航道整治渠化工程全册配套完整课件

航道整治渠化工程全册配套完整课件渠化工程学

重庆交通大学河海学院

陈明栋：研究员

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E-mail:dmcdd@第五章：河流渠化工程渠化工程定义:水电——河流梯级开发，发电；水利——形成水库，防洪、灌溉；水运——人工航道，筑坝抬高水位，增加水深，增加航宽，淹没滩险。是航道整治的最高阶段。“水利工程”相邻专业(综合利用)——港航、水电、水利、河川、农水、水工建筑、城市给排水等★。1、运输能力大，适宜大宗货物：煤炭、矿石、油和集装箱等以及长途运输货物；2、运输成本相对较低；3、建设投资较少；4、占地少；5、环境污染少；6、重、特大件运输几乎是无可代替；7、国防建设意义。水路运输的意义(优势):弱点——1、水运的技术速度和商务速度比较低；2、水运受自然条件的影响较大；3、水系目前还自成体系，河流间互不沟通，运输的连续性较差。第一节水利资源的综合利用

综合利用是我国水利建设的基本原则，也是内河航运建设的根本方针。水资源的综合利用就是要充分发挥水资源的作用，同时满足发电、航运、防洪、灌溉、工业及民用供水渔业等各方面的要求，以获得最大经济效益。河流上筑坝蓄水，坝上游形成水库以后，不光为水资源的利用创造了条件，河道扩宽、水深增加，可大大改善航运条件。一、水库的特征

（一）水库的特征水位：

水库是调节河川径流的主要工程措施。表征水库的主要特征是水库的面积和容积。在一般情况下，水库的面积和容积越大，其径流调节能力越强，通航保证率越高，综合利用的经济效益也越大。一个综合利用的渠化工程水库的水位和相应的库容如图5－1所示。

1、死水位：在正常运用情况下，允许水库消落的最低水位叫死水位。该水位以下的水库容积称为死库容。

2、正常蓄水位：在正常运用情况下，为满足兴利要求，水库应蓄到的水位。正常蓄水位至死水位之间的深度，称为消落深度。正常蓄水位至死水位之间的库容称为兴利库容（或称调节库容）。

3．防洪特征水位：是指水库各项防洪水位的总称。包括校核洪水位、设计洪水位、防洪高水位和防洪限制水位等。（1）校核洪水位是遇到校核标准洪水时，坝前达到的最高水位。

（2）设计洪水位是遇到大坝的设计标准洪水时，泄洪建筑物闸门全开，坝前达到的最高水位。

（3）防洪高水位是遇到下游防护对象的设计标准洪水位时，水库按下游安全泄量放水，坝前达到的最高水位。

（4）防洪限制水位是水库在汛期蓄水的上限水位。防洪限制水位至防洪高水位之间的库容称为防洪库容。防洪限制水位至校核洪水之间的库容称为调洪库容。

4．通航水位：是指能保证水库正常通航的水位★。

（二）水库的水文情势

水库的水文情势是指水库多年的水文要素（如水位、水温、流速、泥沙、波浪及水化学成分等）情况，水文情势变化将带来以下影响。

1．水量损失——蒸发和泄漏。

2．水库淤积和坝下冲刷——泥沙和势能影响。

3．波浪——风力对宽阔水域影响。

4．水温及冰情——热能互换、冰冻影响。

5．水质的变化——污染。葛洲坝和三峡影响——（气候、洪水、环境、水质等）学会用专业知识去解释自然现象★。

（三）径流调节的基本概念：

按照用水部门的需要，借助专门的建筑物（主要是拦河筑坝形成水库）将河川径流加以控制和重新分配，这一过程称为径流调节。即将汛期多余水量暂时拦蓄在水库中，而在枯水期泄放以补充河川径流的不足。水库由放空到蓄满再放空所需时间称为水库的蓄泄周期（调节周期）。径流调节按调节周期的长短，可以分为日调节、年调节和多年调节等。

1．日调节：为适应水电站调峰的需要，将一天均匀的来水过程（洪水期除外）改变为不均匀的用水过程，其周期为一昼夜，称为日调节。

2．年调节：利用水库的调节作用，把一年内洪水期多余水量的一部分或全部拦蓄于水库中供枯水期使用，其调节周期为一年，称为年调节（图5-2）。

3．多年调节：将河流中丰水年的多余水量拦蓄在水库中，以补充若干连续的枯水年的水量不足，其周期较长，称为多年调节（但水库不经济）★。

二、水电站的基本概念

水力发电基本原理——借助水力机械将水流的势能转变成机械能，再通过发电机把机械能转变为电能。水电——清洁能源。利用水工建筑物及有关的机电设备使水流的势能变为电能的工程，称为水电工程。

