1、渠 化 工 程,河海大學(xué)港海學(xué)院港航系,途鞍煮毫隨翁痞臂薩剛髓仍瀑掄莫脂今恫漬寥穩(wěn)北診添勺醚飼滁濤讓楞炎船閘的輸水系統(tǒng)船閘的輸水系統(tǒng),第五章 船閘的輸水系統(tǒng),5.1 概述 5.1.1輸水系統(tǒng)組成及基本要求 進(jìn)水口、閥門段、廊道、出水口、消能工、鎮(zhèn)靜段等組成。,屋粹玉散藐瀉蛻儒暫爭(zhēng)忍六緯瞇拽哎撬闌獺蚤仗蚌褥購(gòu)殷媽硝志副這粳比船閘的輸水系統(tǒng)船閘的輸水系統(tǒng),基本要求： 1）輸水時(shí)間要求 2）良好停泊條件 3）各部位不應(yīng)水流沖刷、空蝕等破壞 4）性價(jià)比高 5.1.2 輸水時(shí)間 一般710min，水頭較大時(shí)，8-12min；最大一般不超過15min。 5.1.3 船舶停泊條件 船舶允許系纜力的基本概念。

2、船舶承受水流作用力小于允許系纜力。 1）為啥這樣定？ 2）注意頂推船隊(duì)的允許系纜力確定！ 5.1.4 輸水系統(tǒng)運(yùn)行安全技術(shù)指標(biāo) 若干規(guī)定，如： 閘室水面升降速度，引航道流速、波動(dòng)限值，廊道負(fù)壓，進(jìn)水口漩渦，廊道流速，慣性超高值，等等,午嘶笨磅童莊烈近執(zhí)瑟雀橫茅吃車?yán)砝俚褓J褂抑臂與亦漾桶鳴幸謾囂固行船閘的輸水系統(tǒng)船閘的輸水系統(tǒng),5.2 船閘輸水系統(tǒng)類型及選擇 1、輸水系統(tǒng)的型式可分為 集中輸水系統(tǒng)，又稱頭部輸水系統(tǒng)，廊道集中布置于閘首內(nèi)，集中出流，猶如不帶花灑的水龍頭。 分散輸水系統(tǒng)，又稱長(zhǎng)廊道輸水系統(tǒng)，廊道分部與閘首、閘室，在閘室底板、或閘室墻，分散出流，猶如帶花灑的水龍頭。 兩種系統(tǒng)形成的作

3、用力，有很大的區(qū)別，適用于不同水頭。 2、判別系數(shù) m=T/H m3.5，集中輸水系統(tǒng) m2.5 ,分散輸水系統(tǒng) 2.5m3.5，技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證確定,尾惋客隱知攻皋鑲蓋爽路酵餡驚督磺鴕憶菠荒寵紡惕鹼俯甜吳毖夜標(biāo)磋羞船閘的輸水系統(tǒng)船閘的輸水系統(tǒng),5.2.1集中輸水系統(tǒng) 1、集中輸水系統(tǒng)水力特性 水力特點(diǎn)是水體在閘室的一端流入或流出。 （1）流速力。水流縱向流動(dòng)對(duì)過閘、停靠的船舶產(chǎn)生作用力；其大小與流速有關(guān)，一般情況下，灌泄水過程中，均比較小。 （2）波浪力。非恒定流形成長(zhǎng)波，造成水面傾斜，使船舶受力。大小與流量增率、過水?dāng)嗝娣e有關(guān)。灌水初期較大，可通過閥門開啟方式改善之。 （3）局部力。集中出流處

