第四章 船闸总体设计
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第四章 船闸总体设计
第一节 船闸规模 第二节 船闸设计水位和各部分高程 第三节 船闸通过能力和耗水量 第四节 wk.baidu.com闸在水利枢纽中的布置
第一节 船闸规模
《船闸总体设计规范》JTJ305—2001; 《内河通航标准》（GBJ139-90）
一、船闸基本尺度
1．闸室有效长度： 2．闸室有效宽度 ： 3．门槛最小水深 ：
船闸在水利枢纽中布置时应遵循下述原则和要求： (1)船闸在通航期内应有良好的通航条件，满足船舶安全迅速通畅过闸 ，并有利于运行管理和检修； (2)遵照综合利用、统筹兼顾的原则，正确处理船闸与溢流坝、泄水闸 、电站等建筑物之间的关系和矛盾，优化布置，以发挥最大的综合效 益； (3)根据国民经济发展规划，做到远近结合，既要满足设计水平年内航 运的需要，又要考虑远景发展，充分留有余地； (4)在满足航运要求的前提下，应尽量选择经济合理、工程投资少、能 就地取材、施工方便的方案； (5)对大、中型和水流泥沙条件复杂的工程应进行模型试验，优选布置 方案。
二、船闸各部分高程
船闸高程包括船闸顶部高程和底部高程 1．船闸闸门门顶高程 (1)位于枢纽挡水前缘闸首工作闸门门顶高程应满足枢纽挡水要求。 (2)船闸非挡水前缘闸首的工作闸门门顶高程按通航要求。 (3)检修闸门门顶高程采用检修水位加安全超高。 2．闸首墙顶高程 船闸闸首墙顶高程根据闸门门顶高程、结构布置和构造、交通要求、邻近挡水 建筑物高程等确定，并不得低于闸门和闸室墙顶部高程。 3．闸室墙顶高程 闸室墙顶高程应为上游设计最高通航水位加超高。安全超高见表4-4（干舷高度） 4．闸首门槛顶和引航道底高程 闸首门槛顶高程分别为相应设计最低通航水位减门槛最小水深。引航道底高程 分别为相应设计最低通航水位减引航道设计最小水深。 5．闸室底板顶部高程 6．导航建筑物和靠船建筑物顶及引航道堤顶高程
第三节 船闸通过能力和耗水量
一、船闸通过能力 船闸通过能力系指单位时间内船闸能通过的货物总吨数(过货能力)或船舶 总数(过船能力)，是船闸的一项重要经济技术指标。 1．单向年过闸船舶总载重吨位
P1 n NG 2
1 NG P 2 ( n n 0) 2
年最大月货运量 年平均月货运量
1．引航道的布置方式： 2．引航道尺度 1)引航道长度： L l 1 l 2 l 3 导航段、调顺段、停泊段、过渡段、制动段 l 1 lc l 2 (1.5 ~ 2.0)lc l 3 lc l 4 10B 2)引航道宽度： B 0 bc bc1 bc 2 2b1
2．单向年过闸客货运量
3．影响船闸通过能力的因素 (1)船闸的技术水平； (2)外部条件； (3)船闸管理水平。 4．提高船闸通过能力的途径 （1）提高船闸的技术水平； （2）提高船队进出闸速度，缩短船队进出闸时间； （3）提高船闸管理水平。
二、船舶过闸方式和过闸时间 过闸方式：单向过闸；双向过闸；成批过闸。 1．单级船闸一次过闸时间 （1）单向一次过闸时间： T 1 4t1 t 2 2t 3 t 4+2t 5 （2）双向一次过闸时间： T 2 4t1 2t 2 2t 3 2t 4 4t 5
B 0 bc bc1 b1 b2
3)引航道的最小水深： H 0 1.5 （I~II）
T
H0 1.4 （IV级以下船闸） T
4)弯曲半径：
顶推船队（I~III级船闸）：R 4Lc 顶推船队（III级以下船闸）：R 3Lc 拖带船队：R 5Lc
二、船闸在枢纽布置中应注意的问题
(1)船闸及引航道应布置在一条直线上，上、下游引航道与主航道平顺连接， 有可供过闸船舶(队)停靠、系泊的足够尺度，其长度、宽度、转弯半径 和水深应符合规定。 (2)船闸宜布置在顺直稳定河段，上、下游引航道口门尽可能避开易淤积部 位，尤其是凸岸淤积区和枢纽下泄水流携带冲积物的淤积区及回流、缓 流淤积区。 (3)船闸宜临岸布置，不应布置在溢流坝、泄水闸、电站等两过水建筑物之 间，避开枢纽泄水建筑物泄水对船闸引航道进出口通航条件的干扰。 (4)船闸闸室宜布置在挡水建筑物的下游，同时船闸一般不应用作泄洪，在 特殊情况下必须用于泄洪时，则需在设计、布置等方面给予充分的考虑 和论证。
