船闸设计开题报告

弧形阀门，降低阀门底的高程和快速开启阀门以及设通风孔等措施，随着这些关键技术的 突破，船闸的技术水平回有进一步的突破。 由于船闸水力条件和阀门几启闭机械技术条件的限制，当水头高至一定限度时，单级 船闸就成为不可能，需要采用多级船闸，包括连续多级船闸和设中间渠道的多级船闸。苏 联额尔齐斯河的明斯克船闸的水头最高为 67 米，分四级，但连续船闸通过能力小，过闸 费时多。而采用设中间渠道的多级船闸在国外有 10 多座，巴西图库鲁依设中间渠道的两 级船闸，是世界上水头最高、规模最大的梯级船闸。 在水源缺少的情况下，为发展水运、减少船闸过闸耗水两，欧洲一些国家采用了 省水船闸。 为适应海运需要，不少国家都兴建了大型海闸，世界最长的海串在比利时，有效长度 500 米，宽 57 米。最宽船闸在法国，有效宽 67 米。 为防咸水入侵海闸上游，影响上游水质，一些国家修建了防咸船闸。如法国修建了敦 克尔克港马迪克防咸船闸。 三、主要研究内容 本毕业设计的题目是《渠江富流滩船闸输水系统设计》 ，在完成整个船闸的初步设计 后，着重进行船闸输水系统的设计。初步设计包括以下几下项内容： 1、船闸总体平面布置 船闸及引航道在枢纽中的布置 （1）根据河势、地形及水流条件，进行坝轴线、船闸轴线、上下闸首以及上下游引航 道的布置（附图） ； （2）分析比较上下游口门区通航水流条件以及可以采取的工程措施； （3）分析比较上下游口门区防止泥沙淤积以及可以采取的工程措施； 2 船闸建设标准和总体布置 （1）根据规划航道等级、船型以及货运量，拟定船闸平面尺度和各部分高程（绘图、 表） ； （2）根据河道地形及货物流向，拟定引航道型式、各段长宽尺度及停泊区位置。 3 通过能力及耗水计算 （1）根据船闸的过闸时间、平均吨位、闸次组合等各项内容，分别验算近、远期船闸 的通过能力，使过闸货运量满足规划运量的要求； （2）船闸的耗水计算
对于船闸的结构设计，考虑设计中可能遇到的各种最不利组合进行各部结构的设计。 设计的要求需要满足《船闸总体设计规范》 、 《船闸水工建筑物设计规范》等规范的要求。
五、主要参考文献 [1]《船闸设计规范》[S]，北京：人民交通出版社； [2]《船闸设计》[S]，王作高主编，北京：水利水电出版社； [3]《渠化工程学》[S]，蔡志长主编，北京：人民交通出版社； [4]《港口航道与海岸工程毕业设计指南》[S]，北京：水利水电出版社； [5]《船闸总体设计规范》[S], JTJ305—2001； [6]《船闸水工建筑物设计规范》[S], JTJ307—2001； [7]《船闸输水系统设计规范》[S], JTJ306—2001； [8]《船闸启闭机设计规范》[S],北京：人民交通出版社，2006 年； [9]《船闸与升船机设计》[S],钮新强、宋维邦编著，北京：水利水电出版社。 [10]吴持恭，水力学（第三版） ［M］ ，北京：高等教育出版社，2003； [11]孙训方、方孝淑、关来泰，材料力学第四版[M]，北京：高等教育出版社,2002； [12]杨进良，土力学 [M]，北京：中国水利水电出版社，2000。 六、指导教师意见
毕业设计（论文）
题 学 专 学 学
目 乌江银盘高水头船闸输水系统设计 院 河海学院 业 港口航道与海岸工程 生 管拳 号 631203040307
指导教师 陈明栋
一、选题目的与意义 本次毕业设计是我校港航工程专业的毕业生在校期间最后一次全面性、总结性的教学 实践环节，它既是本专业学生在教师指导下运用所学知识与技能，解决具体问题的一次尝 试，也是本专业学生走向工作岗位前的一次“实战演习” 。 船闸是克服河流上建坝或天然形成的集中水位差的一种水工建筑物，它是由上下闸 首、闸门、闸室等组成。闸室灌水和泄水，使水位升降，像一种特殊的水梯，但它不像普 通电梯和升船机那样靠电力升降。船闸的闸首、闸室都是固定不动的水工建筑物，由闸首、 闸门、闸室围成固定不动的闸箱，起挡水作用。船舶过闸时，由廊道和阀门构成的输水系 统向闸室灌水，闸室水位上升；闸室向外泄水，闸室水位降落。停在闸室的船舶靠水的浮 力，随闸室水位升降，与上游或下游水面齐平，达到克服水位差的目的，通常称过坝建筑 物。因船舶过闸是由水的浮力来升降的，因此，营运的费用比较低，是过船建筑物中的一 种主要形式。 本次毕业设计选题是银盘高水头船闸输水系统设计，通过这次船闸输水系统设计可以 让我们，巩固、联系、充实、加深、扩大所学基础理论和专业知识；训练其综合运用所学 知识独立分析和解决实际工程问题的能力，同时训练其计算能力、绘图能力、论文撰写能 力、语言表达能力、创新能力，培养学生的敬业和合作精神；初步掌握港航工程设计工作 流程和方法；熟练运用计算机等工具提高工作效率；敢于创新，并能正确地将独创精神与 科学态度相结合；养成严肃认真、刻苦钻研、事实求实的工作作风。 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。