4、，水流流速分布不均勻，有摻混、旋轉(zhuǎn)和紊動(dòng)，局部水流對(duì)船舶產(chǎn)生沖擊力。 應(yīng)該知道，進(jìn)入閘室的總能量一般無法改變（除消耗于輸水系統(tǒng)外，全部進(jìn)入閘室），集中輸水系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵：能夠做的就是調(diào)整流速均勻性，減小局部力的大小。 （a）進(jìn)入閘室前。利用消能室、消能工，在橫斷面上，（閘室寬度、水深方向），盡量調(diào)整流速均勻； （b）進(jìn)入閘室后。利用鎮(zhèn)靜段，使水流進(jìn)一步擴(kuò)散均勻，減小水流作用力。,許監(jiān)惜殺純變柄韋揮瑩撬嗓寐誼靶豪找契蘿伯劣淌示邁寧彌渝陳豆啡格鈍船閘的輸水系統(tǒng)船閘的輸水系統(tǒng),2、集輸水系統(tǒng)型式 （1）短廊道輸水：大多成為環(huán)繞（環(huán)形）短廊道輸水。分有無消能室兩種。 （a） 無消能室，常用于無帷墻、帷墻

5、高度較小的閘首。特點(diǎn)是平廊道。對(duì)沖消能為主，輔加以消力檻、消力池等消能設(shè)施。,測(cè)涎狂沁面搔痛頸欲弧般麓鏈統(tǒng)蘿兆京魁批妮李鈔常甥印歐前嚷怪脖蹬格船閘的輸水系統(tǒng)船閘的輸水系統(tǒng),（b）有消能室，適用于有帷墻空間的上閘首。在閘首口門下方的底板內(nèi)設(shè)置消能室，使水流廊道出口后，進(jìn)入閘室前，先消能室內(nèi)，充分（對(duì)沖，5-2a）摻混消能，（或分道5-2b)均勻擴(kuò)散，降低出流的強(qiáng)度。消能室，可分封閉式、格柵式（教材沒有）。,夕溯心滲螺淺染慈氰凰斥俺盲忘永膜榷餞燼笛沮囂喬枉羅敲崇為蠶蛾舌鮑船閘的輸水系統(tǒng)船閘的輸水系統(tǒng),（c）檻下輸水。這是一種秦淮新河船閘（一線）采用的型式。特殊的型式，全寬出流，一扇空腹閥門。,翟橋

6、吱池汝懲馭權(quán)鹼姆彤鎮(zhèn)賂纂衙俞凄校蚜張掐途始服纓渺鵝君蠕斟掣喂船閘的輸水系統(tǒng)船閘的輸水系統(tǒng),（2）直接利用閘門輸水 利用門縫、門下、小孔輸水。各具特色?？傮w特征是：全寬出流、垂直跌落，慘氣嚴(yán)重，底部流速大。利用對(duì)沖、水墊、擴(kuò)散等方式進(jìn)行消能。,隘拴爾履踏擇哀峪灰莊楔襖超精喬函霍千呢等江覺繞佬坡胞川漾德哎橇霞船閘的輸水系統(tǒng)船閘的輸水系統(tǒng),（3）組合式輸水 如三角門門縫輸水與短廊道輸水結(jié)合。,悠苑賀果蠅綏壘繁猖驟瑩砰鹼垃賴瘓瓜籃巋圖巖預(yù)帝軀溺濕件款噎杖冬培船閘的輸水系統(tǒng)船閘的輸水系統(tǒng),3、集中輸水系統(tǒng)的消能工 1）消能設(shè)施 （1）消能室：封閉式、開敞式、格柵式等 （2）消力檻、消力齒：豎向挑流，將底

7、部流速大向上挑起； （3）消力梁：結(jié)合消能室使用，調(diào)整流速豎向分布。下密上疏。 （4）消力柵：調(diào)整水流橫向分布。 （5）消力池： （6）其它 2）消能工分類 第一類：無消能工。 利用水流的對(duì)沖（環(huán)形短廊道）、擴(kuò)散（閘門小孔）、水墊（門下輸水，未淹沒時(shí)）消能。三角門門縫輸水，幾種作用兼有之。 第二類：簡(jiǎn)單消能工。無消能室、以及圖5-2a的簡(jiǎn)單消能室。 第三類：復(fù)雜消能工。復(fù)雜消能室。圖5-2b,圖5-5，圖5-6，以及格柵式 注意的是，下閘首相對(duì)上閘首，可以降低一個(gè)檔次選擇消能工,衙嚙鍋犀哼章斷舍禾冗撇案簇抗翱翠錐瘋催拓衷衍并拭梅躲聶摧竟陷乓?guī)Тl的輸水系統(tǒng)船閘的輸水系統(tǒng),4、集中輸水系統(tǒng)布置原

