第二章船闸总体设计

前言
交通运输业是国名经济中一个重要的部门，被马克思称为除采掘业、农业、加工业以外的第四个物质生产领域。

它对推动社会生产力的发展，促进物资和人员的流动，改善人民的生活级巩固国防都具有十分重要的作用。

交通运输业又包括陆路运输和水路运输。

其中水路运输运载能力大、成本低、能耗少、投资省，是一些国家国内和国际运输的重要方式之一。

内河运输和海上运输同属水路运输业。

我国有大小天然河流5800多条，总长40多万公里。

乌江是长江上游右岸最大支流，源于贵州省乌蒙山东麓，横贯贵州全境和渝东南，流经重庆市的酉阳、彭水、武隆、涪陵，河流全长1070km（干流全长710km），总落差2124m，流域面积87920km2，多年平均流量1690m3/s，多年平均径流量534亿m3。

乌江重庆境内河段长约188km，总落差105.49m，平均比降0.56%，属于典型的山区河流。

拟建银盘水利枢纽位于乌江下游，距涪陵乌江河口里程约93km。

枢纽工程以发电为主，兼顾航运、防洪等。

枢纽主体工程由电站、船闸和泄洪闸等部分组成，大坝正常蓄水位215m，相应库容14.44亿m3。

电站装机4台，单机容量150MW，总装机容量600MW，最大水头36.5m，最小水头8.8m，额定水头26.5m，多年平均有效发电量26.54亿度，建成后可向重庆电网提供大量电力。

电站建成后，可渠化彭水～银盘境内53km航道，与彭水枢纽联合调度运行，还可增补下游河道枯水流量，改善乌江下游通航条件，促进乌江航运事业的发展。

本设计主要按照《船闸总体设计规范》、《船闸输水系统设计规范》、《船闸闸阀门设计规范》、《船闸水工建筑物设计规范》等船闸规范，参照现有的一些国内外船闸资料，结合湘江水府庙的具体的情况，并在老师的悉心指导下对乌江银盘船闸的总体布置、输水系统、闸墙结构、闸阀门等部分进行了设计。

通过本次设计可以巩固、联系、充实、加深、扩大所学基础理论和专业知识，训练自己综合运用所学知识的独立分析和解决实际工程问题的能力，同时训练自己计算能力、绘图能力、论文撰写能力、语言表达能力、创新能力，培养自己的敬业和合作精神，让我获益匪浅。

目录
摘要
船闸输水系统是船闸运行最频繁的一个工作系统,正确选择输水系统的类型并给予合宜的布置,对保证船舶安全迅速过闸,以及船闸安全高效营运具有重要意义。

本设计乌江是长江上游右岸最大支流，源于贵州省乌蒙山东麓，横贯贵州全境和渝东南，流经重庆市的酉阳、彭水、武隆、涪陵，河流全长1070km（干流全长710km），总落差2124m，流域面积87920km2，多年平均流量1690m3/s，多年平均径流量534亿m3。

