jr西江某航电枢纽总体布置及船闸设计（左岸船闸方案闸室结构设计）

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。jr西江某航电枢纽总体布置及船闸设计（左岸船闸方案闸室结构设计）目录目录目录摘 要IIAbstractII第1章 设计资料11.1工程概况11.2水文气象11.3工程地质71.4天然建筑材料71.5对外交通条件9第2章 船闸的总体设计102.1 船闸的组成和类型102.1.1 船闸的级数112.1.2 船闸线数122.1.3 船闸类型122.2 船闸的基本尺度132.2.1 设计船队132.2.2 闸室基本尺度142.3 引航道布置162.3.1 引航道的平面布置162.3.2 引航道基本尺寸182.3

2、.3 引航道上的建筑物232.4船闸设计水位和各部分高程242.4.1船闸设计水位的确定242.4.2船闸各部分高程242.5 闸首尺度282.5.1 闸门门扇基本尺度的确定282.5.2 闸首长度292.5.3 闸首宽度292.5.4 闸首底板厚度292.5.5 门龛深度302.6 通过能力和耗水量计算302.6.1 通过能力计算302.6.2 耗水量计算33第三章 枢纽总体布置353.1 枢纽的组成和布置要求353.2坝址的比较与选择363.2闸址的比较和选择37第四章 船闸输水系统设计394.1 输水系统的选择394.1.1 集中输水系统的特点394.1.2 分散输水系统的特点404.1

3、.3 输水系统的类型及选择404.1.4分散输水系统的分类404.2 输水系统的布置414.3 输水系统的水力计算434.3.1 计算的主要内容434.3.2 输水阀门处的廊道断面面积确定444.3.3 水力计算454.4 输水系统的水力校核604.4.1 船舶停泊条件校核604.4.2 输水阀门的工作条件校核654.5输水系统的评价67第五章 船闸结构设计与结构计算685.1结构类型的选择685.2闸室结构荷载计算及相关校核705.2.1 计算情况705.2.2 相关数值的确定725.2.3荷载计算及相关校核735.3 闸室结构配筋计算845.3.1 相关系数845.3.2 闸室墙配筋计算8

4、45.3.3 闸室底板配筋计算96第六章 附属设施设计996.1 闸门防撞设备996.2系船设备1006.3 检修设施1006.4 照明、通路等设备100参考文献102致 谢103附录一104附录二107附录三110附 图112西江某航电枢纽总体布置及船闸设计 左岸闸室结构设计摘 要船闸设计首先要考察本工程的概况，以及水文气象、工程地质、建筑材料源和对外交通条件。然后有条不紊的布置各个方面：进行船闸总体设计，其中包括船闸的组成和类型，船闸基本尺度的确定，引航道的布置原则及尺度，船闸设计水位和各部分高程的确定，闸首各个部位尺度的确定；通过船闸的通过能力和耗水量计算，并验证是否满足要求；再进行枢纽

5、总体规划与布置，经过多方案比较，选择更好的闸址和坝址；再进行船闸的输水系统设计，包括各个部位的布置，水力计算以及校核整个过程，再做一下简单的系统评价；船闸结构设计和结构计算是一个重要的环节，闸室、闸首的布置、计算和校核，以及对重要的截面再进行配筋计算和设计，也是比较艰难的一个步骤；最后进行的是一些附属设施的设计，比如闸门防撞设施，系船设施，照明、通路和电气设施等等。关键词：船闸；设计；计算；校核；配筋。AbstractLock design first examine the profile of this project,as well as hydrology and meteorolog

6、y, engineering geology, construction materials and external sources of traffic conditions. Then an orderly arrangement of various aspects: the overall design of lock,including the composition and type of locks, the determination of the basic scale, the principles of the approach channel layout and s

7、cale, Lock design water level and elevation of various parts of the determination of all parts,through the locks and water consumption,through the ability to calculate and verify that meet the requirements,further hub general planning and layout, through multi-program comparison, select a better loc

8、k site and dam site; further lock in the water system design, Including various parts of the layout,hydraulic calculations, and checking the whole process, and do a simple system assessment; Lock design and structure of computing is an important part of the chamber, the first gate layout, calculatio

