大治河西枢纽船闸输水系统设计分析

近 上 下 闸 首 侧 设 置 镇 静 段 ， 长 度 南 式 （ ） 算 其 ６计
确定 ：
Ｌ＝ ＢＥ （ ６）
式 （ ） ： — — 系 数 ， 据 规 范 并 考 虑 本 次 Ｔ 程 ６中 Ｂ 根
（） ３
ｗ ２ （ “ ７ ２ ） １ （一 ） ｖ ＝ ＣＨ） ／ １ ｇ （－ １ ｋ） （ ］
通过 能力等 方面进行 了设 计分析 。
关 键 词 ： 闸 ； 水 系 统 ； 计 分 析 ； 治 河 西 枢 纽 船 输 设 大 中 图分 类 号 ：５４ ．＊ 文 献 标 识 码 ： 文 章 编 号 ：０ ９ ７ １ （０ １ ０ 一 １一 ３ １ １３ ６ ２ Ｂ １０ ～ ７ ６ ２ １ ）５ 叭 ２ Ｏ
要 为灌 水 时 的波 浪 作 用 力 ， 计算 公 式 见（） ７。
Ｐ＝ Ｄ ２ ｌ ＝ （ ｇ ｃｘ］ －） ≤ ＝ ２ｋ （ ３ （ Ｎ） ７）
—
—
船 队船 舶 浸 水 横 断 面 面 积 ， ２ ． 取 １６
ｍ ；
Ｄ —波浪力 系数 ， — 由规 范 附 录 Ｂ求 得 ，
假设 每 座 闸 首 布 置 两 个 输 水 廊 道 ，廊 道 布 置
在 闸首两 侧 ， 道 出水孔 口相对 ， 能 方 式 采 用 对 廊 消 冲消 能加 消 力槛 ， 道 阀 门采 用 锐缘 平 面 阀 门 。 廊 根 据 规 范 ，输 水 阀 门处 廊 道 断 面 面 积 可 根 据 给 定 的 输 水 时 间 和 阀 门全 开 时 输 水 系统 流 量 系 数 求 得 ，
假 设 采 用 集 中 输 水 ， 算 得 Ｔ ８２ ， ＝ ．６ 计 ＝ ．２ ｍ ４９ ＞
３５ ．。根 据《 闸输 水系统设 计规 范》ＪＪ ０ —０ １ 船 （Ｔ ６２０ ） ３ 第 ２１ ．． ， 次设 计 应 采 用集 中输 水 型式 ； ４条 本 假设
采 用 分 散输 水 ， 算 得 Ｔ ５７ 。２５ ｍ＝ ．９ ３５ 计 ＝ ．８ ．＜ ３４ ＜ ． ， 根 据 规 范 ， 参照 类 似工 程 选 定 。 照规 范及交 通 应 按
见公 式 （ 。 ３）
启 闭 速 度 为 １０ｍ ｒ ｎ， ｔ ２ ０Ｓ 闸 室 输 水 时 问 ． ／ ｉ 则 ， １ ， ａ ＝ 可按式 （ ） 算 。 ５计
Ｔ ２ Ｈ ｔ［ ｏ２ ） ］ （一 ） － Ｃ ／ （ 他 ＋ １ ２． ｇ ／ｕ （） ５
式（） ５ 中符 号 意 义 与 前 同。 计 算得 Ｔ ４ ５ｓ ＝ ８ 。 为保 证 闸室 内停 泊 船 只 的 安 全 ，在 闸 室 内靠
２１ 年 ５ ０１ 月第 ５ 期
城 市道桥 与 防 洪
防洪排水
规 范 查 取 ３ Ｎ。 ２ｋ
１３ １
起 闸 门振 动 ， 底止 水 磨 损 加 快 ， 而 对 门 体 受 力 使 从
不 利 根 据 交 通 部 门经 验 ， 用 ｊ 角 门 门缝 输 水 仅 利 运 用 于 口门宽 度 １ ｌ ０Ｉ 以下 ， 头不 超 过 ３ｍ 的船 ｌ 水
船型 ６． ７５×１ ． ×２０） 。 ０８ ． 级
式 （ 中：— — 输 水 阀 门开启 时 间 ，－ ４） ｆ ， ｓ ；
— —
系 数 ， 面 阀 门取 ０７ ５ 平 ．２ ；
—
—
初 始水 位 的闸 室 横断 面面 积 ， 取
１ ０． ； ４ ４ ｍ
灌 水 时 ，船 舶 在 闸 室 内所 受 的 水 流 作 用 力 主
由《 闸输水 系统 设 计 规 范 》ＪＪ３６２ ０ ） 船 （Ｔ ０— ０ １ ，
收 稿 日期 ：０ ０ １— ２ ２ １— ２ ２ 作 者 简 介 ： 瑶 （ ９ ３ ， ， 徽 岳 西 人 ， 理 工 程 师 ， 事 汪 １８ 一） 男 安 助 从 水利工 程设 计工作 。
本 次 二 线 船 闸 设 计 水 头 差 较 大 （ ．５ｍ） 闸室 水 ２７ ，
