潼南航电枢纽船闸输水系统分析及应用

潼南航电枢纽船闸输水系统分析及应用

发表时间：2019-07-17T17:13:43.167Z 来源：《基层建设》2019年第12期作者：吴宏

[导读] 摘要：简要介绍潼南航电枢纽船闸输水系统的选型、水力计算、对结构的影响，分别对集中式输水系统和分散式输水系统在该工程应用中的适应性进行了研究。

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摘要：简要介绍潼南航电枢纽船闸输水系统的选型、水力计算、对结构的影响，分别对集中式输水系统和分散式输水系统在该工程应用中的适应性进行了研究。

关键词：船闸；输水系统；分析；潼南航电枢纽；应用

1潼南航电枢纽船闸工程概述

潼南航电枢纽工程位于潼南区涪江大桥下游约3km处，开发任务是以航运为主兼顾发电，修复涪江干流潼南城区段水生态系统。

工程船闸和航道等级为Ⅴ级，船闸上游最高通航水位（也是正常蓄水位）236.5m，下游设计最低通航水位227.5m，船闸设计最大水头9.0m，设计船型尺度为：55.0m×8.6m×1.3m（长×宽×吃水），单向年过闸货运量为208万t。闸室有效尺度为120 m×12 m×3.0m（长×宽×门槛最小水深）；船闸上、下游引航道采用不对称型布置，均向右侧拓宽，引航道宽31.0m。

2船闸输水系统的型式

船闸的输水型式有集中输水系统和分散输水系统两大类，可通过判别系数来初步选定。

式中： m—判别系数；T—输水时间；H—为最大水头。

根据潼南船闸的等级及单向年过闸货运量可推出T为8~10min，H为9m,计算出m=2.67~3.33。当m>3.5时，采用集中输水系统；m<2.5时，采用分散输水系统；当2.5≤m≤3.5时，应进行技术经济论证或参照类似工程选定。

3船闸输水系统的布置

3.1集中输水系统布置

集中输水系统按消能措施可分为三类，分别为无消能工、简单消能工、复制消能工，可根据船闸断面的最大流速和水头情况来选取，潼南船闸最大水头为9m，应选用复杂消能工集中输水系统，本工程根据实际情况可利用帷墙构成消力池，采用格栅消力。

3.1.1充水系统

1）输水阀门处廊道断面面积

输水阀门处廊道断面面积可根据输水时间和阀门全开时输水系统流量系数计算：

各参数根据潼南船闸实际情况查表，计算得出ω=7.83 m2～9.79 m2。可暂取单输水阀门尺寸为2.2×2.3（宽×高），则

ω=2×2.2×2.3=10.12m2。

2）廊道进水口布置

根据船闸廊道进水口流速要求，不大于4.0m/s，船闸充水最大流量：

取阀门开启时间tv＝5min，kv=0.68，最大流量为56.0m3/s左右，这样廊道进水口面积应大于14m2（S=56.0/4.0=14.0m2），则取廊道进水口面积为2×3.5×2.3m2（宽×高）＝16.1m2，满足≤4.0m/s要求。

廊道进水口的最小淹没水深h按下式计算：

经计算，廊道进水口的最小淹没水深为0.63m。在上游最低通航水235.5 m时，其淹没水深4.5m，能满足要求。

3）消能室体积

消能室体积按下式计算：

经计算，V=275m3。这样要求消能室的最小高度为3.48m。实际消能室高度取4.5m。格栅消能室的充水总面积与廊道出水口总面积之比应不小于2,。

4）廊道出水口布置

廊道出口断面与阀门控制断面面积比要大于1.2，根据前述消能室的布置，廊道每边出水口13.8m2（中间加设隔墩0.6m），廊道出口面积为27.6m2。

3.1.2镇静系统

在紧接消能室的下游设置镇静段，使闸室水流平稳，满足船舶在闸室里安全停泊条件。镇静段的长度由下式确定：

经计算，镇静段长度L=7.7m。潼南船闸实际取值L=10m。

3.1.3泄水系统

1）廊道进水口布置

泄水系统廊道进水口淹没水深应不小于0.7m，廊道进水口面积与阀门控制断面面积比要大于1.48。下闸首泄水系统廊道进水口与上闸

输水阀门处廊道断面面积

输水阀门廊道断面面积确定后，根据以下三个比值要求选择主廊道断面面积：进水口面积根据分散输水系统进口流速