9、n and verification, as well as important reinforcement cross-section calculation and design, is a relatively difficult step; Finally, the design of some ancillary facilities, such as gate crash facilities, mooring facilities, lighting, access roads and electrical facilities.Key words：lock; design; c

10、alculation; check; reinforcement122第1章 设计资料1.1工程概况NJ航运枢纽是国务院批准的珠江流域西江水系郁江综合利用规划报告10个梯级中的第4级，是一个以航运为主，兼有发电、灌溉和其它效益的水资源综合利用工程。NJ航运枢纽位于右江上游田阳县，距百色市约40公里，是以航运为主，兼有发电、灌溉和其它效益的水资源综合利用工程，是广西继桂平、贵港航运枢纽工程之后又一个以电促航、航电结合的内河建设重点项目。工程建成后，将对上游的百色水利枢纽起到反调节作用，为百色市提供一个新能源，改善当地生产、生活条件；同时将目前航道提高到可通航1000吨级船舶的级航道。对加快水资源

11、综合开发利用、提高西江水系上游右江航运能力、加强流域腹地综合运输网络的衔接和合理布局、增加新电源、提高该地区交通发展水平有着重要作用。枢纽工程包括1000吨级船闸和总装机容量6.6万千瓦水电站各一座，渠化航道56公里，整治航道总里程372公里。工程总概算为11.8亿元，其中利用世界银行贷款4500万美元。工程建设工期4年零3个月，预计2007年1月船闸建成通航，2007年2月第一台机组投产发电，2008年工程竣工。 NJ航运枢纽工程是一个以航运为主，兼有发电、电灌、养殖、旅游等综合效益的项目，坝址以上集雨面积为23570km2，坝址多年平均流量330m3s，多年平均径流量为189.3亿m3，正

12、常水位115m，死水位114.4m，水库总库容为1.83亿m3，电站装机容量3×19MW=57MW，年利用小时数4397h，多年平均发电量2.506亿kW.h。船闸按级船闸建设，通航标准为通航一列1顶2×1000t顶推驳船队，水库蓄水后可渠化河道56km。1.2水文气象右江流域位于云南东南部和广西西南部地区，东经106°34108°22，北纬22°4823°53。右江的上游称驮娘江，发源于云南省广南县境内的杨梅山，自西北流向东南，经广西的西林、田林两县，在平合与西洋江汇合后称剥隘河，而后进入百色市与澄碧河汇合后称右江，再流经田阳、田东

13、、平果、隆安等县，在邕宁县宋村三江口与左江汇合后称为郁江。郁江在桂平三江口与黔江汇合称浔江，流经梧州、肇庆、顺德、江门、澳门、广州等地出海。右江干流全长727km，流域面积41200km2。其中，分水岭至百色澄碧河口段长409km，落差1565m，平均坡降4.01；百色澄碧河口至宋村三江口段河长318km，落差47m，平均坡降0.15。航运枢纽位于右江NJ村旁，坝址上距百色市41.4km，下距田阳县22.5km，控制集雨面积23573km2，占右江流域面积的57.2。NJ库区主要支流有澄碧河、福禄河两条河汇入。在澄碧河上，距其与右江汇合口10.5km处，建有澄碧河水库一座，控制集雨面积2000

14、km2，多年平均流量38.3m3/s，总库容11.5亿m3，调节库容5.8亿m3，为多年调节水库，是一座以发电为主，结合防洪、供水的大型水库，对流域径流有一定的影响。在福禄河上，距其与右江汇合口6.3km处，建有福禄河五级水电站，控制集雨面积1190km2，总库容0.259亿m3，坝址多年平均流量21.90m3/s，为河床径流式水电站。另外，支流上还建有小型水库26座，控制总集雨面积435.2km2，控制集雨面积均较小，调节性能差，对流域的径流影响很小。此外，右江干流上，在NJ坝址上游61.8km处，有在建的百色水利枢纽工程，其控制集雨面积为19600km2，总库容56亿m3，具有不完全多年调

15、节性能，是一个以防洪、航运、发电等综合利用为主的大型水利工程，对径流影响较大。右江流域地处亚热带地区，受季风控制，高温多雨，每年510月份为洪水期，洪峰主要出现在69月份，尤以8月份为最多。百色水文（三）站实测的48年最大洪水中，8月份出现的洪峰的机率占37.5，NJ航运枢纽坝址洪水特性见表1.13，NJ坝址下游水位流量关系曲线见表l.4。表1.1 NJ坝址全年洪水各频率流量表频率（）0.21251050洪峰流量（m3/s）14800111009520746059402670表1.2 NJ坝址各时段洪峰流量时 段频率（）流量（m3/s）坝下1500m处水位（m）全年204470110.219月