T 2 2t1 t 2 t 3 t 4+2t 5 2
（3）单级船闸船舶平均过闸时间： T (T 1 T 2 2) 2．连续多级船闸一次过闸时间 3．设中间渠道的船闸一次过闸时间
1 2
三、船闸耗水量 船闸的耗水量是船闸的一项重要的经济技术指标。 船闸的耗水量包括船舶过闸用水量和闸、阀门漏水量两部分。 1．单级船闸（直立闸墙）单向一次过闸的用水量： V 0 CH (1.15 ~ 1.20) LxBxH 双向一次过闸用水量： 1 V V0 2 单级船闸实际计算用水量：V 1 (V 0 1 V 0) 0.75V 0 2 2 2．闸阀门漏水量： q eu 3．船闸一天内平均耗水量：
Lc 2 B 2R B0
弯道加宽：
弯道中心角大于35°时， ⊿B适当加大 3．导航和靠船建筑物布置
五、施工期通航问题 通航方式与设施： （1）先建船闸通航； （2）修建临时船闸通航； （3）临时船闸结合导流明渠通航的综合方式。
三峡工程施工通航方案：
施工期通航采用明渠结合临时船闸的方案，采用分三期导流方 案进行施工。
(5)跨越(或穿越)船闸和船舶停泊区的建筑物以及电力线路等应不影响船闸 的正常使用和安全，尽量避免水、陆交通的相互干扰。
三、船闸通航水流条件
1．通航水流条件的概念:流速、流态及分布范围
2．引航道口门区
3．通航水流条件的标准：表4-5 4．泄水波和风浪 5．船闸灌、泄水不稳定流
四、船闸的引航道布置
一、船闸布置方式 船闸布置方式一般可分为闸坝并列式和闸坝分离式两大类。 1．闸坝并列式布置
按船闸闸室与坝轴线相对位置，还可分为船闸伸向坝轴线上游和 坝轴线下游两种。
2．闸坝分离式布置
闸坝分离式布置方式的优点是： 船闸不占河床宽度，有利于泄水建筑物和电站布置；船闸施工条件大为 简化，一般可干地施工，无需建筑围堰，施工质量也易得到保证；其 他水工建筑物对船闸通航条件的影响较小。但是这种布置占地较多； 需开挖引河，土石方挖方量往往很大。
nV Q q 86400
第四节 船闸在水利枢纽中的布置
船闸在水利枢纽中的布置，主要研究和解决以下问题： (1)船闸在水利枢纽的位置； (2)船闸引航道布置及与上、下游航道的连接； (3)船闸与水利枢纽建成后对环境，特别是对河势的影响； (4)通航水流条件和改善措施，泥沙淤积和防治； (5)船闸与同枢纽中各相邻主要建筑物位置的相互关系； (6)船闸与河岸的关系等。 这些问题往往是相互制约的，应根据地形、地质、水文、航 道等条件，主要建筑物的使用要求和施工条件等，统一协 调，妥善处理，寻求最优的布置方案。
H 1.6 T
Bc bc bf
Lx lc lf
国家标准《内河通航标准》中规定的宽度:8m、12m、16m、23m、34m。
1.5 ~ 2.0
二、船闸线数
船闸线数是船闸规模的重要部分，选择依据：船闸设计水平年内的客、 货运量，过闸的船型船队组成，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： (1)采用单线船闸不能满足设计水平年内过闸船舶数量、总吨位数、客货运 输量过闸的通过能力要求的； (2)客货运量大，船舶过闸繁忙的连续多级船闸，由于单线船闸影响运转要 等待和延长过闸时间，降低通过能力和船舶运输效率而不经济的； (3)运输繁忙和重要航道在年通航期内，不允许由于船闸检修、疏浚、冲沙 和事故等原因造成断航的； (4)客运、旅游等船舶多，过闸频繁，需解决快速过闸的； (5)区间小船、渔船和农副业船舶数量多，过闸频繁影响通过能力的。
