连江架桥石航运枢纽船闸设计

1、连江架桥石航运枢纽船闸设计第 1 章 船闸总体设计船闸主要由闸首、闸室、引航道、导航和靠船建筑物及相应的设备组成。上闸首：17.0 ´ 34.0（长 ´ 宽）；下闸首：20.0 ´ 34.0（长 ´ 宽）；闸室：16.0 ´ 150.0 ´ 2.0（长 ´ 宽 ´ 门槛水深）。如图 1.1。1、 上闸首 2、下闸首 3、闸室 4、上引航道 5、下引航道 6、导航建筑物7、靠船建筑物图 1.1船闸组1.1 船闸基本尺度1.1.1 船闸尺度(一)设计船型船闸尺度选择须进行技术经济综合论证，应符合国民经济发展和我国水运网

2、发展对航道建设的要求，主要基本尺度应采用有关部门制定的统一标准。本设计采用 100t 机动驳船： 45´ 5.5 ´1m(长 ´宽´ 吃水），一次过闸设计为 2 列 3排的队型，6 艘机动驳船同时通过，船闸等级为级。（二）船闸有效长度船闸基本尺度是指船闸有效尺度，即船闸正常通航过程中，闸室为满足过闸船队安全停泊和通过所需的尺度。包括闸室有效长度 L x ，有效宽度 B x 和门槛水深 H。1. 闸室有效长度 L xn+i式中： L x 闸室有效长度；1（1-1）Lx = å lc fl连江架桥石航运枢纽船闸设计nå lic设计最大过闸

3、船队（舶）的长度，本设计中是船队的总长度；l f 富裕长度，视过闸船队（舶）类型不同，按下列数据采用顶推船队： l f ³ 2 + 0.06l c （m）；拖带船队： l f ³ 2 + 0.03l c （m）；非机动船： l f ³ 4 + 0.05lc （m）；上闸首船闸中心线头部输水的镇静端帷墙的下游面防撞装置的上游面下闸首门槛的下游边缘图 1.2船闸有效长度示意图门槛的上游边缘船闸闸室有效长度起止边界的确定应符合下列规定（1）上游边界应取下列最下游界面（图 1.2）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

4、边缘（2）下游边界应取下列最上游截界面（图 1.2）下闸首门龛的上游边缘双向水头采用头部输水时镇静段的一端防撞装置的上游面其他伸向上游构件占用闸室长度的上游边缘故 Lx = 4 ´ 45 + 4 + 0.05 ´ 3 ´ 45 = 145.75 （m） 取 Lx = 150 （m）2连江架桥石航运枢纽船闸设计2. 船闸闸首口门和闸室有效宽度不应小于按下列公式计算的宽度，并采用现行国家标准内河通航标准（GBJ139）中规定的 8m、12m、16m、23m、34m 宽度。B x = å bc + b fb f = Db + 0.025(n - 1)bc式中：

5、 B x 闸室有效宽度（m）；（1-2）å bc 同一闸次过闸船队（舶）并列停泊的最大总宽度（m），当只有一个船队（舶）过闸时，则为设计最大船队（舶）的宽度 bc ；b f 富裕宽度（m）；Db 富裕宽度（m），当 bc £ 7 ( m ) 时， Db ³ 1.0(m)当 bc > 7 ( m ) 时， Db ³ 1.2(m)n过闸停泊在闸室的船舶的列数 n=2。故 Bx = 5.5 ´ 2 + 1.0 + 0.025 ´ (2 -1) ´ 5.5 = 12.1357 (m)，取 Bx = 16 (m)。3. 船闸门槛

6、最小水深为设计最低通航水位至门槛顶部的最小水深，并应满足设计船舶、船队满载时的最大吃水加富裕深度的要求，按下列公式计算：HT³ 1.6（1-3）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）；故 H ³ 1.6 ´ 0.9 = 1.44(m) ，取 H=2.0(m)。4. 最小过水断面系数h ，应满足下式要求：h =wF³ 47（1-4）式中：设计最低通航水位时，闸室过水断面面积；F 船队满载吃水时，船舯横断面水下部分的断面。故h =16 ´ 2.00.95 ´ 5.5 ´1= 6.124 ，满足要求。3