16、20次年6月10日201900106.010月1次年5月10日201440105.0611月次年4月30日20690103.2412月次年3月31日20280102.0011月次年4月30日（上游电站满发及区间总流量）800103.49注：此表数据为上游百色水库建成后的数据。 表1.3 NJ坝址施工截流各频率流量表 单位：m3s频 率5102050Q（均值）分期时段流量10月上旬120374846632836110月中旬58247637029126810月下旬48540031525223411月上旬55238326520221211月中旬44836528122020111月下旬31426120

17、817015812月上旬25121016913913012月中旬18415913511611112月下旬1581391201051011月上旬15813711688921月中旬14212510885891月下旬1291141008183表1.4 NJ坝址下游水位流量关系曲线表水位（m）流量（m3s）水位（m）流量（m3s）101401115050102270112578010361011365301041000114736010514201158280106190011692501072450117103001083020118114201093640119126001104320右江流域属亚

18、热带季风气候，气候温和，夏季盛行偏南风，冬季盛行偏北风。降雨系统有副热带高压、热带低压、台风、东风波及西南低涡等，东西南暖气为降雨提供充足的水汽来源。据百色气象站资料统计，多年平均相对湿度80，多年平均气温为22.1，1月份气温最低，平均13.4，7月份气温最高，平均28.6，历年极端最高气温42.5（1958年4月23日），历年极端最低气温-2。多年平均降雨量为1096.6mm，季节内分配不均，11月4月为相对干旱季，总降雨量仅占全年降雨量的16.9，5月10月多为雨季，其降雨量占全年的83.1，尤其在59月，大雨以上降雨天气频繁出现。多年平均蒸发量在1619.8mm，变化与温度变化基本相应

19、。百色气象站位于NJ库区，资料观测时间较长，代表性较好，故以百色气象站资料作为NJ库区气象特征的依据，根据1953年2000年资料统计，百色气象站气象特征见表1.5表1.10。 表1.5 百色站历年气温特征值 单位： 月 份项 目123456789101112年多年平均气温13.415.219.323.726.627.928.627.926.322.918.714.722.1最高月平均气温18.420.324.829.33232.13433.831.928.524.220.427.5极端最高气温33.438.438.942.542.240.84039.638.436.93434.842.5极端

20、最低气温-21.447.614.317.820.519.314.48.44.20.1-2 表1.6 百色站历年相对湿度特征值 单位： 月 份项 目123456789101112年多 年 平 均74737171747879817978787676最 小7913920153023101917157表1.7 百 色 站 蒸 发 量mm 月 份项 目123456789101112年多 年 平 均72.484.4134.2172.0192.7173.1188.7170.0152.1121.286.072.91619.8表1.8 百色站历年降雨量特征值mm 月 份项目123456789101112年多年平

21、均17.517.631.666.9159.5184.3190.2192.0106.978.837.114.21096.6各月占全年百分数1.61.62.96.114.516.817.317.59.77.23.41.3100.0月最大102.265.7151.9197.3344.7427.7446.7430.7323.1276.6149.161.3430.7月最小0.50.50.93.314.921.033.98.526.51.1000表1.9 色站水温特征值 月 份项 目123456789101112年平均水温14.816.019.023.024.727.227.627.026.123.920

22、.516.822.3最高月水温22.724.426.529.031.832.934.332.232.028.825.222.834.3最低月水温10.510.013.218.220.023.021.021.622.215.213.211.410.0表1.10 百色站历年各向最大风速、平均风速及频率 风向平均风速（m/s）最大风速（m/s）频率（）N1.3172NNE1.9133NE2.1102ENE2.172E2.493ESE2.796SE2.598SSE2.497S2.1147SSW1.9104SW1.782WSW1.772W1.664WNW1.562NW1.6103NNW1.6102C/4