4．下游设计最低通航水位 相应通航保证率 下游设计最低通航水位；历年的下游航道最低水位或者 深潭水位；枢纽下泄的最小瞬时流量相应水位。 多级船闸应采用下一梯级上游设计最低通航水位回水到船闸的相应水位 5．船闸上、下游校核高水位 船闸上游校核高水位，可采用枢纽的校核洪水水位或非常运用水位。船闸下游校核 高水位，可采用枢纽的校核洪水位或非常运用时最大下泄流量相应的下游最高 水位。 6．船闸下游校核低水位 下游校核低水位，可采用枢纽最小瞬时下泄流量相应的下游最低水位。 7．船闸上、下游检修水位 船闸检修水位，是船闸检修期间的上限水位，也是船闸建筑物设计水位之一。当水 位超过检修水位时，船闸不能抽干闸室的水进行检修。 8．船闸施工水位 施工导流
第二节 船闸设计水位和各部分高程
船闸设计水位通常包括船闸设计通航水位、船闸校核水位和船闸检修水位。
一、船闸设计水位
船闸设计通航水位应根据水文特征、航运要求、船闸级别、航道条件、两 岸自然条件、综合利用要求等因素综合分析确定。 1．上游设计最高通航水位 设计洪水频率（表4-1） 下的洪水流量 上游洪水位 对水利水电枢纽不得低于正常蓄水位，对航运枢纽不得低于正常挡水位 和设计挡水位。 2．上游设计最低通航水位 通航保证率 （表4-2） 上游最低通航水位 还应与枢纽的死水位和最低运行水位相比较取低值。 3．下游设计最高通航水位 设计洪水频率相应的最大下泄流量 对应的下游最高水位 有梯级衔接时尚应考虑受下一梯级回水的影响。
三、船闸级数
船闸级数直接影响船闸通过能力。船闸级数的选择，应根据船闸总水头、 地形、地质、水源、水力学等自然条件和可靠性、技术条件、管理运用 条件等，通过经济技术比较确定。 当水头较大，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，特别是受船闸水力学条件和闸门技术 条件的限制； (2)受船闸所处位置的地形、地质条件的限制，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)河流缺水，需要节省船闸耗水量，建省水船闸又不经济时。 影响船闸级数的因素很多，也很复杂，一般可按下述范围考虑： 当H<30m，采用单级船闸(H为水头)； 当30m≤H≤40m，经过技术和经济比较，采用单级或两级船闸； 当H>40m，采用两级或多级船闸。
第一节 船闸规模 第二节 船闸设计水位和各部分高程 第三节 船闸通过能力和耗水量 第四节 wk.baidu.com闸在水利枢纽中的布置
第一节 船闸规模
《船闸总体设计规范》JTJ305—2001; 《内河通航标准》（GBJ139-90）
一、船闸基本尺度
1．闸室有效长度： 2．闸室有效宽度 ： 3．门槛最小水深 ：
船闸在水利枢纽中布置时应遵循下述原则和要求： (1)船闸在通航期内应有良好的通航条件，满足船舶安全迅速通畅过闸 ，并有利于运行管理和检修； (2)遵照综合利用、统筹兼顾的原则，正确处理船闸与溢流坝、泄水闸 、电站等建筑物之间的关系和矛盾，优化布置，以发挥最大的综合效 益； (3)根据国民经济发展规划，做到远近结合，既要满足设计水平年内航 运的需要，又要考虑远景发展，充分留有余地； (4)在满足航运要求的前提下，应尽量选择经济合理、工程投资少、能 就地取材、施工方便的方案； (5)对大、中型和水流泥沙条件复杂的工程应进行模型试验，优选布置 方案。
二、船闸各部分高程
船闸高程包括船闸顶部高程和底部高程 1．船闸闸门门顶高程 (1)位于枢纽挡水前缘闸首工作闸门门顶高程应满足枢纽挡水要求。 (2)船闸非挡水前缘闸首的工作闸门门顶高程按通航要求。 (3)检修闸门门顶高程采用检修水位加安全超高。 2．闸首墙顶高程 船闸闸首墙顶高程根据闸门门顶高程、结构布置和构造、交通要求、邻近挡水 建筑物高程等确定，并不得低于闸门和闸室墙顶部高程。 3．闸室墙顶高程 闸室墙顶高程应为上游设计最高通航水位加超高。安全超高见表4-4（干舷高度） 4．闸首门槛顶和引航道底高程 闸首门槛顶高程分别为相应设计最低通航水位减门槛最小水深。引航道底高程 分别为相应设计最低通航水位减引航道设计最小水深。 5．闸室底板顶部高程 6．导航建筑物和靠船建筑物顶及引航道堤顶高程
第三节 船闸通过能力和耗水量