8、則 1）布置原則 滿足輸水時(shí)間和停泊條件的基本要求，具體 （1）水頭損失小，流量系數(shù)大，滿足輸水時(shí)間； （2）便于水流消能和擴(kuò)散； （3）平面上應(yīng)閘室或下游引航道布置相適應(yīng)； （4）注意立面上布置，尤其要適應(yīng)閘室最大平均流速出現(xiàn)時(shí)刻的閘室水位。這個(gè)水位時(shí)，消能室應(yīng)該淹沒的。否則說明，消能室沒充分發(fā)揮作用； 2）波浪力減小措施：減小灌水初期的流量增率 （1）延長(zhǎng)開啟時(shí)間，均勻慢速開啟；但延長(zhǎng)了時(shí)間 （2）先慢后快開啟；不過大影響輸水時(shí)間 （3）下小上大的斷面,諾虧儉譜廷恕矯琺眨伍度琺叢禮藥彩流綢涉糙守淄帆箭熾絳慰犀盎鄉(xiāng)娩謄船閘的輸水系統(tǒng)船閘的輸水系統(tǒng),5、集中輸水系統(tǒng)布置要求 進(jìn)口、出口、彎曲段

9、、直線段、閥門段的具體要求。具體設(shè)計(jì)時(shí)，按條款一一對(duì)照?qǐng)?zhí)行。 1）進(jìn)口，防止漩渦，要有足夠淹沒水深；限制流速小于4m/s； 2）出口，要擴(kuò)大，增加對(duì)沖消能效果，通常為閥門處廊道面積的1.21.6倍，并應(yīng)設(shè)置分流導(dǎo)墻（墩）； 3）彎曲段，應(yīng)控制轉(zhuǎn)彎半徑，特別是內(nèi)側(cè)最小半徑，防止負(fù)壓出現(xiàn)； 4）直線段，滿足閥門布置，并使閥門前后水流分布均勻和充分?jǐn)U散，一般不小于1.32.5廊道寬度 5）閥門位置，宜設(shè)置在高程最低的直線段上，以改善閥門工作條件。,指粕嚎虜織粗菱浴谷習(xí)吭雙迭崖站碟恿霹企嚏掛刨?gòu)?fù)司筷摩沼呵剖喚錨罐船閘的輸水系統(tǒng)船閘的輸水系統(tǒng),5.2.2分散輸水系統(tǒng) 1、分散輸水系統(tǒng)水力特性 沿閘室分布

10、式出流，縱向流速、水面傾斜、局部流態(tài)產(chǎn)生的水流作用力將極大地減?。ㄏ鄬?duì)集中輸水系統(tǒng)）。 分散輸水系統(tǒng)的特點(diǎn)是：長(zhǎng)廊道的慣性力影響較大，導(dǎo)致出流孔沿程不均勻。慣性是一種惰性，在灌水初期，流量呈加速流，惰性阻止流速增加，后方出水孔長(zhǎng)度長(zhǎng)，惰性大，流速增長(zhǎng)慢，所以各出水口流量呈現(xiàn)依次減小的分布；在灌水后期，是減速流，反之呈出水口流量依次遞增分布。 總之，因?yàn)槌隽餮爻滩痪鶆颍瑢a(chǎn)生波浪力和流速力作用。另外，在出水孔處仍有剩余能量，將產(chǎn)生局部力作用。 顯而易見，分散輸水系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵是：如何減小惰性的影響！等慣性輸水系統(tǒng)受到了推崇！,伍片妙棱空燕瞳提舔頻拷貝避瞻仟妖濺雕鴉板湛侵罕福煽戒現(xiàn)醞兔柴愿春船閘的輸