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防洪排水
城 市道 桥 与 防 洪
２１ 年 ５ ０１ 月第 ５ 期
大治河 西枢纽船 闸输水系统设 计分析
汪 瑶
（Ｉ海 市 政 工 程 设 计 研 究 总 院 （ 团 ） 限 公 司 ， 海 市 ２ ００ 一． － 集 有 上 ３ ０６）
摘
要 ： 文 以大治河 西枢 纽新建 二线 船闸工 程为例 ， 船闸输 水 系统设计 中的输 水方式 选择 、 该 对 灌泄水 、 船舶 停泊 条件 、 闸 船
式 （ ） ： — — 输 水 廊 道 断 面 面积 ， ３中 ∞ ｍ；
Ｃ — 计 算 闸 室水 域 面 积 ， １ ６ — 取 ０２ ０ｍ ； 阀 门 全 开 时 输 水 系 统 的 流 量 系
— —
实 际情 况 ， ０７ 取 ．； Ｅ —— 理 论最大 比能 ， 南规范附录 Ｃ求得。
根 据 规 划 ，浦南 东 片各 支河 河 口控 制 工 程建 成 后 ， 内 的 内河 水 位将 处 在 人 为 调控 状 态 ， 内 片 片
垂 直缝 隙进 入 闸室 ，其 中 门两侧 边 缝 水 流 经 门龛 边 壁互 相 对 冲 消除 一部 分 能量 ，而 中缝 水 流 由闸 首 轴线 直 冲 而 下 ， 产生 很 大 的折 冲 水 流 ， 伴 随 着 并
Ｂ — 闸 室宽 度 ， ２ — 取 ７ｍ；
Ｌ—— 闸室 长 度 ， ３ ０ ｍ 计 算 得 一 取 ８ ， 为
３ ．４ Ｏ４ 。
例 ， 船 闸输 水 系 统 设计 中 的输ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ水 方式 选 择 、 泄 对 灌 水 、 舶停 泊 条 件 、 闸通 过 能 力等 方 面 进行 比较 船 船 分析 。
的灌 泄 水情 况 ， 见 表 １ 详 。 由表 １可 知 ， 计 输 水 、 能 方 式 及 廊 道 面 积 设 消
满 足 规 范要 求 。
Ｆ 计 算 所 得 值 查 表 ， ０５ ； ｝ １ 取 ．６
—
—
系数 ， ０６ 取 ．。
计算 得 ＝ ７ ２ｍｚ取单 廊道 断 面尺 寸 为 ４０ｍ ２． ， ６ ．
１ 工 程 概 况
上海 大 治 河 是 浦 南 东 片 水 系 中最 大 的一 条 引 排 河道 ， 贯通 闵行 区 和 南 汇 区 ， 连 黄浦 江 ， 通 西 东
部 门有关 经 验 ， 于设 计 水 头 低 于 １ 的 船 闸宜 对 ０ｍ
采 用 集 中输 水 ，此 时 闸室 结 构 比较 简 单 ，施 工 方 便 ， 价 较低 。 造 集 中输 水 系统 可 分 为 短廊 道 输 水 、直接 利 用
数 由式 （ 计 算 ： ２）
Ｔ Ｋ （Ｂ ＝ ｐＨ Ｌ） ∞
ｍ＝ ／ ＴＨ抛
（） １
（） ２
式（ ） Ｋ ＿ 输水系统系数 ， １中： 一 『 ＿ 假设采用集 中输水
时 ， ０２ ， 散输 水 时 ， ０ １ ； 取 ． 分 ７ 取 ．９
— —
闸 室设 计 水 头 ， ２７ 黄 浦 江 取 ．５ｍ（ 水 位 ４ ５ 大治河水位 Ｖ２ ； ． ７ ｍ， ．ｍ） ０
０ 前 言
船 闸 工 程建 设 中 ， 要做 到船 舶 航 行 过 闸安 全 、 通 畅 ， 置 简 单 ， 要 充 分做 好 船 闸 输水 系统 的 设 布 就 计 计算 分 析 。船 闸输 水 系 统 应包 括 进 水 口 、阀 门 段 、 水 廊 道 、 水 口 、 能 工 和镇 静 段 等 ， 且 输 出 消 并 应 该 满 足 以 下基 本 要 求 ： 水 和 泄水 时 问 ； 舶 船 灌 船
因 扩 建 二 线 船 闸 承 受 双 向水 头 ，其 上 下 闸 首
随 大 治河 与 黄浦 江 的水 位 变 化 而 变 化 ，故 本 次对 闸 首 不称 上 下 ，按 一 般 习惯 称 黄 浦 江 侧 闸 首 为 外 闸 首 ，大 治河 侧 闸 首 为 内闸 首 。在 闸 室 两 段各 设