7、连江架桥石航运枢纽船闸设计表 1-1 船闸基本尺度表1.1.2 船闸线数船闸的线数应根据船闸在设计水平年内的客货运量，船闸设计（实际）通过能力，过闸的船型、船队组成、地形条件和船闸所在河流的重要性等因数确定。根据设计船型和近期主要过闸船队及预计的近期和远期通过能力。该枢纽的设计代表船型：机动驳船，尺度为 45.0 ´ 5.5 ´1.0 (m)。同时根据船闸的通过能力计算可知，单线船闸的通过能力可达到 383.4 万吨，足以满足该枢纽处的通过能力，本枢纽采用单线船闸。1.1.3 船闸级数（一）船闸级数的选择应根据船闸总水头，通过能力可靠性和航运效益，技术水平，地形、地质条件，

8、施工条件和管理运用等条件进行技术经济比较。一般情况应优先选择单级船闸，当受自然和技术条件限制，属下列情况之一者，应采用多级船闸：1. 船闸水头较大，采用单级船闸水力学等条件不能满足要求的；2. 受闸址地形、地质条件的限制，经不同级数方案比选技术经济合理的；3. 水源困难，受供水限制，必须节省船闸耗水量的；（二）船闸级数，可按下列情况确定：1. 水头30m，采用单级船闸；2. 水头 30 40 m，采用单级或两级船闸；3. 水头40m，采用两级或多级船闸。（三）结合本枢纽处的水头、地形、地质条件确定该枢纽的级数：1. 枢纽不同水位组合时的设计水头上游最高通航水位，下游最高通航水位：H=33.73

9、3.19=0.5 m上游最高通航水位，下游最低通航水位：H=33.728.5=5.2m枢纽正常挡水位，下游最低通航水位：H=33.128.5=4.6m上游最低通航水位，下游最低通航水位：H=33.128.5=4.6m考虑到各种水位组合出现的概率，取本次设计中的设计水头为 4.6m，即枢纽正4闸室有效长度（m）闸室有效宽度（m）门槛水深（m）150162.0连江架桥石航运枢纽船闸设计常挡水位与下游最低通航水位的差值。由于 H=4.6m<30m，所以该枢纽采用单级船闸。2. 该枢纽船闸所在处，地势平坦，地质条件良好，适合修建单级船闸，同时单级船闸在施工条件、运用管理及技术水平等方面较多级船闸

10、易于满足。1.2 船闸设计水位和各部分高程1.2.1 船闸设计水位的确定船闸设计水位主要包括船闸上下游设计最高通航水位、设计最低通航水位、校核高水位、校核低水位、检修水位和施工水位，应根据水文特征、航运要求、船闸级别、有关水利枢纽和航运渠化梯级运用调度情况，并考虑航道冲淤变化影响、两岸自然条件和综合利用要求等因数，综合研究确定。1. 上游设计最高通航水位为下游设计最高通航水位加雍高：31.19m2. 下游设计最高通航水位按坝址洪水重现期 20 年一遇取定：39.20m3. 上游设计最低通航水位：33.10m4. 下游设计最低通航水位按通航保证率 92%取定：28.50 m5. 上游检修水位取枢

11、纽正常挡水位：33.10 m6. 采用官厅水库公式计算波浪浪高：2hw = 0.0166 ´ W 1.25 ´ D 0.33（1-5）式中：W计算风速取 W=1.8（m/s）；D吹程（m） 取（35）倍的河宽。取 D=4 ´ 120=480（m）；127. 最小安全超高值不应小于 0.3，这里取 0.4（m）8. 空载干舷高度取：1.0（m）9. 引航道最小水深： H 0 ³ 1.4 ´ 0.9 = 1.26 （m）取 2（m）1.3.2 船闸各部分高程1. 上闸门门顶高程 H 1 =上游校核洪水位+超高+浪高H 1 =39.2+0.4+0.1

12、24=39.7（m）5故 hw = ´ 0.0166 ´1.81.25 ´ 4800.33 = 0.124 （m）。连江架桥石航运枢纽船闸设计2. 下闸门门顶高程 H 2 =上游最高通航水位+超高H 2 =39.7+0.4=34.1(m)3. 上闸首墙顶高程 H 3 =上闸门门顶高程+超高H 3 =37.95+0.4=40.1（m）4. 下闸首墙顶高程 H 4 =下闸门门顶高程+超高 ³ 上闸首墙顶高程H 4 =34.1+0.4=34.5（m）5. 闸室墙顶高程 H 5 =上游设计最高通航水位+空载干舷高度H 5 =33.7+1.0=34.7(m)6.