乌江重庆境内河段长约188km，总落差105.49m，平均比降0.56%，属于典型的山区河流。

本设计的主要内容包括船闸总体布置、船闸通过能力，输水系统设计，闸室结构设计四个主要方面。

船闸布置在右岸，水流条件满足停泊条件要求，顺直河道不会出现淤积；引航道根据地形采用对称型式，上下引航道与河道平衡连接。

本设计采用复杂式分散输水系统。

在输水系统的设计中，包括进行各部分尺寸设计，灌泄水所需时间、流量最大值、水位与时间的关系等水力特性。

船闸结构形式选择了较为常见的素混凝土重力式结构和钢筋混凝土结构进行比较。

在低水情况，高水情况，检修情况三种情况下对结构进行稳定性、抗倾、抗滑、地基承载力、截面应力等验算，最终确定钢筋混凝土结构并且进行配筋计算。

设计结果闸室灌泄水和结构稳定、抗倾、抗滑、地基承载等，都满足规范要求。

关键词：船闸通过能力，输水系统选择与布置，钢筋土重力式结构
ABSTRACT
Lock filling and emptying system is the most frequent operation of ship lock of a working system, correct choice of the type of water conveyance system and give the appropriate layout, is of great significance to ensure the safety of ship lockage quickly and lock safe and efficient operation of the. The design of Wujiang River is the largest tributary of the upper reaches of the Yangtze River on the right bank, source in Guizhou Wumeng Mountain in Shandong, across the whole Guizhou Province and the southeast of Chongqing, flows through Chongqing Youyang and Pengshui, Wulong, Fuling, river is full-length 1070km (river length of 7 ~ 10km), the total drop 2124m, watershed area 87920km2. Average annual flow 1690m3/s, years of average diameter flow 534 billion m3. Within the reach of the Chongqing River in Wujiang is about 188km, with a total drop of 105.49m, the average ratio is 0.56%, which belongs to the typical mountainous rivers.
The main content of this design includes general layout of ship lock, the lock capacity and design of water conveyance system, the chamber structure design of four main aspects. Lock is located on the right bank, the flow conditions meet the parking requirements and straight channel not silted; approach channel according to the terrain of the type of symmetry, upper and lower guide channel and channel balance connection. This design uses the complex distributed water delivery system. In the design of water conveyance system, including the size of each part of the design, filling and emptying required time, maximum flow, water level and time relationship hydraulic characteristics. The structural form of the ship lock is chosen to compare with the common concrete gravity structure and reinforced concrete structure. In low water, high water, overhaul of the three cases of structure stability, anti dumping, anti slide, foundation bearing force, section stress calculation, and ultimately determine the structure of reinforced concrete and reinforcement calculation. The design and structure of water filling chamber stability, anti overturning and anti sliding bearing, etc., can meet the requirements of specification.
Key words: lock capacity the filling and emptying system Concrete gravity lock wall
第一章设计资料
（1）规划航道等级：
本设计航道等级为Ⅳ级。

（2）货运量
（3）通航情况
n＝6，船只装载量利用系数α＝通航期N＝352天/年，客轮及工作船每天过闸次数
0.84，货运量不均匀系数β＝1.30，船闸昼夜工作时间t＝21小时，一般船速V=9.5km/小时，空载干弦高度（最大）取1.5m。

（4）代表船型
（5）泥沙
乌江是长江上游一条水量丰沛，沙量较小的河流。

乌江控制站武隆站多年平均输沙量3180万t，占宜昌站沙量的6%，其年水量约占宜昌站的12%。

由于流域内各地的地形、地貌、植被类型和暴雨强度的差异，各地输沙量和输沙模数也有较大的差别，总的趋势是上游大、下游次之，中游小。

银盘坝址的泥沙以龚滩与武隆站实测泥沙资料系列进行统计分析。

乌江渡蓄水前的1941～1979年，坝址多年平均含沙量0.599kg/m3，多年平均输沙量约为2624万t，多年平均输沙模数351t/km2。

1979年乌江渡水库蓄水后，拦蓄大量上游来沙，输沙量大大减少，1980～2000年坝址多年平均含沙量为0.403kg/m3，多年平均输沙量仅为1766万t，输沙量减少了33%。

彭水水电站建成后，银盘的入库悬移质将会大幅减小。

根据长江科学院提供的彭水水电站未来10～50年末的入库悬移质输沙量，彭水～银盘区间的产沙情况按现状为283万t 考虑，银盘坝址未来10年末、20年末、50年末入库多年平均悬移质输沙量分别为593、648、663万t。

（6）坝址水位流量关系
银盘水电站现阶段有银盘和杨家沱两个比选坝址，集水面积分别为74810km2和74910km2，银盘坝址位于黄草乡渝怀铁路桥下游约800m，杨家沱坝址位于银盘坝址下游约7.3km处，再下游约30km处为武隆水电站。

长江委水文局于2004年3月在两坝址处分别设立了专用水尺，并于3月31日起开始水位观测至今。

银盘水电站杨家沱坝址特征水位、流量见表2-1。

坝址处水位～流量关系见表2-2。

表1.3 银盘水电站杨家沱坝址特征水位、流量
表1.4 银盘水电站杨家沱坝址水位～流量关系
（7）地质、地貌
坝址区两岸临江山顶高程约为550m，相对高差370m，河流流向为SW213°，与地层走向交角为25°，为斜向谷；车渡码头以下流向与岩层走向基本一致，为走向谷。