23、2注：C代表静风，最大风速为观测10分钟的最大平均风速，多年最大平均11.7m/s，极大风速40m/s（1972年5月2日，龙卷风）。1.3工程地质NJ航运枢纽工程位于百色盆地田阳凹陷南缘，为盆地地形。坝址位于右江上游，百色市下游约41.1km处的NJ村旁，距田阳（那坡镇）56km。坝区河段地形宽阔，呈宽谷型地貌，河水由南向北呈近北向流动，河道顺直。河床宽约250320m，平（枯）水期河水水位约101.65m（2001年最高洪水位为116.28m）。江心有一心滩，名拉呱洲，洲长约1000m，宽50150m，枯水时高出河水面58m。拉呱洲心滩将坝址河道一分为二，平（枯）水期右侧河水面宽5060m

24、，水深11.5m左右，河床高程约99100m，左侧河道水面宽约120130m，水深1.53m，河床高程约98100m，为目前主要航道。右侧河床及岸坡局部有基岩裸露，江心洲覆盖层厚约58m。坝区左右岸地形大致对称。共发育有4级阶地以及河漫滩堆积地形，阶地形态均属基座式堆积阶地。部分位置较高的阶地由于受剥蚀作用形成了低矮山丘。坝址区范围内主要发育有5条冲沟，均发育在阶地堆积层内，其中左岸4条，无常年性水流，右岸1条，有小流量常年性水流，两岸冲沟切割深度510m，宽约1020m。1.4天然建筑材料（1）天然砂砾料在坝址上、下游1015 km的范围内共勘探了水埠洲、拉呱洲、二塘及那坡等4个砂砾料场，其

25、中前2个料场为砂洲料场，砂砾卵石层主要分布在洲前及洲两侧河床、河滩，枯水期有三分之一露出水面。水埠洲及拉呱洲两料场5mm的粒料含量分别为36.6和42.1，砾石料级配比较合理，其粒径分布较好，符合SL2512000规程规定指标要求。砾石料以石英岩、灰绿岩、硅质砂岩等为主，质地坚硬，磨圆度较好，是理想的天然建筑材料。砂料的平均粒径为0.390.41mm，细度模数2.402.46，含泥量偏高，为5.710.5，主要为中砂，上述两个料场适合开采砂砾料储量为50.078.0万m3，经计算砂料量为22.9万m3，不足部分砂料为4.41万m3，采用人工砂。粗骨料完全满足本工程的需要量。砂石料含泥量及骨料级

26、配等问题，可以通过冲洗及筛分加以解决。天然砂石料加工系统布置于左岸坝址上游约500m处。天然砂石料场贮量、运距见表111。表1.11天然砂石料场贮量、运距表料场名称运距（km）无用层平均厚度（m）有用层平均厚度（m）产地面积（万m2）有用层体积（万m3）有用层厚度（m）含砂率(50.16mm)（）拉呱洲0.556310.00202.36.828.3水埠洲3.50.58.43.2733.06582.43.632.5二 塘3.5不符合规定指标要求注：大体积混凝土采用天然砂，梁、板、柱等构件采用人工砂。（2）土料在坝址附近300800m距离范围内调查了左、右两岸4个取土土料场，该土料场在征地范围内，

27、它们分别分布在右江两岸的II、III、IV级阶地上。左岸土料场在坝址左侧II、III级阶地上，按所属的不同的山丘分为II2、II3号，土料为河流冲沉积的粘土，粗粒含量占总重量的2246.8，细粒含量为53.278，料场分布高程为118140m，土层平均厚度1.995m，总储量22.0913万m3。右岸土料场位于坝址右侧的IV级阶地上，编号为II1号，土料为河流冲沉积的粘土，局部含有圆砾。粗粒含量占总重量的5.819.8，细粒含量为80.294.2，料场分布高程为146157m，土层平均厚度1.966m，总储量17.69万m3。具体储量计算见表112。表1.12 天然土、石料储量表料场类型位置名

28、称岩性距坝址平距（m）分布高程（m）产地面积104m2平均厚度（m）总储量（×104m3）有用层无用层有用层无用层土料右岸II1粘土80015616091.9660.20417.69641.8328左岸II28001181278.41.681.23714.135110.3966II36001291403.452.318.087.956227.8748石料那老灰岩60002032807.118.890.868134.1386.1654（3）石料坝址附近那老一带，二迭系灰岩大量出露，为正在开采的石场，材料主要用于建筑、道路，有公路从旁边通过直通坝区，交通便利，运距约5km。岩石满足规程S