13、上闸首门槛顶高程 H 6 =上游设计最低通航水位-门槛水深H 6 =33.1-4.6=28.5(m)7. 下闸首门槛顶高程 H 7 =下游设计最低通航水位-门槛水深H 7 =28.5-2.0=26.5(m)8. 上游引航道底高程 H 8 =上游设计最低通航水位-引航道最小水深H 8 =33.1-2=31.1（m）9. 下游引航道底高程 H 9 =下游设计最低通航水位-引航道最小水深H 9 =28.5-2=26.5（m）10. 闸室底高程 H 10 =下游设计最低通航水位-门槛水深H 10 =28.5-2=26.5 (m)11. 上游导航墙及靠船建筑物顶高程 H 11 =上游最高通航水位+空载干

14、舷高度H 11 =33.7+1.0=34.7(m)12. 下游导航墙及靠船建筑物顶高程 H 12 =下游最高通航水位+空载干舷高度H 12 =31.19+1.0=32.19(m)6连江架桥石航运枢纽船闸设计表 1-2 船闸各部分高程表图 1.3 船闸纵断面高程示意图 单位：m1.3 引航道1.4.1 引航道的平面布置引航道的平面布置应根据船闸规模、尺度，客货运量、设计船型船队、通过能力和7序号计 算 内 容船闸各部高程(m)1上闸门门顶高程39.72下闸门门顶高程34.13上闸首墙顶高程40.14下闸首墙顶高程34.55闸室墙顶高程34.76上闸首门槛顶高程28.57下闸首门槛顶高程26.58

15、上游引航道底高程31.19下游引航道底高程26.510闸室底高程26.511上游导航及靠船建筑物顶高程34.712下游导航及靠船建筑物顶高程32.2连江架桥石航运枢纽船闸设计过闸方式，并结合地形、地质、水流、泥沙及上下游航道等条件研究确定。图1.4 反对称型图1.5 对称型图1.6 非对称型考虑到该渠化河段上的货流主要是双向货源较多，该枢纽处的引航道采用对称型。1.3.2 引航道的尺度（一）引航道的长度包括导航段 l1 ，调顺段 l2 ，停泊段 l3 , 过渡段 l4 , 制动段l4/。1. 导航段长度 l1l1 ³ Lc式中： l1 导航段长度（m）；Lc 顶推船队为设计最大船队长

16、，拖带船队或单船为其中的最大船长。故 l1 ³ 45(m) ，取 l1 = 45(m) 。2. 调顺段长度 l 2l2 ³ (1.5 2.0) Lc = (1.5 2.0) ´ 45 = (67.5 90)m取 l2 = 80(m) ，符号意义同上。3. 停泊段长度 l 3l3 ³ Lc = 45(m)取 l3 = 135(m) ，符号意义同上8连江架桥石航运枢纽船闸设计4. 过渡段长度 l 4l4 ³ 10DB = 10 ´ (30 - 20) = 100(m)式中： l 4 过渡段长度（m）；DB 引航道宽度与航道宽度之差 。5.

17、 制动段长度 l4'制动段 l4' 与过渡段 l4 重合（二）引航道的宽度1. 对称型单线船闸引航道的宽度。考虑引航道两侧停靠过闸船队（舶）的情况，可按下式计算：B0 ³ bc + bc1 + Db1 + Db2 = 5.5 + 5.5 + 5.5 + 0.5 ´ 5.5 = 18.75(m) 取 21m式中： B0 设计最低通航水位时，设计最大船舶、船队满载吃水船底处的引航道宽度（m）；bc 设计最大船舶船队的宽度（m）；bc1 一侧等候过闸船舶、船队的总宽度（m）；Db1 船舶、船队之间的富裕宽度，取 Db1 = bc ；Db2 船舶、船队与岸之间的富裕

18、宽度， Db2 = 0.5bc 。2 . 引航道的底宽 Bn=B0-2m(H0-T)式中： H0在设计最低通航水位时，引航道底宽内最小水深（m）；T设计最大船泊的满载吃水（m）。Bn = 21 - 2 ´1´ (1.5 - 1) = 20(m) 。3. 引航道口门区是引航道的重要区段，要解决好与河流原航道的连接，其轮廓尺度和连接布置要满足船舶安全通畅进出引航道的要求。引航道口门宽不应小于 1.5倍引航道宽度，当受水流、风、浪的影响较小时，可适当减小。当口门区不能与主航道平顺衔接时，应设置连接段，连接段应与口门区及主航道平顺衔接，确保船舶、船队安全行驶。9连江架桥石航运枢纽船

