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船闸与升船机设计的主要型式及适用条件

时间:2023-08-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:集中输水系统是将输水设备集中布置在闸首范围内。由于水流基本在闸室各部位较均匀地进入闸室,在船闸的有效尺寸较大,充、泄水水头与集中输水系统相同的情况下,船闸充、泄水时间与闸室停泊条件的矛盾相对较小。

船闸与升船机设计的主要型式及适用条件

船闸输水系统是由自上游向闸室充入和向下游泄出水体的各级廊道、控制水流的阀门及其启闭设备和必要的消能工,以及其他防止廊道发生声振或气蚀的设施等组成。

输水系统充水和泄水主要技术指标:

(1)满足按照过闸客、货规划运量规定的充水和泄水时间的要求。船闸的充泄水时间,随船闸的规模和水头不同而异。

(2)在确定的充、泄水时间内,船舶、船队在闸室内的停泊条件和引航道内的停泊、航行条件满足要求。

(3)在充、泄水过程中,输水系统的各部位及阀门设备,不会由于水流冲刷、空蚀、振动等造成破坏。

3.3.1.1 主要型式

船闸输水系统的型式多种多样,但按闸室充水和泄水的方式进行概括,可分为集中输水系统和分散输水系统两大类。

集中输水系统是将输水设备集中布置在闸首范围内。充水时,水流由布置在上闸首的设备控制,直接由船闸上游经上闸首从闸室的上游端流入闸室;泄水时,水流由布置在下闸首的设备控制,直接从闸室的下游端经下闸首泄向下游。由于船闸充水入闸室和泄水出闸室,都集中在闸室两头的闸首上进行,因而又称为头部(首部)输水系统。

分散输水系统是系统向闸室充水和向下游泄水时均在闸室的整个范围内分散地进行,系统的控制设备仍然布置在闸首上,系统由上游向闸室充水和向下游泄水的取、出水口,分散布置在整个闸室范围内。由于系统在闸首上布置廊道和阀门,在闸室内布置纵向或横向的出水廊道,因而又称为长廊道输水系统。分散输水系统根据船闸的水头和闸室有效尺寸的大小,按系统布置和结构不同的复杂程度,通常还可分为简单式分散输水系统和复杂式分散输水系统两种。前者采用的防空化措施相对比较简单,在闸室内同时出水支廊道通常只布置1~2个区段;后者采用的防空化措施相对比较复杂,在闸室内同时出水支廊道通常布置3~4个区段。

3.3.1.2 适用条件(www.xing528.com)

集中输水系统,一般适用于水头较低的船闸。由于在闸室中不设输水廊道,闸室结构比较简单,工程造价较低,但在船闸的有效尺寸较大、充泄水水头较高时,充泄水时间与闸室停泊条件的矛盾比较突出。

分散输水系统,一般适用于水头较高的船闸。由于水流基本在闸室各部位较均匀地进入闸室,在船闸的有效尺寸较大,充、泄水水头与集中输水系统相同的情况下,船闸充、泄水时间与闸室停泊条件的矛盾相对较小。但闸室结构比较复杂,工程造价也随之增加。

通常,当船闸水头和有效尺寸不大时,可采用集中输水系统,在国内外的工程实践中,船闸水头在12m以下时,集中输水系统曾得到广泛应用。但有的国家,如美国、西欧各国等为了获取更高的航运效益,要求尽可能缩短充、泄水时间,以减少船舶的过闸时间,提高船舶的周转率,减少货物的运输费用,在船闸水头为10m或更小时,亦采用造价较高的分散输水系统。在前苏联,则较多地考虑降低工程的投资,认为与分散输水系统相比较,在船闸水头为15m以下时,集中输水系统的工程费用可节省10%~60%,因此建议,当LH≤2000(L 为船闸闸室的长度,H 为船闸的设计水头)及H/SK≤3 时(SK为闸室的槛上水深)可不需论证就采用集中输水系统,只有当水头超过18~20m时,才考虑采用分散输水系统。

通过对国内外已建船闸运转资料的统计分析,船闸输水系统的型式,也可按照考虑输水时间和水头两个主要影响因素计算出的判别系数m初步选定。

式中 m——判别系数,当m>3.5 时,采用集中输水系统;当m<2.5 时,采用分散输水系统;当m=2.5~3.5 时,应进行技术经济论证或参照类似工程选定;

H——设计水头,m;

T——闸室充水时间,min。

式(3-1)考虑了输水时间及设计水头这两个影响输水系统型式选择的最主要因素,因而是比较合理的。

在分散输水系统中,又可分为简单式和复杂式两种。在对大中型水利枢纽船闸分散式输水系统方案进行比较时,究竟采用何种型式,通常按照船闸的水头和规模,根据已建工程的经验,可以30m左右的水头作为两者分界。

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