左岸自然坡角为20～35°，右岸为一宽缓的平台，残留Ⅰ级阶地，阶地物质为砂壤土。

右岸发育干溪沟、大田沟、杨家沟三条冲沟，冲沟切割不深，并有常年水流。

坝址区出露奥陶系、志留系及第四系地层，岩性以页岩、砂岩、粉砂岩为主，其中O1d2含泥质灰岩和O2+3灰岩为岩溶地层。

坝址位于江口背斜北西翼，岩层倾向右岸偏下游，倾角35～50°。

坝址区仅发现3条断层，均位于坝址上游。

其中芙蓉江断层(F1)为区域性断层，出露于坝址上游约2km，其余2条断层规模较小，且离大坝基础较远。

平硐揭露15条裂隙性断层，其规模小，均在今后开挖范围之内。

未发现较大的顺河向断层和缓倾角断层，发育NWW、NNE、NEE三组裂隙。

受地层岩性控制，坝址区仅在O1d2、O2+3地层中发育规模不大，数量较少的溶洞。

在坝址区O1d ～O3w地层中，共发现泥化夹层和破碎夹层36条，其中性状差，局部泥化的Ⅰ类夹层有19条。

坝址区地表卸荷不甚明显，平硐揭露，右岸卸荷带水平宽度约6m，左岸卸荷带水平宽度6～8m。

河床强风化厚度一般0～1.1m，弱风化厚度一般为 1.4～4.26m，岸坡强风厚度化一般0.3～9m，弱风化厚度一般0～14.18m，左岸平硐揭露强风化水平宽度达10.4～12.4m，弱风化最大宽水平度达20.60m。

桥址区150km范围内，自1854年至1987年9月，共发生4.0级以上地震9次。

最近一次1987年7月2日石柱发生4.4级地震，最强一次是1856年6月10日黔江小南海6.2级地震，震中烈度Ⅷ度。

历次地震对该地区的影响烈度均为Ⅵ度以下。

根据《中国地震动参数区划图》(GB18306—2001)，桥址区地震动峰值加速度为0.05g，相应地震基本烈度为Ⅵ度。

（8）地形资料
乌江是长江上游右岸最大支流，源于贵州省乌蒙山东麓，横贯贵州全境和渝东南，流经重庆市的酉阳、彭水、武隆、涪陵，河流全长1070km（干流全长710km），总落差2124m，流域面积87920km2，多年平均流量1690m3/s，多年平均径流量534亿m3。

乌江重庆境内河段长约188km，总落差105.49m，平均比降0.56%，属于典型的山区河流。

第二章 船闸总体设计规划与布置
船闸主要由闸室、闸首和引航道等三个基本部分及相应的设备所组成。

2.1 引航道基本尺度
引航道是位于通航建筑物的上游和下游,引导船舶安全出入等候通过建筑物的一段过渡性航道。

综合考虑总平布置原则、船闸规模尺度、工程地质条件、施工布置等因素，结合征地拆迁、工程地质、通航条件、方案布置对右岸现有建筑物的影响、施工条件及投资因素综合考虑，引航道布置为对称型。

2.1.1 船闸及引航道平面布置 2.1.1.2 引航道的平面形状及尺寸 引航道采用对称型航道 Ⅰ.引航道长度 1. 导航段 1L >=c L ,c L 为设计最大船舶全长。

500吨级船长c L =55m 。

1L 取为60m 。

2. 调顺段 2L >=（1.5~2.0)c L ,取为100m
3. 停泊段 3L >= c L 取为60m
4.
过渡段 4L >=10B ∆ B ∆为引航道宽度与航道宽度之差。

本航道为航道宽度为45m 。

O B >=c b +1c b +'c b +2c b +31b ∆ 2-1 式中c b 表示设计最大船舶宽度取11m O B =11+11+11+3×11=66m.
△B=2c L /(2R+O B )=6.6m 2-2 4L >=10△B=66m 取4L =70m 5.制动段
Ⅰ.5L 用5L =α×c L α为船队进入口门航速，一般取2.5～4.5，则5L =3×c L =3×55=165m,取为170m.
Ⅱ.引航道宽度O B 取为31m Ⅲ.引航道最小水深
由最大吃水深度2.2m ，考虑留有一定的富裕深度取4m
2.2船闸型式选择
2.2.1船闸级数和线数
根据设计地点的最高水头为36.46m ，小于40m,规划航道等级为Ⅳ级。

