船闸输水系统设计

满足消能或输水时间要求的情况 组合式输水所采用的输水型式
及消能措施应按前述有关条文执行 但应考虑组合后的相互影响
第三节 集中输水系统的水力计算
第
条 本节水力计算适用于淹没出流的短廊道输水
其他输水型式可参考使用
第
条 集中输水系统水力计算的主要内容为
一 输水阀门处廊道断面面积
二 输水系统的阻力系数和流量系数
值可按下式计算
式中 第
闸室灌水时间 分 设计水位差 米
条 船闸输水系统的设计 一般需经水工模型试验
验证 当有类似工程经验可供参考且有充分论证时 可不进行水工 模型试验
第二节 船舶停泊标准
第
条 在船闸输水过程中 船舶允许系缆力 可按下式
计算
一 排水量为 吨和 吨以上船舶
式中
允许系缆力的纵向水平分力 千牛
积与正面出水面积的比值宜近似于闸室出现最大断面平均流速时
消能室顶板以上与顶板以下水深的比值 顶面格栅应中间密二侧
疏 正面出水可由立柱或用挡板调整流量分布 图
格栅式消能室的体积可按下式计算
式中 当
消能室体积 米 系数 取为 灌水时水流的最大能量 千瓦
时
当
时
式中
输水阀门开启时间 秒
闸室灌水时间 秒
闸室水域面积 米
第二节 集中输水系统的布置
条 集中输水系统及其消能工应布置在闸首及靠近
闸首的闸室范围内 消能段后应设镇静段 镇静段的长度可按下 式计算
式中
镇静段长度 米
经验系数 与船闸输水消能型式有关 对第一类消能
措施
对第二类消能措施
对第三类消能措施
在各类内消能
效果好的取小值
理论最大比能 千瓦 米 可通过第
条水力特
三角闸门门缝输水
平面闸门门下输水
弧形闸门门下输水
闸门上开小门输水
三 组合式输水 由上述某两种输水型式组成
第
条 集中输水系统的消能工有
一 消能室 箱
二 消力齿 消力槛
三 消力梁 消力格栅
四 垂直挡板 水平遮板
五 消力池
六 消力墩
七 其他
以上各种消能工应根据具体条件选用 在有帷墙的上 中闸首
宜利用帷墙构成消能室消能
第
条 闸室输水时间应根据确定的流量系数和阀门开启时
间按下式核算
式中符号与式
相同
第
条 集中输水系统灌 泄水水力特性曲线计算的内
容有
一 流量系数与时间的关系曲线
二 闸室水位与时间的关系曲线
三 流量与时间的关系曲线
四 能量与时间的关系曲线
五 比能与时间的关系曲线
六 闸室与上 下游引航道断面平均流速与时间的关系曲线
设计水位差 米
第
条 封闭式消能室的顶板应设通气孔 在闸室出现
最大的断面平均流速时消能室应全部淹没 消能室的进口应尽量
置于闸首前端 消能室内应设导墙及隔墙以引导水流使其在平面
上扩散 并应设消力梁及消力齿或消力槛以调整竖向流速分布 图
封闭式消能室的出口面积应大于两倍廊道出口断面积 消能
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室的体积可按式
计算 其中 可取为
三 输水阀门的开启时间
四 闸室输水时间
五 闸室输水的水力特性曲线
六 过闸船队 舶 在闸室和上下游引航道内的停泊条件
七 密封式输水阀门后廊道顶部的压力水头
八 开敞式输水阀门后的水跃
第
条 输水阀门处廊道断面面积在初步计算时 可根
据给定的输水时间和假定的阀门全开时输水系统流量系数按下式
计算
式中
输水阀门处廊道断面面积 米
第
条 设有固定系船柱的船闸 闸室灌 泄 水时的水
面升 降 速度应不大于 厘米每秒 设有浮式系船环时 可不
受此限制
第
条 船闸灌 泄 水时 上游引航道中最大纵向流速
应不大于
米每秒 下游引航道中应不大于
米
每秒
第
条 船闸正常运转时 输水系统各部位在一般情况
下宜不出现负压 在特殊情况下 其局部压力不宜产生超过 米的
第
条 集中输水系统消能措施的类型可根据水力指标按表
选择
各类消能措施的水力指标
表
消能措施 类别
第一类
第二类
第三类
水力 指 标 最大平均流速 水位差 最大平均流速 水位差 最大平均流速 水位差
部位 上闸首 中闸首 下闸首
米秒
米
米秒
米
米秒
米
表中
可按下列近似方法计算
上 中闸首
下闸首
式中 第
对上 中闸首为灌水时闸室最大的断面平均流 速 对下闸首为泄水时下闸首门后段最大的断 面平均流速 米 秒 闸室水域长度 米 各闸首的水位差 米 对中闸首应采用其二分之 一 闸室灌 泄 水时间 秒 槛上最小水深 米