一、船闸通过能力 船闸通过能力系指单位时间内船闸能通过的货物总吨数(过货能力)或船舶 总数(过船能力)，是船闸的一项重要经济技术指标。 1．单向年过闸船舶总载重吨位
P1 n NG 2
1 NG P 2 ( n n 0) 2
年最大月货运量 年平均月货运量
1．引航道的布置方式： 2．引航道尺度 1)引航道长度： L l 1 l 2 l 3 导航段、调顺段、停泊段、过渡段、制动段 l 1 lc l 2 (1.5 ~ 2.0)lc l 3 lc l 4 10B 2)引航道宽度： B 0 bc bc1 bc 2 2b1
2．单向年过闸客货运量
3．影响船闸通过能力的因素 (1)船闸的技术水平； (2)外部条件； (3)船闸管理水平。 4．提高船闸通过能力的途径 （1）提高船闸的技术水平； （2）提高船队进出闸速度，缩短船队进出闸时间； （3）提高船闸管理水平。
二、船舶过闸方式和过闸时间 过闸方式：单向过闸；双向过闸；成批过闸。 1．单级船闸一次过闸时间 （1）单向一次过闸时间： T 1 4t1 t 2 2t 3 t 4+2t 5 （2）双向一次过闸时间： T 2 4t1 2t 2 2t 3 2t 4 4t 5
B 0 bc bc1 b1 b2
3)引航道的最小水深： H 0 1.5 （I~II）
T
H0 1.4 （IV级以下船闸） T
4)弯曲半径：
顶推船队（I~III级船闸）：R 4Lc 顶推船队（III级以下船闸）：R 3Lc 拖带船队：R 5Lc
二、船闸在枢纽布置中应注意的问题
(1)船闸及引航道应布置在一条直线上，上、下游引航道与主航道平顺连接， 有可供过闸船舶(队)停靠、系泊的足够尺度，其长度、宽度、转弯半径 和水深应符合规定。 (2)船闸宜布置在顺直稳定河段，上、下游引航道口门尽可能避开易淤积部 位，尤其是凸岸淤积区和枢纽下泄水流携带冲积物的淤积区及回流、缓 流淤积区。 (3)船闸宜临岸布置，不应布置在溢流坝、泄水闸、电站等两过水建筑物之 间，避开枢纽泄水建筑物泄水对船闸引航道进出口通航条件的干扰。 (4)船闸闸室宜布置在挡水建筑物的下游，同时船闸一般不应用作泄洪，在 特殊情况下必须用于泄洪时，则需在设计、布置等方面给予充分的考虑 和论证。
T 2 2t1 t 2 t 3 t 4+2t 5 2
（3）单级船闸船舶平均过闸时间： T (T 1 T 2 2) 2．连续多级船闸一次过闸时间 3．设中间渠道的船闸一次过闸时间
1 2
三、船闸耗水量 船闸的耗水量是船闸的一项重要的经济技术指标。 船闸的耗水量包括船舶过闸用水量和闸、阀门漏水量两部分。 1．单级船闸（直立闸墙）单向一次过闸的用水量： V 0 CH (1.15 ~ 1.20) LxBxH 双向一次过闸用水量： 1 V V0 2 单级船闸实际计算用水量：V 1 (V 0 1 V 0) 0.75V 0 2 2 2．闸阀门漏水量： q eu 3．船闸一天内平均耗水量：
Lc 2 B 2R B0
弯道加宽：
弯道中心角大于35°时， ⊿B适当加大 3．导航和靠船建筑物布置
五、施工期通航问题 通航方式与设施： （1）先建船闸通航； （2）修建临时船闸通航； （3）临时船闸结合导流明渠通航的综合方式。
三峡工程施工通航方案：
施工期通航采用明渠结合临时船闸的方案，采用分三期导流方 案进行施工。
(5)跨越(或穿越)船闸和船舶停泊区的建筑物以及电力线路等应不影响船闸 的正常使用和安全，尽量避免水、陆交通的相互干扰。
三、船闸通航水流条件
1．通航水流条件的概念:流速、流态及分布范围
2．引航道口门区
3．通航水流条件的标准：表4-5 4．泄水波和风浪 5．船闸灌、泄水不稳定流
四、船闸的引航道布置
一、船闸布置方式 船闸布置方式一般可分为闸坝并列式和闸坝分离式两大类。 1．闸坝并列式布置
按船闸闸室与坝轴线相对位置，还可分为船闸伸向坝轴线上游和 坝轴线下游两种。
2．闸坝分离式布置
闸坝分离式布置方式的优点是： 船闸不占河床宽度，有利于泄水建筑物和电站布置；船闸施工条件大为 简化，一般可干地施工，无需建筑围堰，施工质量也易得到保证；其 他水工建筑物对船闸通航条件的影响较小。但是这种布置占地较多； 需开挖引河，土石方挖方量往往很大。