本设计选取单线
单级船闸。

2.2.2船闸建设规模及标准
通航建筑物为Ⅳ级，该船闸所在航道设计代表船型为500吨级货船 表2.1 货运量
2.3船闸的平面尺寸及各部高程
船闸的基本尺度是指船闸正常通航过程中闸室可供船舶安全停泊和通过的尺度包括闸室有效长度，有效宽度和门槛水深。

Ⅰ根据设计资料进行船舶组合 ①2×500t 单列组合 ②500t+300t 单列组合 ③500t+200t 单列组合 根据可能的船队组合设计船闸尺度： Ⅱ.闸室的有效长度：
X L =c L +f L 2-3
c L 为设计最大船队的总长度110m
f L 为闸室的富裕长度，对于机动驳f L >=4+0.05Lc=9.5m,取10m 则X L =120m,设计取120m.
Ⅲ闸室的有效宽度
X B =∑c b +f b 2-4 f b =△b+0.025(n-1)c b 2-5 式中X B 表示船闸闸首口门和闸室有效宽度（m ）
∑c b 表示同一闸次过闸船舶并列停泊于闸室的最大宽度（本设计中
∑c
b
=c b =8.8m ）
f b 表示富余宽度
△b 表示富余宽+度附加值（因为c b >7m 所以△b 取1.2m ） n 表示过闸停泊在闸室的船舶列数n=1 f b =1.2+0=1.2m
B=8.8+1.2=10m根据《内河通航规范》取12m。

X
Ⅳ.门槛最小水深
我国船闸设计规范采用门槛水深大于等于设计最大船舶满载吃水的1.6倍，即≥1.6其中T为船舶满载时的最大吃水2.2m。

所以H≥3.5m设计取H=4m。

Ⅴ.船舶最小过水断面，断面系数验证
n=Ω/T=4×12÷8.8÷2.2≥1.5～2.0 2-6
经验证，断面系数满足要求。

Ⅵ.船闸及闸门的各部高程
1. 上游引航道低高程=211.5-4=207.5
2. 上游导航建筑物顶高程=215+1.5=216.5
3. 上闸首门顶高程=215+0.5=215.5
4. 上闸首墙顶高程=22
5.67=1.5=227.17
5. 上闸首门槛高程=211.5-4=207.5
6. 闸室墙顶高程=215+1.5=216.5
7. 闸室低高程=178.54-4=174.54
8. 下闸首门顶高程=193.42+0.5=193.92
9. 下闸首墙顶高程=215.5+1.5=217
10. 下闸首门槛高层=178.54-4=174.54
11. 下游引航道低高程=178.54-4=174.54
12. 下游引航道顶高程=193.42+1.5=194.92
2.4船闸通过能力
2.4.1船舶过闸时间
一次过闸时间是指船舶过闸时，船闸完成循环运行操作所需的时间，取决于船舶进出闸时的运行速度和船闸的技术指标。

过闸方式有单向和双向两种，过闸时间应分别计算。

1.船舶（队）进出闸时间船舶（队）进出闸时间，可根据其运行距离和进出闸速度确定。

对单向过闸和双向过闸方式应分别计算。

单向进闸距离是船舶（队）自引航道中停靠位置（船头距闸首 60m 处）至闸室内停泊处之间的距离，单向出闸距离为船舶（队）自闸室内停泊处至船尾驶离闸首之间的距离；双向进闸距离是船舶（队）自引航道中停靠位置至闸室内停泊处之间的距离，双向出闸距离为船舶（队）自闸室内停泊处至双向过闸靠船码头的距离。

船队进出闸时间，可根据其运行距离和进出闸速度确定，对单向过闸和双向过闸方式分别计算
单向进闸距离2L =X L ×(1+1α)=120×(1+0.4)=168m 单向出闸距离4L =X L ×(1+'1α)=120×(1+0.1)=132m 双向进闸距离'2L =X L ×(1+2α)+L1+L2=120×(1+0.1)+100 +60=292m
双向出闸距离'4L ='2L =292m
1α,'1α,—系数，1α=0.4～0.5 '1α=0.1～0.2 2α=0.1～0.2低水头船闸去最小值，高水头船闸取最大值，中水头船闸取中间值。