29、L2512000的指标要求。可做为大坝建设所需的块石料及混凝土粗、细骨料使用，以弥补天然砂砾料级配的不足。1.5对外交通条件（1）公路323、324（二级公路）国道在百色至田阳之间会合，坝址左岸距离323（324）国道约5.4km；从坝址左岸至百色29km，至田阳22km，至田东52km，至南宁250km；20312省道（二级公路）田阳至德保公路距坝址右岸约3.8km，经那坡至田阳18km、至南宁246km；另外，坝址右岸有那坡镇至百峰乡的县级公路经过，距坝址约2km；在建的百色至南宁高速公路从那坡附近通过。为方便本枢纽与外部交通，本工程已开工修建一条对外二级公路，总长8.65km，路基宽12

30、m，路面宽9m，设计荷载为汽超20，挂120。左岸连接南宁至百色二级公路，长约3.93km，右岸连接20312省道（三级公路）田阳至德保公路，长约4.32km。左右岸间建大桥连通，桥位位于坝下游250m，桥长约409m，桥面宽12m。（2）铁路南昆铁路沿右江河谷自西北走向东南。坝址左岸距百色火车站约26km，距田阳火车站约24km。百色火车站有最大起吊能力为36吨的轨道式吊机；田阳火车站无起吊设备。（3）水路右江航道现为级航道，可常年通航120t级驳船。沿右江上溯41.1km直通百色市，沿右江下行，距田阳28km，距南宁316km。南宁至广州854km级航道已建成，可通航1000t级船舶（队）

31、。第2章 船闸的总体设计2.1 船闸的组成和类型船闸是为船舶通过航道上集中水位落差而设置的一种通航建筑物。它主要由闸室、闸首和引航道等3个基本部分及相应的设备组成（图21）。图2-1 船闸的主要组成（a）平面图；（b）纵断面图 1-上游引航道；2下游引航道；3上闸首；4闸室；5下闸首；6上闸门7下闸门；8导航建筑物；9靠船建筑物；10辅导航建筑物闸室指船闸上、下闸首和两侧闸室墙环绕而形成的并提供过闸船舶停泊使用的空间。当船闸灌水或泄水时，闸室中的水面逐渐下游水位上升到与上游水位齐平，或逐渐由上游水位下降到与下游水位齐平，停泊于闸室内的过闸船舶随闸室的水位升降而升降。由于灌泄水时闸室中水面升降较

32、快，为保证过闸船舶的平稳停泊与安全升降，闸室墙设有系船设备和其他辅助设备。闸首是将闸室与上、下游引航道隔开的挡水建筑物。位于上游端的称为上闸首；位于下游端的称为下闸首。在多级船闸中，将上、下相邻两个闸室隔开的闸首称为中闸首。在闸室内设有工作闸门、输水系统及闸、阀门的启闭机械等设备。工作闸门是用来封闸首口门，以保证闸首的挡水。输水系统包括输水廊道和输水阀门，是供闸室灌水和泄水用的。启闭机械用来启闭工作闸门和输水闸门。此外，在闸首范围内还设有检修闸门、交通桥、启闭机放以及其他辅助设备。引航道是接连船闸闸首与主航道的一段航道，其作用是引导船舶迅速安全地进出闸室。与上闸首相接的称为上游引航道；与下闸首

33、相接的称为下游引航道。在引航道内设有导航建筑物和靠船建筑物。导航建筑物的作用是引导船舶顺利进出闸室，一般与闸首相接连。靠船建筑物是供等待过闸的船舶停靠用的，布置在引航道的停泊段内。在有些船闸中，船舶过闸时需要重新编、解船队和更换推轮、拖船，如上游引航道伸入大型水库时，则还在引航道的出口设置外停泊区或前港，以供过闸船编解船队和安全避风使用。2.1.1 船闸的级数船闸级数的多少直接影响船闸的通过能力。船闸级数的选择，应根据船闸的总水头、通过能力、航运效益、技术水平、地形、地质条件和管理运用等条件进行确定。船闸的级数可分为单级船闸和多级船闸两种。船闸级数的选择，应优先采用单级船闸。单级船闸较多级船闸