19、闸设计口门区宽度： B1 ³ 1.5B0 = 1.5 ´ 20 = 30 ，取 B1 =30（m）口门区长度：为（0.5-1.0）倍的设计船长l5 = (0.5 1.0)LC = (22.5 45) 取 l5 =40（m）。在通航期内，口门区的水面最大流速，须符合表1.4的规定。特殊情况下，局部最大流速略有超出表1.4的规定值时，必须经过充分论证确定，确保船舶航行安全。引航道、口门区宜避免出现如泡漩、乱流等下良流态，当条件限制而不能避免时，应采取措施，达到无害程度。表1-4 口门区水面最大流速限值4. 航道标准宽度: Bm = B 0 + 2mT = 20 + 1 = 21

20、(m)5. 引航道的断面系数h ，应满足下式要求：h =wW³ 4 7（1-6）式中：设计最低通航水位时，引航道的过水断面面积；船队满载吃水时，船舯横断面水下部分的断面。1´ (20 + 19) ´1.520.95 ´ 5.5 ´1(三)引航道水深 H 0对于 VI 级船闸，引航道最小水深应满足：H 0T³ 1.4（1-7）式中： H 0 在设计最低通航水位时，引航道底宽内最小水深（m）；T 设计最大船舶、船队满载吃水（m）。故 H 0 ³ 1.4 ´1 = 1.4(m) 取 H 0 = 2.0(m)10船闸级别平

21、行航线的纵向流速m( )s垂直航线的横向流速m( )s回流流速 (m )s£ 2.0£ 0.30£ 0.40£ 1.5£ 0.25故h = = 5.59 ，满足要求。连江架桥石航运枢纽船闸设计（四）弯道半径和弯道加宽1. 最小弯曲半径（1）对于顶推船队和机动驳IIII 级船闸: R ³ 4Lc = 4 ´ 45 = 180(m)IVVII 级船闸: R ³ 3Lc = 3´ 45 = 135(m)（2）在引航道口门区和连接段考虑到水流、风浪等的影响，其最小弯曲值还应加大一个 Lc 的长度故 R=180(m

22、)。2. 弯道加宽 DB按下式确定，当弯道中心角大于 35 0 时， DB 应适当加大。DB =L2c2R + B0（1-8）式中： Lc 设计最大船队长或最大船长（m）；R 最小弯曲半径（m）；B0 引航道宽度（m）。弯道中心角qsin q =C bc1 + bc= (12 2+ Db) /12 = 0.1375 不需要弯道加宽。（五）引航道上的建筑物引航道上的建筑物包括导航建筑物和靠船建筑物。导航建筑物主要是引导船舶安全顺利的进出闸室，而在闸首的入口处两侧设置的建筑物，位于船闸航线一侧用以引导船舶进闸的称为主导航建筑物，位于主导航建筑物对面用以引导受侧风向、水流和主导航建筑物弹性作用而偏离

23、航线的船舶，使其按正确导向行驶的称为辅导航建筑物。对于主、辅导航建筑物，其航行方向与撞击点切线间的夹角 要求在一定范围。对主导航建筑物 角要求在 15o20o，最大不超过 30o。对辅导航建筑物 角要求在30o60o在引航道中除导航建筑物外，为了便于等待过闸的船舶停靠，一般均设置靠船建筑物，靠船建筑物一般布置在靠进闸船舶航线的一侧，即进闸航行方向的右侧。11连江架桥石航运枢纽船闸设计靠船建筑物的长度采用一个设计船队的长度，该枢纽为 160m，采用连续墙靠船建筑物。导航和靠船建筑物前沿应作成垂直平整面，以利于船舶停靠及系泊安全。导航段建筑物的平面图如下所示：图 1.7 导航段建筑物的平面图示意图

24、Sa=(0.51.0)lc Sb=(0.350.75)lc式中：Sa主导航建筑物的投影长度Sb辅导航建筑物的投影长度Sa = (0.5 1.0)lc = (22.5 45)mSb = (0.35 0.75)lc = (0.35 0.75) ´ 45 = (15.75 33.75)m取Sa = 40(m)Sb = 30(m)对于辅导航建筑物：航行方向与撞击点切线间的夹角301801.4 闸首尺度1.4.1 闸首长度1. 门前段 l1根据检修闸门的尺度、输水系统的布置方式、廊道的尺度等初步拟定。12=arcsin(Sb/R)= arcsin( ) = 9.6° <（30o