考虑本设计水头，系数取最小值。

根据《船闸总体设计规范》查的：
单向进闸v=0.8m/s 单向出闸v=1.0m/s 双向进闸v=1.0m/s 双向出闸V=1.4m/s 则：
单向进闸时间2t =168/（0.8×60）=3.5min 单向出闸时间4t =132/(1.0×60)=2.2min
双向进闸时间'
2t =292/(1.0×60)=4.866min 双向出闸时间'4t =292/(1.4×60)=3.5min
2. 闸门启、闭时间
闸门启、闭时间与闸门形式和闸首口门宽有关，当闸首口门宽度小于20m 时，取1～2min ，取2min 。

3.船闸灌泻水时间与水头、输水系统型式、闸室尺度有关，根据规范取3t 10 min
4.船队进出闸门间隔时间5t 取
5.0min
则单向过闸时间1T =41t +2t +23t +4t +25t =4×2+3.5+2×10+2.2+2×5=43.7min
双向过闸时间2T =41t +2'2t +23t +2'4t +45t =4×2+3.5×2+2×10+2×3.5+4×5=62min
平均过闸时间()35.37317.432
1
212121=+=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=T T T 2-7
2.4.2通过能力验证 1.日平均通过次数
N=τ×60/T=21×60÷37.35≈33 2-8
2.船闸的年通过能力
β
α
⋅⋅-=G N n n P e )
(833
3
700
8001000=++=
G
2-8
式中：e n —日非运客、货船过闸次数，取6； N —年通航天数（352天）； G —次过闸的平均载重吨位； α—船舶装载系数（0.84）； β—运量不均匀系数（1.30）。

①远期通过能力
一次过闸吨位： 2-9
βα⋅⋅-=G N n n P e )
(=()55269413
.184
.09003526-33=⨯⨯⨯>
故满足通过能力的要求 2-10
2.5船闸耗水量计算
单级船闸单向一次过闸的用水量V0
V0=CH=120×12×36.46=52502.4m ³ 2-11 C —船闸水域面积 H —计算水头
单级船闸双向一次过闸用水量V0’ V0’=V0/2=26252.7m ³
在双向过闸和单向过闸机会相同的情况下，一次过闸的用水量应取平均值： V0’’=(V0+V0’)/2=39376.8m ³ 2-12 闸阀门漏水量：
144.072002.0=⨯==eu q 2-13
式中： q ------闸门、阀门的漏水损失( m3 / s )
e ------止水线上的渗漏损失[]
)/(2m s m ⋅，当水头小于 10 m 时取0.0015~00020[]
)/(2m s m ⋅，本设计取 0.002 u ------闸门、阀门止水线总长度( m )
船闸一天内平均耗水量
3
0814.88640075.0m q n
V Q =+=
2-14
第三章 输水系统型式选择及水力计算
船闸输水系统是完成闸室灌泄水的主要设备，它包括水口、输水廊道及输水阀门、出水口和消能设备等部分。

输水系统是船闸的重要组成部分之一，直接关系到过闸船舶的通过能力及船闸的工程投资。

3.1船闸输水系统型式选择
3.1.1 集中输水与分散式输水系统选择
输水系统可分为集中输水系统和分散输水系统两大类。

Pan
判别系数
式中：m —判别系数 3-1 H —设计水头(m),取36.54m T —闸室灌水时间(min)
当m>3.5时，采用集中输水系统；当m<2.5时，采用分散输水系统。