34、具有过闸时间短、通过能力大、故障较少、检修停航时间较短、占线路较短、枢纽布置较易和管理方便等特点，因而是最广泛采用的形式。但当枢纽水位落差较大时，水头仍然是限制建造单级船闸的决定因素，特别是阀门水利条件，阀门受力状况和建筑技术，更是其中的关键。采用多级船闸则可降低每级船闸的水头，使复杂的技术问题简单化。在一定条件下，多级船闸对较高的台地地形条件能较好地适应，可减少开挖工程量。 当受自然和技术条件限制，属下列情况之一者，应采用两级或多级船闸：（1）船闸水头较大，采用单级船闸水力学等条件下不能满足要求的；（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

35、制，必须节省船闸耗水量的。影响船闸级数的因素很多，也很复杂，单级船闸与多级船闸的水头也无明显界限，一般按下列情况确定：（1）H 30 m 单级船闸（H为水头）（2） 30 m H 40 m 单级或两级船闸（3） H 40 m 两级或多级船闸本船闸设计最大水头H =14.7m（H是枢纽正常蓄水位与下游设计最低通航水位的差）因此，本次设计采用单级船闸。2.1.2 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内的客、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。凡属下列情况之一者，应设置双线或多线船闸： （1）

36、采用单线船闸不能满足设计水平年内过闸船舶数量、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延长过闸时间、降低通过能力和船舶运输效率而不经济的； （3）运输繁忙和重要航道在年通航期内，不允许由于船闸检修、疏浚、冲沙和事故等原因造成断航的； （4）客运、旅游等船舶多，过闸频繁，需解决快速过闸的； （5）区间小船、渔船和农副业船舶多，过闸频繁影响通过能力的。在本次设计中，采用单级船闸可以满足通过能力的要求；过闸船对可以不解对过闸；另外根据地形及河流条件，若采用双线船闸，河流将很难满足要求，需大量开挖岸线，工程量较大。因此，本船

37、闸采用单线船闸。2.1.3 船闸类型船闸的种类很多，根据不同的特征，如闸室数目、位置、功能、输水形式、结构形式及闸门形式等等，可以分为不同的类型：1.按照船闸所处地理位置和航行船舶，可以分为内河船闸与海船闸；2.按照船闸级数的不同，可以分为单级船闸与多级船闸；3.按照船闸线数的不同，可以分为单线船闸与多线船闸；4.根据船闸使用的特点，还可以分为广室船闸、省水船闸与井式船闸等。那吉航电建于西江右江段（内陆河流），供内河船舶航行的船闸，因此，本船闸属于内河船闸。2.2 船闸的基本尺度船闸的基本尺度是指闸室的有效长度、闸室的有效宽度及门槛水深。船闸基本尺度应根据船型、船队以及船闸在设计水平年期限内各

38、期（近期、远期）过闸的客货运量及过闸船量（过闸船舶的总载重吨位）确定的，并尽量使设计船队能一次过闸。船闸尺度选择应符合国民经济发展和我国水运网发展对航道建设的要求，并遵循下列原则：1）满足设计水平年内近、远期客运量通过的需要并留有发展余地；2）满足设计水平年内近、远期设计船型船队不解对一次通过；3）船闸等级与所在河流或河段的航道等级相一致；4）船闸尺度标准化，利用各河流的干支相互沟通和水网化；5）船闸闸址的地质地形条件，将来扩建船闸的难易程度；6）工程投资和营运费用最少。2.2.1 设计船队船闸采用的设计船型、船队，应根据规划的或拟定的船型、船队，并兼顾现有运输船舶和其他船舶，经论证确定。当缺

39、乏设计船型、船队资料时，可根据现行国家标准内河通航标准（GBJ139）中的有关规定，并经过调查研究和方案比较选定。 图2-2 设计图示船队 单位（m）表2.1 设计船队尺度（ m） 船舶类型长×宽×吃水深1顶2×1000t160×10.8×22.2.2 闸室基本尺度2.2.2.1、闸室的有效长度是指船舶过闸时，闸室内可供船舶安全停靠的长度即：上闸首帏墙的下游边缘到下闸首帏墙的上有边缘。图 2-3 船闸有效长度示意图闸室的有效长度计算按规范3.1.5（JTJ305-2001） 闸室的有效长度=设计船队长+富裕长度 即： (2-1)设计代表船的长度