25、60o）。连江架桥石航运枢纽船闸设计对人字闸门结合经验初定。l1 = 1.0 2.0 + c1 （为检修门槽的宽度） c1 取 1.0m取 l1 = 1.5 + 1 = 2.5(m) （上闸首）¢2. 门龛段 l 2l 2 = l n + (0.2 0.3)ln = (Bk + 2c)2 cosq（1-9）式中： Bk 闸首口门宽度（m）；l n 门扇长度（m）；c 由门扇的支垫座的支承面至门龛外缘的距离，一般取 (0.05 0.07) Bk ；q 闸门关闭时门扇轴线与闸室轴线的夹角，一般取 22.5 0 。故 ln = 16 + 2(0.05 0.07) ´162

26、80; cos 22.50= (9.5 9.8)m取 ln = 9.7(m)门扇厚度：1 18 10故 l2 = 9.7 + (0.2 0.3) = (9.9 10)m ，取 l2 = 10.0m门扇高度：门扇高度 h 闸门面板顶到闸底的距离h = H1 - H 2 ± m（1-10）式中： H 1 闸门门顶高程（m）；H 2 闸首门槛顶高程（m）；m闸门面板底与门槛顶的距离，通常取 m = (0.15 0.25)m ，当闸门关闭，门底止水位门槛侧面时取正值，在门槛顶面时取负值。此处取+0.20m13对于下闸首，考虑到安装防撞设备，取 l1 = 6.0m取 ( )ln = (1.2

27、0.96)m ，取为 1.0m连江架桥石航运枢纽船闸设计所以上、下闸首门顶高程 h1 、 h2 分别为：h1 = 39.7 - 28.5 + 0.2 = 11.4mh2 = 34.1 - 26.5 + 0.2 = 7.8m（3）支持段 l 3l3 = (0.3 0.5)h0式中： h0 边墩墙在闸首底板以上的高度上闸首： h0 = 40.1 - 28.5 = 11.6m下闸首： h0¢ = 34.5 - 26.5 = 8.0m故 l3 = (0.3 0.5) ´11.6 = (3.48 5.8)m 取 l3 = 4.5ml3¢ = (0.3 0.5) ´

28、 8 = (2.4 4)m取 l3¢ = 4.0m上闸首长度 L = l1 + l2 + l3 = 2.5 + 10 + 4.5 = 17.0m下闸首长度 L = l1¢ + l2 + l3¢ = 6.0 + 10 + 4 = 20.0m表 1-5闸首尺度表1.5 通过能力和耗水量的计算1.5.1 船闸通过能力计算船闸通过能力是船闸的一项重要技术经济指标。在一般情况下，船闸的通过能力指设计水平年限内，每年自两个方向通过船闸的货物总吨数，即年过闸货运量。船闸通过能力主要是根据一次过闸时间、一次过闸平均吨位、日工作小时、日过闸次数、年通航天数、运量不均衡系数等因素确定

29、。14上闸首（m）下闸首(m)门前段 l12.56.0门龛段 l 21010支持段 l 34.54上、下闸首长度1720连江架桥石航运枢纽船闸设计（一）船闸的一次过闸时间1. 船舶进出闸运行距离，主要取决于船舶在引航道中的停靠位置，其距离按规范近似确定如下单向过闸：进闸距离 L1 ：为船舶、船队的船首自引航道停泊位置至闸室内停泊位置之间距离：L1 = Lc (1 + a1 ) = 150 ´ (1 + 0.4) = 210m出闸距离 L1' ：为船舶、船队的船尾至闸室内停泊位置至闸门外侧边缘的距离：L1' = Lc (1 + a1' ) = 150 ´

30、; (1 + 0.1) = 165m双向过闸：进闸距离 L2 ：为船舶、船队自引航道停泊位置至闸室内停泊位置之间的距离；L2 = Lc (1 + a 2 ) + l1 + l2 = 150 ´ (1 + 0.1) + 45 + 80 = 290m出闸距离 L'2 ：为船舶、船队至闸室内停泊位置至靠船建筑物之间的距离 ；L2 = Lc (1 + a 2 ) + l1 + l2 = 150 ´ (1 + 0.1) + 45 + 80 = 290m式中： L1 、 L1' 分别为单向过闸船队进闸、出闸的运行距离；L2 、 L'2 双向过闸船队进出闸运行距离