因为m=1.66，m 值小于 1.8时，采用第三类分散输水系统。

选用较复杂式的水平分流闸底纵支廊道二区段出水输水系统。

3.2输水系统水力计算
根据设计水位差及要求的输水时间，并假定流量系数μ和阀门相对开启时间Kv,先不考
虑惯性影响。

按下式初步确定阀门断面处廊道断面面积
=12 3-2
式中 c-计算水域面积
H-设计水头，本设计取为36.46m μ-阀门全开时输水系统的流量系数取0.7
—系数=0.7 时，反向弧形阀门取0.46
T-闸室灌水时间，本设计取为10min Kv-阀门相对开启时间，初步计算是取0.7
本设计ω=12m ² 具体尺寸为2×（2.4×2.5）高为2.5m ，宽为2.4m
5.2
6.146
.3610H T m ≤===
[]
221(1)v C H
T g K ωμα=
--
3.3输水廊道布置
3.3.1 廊道的淹没水深
h>0.4H==
36
4.014.584
.
⨯46
取淹水深15m
3.3.2 廊道的进口修圆
为减少水流进口的损失，，在廊道进口修圆，修圆半径R＞(0.1～0.15)b=(0.1～0.15)
×2.4=0.24～0.36m （b 为廊道进口段宽度），取R=0.25m
3.3.3 输水廊道出口
根据船闸输水系统设计规范要求，出口淹没水深＞1.5m ，取为4.5m
3.3.4 廊道形式布置
根据《JTJ 306-2001 船闸输水系统设计规范》设计规范要求，考虑廊道所需的水流条件，阻力系数的要求，本设计采用进水口为多支孔进口，进水口面积为阀门面积的 1.8 到2.2 倍，本设计取为24 2
m。

单侧进水口分为两个支孔，
m，则单侧进水口面积为122
其尺寸宽为1.875m，高为2.5m 。

根据《JTJ 306-2001 船闸输水系统设计规范》规范要求主廊道断面尺寸为 1.3 倍阀门面积，即 1.3×12=15.62
m，单侧主廊道断面面积为7.682
m，其宽为
m，取为15.362
2.4m ，高为
3.2m 。

同时在进水过后设置鹅颈转弯段选取转弯段中心线圆弧半径取为 2 倍主廊道高度R=2×3.2=6.4m 。

断面面积形式与主廊道相同。

在鹅颈转弯段第一个弯道以前0.5m 处和阀门后方处，分别设置检修门，断面面积取为宽2.6m。

根据规范要求，为避免阀门开启时在阀门后产生较大的负压，在阀门后设置突然扩大和突然缩小段，其扩大后面积为19.22
m，宽为2.4m ，高为4m 。

扩大段
m，单侧即为122
长度为5m 。

根据《JTJ 306-2001 船闸输水系统设计规范》规范要求廊道出水段断面面积为阀门面积 1.6~1.8 倍，取为 19.22
m，设计为宽4m ，高
m，一共两条出水段，单条则为9.62
2.4m 。

根据《JTJ 306-2001 船闸输水系统设计规范》规范要求出水口断面面积为阀门面积的1.6~2.0 倍，取为20 2m 。

四个出水口，设计为宽为1.56m ，高为3.2m 。

由《JTJ 306-2001 船闸输水系统设计规范》知：出水孔
段宜布置在闸室中部，其长度为闸室长度的1/2～2/3，即(60～80) m 之间，本设计出水孔段布置在闸室中部，其长度为70m ，其为垂直分流闸底纵支廊道二区段出水系统，每个区段一支廊道，其长度设计即为35m ，，其间距为1/3倍闸室宽度即4m 。

出水孔面积约为阀门面积的1.5 倍，每条支廊道上等间距布置8个出水孔，单个出水孔的面积为1m ×1m （宽×长）。

3.4 局部阻力系数及流量系数计算
3.4.1 灌水段计算
3.4.1.1 灌水段换算长度
（1）没有出水支孔段输水廊道换算长度：
式中： 1P L ------串联廊道换算长度（m ） 3-3
i w -----第i 段廊道的断面面积（ 2m ）
------输水阀门段廊道的断面面积（ 2m 2 m ）
i L ------第i 段廊道的长度（m ）
则：
（2）具有分支廊道的廊道换算长度：
分散输水系统中各支孔出流不但是不均匀的，而且是非恒定的，因而要精确计算支孔段的廊道换算长度是比较困难的。

在实际工程计算中，可以近似地认为各支孔的出流是均匀的，如果各支孔又是等间距的，主廊道断面是不变的，则 :
（3）中部消能工部分的换算长度 3-4
11n
p i
i i
L l ω
ω==∑
()72
.6160154.256.52
.34.25.24.2=+++++⨯⨯=
PI L 39.43354
.245.24.22=⨯⨯⨯=P L
由于消能工内的各个支孔之间为相互并联关系，但各支孔出流是不均匀不恒定的要精确计算换算长度很困难，在本设计中近似的取为整个消能工换算长度的一半，即5m
3.4.1.2 灌水过程阻力系数计算
3.4.1.2.1 局部阻力系数 1.进口 因为进口为多支孔进口，所以0.050.1en ξ=，本设计取为0.08
2拦污栅
按公式
计算= =0.104 3-5
式中： har ξ——拦污栅阻力系数； S ——栅条厚度，cm ； b ——栅条
净间距，cm ；
β——栅条形状系数；对长方形栅条，前段做成圆形，1.83β=。