其计算方法可按附录四进行
第
条 船队 舶 在闸室内的停泊条件可按下式核算
式中
船队 舶 所受的水流作用力 千牛 灌水时 可取为 灌水初期的波浪作用力
其中 其中
灌水初期的波浪作用力 千牛
其他符号与式
相同
泄水时 可取最大流量后船队 舶 所受的水流作用
力
由泄水水面坡降所产生的作用力 千牛 由闸室纵向流速所产生的作用力 千牛
对单级船闸
对多级船闸
为闸室水
域面积 米 设计水位差 米 阀门全开时输水系统的流量系数 可假定为
闸室输水时间 秒 重力加速度 米 秒 系数 与阀门门型和流量系数有关 可按附录一选用
输水阀门开启时间与输水时间的比值
可取
为
为输水阀门开启时间
第
条 输水系统的阻力系数和流量系数可根据确定的
输水阀门处廊道断面面积和拟定的输水系统各部分尺寸按附录二
允许系缆力的横向水平分力 千牛
船舶排水量 吨
二 排水量为 吨以下船舶
式中符号说明同上
三 在使用固定系船设备的情况下 按上式计算的允许系缆
力 应乘以
为系船缆绳与水平面的最大夹角
第
条 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 应按顶推船队中的单船
排水量计算
第三节 输水系统运转安全技术指标
造成破坏
第
条 对有双向水位差 多线船闸共用引航道 多级船
闸补溢水 省水 防止咸水入侵等要求的船闸 除满足第
条
外 还应满足各自特殊的要求
第
条 船闸输水系统分为集中 闸首 输水系统和分散
输水系统两大类型 可根据 值初步选定输水系统的类型
当
采用集中输水系统
当
采用分散输水系统
当
应进行技术经济论证 参照类似工程选定
第
条 开敞式消能室的消能工高度 应大于闸室最大
断面平均流速出现时段的闸室水深 图
开敞式消能室
的体积可按式
计算 其中 可取为
第
条 槛下输水的消能措施可采用消力池 消力梁 消
力齿或消力槛 消力墩和水平遮板 格栅等消能工 图
不应采用没有消能工的槛下输水
第
条 三角闸门门缝输水一般适用于闸室最大的断
面平均流速
图
槛下输水设简单消能工
图
弧形闸门门下输水设简单消能工
图
闸门上小门输水设消力梁
图
闸门上小门输水设导流板及消力槛和消力池
图
短廊道输水设消力槛
图
短廊道输水格栅式帷墙消能室
图
短廊道输水封闭式帷墙消能室
图
短廊道输水开敞式帷墙消能室
图
平面闸门门下输水开敞式消能室
图
弧形闸门门下输水开敞式消能室
图
短廊道输水设消力槛和消力池
及可
第 下式核算
按附录五计算 船队 舶 允许系缆力的纵向水平分力 千牛 按第
条计算确定 条 船队 舶 在上 下游引航道内的停泊条件可按
式中
泄水时 上 下游引航道内船队 舶 所受的水流作用 力 千牛 可按下式计算
其中
灌 泄 水时 上 下游引航道内的波浪作用力
性曲线的计算求得
镇静段长度一般采用
米
第
条 集中输水系统及消能工的布置应使水流能充分
消能和均匀扩散 在平面上应和闸室或下游引航道的布置相适应
在立面上应按闸室或下游引航道最大断面平均流速出现时段的
上 下游水位条件进行设计
第
条 短廊道输水的布置应满足以下要求
一 廊道进口的淹没水深应大于
为最大流量时
廊道进口断面的平均流速 为重力加速度 设计时应考虑灌水时
船闸设计规范
第二篇 输水系统设计
目录
第一章 一般规定
第一节 输水系统的要求和分类 第二节 船舶停泊标准 第三节 输水系统运转安全技术指标
第二章 集中输水系统设计 第一节 集中输水系统的型式和适用范围 第二节 集中输水系统的布置 第三节 集中输水系统的水力计算
第三章 分散输水系统设计 第一节 分散输水系统的型式及适用范围 第二节 分散输水系统的布置 第三节 分散输水系统的水力计算
第
条 集中输水系统的消能措施按其有无消能工以及
消能工的复杂程度可分为三类
第一类 无消能工 利用水流本身对冲 扩散或水垫进行消能 第二类 简单的消能工 在上 中闸首可采用消力齿或消力 槛 消力墩 消力池 水平格栅或遮板 消力梁或消能室等进行消能 图 在下闸首可采用单道或多道消力齿或消力槛进行消能 图
第四章 输水系统水工模型试验和原体观测 附录一 各种输水阀门的 值表 附录二 输水廊道阻力系数和流量系数的计算 附录三 闸室灌水初期各类输水系统的波浪力系数 值的计