二、国内外研究现状 1．我国船闸建设的成就 在兴建水利枢纽，渠化河流和修建运河时，船闸是克服集中落差的一种通航建筑物。 船闸建设在我国具有悠久的历史，早在 2000 多年前，秦朝开挖的灵渠，克服水位差的陡 门就是船闸的雏形。新中国成立后，仅 40 年间，就建设了大、中、小各类船闸达 800 余 座，大大地推动了我国船闸技术的发展。50 年代建设的京杭运河，船闸的规模就比较大， 可以通过 4000 吨级的船队，运输十分繁忙，对沟通我国南北水运运输起着十分重要的作 用。70 年代兴建的长江该葛洲坝水利枢纽，船闸的规模和水头都居世界前列。而三峡船闸 是目前世界上规模最大、级数最多、总水头最高、施工难度最大的船闸。包括上、下游引 航道，船闸总长 6442 米，其中船闸闸室部分长 1621 米。 2．国外船闸建设的成就 由于水运运输具有价廉、低耗、量大的优点，世界上一些工业发达的国家中，内河运 输发展较快。作为内河航运建设重要组成部分的船闸建设也得到了较快的发展，多数国家 的现代船闸主要是 20 世纪 50 年代以后发展起来的。 国外船闸的建设很重视满足使用要求，在设计中注意选择好船闸位置和布置及引航道 通航条件，防治泥沙淤积，使船舶能安全可靠和迅速畅通的通过船闸。 为适应水运成网 和运量大的需求， 一些国家的内河尺寸向标准化和大尺度发展， 特别是船闸宽度逐渐统一， 内河成网，四通八达，起尺度满足设计船队原队一次过闸的需求。 随着运量的增大和发展，为满足客、货运量过坝的需要，不少枢纽兴建了双线或多线 船闸，但在建设步骤上，则根据各自的情况和条件的不同而有所不同，如苏联在伏尔加河 各级枢纽都同时修建了二线船闸，而在一些河流则使采取先建一线船闸，运量增大后再建 二线船闸。 为减少船闸级数，缩短船舶过闸时间，加快水运运输速度，适应高坝通航的需要，内 河船闸逐步向高水头发展。据不完全统计，国外单级水头大于 20 米的船闸有 30 多座，巴 西库鲁依船闸有单级 36.5 米，依泰普船闸单级水头约为 33～44 米，这些都反映了当前船 闸的世界水平。 高水头大型船闸的关键技术问题主要是船闸水利条件（特别是阀门水力条件问题） 、 闸、阀门和启闭机等技术问题。为解决高水头船闸在灌泄水时闸室和引航道内的停泊条件 以及非恒定流对过闸船舶航行的影响，采用了等惯性输水系统、旁侧引水或旁侧泄水以及 分散进水和分散泄水等措施，为解决阀门水力条件问题，特别是阀门气蚀问题，采用反响
指导教师： 时 间：
七、学院毕业设计（论文）指导小组意见
负 责 人： 时 间：
Hale Waihona Puke Baidu
四、研究方法与实施方案 对于船闸的总体平面布置，应根据乌江银盘段的地理条件、水位资料和河道的走势来 确定船闸的布置地点，以及在河岸左边还是右边。依据船闸设计的航道等级、近期及远期 的通过量，按照《船闸总体设计规范》 、 《内河航道通航标准》的规范要求，来确定船闸及 引航道的有效尺度、船闸各部位高程等。 对于船闸的输水系统设计，依据船闸的基本尺度、设计水头、输水时间等，按照《船 闸输水系统设计规范》的要求，确定输水系统的选型及廊道的各部尺寸，阀门形式及其规 格。另外，利用 CAD 制图画出船闸输水系统的布置图。
4 闸首尺度及闸阀门选型 （1）闸首尺度拟定； （2）闸、阀门选型。 5 输水系统水力计算 （1）输水系统选型； （2）水力计算，步骤是：①初拟阀门断面面积；②根据各段廊道面积比例，拟定输水 系统各廊道段的断面面积和高程，廊道换算长度，草绘输水系统布置图；③分灌泄水段计 算输水系统阻力系数，验算总阻力系数和流量系数；④绘制灌、泄水水力特性曲线。 （3）输水系统验算，步骤是①根据总阻力系数、阀门开启时间，验算闸室灌泄水时间； ②验算闸室和下游引航道停泊条件；③如果不满足便进行下阶段设计；④对于分散式输水 系统，增加验算廊道工作条件，如廊道转弯段压力、阀门段廊道工作条件及空化数等。 （4）对照水力特性曲线图，对廊道断面、阀门开启时间、阻力系数等进行优化，然后 重复（1）～（3）过程，直至满足要求。 6 闸室结构设计 （1）闸室结构型式选型，至少选择两个方案进行初步设计； （2）初步设计，就选择的两个方案进行同等精度设计，步骤是：①初拟闸室结构尺度、 高程以及配筋；②根据结构受力选择最不利荷载组合，如检修、完建以及高水等情况；③ 绘制计算简图和结构受力图； ④根据不同机构型式选择整体验算和结构验算内容， 如抗滑、 抗倾等并进行计算；⑤对于验算不满足要求或结构不合理情况进行机构的优化设计，包括 修改尺度、增加措施等方法。 （3）方案综合比较并提出推荐方案。