31、；a1 、 a1' 、 a 2 系数，可取 a1 = 0.4 0.5 ， a1' = 0.1 0.2 ， a 2 = 0.1 0.2 ，低水头船闸取最小值，高水头船闸取大值，中水头船闸取中间值。l1 、 l2 引航道导航段、调顺段长度。2 . 进出闸的平均速度，参考表 1-6 采用船队的速度作为进出闸速度，则有单向进闸 V1 =0.8m/s ， 单向出闸 V1' =1.0m/s双向进闸 V2 =1.0m/s，双向出闸 V2' =1.4m/s单向进闸时间 t2 =L1V1210= = 4.38 min0.8 ´ 6015连江架桥石航运枢纽船闸设计L1 1

32、65V1 1.0 ´ 60L2 290V2 1.0 ´ 60双向出闸时间t4¢ = = = 3.45 minV2 1.4 ´ 60表 1-6船舶进出闸平均速度参考表3. 闸门启闭时间 t1 ，可按下列要求取当口门宽度 < 20m 时，取1 2 min由于 Bx = 16m < 20m ，取 t1 = 1min4. 船队进出闸间隔时间 t 5 ，取 t5 = 5min5. 闸室灌泄水时间初步拟定 t3 = 10 min通过以上初步计算，可得到单向过闸时间：T1 = 4t1 + t2 + 2t3 + t4 + 2t5 = 4 ´1 +

33、4.38 + 2 ´10 + 2.66 + 2 ´ 57 = 41.05min双向过闸时间 ：T2 = 4t1 + 2t2¢ + 2t3 + 2t4¢ + 4t5 = 4 ´1 + 2 ´ 4.83 + 2 ´10 + 2 ´ 3.45 + 4 ´ 5 = 60.56 min采用单向过闸与双向过闸所需时间的平均值来表示过闸时间：T =1 1 1 60.56(T1 + T2 ) = ´ (41 +2 2 2 2) = 35.64 min16过闸方式船舶类型进闸(m/s)出闸（m/s）单向双向单向双

34、向船队0.50.70.71.0排筏（拖轮牵引）0.30.50.50.6机动单船0.81.01.01.4非机动船0.40.50.40.5单向出闸时间 t4 = ' = = 2.67 min双向进闸时间 t2¢ = = = 4.83 min'L2¢ 290¢连江架桥石航运枢纽船闸设计表 1-7 船舶过闸时间单位（min）（1）船闸日平均过闸次数 n=t ´ 60T式中： t 日平均工作时间，取t = 22 小时故 n =22 ´ 6035.64= 37.4 次， 取 n=37 次（2）每昼夜非运货船过闸次数 n0 = 3 次（3）

35、船闸年通过天数 N 由通航保证率确定，并取通航保证率为 92%N = 365 ´ 92% = 335 天（4） 船舶装载系数a 采用 0.5 0.8 ，取 a = 0.8（5） 运量不均衡系数 b 采用1.3 1.5 ，取 b = 1.3（6） 一次过闸平均吨位 G近期按同一闸次船舶停泊一侧考虑，则近期一次过闸平均吨位G = 6 ´100 = 600(t )船闸通过能力： P1 =(37 - 3) ´ 335 ´ 600 ´ 0.81.3= 420.55 万吨满足船闸通过能力 358 万吨的要求。1.5.2 船闸耗水量计算船闸耗水量主要包括过闸

36、用水和闸、阀门漏水两部分。过闸用水是指船舶过闸时，闸室灌泄水所耗用的水量。与船闸水头、船闸尺度、过闸方式及过闸次数等因素有关。1.平均每次过闸用水量单级船闸且闸室墙直立时，单向一次过闸的用水量可按下式计算V0 = 1.15Lx¢Bx H 017（1-11）过闸时间t1t2t3t4t 5T1T单向过闸时间14.83102.67541过闸时间t1¢t2t3¢t4t 5T238.64双向过闸时间14.83103.45560.56连江架桥石航运枢纽船闸设计式中： B x 闸室有效宽度（m）；Lc 闸室水域长度取 Lc （m）；H 0 船闸计算水头，该水头不宜用船闸设计水头

37、。可根据上下游水位历时，选用接近平均值的水头，当计算一次过闸最大用水量时，则应采用最大设计水头。故V0 = 1.15 ´150 ´16 ´ (33.7-28.5) = 14352m3单级船闸，双向一次过闸时，上下两个方向个通过一个船队（舶），完成一次循环操作，只须灌泄水一次。故双向一次过闸的用水量为单向一次过闸用水量的一半。¢ 1V0 = V02一次过闸用水量采用单、双向一次过闸用水量的平均值，即V =12(V0 + V0¢ ) = 0.75V0 = 10764m3单级船闸每昼夜总的过闸用水量 åVi 。每秒平均的过闸用水量： Qi