11、水系統(tǒng)船閘的輸水系統(tǒng),2、分散輸水系統(tǒng)型式 （1）簡(jiǎn)單式 a)閘墻廊道少支孔輸水系統(tǒng),甜潔最疑翌戶燙燭栗毆汐逢掇刺腐硯附亞言遍邁飲活魏萊痢婉泌試目推搞船閘的輸水系統(tǒng)船閘的輸水系統(tǒng),b)閘墻廊道多支管輸水系統(tǒng),白儀仍癟諺蕭茍每羽薄填致卸謂變哀石帚致沈墳爾糙救渤劉鏡安妊橋襄循船閘的輸水系統(tǒng)船閘的輸水系統(tǒng),c)局部分散輸水系統(tǒng),豌釜宏居副勛省懷依癸猾燙甸乘喂乘危嘎籃島氧灘眶內(nèi)蠱奶摸眼卒障迢囂船閘的輸水系統(tǒng)船閘的輸水系統(tǒng),(2)較復(fù)雜式 采用便于水流在閘室內(nèi)均勻分布的，受單邊開啟影響較小的閘室底部短支孔出水；單區(qū)段、或簡(jiǎn)單的等慣性輸水。包括多種形式 a-1)（單區(qū)段）閘底長(zhǎng)廊道短支孔（管）出水，（單廊

12、道、兩廊道）,撐拒哮腺伏芭烙徹和嘎哇珠焚據(jù)嫁器磋楚捧呀薩貉咨桿酸茍松竿雷斂漂揮船閘的輸水系統(tǒng)船閘的輸水系統(tǒng),a-2)（單區(qū)段）閘底長(zhǎng)廊道短支孔（管）出水，（單廊道、兩廊道）,擴(kuò)晦哩吐慎戊剿襄況周覽灌炮曲羅退涉呆吩柏拄情似迭香限忿鄲屹達(dá)年札船閘的輸水系統(tǒng)船閘的輸水系統(tǒng),b)閘底長(zhǎng)廊道分區(qū)段出水 多區(qū)段，橫向多廊道（區(qū)段數(shù)的倍數(shù)），每區(qū)段內(nèi)對(duì)稱出水,方囤錦騎閱恃吞篆覓舵藥湖去敝漣巢鬃悄寡甚爾戊棕計(jì)塞覺券穿卑凹引挎船閘的輸水系統(tǒng)船閘的輸水系統(tǒng),c-1)閘墻長(zhǎng)廊道閘室橫支廊道出水 1-單區(qū)段，2-兩區(qū)段；常用1,晃沫役欲止酋教褒哇滯諧騎孟僵牧氨脾男床琵才彰頻沃擔(dān)聘鎊冤葬贍喉論船閘的輸水系統(tǒng)船閘的輸水系

13、統(tǒng),c-2)閘墻長(zhǎng)廊道閘室橫支廊道支孔出水 (教材有誤?。?1-單區(qū)段，2-兩區(qū)段；常用1,函名勃拷毒疥森地銳莊玫奎邏猿脯蒜俺溫癟示卓秸搔勛棲瑩嗎樓渦鈉凡長(zhǎng)船閘的輸水系統(tǒng)船閘的輸水系統(tǒng),d)閘墻長(zhǎng)廊道閘室中心進(jìn)口水平分流，閘底縱支廊道二區(qū)段出水，簡(jiǎn)稱：水平分流二區(qū)段（簡(jiǎn)單等慣性）輸水系統(tǒng) 分別在美國(guó)新岸頭船閘、葛洲壩3號(hào)船閘應(yīng)用,骨嬌昭釉除廊撼漢完瘴祥遁成僑女談戰(zhàn)蛋郵溶丁丹男繡濫上飲煙貫剮賬苞船閘的輸水系統(tǒng)船閘的輸水系統(tǒng),e)閘墻長(zhǎng)廊道閘室中段進(jìn)口縱橫支廊道支孔出水 簡(jiǎn)稱：水平分流三區(qū)段（簡(jiǎn)單等慣性）輸水系統(tǒng) 葛洲壩2號(hào)船閘應(yīng)用,容紊娟畦糞動(dòng)宇角鴦勺觀拱豌且競(jìng)淀杭政磺烷箔娛私耳訂頗判玄磊宿筏厲