3.进口后廊道圆滑转弯
式中：ξ——廊道转弯阻力系数； 3-6 θ——转角()o ；
'k ξ——系数，与廊道形状及转弯曲率半径有关。

4.从转弯后到阀门断面前为突然缩小
43
har
S b ξβ⎛⎫= ⎪
⎝⎭
3
4
40567.1⎪
⎭
⎫ ⎝⎛⨯
90'k θ
ξξ⋅=k
09
.090
6014.0=⨯o o
78.02
.34.2212
12=⨯⨯=W W
ξC =0.16 3-7
1W ------为收缩处前面断面的面积 1
2W ------为收缩处
后面断面的面积 2 5.阀门段后突然扩大
ξ.B
=
3-8 B ζ ------为以扩大处前面断面为计算断面的突然扩大阻力系数 1W ------为扩大处前面断面的面积 2W ------为扩大处后面断面的面积 6.扩大段连接主廊道时突然缩小
ξC =0.23 3-9 1W ------为收缩处前面断面的面积
2W ------为收缩处后面断面的面积 7.闸室中部侧廊道圆转弯段阻力系数
ξK =ξ'K
⨯θ/O
90=
3-10
8. 阀门井或门槽的阻力系数
根据《JTJ 306-2001 船闸输水系统设计规范》可知。

检修们选用反向弧形阀门， 阻力系数取0.1。

9. 分散输水系统带有出水支孔的廊道段局部阻力系数， 可按下式计算:
=12W W 6.054.25
.24.2=⨯⨯28.090
18014.0=⨯O O
21sin m B
f
k ξω
ω
=
⎛⎫ ⎪⎝
⎭
∑25
.054.25.24.2112
2
21=⎪⎭⎫
⎝⎛⨯⨯-=⎪⎪⎭⎫ ⎝
⎛-W W
3-11 m
------输
水廊道出水支孔段局部阻力系数包括
出水孔的损 失在内
B ------出水支孔控制断面总面积（m 2）
------出水支孔段的廊道断面面积（ m 2）
k f ------ 对未修圆的顶部缝隙孔口，无消能盖板取0.80，有 消能盖板取 0.65~0.75，本设计为0.7
=
3.4.1.2.2 沿程摩擦力阻力系数
1.对不带出水孔、缝的廊
道摩擦阻力系数
ξc = 其中:
3-12
C ------沿程摩擦阻力系数
L ------廊道长
度（m ） R ------廊道水力半径（m ） C ------谢才系数
g ------重力加速度（ m / s 2 ）
n ------糙率系数，对混凝土和钢筋混凝土可取0.013～0.014 2.对带有出水孔、缝廊道的摩擦阻力系数，可按上式取1/3 计算 廊道水力半径:
2
1
sin m B f k ξωω=
⎛⎫ ⎪
⎝⎭
∑8447
.12.22.2167.0sin 1
sin 122=⎪
⎭⎫ ⎝⎛
⨯⨯=
⎪⎪⎭
⎫ ⎝
⎛∑W w k B f
R
C l 2g 26
1
1
c R n
=686
.02
)2.34.2(2.34.2=⨯+⨯==x A R
混凝土糙率系数取n 014.0= 3-13
谢才系数
则沿程摩擦阻力系数 3-14
3-15
阀门全开后输水系统总阻力系数，包括进口、拦污栅、转弯、扩大、收缩等局部阻力系数以及沿程摩阻损失的阻力系数，但均应统一换算为阀门处廊道断面的阻力系数，即各阻力系数应乘以
表3.1 输水系统灌水段阻力系数表
0799.67686.0014.01161
61
=⨯==R n c 2
w ⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛i w ()593.0686.00799.674.438.9231686
.0)0799.67(798.92222
2=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯==R C gL C ξ
7087512.089073
.101.01
1't =++=++=c
vn ξξξμ
3.4.1.2.3 输水系统的流量系数
根据《船闸输水系统设计规范》
3-16 计算误差
符合设计要求。