40、（m） 本设计取=160 m；富裕长度（m）,视过闸船对类型不同，按下列数据采用： 顶推船队 2+0.06(m) 拖带船队 2+0.03(m) 非机动船队2 (m) 本设计采用顶推船队，取12m；闸室有效长度(m) 由于 ，为与国内内河通航标准相衔接，故本闸室长度取为180m。2.2.2.2、闸室的有效宽度闸室的有效宽度是指闸室两侧墙面的最小净宽度（闸室内两侧墙面最突出部分之间的最小距离）。对斜坡式闸室，其有效宽度为两侧垂直靠船设施之间的最小距离。当闸室墙底设置护角在闸室有效宽度内的高度，不得影响船舶、船队的安全，在设计最低通航水位时，必须满足船舶、船队过闸与停泊对水深的要求。 闸室的有效宽度

41、计算按规范3.1.8-1与3.1.8-2（JTJ305-2001） ； (2-2)； (2-3) -闸室的有效宽度（m）；-同闸次过闸船队并列停泊的最大总宽度（m），但只有一个船队过闸时，则为设计最大船队的宽度b；富裕宽度（m）；-过闸停泊在闸室的船舶列数；-富裕宽度的附加值，当7m时，1m；当>7m时，1.2m。在本船闸中采用单线船闸，只有一个船队过闸，则为设计船队的宽度10.8m，=1, =1.2m；因此，船闸的有效宽度 =10.8+1.2=12 m。2.2.2.3、门槛水深门槛最小水深是指设计最低通航水位至门槛顶部的最先水深，并满足设计船舶、船队满载时的最大吃水加富裕深度的要求，计

42、算按规范3.1.9（JTJ305-2001）H1.6 T （2-4）T-设计船舶、船队满载时的最大吃水（m）；T=2 m；H-门槛最小水深（m）；H1.6 T=3.2 m； 因此，取门槛最小水深为3.5 m。2.2.2.4、闸室最小过水断面系数在确定船闸基本尺度时，还应考虑船闸最小过水断面系数的要求。根据实验和观察，若n值过小，则船队过闸时，可能产生碰底的现象。为保证船队安全顺利地进闸，一般要求： (2-5)式中：-最低通航水位时，闸室过水断面面积（），=×H=12×3.5=42 ；-最大设计过闸船对满载吃水时船舯断面水下部分的断面面积。 ,满足要求。表2.2 闸室的基本尺

43、度项目闸室长度闸室有效宽度闸室门槛水深闸室段面系数尺度180m12m3.5m1.942.3 引航道布置引航道是船闸的重要组成部分，它联接船闸与河流、水库、湖泊中的原航道，涉及到船闸的正常运行，是船闸关键部分之一。其尺度和布置应满足通航期内各类船队（型）过闸的各种要求。其尺度不够或布置不当，不但影响船队过闸同畅和安全，且大大限制船闸的通过能力。引航道的作用在于保证船舶安全，顺利进出船闸，供等待过闸的船舶安全停泊，并使进出船舶的船舶能交错避让。引航道应具有足够的水深和适合的平面布置以及保证通航期内过闸船舶畅通无阻、安全行驶。船舶在引航道内航速较小，对水流和侧向风的影响比较敏感，故引航道应具有较好的

44、掩护，以满足过闸船舶在引航道内安全停泊和航行条件。2.3.1 引航道的平面布置引航道的平面布置，直接影响船舶的过闸时间，从而影响船闸的通过能力，在引航道的布置要根据船闸的规模、尺度、客货运量、过闸船队的类型、尺度和过闸方式，并根据当地的自然条件等因素确定。主要布置型式（图2-4）：1） 反对称型（图2-4a）：引航道轴线与船闸轴线重合，等待过闸船队停靠在航道一侧的靠船建筑物旁，船舶沿曲线行驶，出闸可沿直线。船舶进闸行程短，出闸速度快，船闸的通过能力大。2） 对称型（图2-4b）：上下游引航道向不同的岸侧拓宽。在这类引航道中，船舶可以沿直线进闸，曲线出闸。进闸速度可以较快。3） 不对称型（图2-