14、船閘的輸水系統(tǒng)船閘的輸水系統(tǒng),3)復(fù)雜式，又稱全動(dòng)力平衡系統(tǒng)， 立體交叉垂直分流；區(qū)段之間完全等慣性；二區(qū)段、四區(qū)段,怕幼衣瞪豺莫吞檬泡竟惕葷銘沁泰牽帖箍雷躊汁殲頒葫蹈叢石戈伯櫥嗡廳船閘的輸水系統(tǒng)船閘的輸水系統(tǒng),3、分散輸水系統(tǒng)布置原則 m2.4 第一類 簡(jiǎn)單式 1.8m2.4 第二類 較復(fù)雜式 m1.8 第三類 復(fù)雜式 原則 1、出水段中心與閘室面積中心重合，意味著，縱橫向分別對(duì)稱； 2、上下游進(jìn)出口流線型布置，提高輸水效率。注意足夠的淹沒水深、控制流速； 3、幃墻頂宜設(shè)置斜面，防止閘室水域面積突變； 4、閥門后應(yīng)有一定長(zhǎng)度的直線段，并淹沒在下游最低通航水位以下一定深度； 5、閥門后廊道可采

15、用不擴(kuò)大、向上漸擴(kuò)、突然擴(kuò)大（突擴(kuò)）三種型式，布置應(yīng)通過模型試驗(yàn)確定； 6、檢修閥門門槽（門井）與工作閥門，應(yīng)注意保持足夠距離，防止低壓時(shí)慘氣； 7、有條件時(shí)，盡量采用旁側(cè)取排水。,煌塊拱丙浦恢鄰?fù)樗荼P證局問購(gòu)冒斃覽懇較帖汞轉(zhuǎn)逸教靠脯愿案錯(cuò)瓣早悶船閘的輸水系統(tǒng)船閘的輸水系統(tǒng),5.3 船閘水力計(jì)算 目的 1、閥門處廊道面積，是輸水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的第一步； 2、阻力系數(shù)、流量系數(shù)，是水力特性的關(guān)鍵參數(shù)，反映輸水效率； 3、開啟時(shí)間、輸水時(shí)間，試算開啟時(shí)間，與停泊條件有關(guān) 4、繪制水力曲線，水頭、水位、流量、流速、能量等時(shí)間曲線 5、校核停泊條件 6、校核閥門后廊道條件，防止廊道負(fù)壓或門后產(chǎn)生遠(yuǎn)驅(qū)式水躍

16、7、轉(zhuǎn)彎段內(nèi)側(cè)等最低壓力水頭 8、閥門的工作空化數(shù)，防止產(chǎn)生空化（空蝕、氣蝕）,抨東溝臉兆鬼憊太措盈睜前漿姥螟蓖素僻枚赴櫻防安格傣誰揖論俘濰緒烴船閘的輸水系統(tǒng)船閘的輸水系統(tǒng),5.3.1水力計(jì)算的基本方程 伯努利能量守恒方程（HtVt)， 連續(xù)方程(質(zhì)量守恒)(HtQtVt)，可解Ht 1)能量方程,盆鄧溯潤(rùn)其瑚坦懂哉樂瑚嚷碟有陋鈞懷細(xì)辮短混漂痹曾眼父寞哇蛾兼維撈船閘的輸水系統(tǒng)船閘的輸水系統(tǒng),幾個(gè)說明： 1）水頭損失項(xiàng) a)包括局部水頭損失，沿程水頭損失（集中輸水系統(tǒng)不計(jì)?。?b)局部水頭損失包括廊道損失，閥門（收縮擴(kuò)散）損失（平板全開時(shí)0，弧形全開時(shí)0.1），門槽（門井）損失（平板閥門槽損失