3.4.1.3 灌水时间的拟
订和核算
1、闸室水面惯性超高、超降值可按下式计算：
式中：d ——惯性超高、超降值； 3-17
2%
1.2%-≤=
μμμ2np
L d μω=
C ——计算闸室水域面积，或多级船闸中间级，取闸室水域面积一半； μ——阀门全开时输水系统的流量系数，可取0.6~0.8； ω——输水阀门处廊道断面面积； np L ——输水廊道换算长度m 。

在本设计中，根据设计数据有：
3-18
2、核算灌水时间： 前面在进行船闸通过能力计算时已
经初步估算取灌、泄水时间为10min ，现对其进行核算。

按下式核算：
式（3-20）
式中：T ——灌(泄)水
时间，s ；
3-19
Ω——闸室水域
面积，2m ；
μ——阀门全开时输水系统的流量系数； ω——输水廊道阀门处的断面面积，2m ； α——系数；取0.46 g ——重力加速度，2m s ；
v t ——阀门开启时间s ，本设计取为4min ； d ——惯性水头m 。

本设计的灌水时间验证：
由此可知，灌水时间
符合要求。

3-20
3.4.1.4 闸室灌水水力特性曲线计算
()44
.01212072.6139.43127087512.0d 22=⨯+⨯==c wL u
np ()1v
T t α=
+-()min 9.960446.012
8.9127087512.044
.044.046.36121202=⨯⨯-+⨯⨯-+⨯⨯=T
1、流量系数与时间关系曲线
阀门开启过程中各时刻的流量系数可按公式求得，阀门全
开以后流量系数为常数。

2、水位差与时间的关系曲线
阀门开启过程中任一时段末的水头可按下式计算：
式（3-21）
式中：1i h +——计算时段末的水位差()m ； 3-21 i h ——计算时段开始的水位差()m ；
t ——计算时段()s ，一般取为10~30s ；本设计取24t s =； mt μ——计算时段的平均流量系数； ω——输水阀门处廊道断面面积()2m ； g ——重力加速度()2m s ；
t μ=
12mt i t g h μω+=-⎭
C ——对单级船闸，C =Ω。

Ω为闸室水域面积()2m 。

阀门全开以后任一时段末的水头可按下式计算：
式中： d ——惯性水头()m ； 3-22 μ——阀门全开后输水系统的流量系数。

闸室水位与时间关系曲线： 式中：——时刻的水位差，m 。

（3） 流量与时间关系曲线
灌水过程各时刻的流量计算数据如下表： 灌水过程各时刻的流量可按下式计算：
式（3-24）
式中： t
Q ——时刻t 的流量()3
m s ； 3-23
2
12i t g
h d μω+=--⎭
t
h -=215h t
h t
t t Q μ=np v
t t
L d d g d =⋅
t μ——时刻t 的流量系数，可有流量系数与时间关系曲线查得； t h ——时刻t 的水位差()m ，可由闸室水位与时间关系曲线求得； t d ——时刻t 的惯性水头()m ，对集中输水系统可忽略不计； v ——阀门段廊道断面平均流速，()m s ； ——流速增率；
g ω、——同前。

表3.4 流量与时间关系数据表
4、能量与时间关系曲线
灌（泄）水过程各时刻的能量可按下式计算：
9.81t t t E Q h = 3-24
式中： t E ——时刻t 的能量()kw ； t t Q h 、——同前。

表3.5 能量与时间关系
v
t
d d
时间0 144
能量0 4690.07 13587.7 20752.6 27101.2 33429.48 38152.2
时间168 192 216 240 264 288 312
能量39813.04 38082.9 3385.66 2860.15 23021.5 17929.40 13641.9
时间336 36 56 480
能量10090.90 7207.64 4927.22 3173.30 1881.91 984.57 412.82
图 3.6
水利曲
线图
3.4.1
.5闸
室船
舶停
泊条件的计算
（1）船舶停泊标准
查《船闸输水系统设计规范》知500吨位船舶在闸室和引航道内停泊允许的系缆力为：
纵向水平分力25KN，横向水平分力13KN。

船舶或顶推船队所受的作用力均应按一根系船缆绳承担考虑。

顶推船队的允许系缆力，应按顶推船队中系缆的最小单船吨位计算。

在使用固定系船设备的情况下，计算的允许系缆力，应乘于cosβ（注：β为系船缆绳与水平的最大夹角）。

（2）闸室内船舶的停泊条件
船舶、船队在闸室内的停泊条件可按下列公式核算：。