算 附录四 闸室灌 泄 水水力特性曲线的计算 附录五 灌 泄 水时 停泊在闸室和上 下游引航道内船队 舶 所
受的各种水流作用力的计算 附录六 输水廊道换算长度和闸室水面惯性超高 超降 值的
负压 对水位差较大的船闸可按本篇第
条规定执行
第
条 当船闸闸室灌 泄 水时 闸室水位的最大惯性
超高 超降 值 在采取措施后 不宜大于 米
第二章 集中输水系统设计
第一节 集中输水系统的型式和适用范围
第
条 集中输水系统可分为三类
一 短廊道输水
无消能室的短廊道输水
有消能室的短廊道输水
槛下输水
二 直接利用闸门输水
米
闸门上小门输水的消能工可采用设在闸门上的消力梁 板
图
消能箱或门上导流板结合门后消力槛和消力池 图
闸门上小门输水应考虑因闸门门型而可能使水流偏斜
的影响 并采取相应的措施
无消能工的闸门门上小门输水适用于闸室最大的断面平均流
速
小于 米每少 设计水位差 小于 米的情况
第
条 组合式输水适用于采用一种输水型式尚不能
廊道进口前水面的降低
二 廊道进口最大平均流速不宜大于 米每秒 廊道进口宜
修圆 修圆半径可为
为廊道进口宽度
三 廊道进口转弯段中心线的平均曲率半径 不小于
为廊道转弯段的平均宽度 廊道内侧的曲率半径 可
取为
为设计水位差 廊道出口转弯段的 不小于
可取为
廊道其他部位转弯段的
不小于
四 廊道出口的淹没水深 对 级船闸 上闸首应大于
计算 附录七 分散输水系统输水阀门底缘空穴数的计算
第一章 一 般 规 定
第一节 输水系统的要求和分类
第
条 船闸输水系统包括进水口 阀门段 输水廊道
出水口 消能工 镇静段等
第
条 输水系统的设计 应满足下列基本要求
一 灌水和泄水时间
二 船队 舶 在闸室内的停泊条件和上 下游引航道内的停泊
和航行条件
三 船闸各部位在输水过程中不应被水流冲刷 空蚀 振动等
计算
第
条 输水阀门开启时间可按下式计算
式中
输水阀门开启时间 秒 系数 对锐缘平面阀门
对反向弧形阀门
阀门处廊道断面面积 米 波浪力系数 可按附录三选用 船队 舶 的排水量 吨 重力加速度 米 秒 设计水位差 米 允许系缆力的纵向水平分力 千牛
按第
条计
算确定
初始水位的闸室横断面面积 米
船队 舶 浸水横断面面积 米
能 也可采用第二类的消力齿或消力槛及消力池消能 图
及
第
条 有消能室的短廊道输水适用于有帷墙的上 中
闸首 可分为格栅式 封闭式和开敞式等三种 其消能室布置基本
符合第
条所列要求的为第三类消能措施 图
否则为第二类消能措施 图
第
条 格栅式消能室适用于帷墙高度不大的情况 其
出水总面积应大于廊道出口总面积的 倍 消能室顶部出水面
弧形闸
门门下输水的消能工 在低帷墙时可采用消力梁 消力齿或消力
槛 水平遮板等 图
在高帷墙时则可利用帷墙构成开敞
式消能室 图
不应采用没有消能工的平面闸门和弧形
闸门门下输水
平面闸门和弧形闸门门下输水的消能室体积可按式
计算 其中 可取为
第
条 闸门上开小门输水的孔口数不宜少于 个 其
布置应有利于水流的扩散 小门输水孔口的淹没水深不应小于
第三类 复杂的消能工 在上 中闸首应利用帷墙或开挖闸 底构成消能室 并需采用消力齿或消力槛 复杂的消力梁 垂直格 栅 挡板 等进行消能 图
在下闸首可采用消力齿或消力槛 消力墩 消力池 水平格栅 遮板 简单的消力梁等进行消能 图
图
短廊道输水设消力槛
图
短廊道输水设消力槛及消力池
图
短廊道输水设简单消能室
小于 米每秒 设计水位差 小于 米的条
件 当高于上述水力指标时 应增设门上小门或短廊道等形成组合
式输水
第
条 平面闸门及弧形闸门门下输水一般适用于有
帷墙的上 中闸首 当水位差大于 米时不宜采用 米以上应慎
重考虑水流掺气的影响
平面闸门门下输水的消能工可采用由帷墙 垂直挡板 消力梁
和消力齿或消力槛所组成的开敞式消能室 图
米 下闸首应大于 米 对
级船闸应分别大于 米及
米对
级船闸应分别大于 米及 米 廊道出口断
面宜扩大为廊道阀门处断面的
倍 自转弯段的起点至出
口 设中间导墙
五 对垂直转弯的短廊道应将阀门置于最低的廊道直线段上
对
级船闸经过论证 阀门方可设在廊道进口段
第
条 无消能室的短廊道输水适用于没有帷墙或帷墙
高度较小的上 下闸首 它的消能措施可采用第一类的水流对冲消