38、=åVi 34 ´1076486400 864003s）2. 闸、阀门漏水所消耗的流量 qcb式中：c每一米止水长度上每秒钟漏水量。视水头 HX 大小而定；当 HX10m 时 取 c0.00150.002m3/s当 HX >10m 时 取 c0.0020.003 m3/sb闸门和闸门边缘的止水总长度å b = 2 ´ 2 ´ (1.7 + 3) = 17.2m 。故 q = e å b = 0.0015 ´17.4 = 0.0261 m3s ；Q 一天内平均耗水量 (m 3 / s) ；V 一次过闸用水量（ m 3 ）

39、；q 闸门、阀门的漏水损失 (m 3 / s) ；e 止水线每米上的渗漏损失（ m3 ( s.m) ），这里取 0.0020 m3 (s.m) 。船闸一天内平均耗水量为： Q =åVi86400+ q = 4.23 + 0.0261 = 4.26 m3s18= = 4.23(m连江架桥石航运枢纽船闸设计第 2 章 船闸在枢纽中的布置船闸在枢纽中的布置,主要是确定水利枢纽中各主要建筑物间的位置。影响船闸在枢纽布置的主要研究解决：船闸引航道布置及与上、下游航道的连接；船闸与水利枢纽建成后对环境的影响；通航水流条件和改善措施，泥沙淤积和防治；船闸与同枢纽中各相邻主要建筑物位置的相互关系；船

40、闸与河岸的关系等。这些问题往往相互制约，应根据地形、地质、水文、航道等条件，主要建筑物的使用要求和施工条件等，统一协调，妥善处理，寻求最优的布置方案，达到投资少、运行安全、管理方便、施工方便的目的。2.1船闸的在水利枢纽中布置的原则和要求(1) 船闸在枢纽中的布置应保证船舶(队)由上、下游进入和驶出引航道、进出船闸以及在引航道中停泊的安全和方便。闸室及上、下游引航道布置在一条直线上；船闸轴线应尽量与河道平行，引航道中心线与河流或水库主航道水流流向的夹角要尽量缩小。一般不大于 25°；引航道口门的宽度不应小于 1.5 倍引航道宽度；引航道及其口门区应有良好的通航水流条件及防淤措施；引航

41、道及其口门的布置应考虑风浪、泄水波、涌浪等的影响,以保证船舶的安全、方便的进出.在一般情况下,口门处的浪高不应该超过 0.61.0 m ，否则应建造防护建筑物，把主流和引航道隔开；船闸应布置在冲淤不严重的河岸，在引航道进口处，河床应比较顺直稳定，要避开泥沙淤积区；接近船闸的航线应避免以较大的角度横过水流方向，以保证进出闸的船舶不致水流冲击到泄水建筑物上；船闸应临岸布置，与溢流坝、泄水闸、电站等建筑物之间，必须有足够长度的水导墙（堤），船闸不应布置在溢流坝、泄水闸、电站等两过水建筑物之间。(2) 船闸的位置应选择在地形、地质条件较好的地方，以降低工程造价，连江19连江架桥石航运枢纽船闸设计滩多弯

42、多，水流湍急，上游河床比降大，中下游平缓，河谷宽窄相间，属喀斯特河流，枯水期河面宽由连州至连江口约 70m250m，洪水期河床宽度则较为复杂，由坚硬岩石构成的河岸，往往形成峡谷，宽度较窄，而由第四系松散堆积层组成的河岸则较为宽阔，且常有漫滩发育。(3) 在水利枢纽布置中，应充分考虑到远景航运发展的需要。2.2 坝（闸）址选择的原则(1) 坝（闸）址应具备有利的地形和地质的条件，使枢纽各建筑物都能满足要求，能降低工程造价；(2) 闸坝位置应避免或减少受其他已建和拟建的永久建筑物、跨河建筑物、铁路、公路以及码头的干扰；(3) 闸坝址选择在开阔河段，这对修筑围堰、施工导流、敷设场内交通及安排通航均有

