船闸总体设计

第四章 船闸总体设计

第一节 船闸规模

一、船闸基本尺度

船闸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。

闸室有效长度、有效宽度和门槛水深必须满足船舶安全进出闸和停泊的条件，并应满足下列要求：

（1） 船闸设计水平年各阶段的通过能力满足过闸船舶总吨位数量和客货运量要求；

（2） 满足设计船队，能一次过闸；

（3） 满足现有运输船舶和其他船舶过闸的要求。

1.闸室有效长度

闸室有效长度，是指船舶过闸时，闸室可供船舶安全停泊的长度。闸室有效长度起止边界按下列规则确定：

它的上游边界应取下列最下游界面(图4-1）：帷墙的下游面；上闸首门龛的下游边缘；采用头部输水时镇静段的末端；其他伸向下游构件占用闸室长度的下游边缘。

它的下游边界应取下列最上游界面（图4-1）：下闸首门龛的上游边缘；防撞设备的上游边缘；双向水头采用头部输水时镇静段长的一端；其他伸向上游构件占用闸室长度的上游边缘。

图4-1 船闸有效长度示意图

闸室有效长度x L 等于设计最大船队长度加富裕长度，即

f

c x l l L += (4-１)

式中 x L —— 闸室有效长度（m ）， c l —— 设计船队、船舶计算长度（m ）；当一闸次只有一个船队或一艘船单列过闸

时，为设计最大船队、船舶长度；当一闸次有两个或多个船队船舶纵向排

列过闸时， 则等于各设计最大船队、船舶长度之和加上各船队、船舶间

的停泊间隔长度；

f l —— 闸室的富裕长度（m ），与船队的尺度、队型和吨位有关，是确定闸室有效

长度的一项重要参数，根据船闸实践和船舶操纵性能，可取:

对于顶推船队：c f l l 06.02+≥；

对于拖带船队：c f l l 03.02+≥；

对于机动驳和其他船舶：c f l l 05.04+≥。

2．闸室有效宽度

闸室有效宽度，是指闸室两侧墙面最突出部分之间的最小距离，为闸室两侧闸墙面间的最小净宽度。对于斜坡式闸室，其有效宽度为两侧垂直靠船设施之间的最小距离。

闸室有效宽度可按下式计算：

f c x b b B +=∑ (4-２)

c f b n b b )1(025.0-+∆= (4-３)

式中：x B —— 船闸闸首口门和闸室有效宽度（m ）；

∑c b ——同一闸次过闸船舶并列停泊于闸室的最大总宽度（m ）。当只有一个船队或一艘船舶单列过闸时，则为设计最大船队或船舶的宽度c b ；

f b ——富裕宽度（m ）；

b ∆——富裕宽度附加值（m ）

，当c b ≤7m 时，b ∆≥1m ；当c b ＞7m 时，b ∆≥1.2m ； n ——过闸停泊在闸室的船舶的列数。

值得注意的是：闸室的有效宽度应不得小于按公式计算的值，并宜根据计算结果套用现行国家标准《河通航标准》中规定的8m 、12m 、16m 、23m 、34m 宽度。

3.门槛最小水深

门槛最小水深指在设计最低通航水位时门槛上的最小深度，与船舶（队）最大吃水和进闸速度有关，对船舶（队）操纵性和工程造价有较大影响，船闸运用和模型试验表明，增加富裕深度比增加富裕宽度有利。船舶（队）进、出闸时水被挤出或补充主要从船底下流入，如富裕深度小了，则影响水量的补充，增加船舶下沉量。我国船闸设计规采用门槛水深大于等于设计最大船舶（队）满载吃水的1.6倍，即：

T

H ≥1.6 (4-４) 式中 H ——门槛最小水深（m ）

T ——设计船舶、船队满载时的最大吃水（m ）。

闸室最小水深应为设计最低通航水位至闸室底板顶部的最小水深，其值应不小于门槛水深。设计采用的门槛最小水深和闸室最小水深，应充分考虑船舶、船队采用变吃水多载时吃水增大以及相邻互通航道上较大吃水船舶、船队需通过船闸的因素，综合分析确定。

船闸富裕尺度是计算船闸尺度的重要参数，与船舶的进闸速度、航行阻力、船闸通过能力和船闸安全运行有密切关系。富裕尺度小了，将降低船舶进闸速度，加大航行阻力，增加进闸难度和事故，延长进闸时间，降低船闸通过能力；富裕尺度大了，会增加工程投资，造成浪费。因此，必须选取合理的富裕尺度。式(4-1) 、(4-２)和(4-３)中的富裕尺度是参考国外船闸设计、运行实践和实船试验成果拟定的。此外，船闸富裕尺度还与船舶性能、单位功率拖（推）载量及驾驶技术等因素有关。这里提到的富裕尺度是按正常设计条件下拟定的。

在确定船闸基本尺度时，还应考虑船闸最小过水断面的断面系数η的要求。根据实验和观察，若η值过小，则船队、船舶过闸时，可能产生碰底现象。为保证船队、船舶安全顺利地过闸，一般要求：

η≥1.5～2.0 （4-5）

=/

Ω

Φ

式中：Ω——设计最低通航水位时，闸室过水断面面积（ｍ２）；

Φ——最大设计过闸船队、船舶满载吃水时船舯断面水下部分的断面面积（ｍ２）。

如果η值不满足上述要求，则应加大门槛水深，以增大闸室过水断面面积。

为了适应航运事业的发展，构成四通八达统一标准的航道网，各国均对天然（渠化）河流及人工运河划分了等级，制定了统一的通航建筑物标准。我国颁布的《河通航标准》中，对每级航道都规定了相应的航道尺度、船闸闸室有效尺度及水上跨河建筑物的净空尺度。因此，在工程实践中，当缺乏设计船型、船队资料时，只要确定了航道的等级，可根据现行国家标准《河通航标准》，并经过调查研究和方案比选确定船闸的基本尺度。

二、船闸线数

船闸线数是船闸规模的重要部分，应根据船闸设计水平年的客、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，由于单线船闸迎向运转要等待和