（ ） ． ｍ（ ） 则输 水 阀 门 开启 时 问可 南式 （） 宽 ×３５ 高 ， ４ 求 得
ｔ ｋｏ ， ￣ＤＷ（ｇ ［Ｌ ｘ ］ ＝ ２ Ｈ） Ｐ（ － ） （） ４
４ 船舶停 泊条 件 验算
船 舶 、船 队 在 闸 室 及 引 航 道 内的 停 泊 条 件 按 式 （）（）（） 算 得 到 。排 水 量 为 １ ０ （ ７ 、 ９计 ８ ０ｔ 即设 计 ０
队在 闸 室 内 的停 泊 条 件 和引 航 道 内的停 泊 、航 行 条 件 ；船 闸各 部 位 在输 水 过 程 中不会 南 于水 流 冲 刷 、 蚀 、 动等 造 成 破 坏 。 空 振
本 文 以 大 治 河 西 枢 纽 新 建 二 线 船 闸工 程 为
闸 室输 水 时 间 可 由 式 （ ） 算 ， 水 类 型 判 别 系 １估 输
净 宽 ２ 长 ２ ０ｍ（ 效 长 度 ２ ０ｍ） 门槛 水 深 ３ｍ， ８ 有 ６ ，
３．５ ｍ ７
三角 门 门缝 输水 适应 水力 指标 较低 （ 闸室最 大断 面 平 均 流速 小 于 ０２ ／ 和设计 水 头小 于 １ ， ． ｍｓ ５ ． ｍ） 而 ４
２ 输 水 方 式 选 择
取 １０ ．；
— —
式 （） ： 一 灌 水 时 的波 浪 作 用 力 ； ７中 阀 门开 启 时 问 ， ２ ０Ｓ 取 １ 。
东 海 ， 负着 南 汇 地 区 的主 要 引 水 、 运 和排 涝 任 担 航 务 。 治 河西 闸水 利 枢纽 位 于大 治 河西 端 ， 黄 浦 大 距
江 边 约 １ ０ 是 大 治 河 衔接 黄浦 江 的控 制 建 筑 ０ｍ， ０ 物 ， 地 理 位 置上 属 于上 海 市 闵行 区 ， 在 主要 为 南 汇
—
—
数， 南规 范 附 录 Ａ求 得 ， ０６ ； 取 ．８ 设 计 水 头 ， ２７ １ 取 ．５１； １ 闸 室 灌 水 时 间 ， 据 式 （ ） 暂 取 根 ３，
８０ｒ ｎ 即 ４ ０ｓ ． ｉ ， ａ ８ ；
卜
— —
１ 长镇 静 段 ，根 据 《 闸输 水 系 统设 计 规 范 》 ５ｍ 船 （Ｔ ０ — ０ １ Ｊ Ｊ３ ６ ２ ０ ）附 录 可计 算 得 出设 计 水 头 时 船 闸
区 服务 。
闸 门输 水 和组 合 式输 水 ３种 型式 。考 虑 到该 工程
闸首 跨度 大 ， 一般 不使用 平 面闸 门 ， 由工 程 可 行性 研 究 报 告知 该 工程 船 闸设 计 门型 为三 角 门。采 用 三 角 门 门缝 输 水 时 ，水流 从 门的 两侧 及 中间 ３条
域 面 积较 大 （ ８ ×２ ， ３０ｍ ７ｍ）若采 用 三 角 门门缝 输 水 ， 闸室 水 流 条 件 差 ， 泄 水 时 间 长 ， 而影 响 则 输 从 船 舶通 过 能 力及 过 往 船 只安 全 。 外 ， 另 三角 闸 门利
用 门缝 输水 时 ， 由于 闸 门两侧 边 缝 输水 ， 增 加 闸 将 门 的启 闭 力 ， 会在 闸 门的边 缝 后 面产 生 回流 ， 且 引
闸 。 上所 述 ， 次 扩建 二线 船 闸工 程 拟 采 用 短 廊 综 本
道 集 中输 水 型式 。
计 算 得 ４ ．２ｓ ７９ 。
般 情 况 下 ，为保 证 闸室 内水 流 条件 和 阀 门 的安 全 ， 阀 门 的启 闭速 度 应 加 以控 制 。 定 阀 门 对 假
一
３ 灌 泄水 计算
强烈 涡流 ， 水流 条件 差 不容 易改善 。根据 规范 ， 且
的最高控制水位在 ３７ 现状为 ４ ， ． ｍ（ ５ ． ｍ）常水位 ２ 在 ２５ ．０～２８ 最 低 水 位 （ 降 水 位 ） ２Ｏ ．０ｍ， 预 为 ．０ｍ。 本次扩建 二线船 闸规模 为 ： 闸首 净 宽 ２ 闸 室 ３ｍ，