nV Q q 86400
第四节 船闸在水利枢纽中的布置
船闸在水利枢纽中的布置，主要研究和解决以下问题： (1)船闸在水利枢纽的位置； (2)船闸引航道布置及与上、下游航道的连接； (3)船闸与水利枢纽建成后对环境，特别是对河势的影响； (4)通航水流条件和改善措施，泥沙淤积和防治； (5)船闸与同枢纽中各相邻主要建筑物位置的相互关系； (6)船闸与河岸的关系等。 这些问题往往是相互制约的，应根据地形、地质、水文、航 道等条件，主要建筑物的使用要求和施工条件等，统一协 调，妥善处理，寻求最优的布置方案。
H 1.6 T
Bc bc bf
Lx lc lf
国家标准《内河通航标准》中规定的宽度:8m、12m、16m、23m、34m。
1.5 ~ 2.0
二、船闸线数
船闸线数是船闸规模的重要部分，选择依据：船闸设计水平年内的客、 货运量，过闸的船型船队组成，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： (1)采用单线船闸不能满足设计水平年内过闸船舶数量、总吨位数、客货运 输量过闸的通过能力要求的； (2)客货运量大，船舶过闸繁忙的连续多级船闸，由于单线船闸影响运转要 等待和延长过闸时间，降低通过能力和船舶运输效率而不经济的； (3)运输繁忙和重要航道在年通航期内，不允许由于船闸检修、疏浚、冲沙 和事故等原因造成断航的； (4)客运、旅游等船舶多，过闸频繁，需解决快速过闸的； (5)区间小船、渔船和农副业船舶数量多，过闸频繁影响通过能力的。
4．下游设计最低通航水位 相应通航保证率 下游设计最低通航水位；历年的下游航道最低水位或者 深潭水位；枢纽下泄的最小瞬时流量相应水位。 多级船闸应采用下一梯级上游设计最低通航水位回水到船闸的相应水位 5．船闸上、下游校核高水位 船闸上游校核高水位，可采用枢纽的校核洪水水位或非常运用水位。船闸下游校核 高水位，可采用枢纽的校核洪水位或非常运用时最大下泄流量相应的下游最高 水位。 6．船闸下游校核低水位 下游校核低水位，可采用枢纽最小瞬时下泄流量相应的下游最低水位。 7．船闸上、下游检修水位 船闸检修水位，是船闸检修期间的上限水位，也是船闸建筑物设计水位之一。当水 位超过检修水位时，船闸不能抽干闸室的水进行检修。 8．船闸施工水位 施工导流
第二节 船闸设计水位和各部分高程
船闸设计水位通常包括船闸设计通航水位、船闸校核水位和船闸检修水位。
一、船闸设计水位
船闸设计通航水位应根据水文特征、航运要求、船闸级别、航道条件、两 岸自然条件、综合利用要求等因素综合分析确定。 1．上游设计最高通航水位 设计洪水频率（表4-1） 下的洪水流量 上游洪水位 对水利水电枢纽不得低于正常蓄水位，对航运枢纽不得低于正常挡水位 和设计挡水位。 2．上游设计最低通航水位 通航保证率 （表4-2） 上游最低通航水位 还应与枢纽的死水位和最低运行水位相比较取低值。 3．下游设计最高通航水位 设计洪水频率相应的最大下泄流量 对应的下游最高水位 有梯级衔接时尚应考虑受下一梯级回水的影响。
三、船闸级数
船闸级数直接影响船闸通过能力。船闸级数的选择，应根据船闸总水头、 地形、地质、水源、水力学等自然条件和可靠性、技术条件、管理运用 条件等，通过经济技术比较确定。 当水头较大，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，特别是受船闸水力学条件和闸门技术 条件的限制； (2)受船闸所处位置的地形、地质条件的限制，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)河流缺水，需要节省船闸耗水量，建省水船闸又不经济时。 影响船闸级数的因素很多，也很复杂，一般可按下述范围考虑： 当H<30m，采用单级船闸(H为水头)； 当30m≤H≤40m，经过技术和经济比较，采用单级或两级船闸； 当H>40m，采用两级或多级船闸。