43、利。2.3 船闸布置方式按船闸与所在枢纽中的拦河坝、溢流坝、电站等相互关系，一般可分为集中式布置和分散式布置两大类。(1) 闸坝集中式适用于河流河谷开阔的顺直或微弯河段上。14231.船闸 2.泄水闸 3.下游导航墙（堤） 4.上游导航墙（堤）优点是占地少，开挖工程量小；但船闸施工需要围堰，分水墙（堤）填筑工程量大，工期较长。20连江架桥石航运枢纽船闸设计(2) 闸坝分散式1.船闸 2.节制阀多用于平原地区的运河或灌区中，这种布置的优点是：可在干地施工，不需建围堰，施工条件简化，施工质量易得到保证；船闸不占用河宽，有利于其他建筑物的布置；远离泄水建筑物，有利于通航。其缺点是：要求一定的地形条件

44、；需开挖引河，占地多，土石方挖方量大。2.4 坝址选择坝轴线宜布置在上、下梁洲之间的中部约 120m 河段范围内，该位置处于微弯河段弯道顶点，河道较顺直，水流平顺，满足泄流宽度要求，且船闸上、下游引航道长度易保证，引航道与上、下游航道连接也较平顺。在该范围内的坝轴线均能满足枢纽各建筑物的布置要求。2.5 船闸布置本设计采用闸坝并列式，有以下两种方案可供选择方案一：船闸布置在左岸，电站布置在右岸。总体布置自左至右依次为船闸、泄洪闸、电站；方案二：船闸布置在右岸，电站布置在左岸。总体布置自左至右依次为电站、泄洪闸、船闸。根据拟定的枢纽布置比较方案，从通航条件、工程量、交通、未来发展情况、电场效益等

45、方面进行综合比较。(1) 通航条件方案一的船闸位于主河床左侧，靠老防洪堤布置，河道相对比较顺直，且下游有足够的河段用来布置下游引航道，下闸首偏向河道内侧，有利于船只通行。21连江架桥石航运枢纽船闸设计方案二的船闸位于主河床右侧，地势较高，船只通行不够顺畅。另由于船闸布置在主河床凹岸，流速较大，不利于船舶（队）航行。(2) 工程量方案一电站则布置在右岸，只需拆除右岸原防洪堤，不涉及房屋拆迁等政策处理难点，建电站有拓宽的余地，可确保工程后河道行洪断面积与原河道大体相等，以利行洪。方案二船闸布置在右岸将影响上、下游引航道的布置，涉及大张坑村民房较大的拆迁量，二线船闸往右拓进，需涉及下店村及大张坑村大

46、量的房屋拆迁，上下游引航道更难布置。电站布置于左岸，从地形及流态上看，受淤的可能性较右岸大，特别是尾水受淤较大，影响电站发电效益，且还需要拆除左岸原防洪堤并重建。显然方案一的工程量要比方案二的少。(3)交通方案一电站布置在右岸，交通便捷。方案二由于左岸距国道远，仅有低等级的乡村公路到姚家村，运输大宗货物需兴建对外交通公路，现状交通不及右岸便利。经综合比较，本设计总体布置选择右岸船闸轴线方案。22连江架桥石航运枢纽船闸设计第 3 章 船闸输水系统设计3.1 输水系统选型船闸输水系统的形式，按灌泄水方式不同，可分为集中输水系统和分散输水系统两大类。集中输水系统两大类。集中输水系统是将输水系统的全部

47、设备集中在闸首段。灌水时，水经上闸首集中从闸室上游段流入。泄水时，水从闸室下游端经下闸首泄出。集中输水系统在闸室不设输水廊道，结构比较简单，工程造价较低，但灌泄水时间相对较长，特别是随着作用水头的增加，集中输水系统难以满足过闸船舶停泊条件的要求。分散输水系统是输水设备布置在闸首及闸室内，灌泄水通过布置在闸墙及闸底板内的输水廊道上的出水孔进行。由于水流是沿着闸室一定长度均匀进入闸室，闸室水力条件和过闸船舶条件较好。可以缩短灌泄水时间，但结构比较复杂，工程造价也相应增加。从水头大小方面考虑，当水头较低时，与集中输水系统相比，采用分散输水体统，会使工程造价增加较多，而灌泄水时间的缩短并不显著，而随着水头的增加，采用集中输水系统，由于采用较复杂的消能措施，工程造价却增加不太多，但可较多的缩短灌泄水时间，航运经济效益显著。根据国内外已建船闸的运转资料，可根据 m 值初步选定输水系统类型：m =TH（3-1）式中：T闸室灌水时间（min）H设计水位差（m）m =104.6= 4.66当 m3.5 时当 m2.5 时当 2.5m3.5 时采用集中输水系统；采用分散输水系统；应进行