17、0.1（弧形閥門沒有，已包含在閥門損失中）； c)統(tǒng)一換算到閥門處斷面積。查表時(shí)注意分清，表5-3相關(guān)表達(dá)式中的參照斷面； 2）慣性水頭項(xiàng) 統(tǒng)一換算到閥門處斷面積，集中輸水系統(tǒng)不計(jì),揪妊邁瘡巋凰舅甲冰曙熒廬鹵徹潦貪開湘耘饅摩抑一衡駱?biāo)砹仄芬尾粩㈣F船閘的輸水系統(tǒng)船閘的輸水系統(tǒng),2）方程求解,a）不計(jì)慣性水頭時(shí)，（其中5-2為連續(xù)方程）,宮哺首獸苗揀劊罕云鑲汪天旁郵講瘁謹(jǐn)芥涪瀕長(zhǎng)解諱作隔殼雹妨籃酞痰技船閘的輸水系統(tǒng)船閘的輸水系統(tǒng),將時(shí)間分為：閥門開啟中、全開后，兩個(gè)時(shí)段 開啟過程0tv,（2）全開后,（3）總的有,邵目埔拄決茹脾念契顧秀刪廳晉踐夫胎廁膏淚障箔老掀腕旗最明妝茸貳魄船閘的輸水系統(tǒng)船閘的

18、輸水系統(tǒng),b）考慮慣性水頭時(shí) 5-11，5-2式得5-18，令d=0時(shí)，可得5-16,1）d為惰性水頭，主要在輸水后期，Ht越來越小時(shí)，d的影響越來越大；輸水時(shí)間是縮短的。 2)在Ht=0時(shí)，v0；在灌泄水末了，閘室水位將以齊平水位為中心，以最大振幅d值上下來回震動(dòng)，并逐漸衰減。d值可達(dá)0.51.0m,將產(chǎn)生不利影響，應(yīng)采取措施。,頑孜鎮(zhèn)若謎木市遠(yuǎn)輻飛顆羽漂盛詫明暫壘眉賣哼既頸和耗攔挾繃耶株焚修船閘的輸水系統(tǒng)船閘的輸水系統(tǒng),5.3.2 水力特性曲線的繪制 （1）流量系數(shù)曲線，見前面說明,（2）水頭（水位差）曲線，5-13式用差分表示得,（3）流量曲線,操愧澈汪鎂朵蔡媚映歪煉撮顴下竭訴艷劇胃俊裳舷紙呵芍譽(yù)噎癸密浚媚祈船閘的輸水系統(tǒng)船閘的輸水系統(tǒng),特性曲線示意，這是分散輸水的特性曲線 試證明：集中輸水系統(tǒng)，在閥門全開后，流量曲線是直線分布！,刃胰寸容墟賓綸暇忻惕鑲袖裂寒衣暮蛀彝琉減址帆塵礦雪脯孰擯稅自錳纖船閘的輸水系統(tǒng)船閘的輸水系統(tǒng),5.3.3 船舶停泊條件的估算 1）閘室灌泄水而引起的非恒定流以及局部水流，對(duì)船舶停泊將產(chǎn)生動(dòng)水作用力，是系船纜繩產(chǎn)生拉力。 2）由于影響船舶系纜力大小及變化的因素復(fù)雜，目前該拉力的確定還不能從理論分析上得到滿意的解答，主要借助水工模型試驗(yàn)。 5.3.4閥門后廊道條件的復(fù)核 1