45、4c）：上下游引航道向同一侧拓宽。一个方向的船舶进出闸沿直线行驶，另一个方向的船舶进出闸沿曲线行驶。这类引航道一般适用于岸上牵引过闸，或有明显的单向货流，或有大量木排过闸情况。受地形或枢纽的布置限制。 图2-4 引航道平面布置形式图a）对称型；b）反对称型；c）不对称型本船闸设计采用不对称式引航道。2.3.2 引航道基本尺寸2.3.2.1、引航道的长度 L引航道的长度主要取决于设计船型、船队尺度及船队的操控性能。按双线过闸船舶运行的需要，引航道一般由导航段、调顺段、停泊段、过渡段、制动段组成（如图2-5）。前三段一般要求为直线段，后两段可根据地形需要灵活布置，且可部分重合计算。图 2-5 单线

46、船闸引航道平面示意图-直线段总长度； -导航段长度； -调顺段长度； -停泊段长段； -单线船闸引航道宽度；设计最大船队、船舶宽度； -测等候过闸船舶、船队的总宽度； -船队、船舶之间的富裕宽度； -船队、船舶与岸之间的富裕宽度。1）导航段长度 ：紧靠闸首，船舶出闸时，在船尾尚未驶出闸首前必须沿闸轴线行驶，不能转向。只有当船尾通过闸首边界时，船首才能离开船闸轴线转向。因此，导航段长度： (2-6) -设计船队的长度，对顶推船尾全船队的长度，对拖船队或单船为其中最大的船舶长度。因此 导航段长度 取160m。 2）调顺段 ：是进出闸船舶从引航道航线转到船闸轴线或从船闸轴线转到引航道航线，或曲线进闸

47、船舶由停靠轴线转到船闸轴线所需要的长度。调顺段的长度可采用： (2-7)因此，本船闸采用= 2= 320m。3）停泊段：是供等待过闸船舶停靠并与出闸船舶避让交错的一段航道，其长度满足： (2-8) 因此，停泊段取 160m。4） 过渡段：当引航道直线段与航道的宽度不一致时，需用渐变的方法将其连接起来，渐变连接的这一段引航道称为过渡段，其长度满足： (2-9) 式中：引航道直线宽度与航道宽度之差。三级航道宽为30m,引航道宽为38m,故=38-30=8m,所以过渡段=80m。5）制动段：船舶以一定的速度通过口门区进入引航道，停车后会在惯性作用下滑行一段距离，这段从引航道口门到停泊段前沿的长度称为

48、制动段。制动段的长度，应满足船舶、船队制动的需要，并根据口门区流速大小、设计最大船舶、船队的长度和性能确定。制动段宜在引航道直线段的延伸线上。可按下式估算： (2-10)式中： -顶推船制动距离系数由于过渡段与制动段重合，所以引航道直线段的总长度: (2-11) 因此，引航道直线段的总长度为640m。在进行引航道布置时，还应注意以下几点：（1）当各种设计船队的推轮均具有良好的操纵性能时，调顺段通过论证可适当缩短;（2）通航多种船队的船闸，引航道直线段的总长度L应分别计算，并取其大值;(3) 对山区级和平原IV级的船闸，当受地形等条件限制，不能满足直线段长度要求时，可在满足安全进、出闸和通过能力

49、要求的条件下，通过技术经济论证进行布置。（4）当曲线导航墙具备导航与调顺功能时，可采用曲线进闸、直线出闸方式过闸，其引航道直线段长度应大于等于导航段长度与停泊段长度之和。2.3.2.2 引航道的宽度根据船闸布置和运行方式，引航道宽度要满足船队停靠、调顺、会让和操作上的要求。单线船闸和双船闸的引航道的宽度是指调顺段和停泊段的宽度。导航段到调顺段渐变的方式过渡（图2-5）。由于本船闸采用单线船闸，所以单线船闸的引航道宽度如下：单线船闸引航道的宽度应按双向过闸确定，即出闸船舶与停在靠船码头等候进闸的船舶会让时所需要的宽度，并考虑停泊段一侧停船和两侧停船两种情况。采用哪一种情况，则应根据船闸重要性和等级、客货运量、过船数量和过船密度等情况确定。本船闸采用不对称型引航道，故采用一侧停船，所以其宽度: (2-12)式中： -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 );-设计最大船舶、船队的宽度(m)，=10.8m。-一侧等候过闸船舶、船队的总宽度(m)，本次船队为顶推船