –（5）耗水多，结构复杂，对地质条件要求高 （水头高） –（6）对输水系统要求高。
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四、船闸设计水位
• 1、确定船闸下游设计水位应考虑的因素 –（1）下游河床冲刷或冲淤变化对水位升降的影响； –（2）引排水造成的水位变化； –（3）航道整治与疏滩引起的水位变化； –（4）重要建筑物的河道条件对水位的限制； –（5）枢纽运行、船闸泄水、波浪引起的水位变化； –（6）潮汐河段的船闸，建闸后潮位的变化； –（7）交汇河口高水位或洪水顶托的影响。
第十三章 船闸的型式及总体规划
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13．1通航建筑物的主要形式及特点
通航建筑物是指为船舶通过航道上集中水位落差而修建的 建筑物，常见的通航建筑物有船闸、升船机等。
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船闸总体103布置示意图
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一、船闸
船闸是用水力直接提升船舶过坝的一种通航建筑物。它
主要由上下闸首、闸室和引航道三个基本部分和相应的设
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二、船闸的工作原理
上行作业
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船闸工作原理图
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• 上行作业：打开下闸门——船进入闸室——关闭 下闸门——打开上阀门灌水至齐平——打开上闸 门——船进入上引航道
• 下行作业：打开上闸门——船进入闸室——关闭 上闸门——打开下阀们泄水至齐平——打开下闸 门——船进入下引航道
–（4）河流缺水，需要节省船闸耗水量，建省水船闸又
不经济时。
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长江三峡工程平面布置图
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长江三峡枢纽双线连续五级船闸示意图
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长江三峡枢纽双线连续五级船闸
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• 单级船闸与多级船闸的水头无明确界限，一般可 按下述范围考虑：
• 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：
– （1）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； – （3）锁式：口门轴线位于闸室轴线的同一侧。适用于特殊地形。
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• 省水船闸 • 在闸室的一侧或两侧设置蓄水池以节省用水。
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三、船闸级数
• 具有下列情况之一时，应考虑多级船闸方案：
–（1）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；
–（2）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难以 处理等；
–（3）地质条件限制，兴建高水头单级船闸有困难；
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• 多级船闸：沿闸室轴线方向具有两个及两个以上 闸室的船闸。
• 多级船闸型式主要有设中间渠道多级船闸和连续 多级船闸两种。
多级船闸示意图
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船闸
中间渠道
船闸
第一级船闸
纵断面图
第二级船闸
平面图
设中间渠道的多级船闸
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• 闸室有效长度LX可按下式计算：LX=lc+lf （13-1）
• lc：设计最大过闸船队的长度；lf：富裕长度
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• 2、闸室有效宽度 • 闸室有效宽度是指闸室内两侧墙面最突出部分之间
的最小距离。对斜坡式闸室，其有效宽度为两侧垂 直靠船设施之间的最小距离。 • 闸室有效宽度Bx可按下式计算：
游引航道底高程的最低水位，按航运要求及航道和船闸 的等级来确定，见表13-3。
船闸上游设计最低通航水位标准
表 13-3
船闸级别 保证率（%）
Ⅰ~Ⅱ ≥99~98
Ⅲ~Ⅳ 98~95
Ⅴ~Ⅵ 95~90
• 下游设计最低通航水位可采用与上游设计最低通航水
备组成。
下闸首
上闸首
引航道
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闸室
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船闸的特点： （l）船闸的上下闸首、闸门、闸室等挡水建筑物 和能使闸室水位升降的输水系统形成的水梯，保 证船舶过闸作业。 （2）船舶通过船闸的时间较长。 （3）船舶过闸由水力完成，因此船闸适宜建在水 量充沛的河流和运河。 （4）营运费用较低。
相应的设备所组成。 • （1）闸室：指船闸上、下闸首和两侧闸室墙环绕而
形成的空间。 作用是供船舶停泊使用。为了保障过闸船舶的稳定停 泊和安全升降，沿闸室墙设有系船设备和辅助设备。
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• （2）闸首：是将闸室与上下游引航道隔开的挡水建 筑物。 作用是挡水和灌泄水。分上、中、下闸首，在闸首内 常布置有闸门、输水系统、闸阀门的起闭机械等设备。