（一）水电站的出力计算：

水电站的规模一般由电站的发电能力决定。水电站的发电能力取决于水流所做的功的大小。当流量Q（m3/s）的水体落下一个高度H（m）时，其所做功的功率等于：

N=γQH（kW）（5-1）由于水电站的水轮机、发电机以及输配电设备中均有功率的损耗，实际上发出的电的功率（称为有效功率）要比理论功率小：

N有效=ηγQH(5-2)

在工程规划设计中，式（5-2）通常简化为：

N有效=AQH（5-3）式中：A——出力系数。根据水电站的保证率，在流量历时曲线上查得相应的流量,可得到水电站的保证出力。即：

N保证=AQ保证H（KW）（5-4）

（二）水电站的开发方式及主要建筑物

利用水工建筑物和相应的机电设备产生电能的方式有多种多样，而其中最主要的开发方式有壅（抬）水式、引水式和混合式三种。

1.壅（抬）水式电站，又可分为河床式、坝后式和坝内式三种布置型式。

（1）河床式：水电站厂房建筑在河床内，厂房与坝并列或成某一交角共同起挡水作用（图5-3）。适用范围：宽阔河道，水头不高电站。（2）坝后式：水电站厂房位于坝后，库中水流通过坝内输水管道引入坝后厂房（图5-5）。适用范围：河床断面狭窄，下泄流量较大电站。（3）坝内式：水电站厂房位于坝内（图5-6）；这类电站多用于水头较高河谷狭窄情况，但拦河坝坝体结构复杂，地形、地质条件外，一般多不采用。

2.引水式电站：引水式电站是利用引水建筑物集中落差来获得发电水头（图5-7）。

3.混合式水电站：混合式水电站是壅（抬）水式和引水式电站两者的综合（图5-8）。当上游河床平坦，有修筑水库的条件，而下游河床坡度较陡，修建不长的引水建筑物可获得较大水头时，才宜建造混合式水电站。

（三）水电站的工作特点及装机容量

1、水电站的工作特点（1）出力多变，保证率较低（2）机组启动和停机迅速，负荷增减方便（3）土建投资比重大，机电投资比重小

2、水电站的装机容量

水电站的装机容量是指电站全部机组满载运行时的总额定容量，即水电站全部水轮发电机组的总生产能力。

三、农田水利工程

（一）农田水利工程的一般概念

1、农作物对水分的要求

2、调节农田水份状况的措施

3、农田水利工程的组成对于干旱地区，农田水利工程主要包括渠道工程、输水及配水渠系、田间灌溉调节网、排水系统及容泄区等（图5-9）。

（二）丘陵山区的农田水利工程

对于丘陵山区，由于地形起伏，峰谷交错，易洪易旱，农田水利措施往往从“治山、治水、治土”相结合的原则出发，实行外河取水和拦蓄地面径流相结合，引水灌溉与水土保持相结合的方法。图5-10所示的长藤结瓜式水利系统。（三）喷灌和滴灌工程平原——喷管；丘陵山区——滴灌。四、城镇供水工程

城镇供水工程是城镇公用设施的一个组成部分，其任务是向工矿企业和城镇居民提供生产和生活用水。一般要求给水工程的保证率在95%以上。给水工程一般由取水建筑物、净化系统和输配水系统三部份组成（图5-11）。

第二节河流渠化的类型及特点

一、河流渠化的作用

1、定义：河流渠化在天然河流上修建一系列的闸坝，利用闸坝的壅水作用，抬高上游河段水位来增加河道的通航水深和宽度，然后利用通航建筑物来克服建坝所形成的集中水位落差，以保证船舶安全过坝，维持航道的连续性。

2、河流渠化的作用

河流渠化后，上游形成了宽广的水库，淹没了上游滩险、急弯，较大幅度地增加了航道尺度，使通航水深不再受天然流量大小的控制；库区流速减小，有利于船舶的航行，提高了航道通过能力；提高了船只的载重量，相应也降低了运输成本；此外，河流渠化同水资源的综合利用相结合，还能满足灌溉、发电、防洪、城镇共水、渔业等需要，促进流域经济的发展，从而获得最大的经济效益。图5－12大坝上游图5－13大坝下游二、河流渠化的类型

（一）按是否连续分：

1、连续渠化沿整条河流建造一系列闸坝，将整条河流划分成若干河段（称为渠化河段），下级闸坝的回水与上级闸坝尾水相衔接，并满足通航水深要求，从而使整条河流成为彼此连接的渠化河段，称连续渠化。

2、局部渠化指渠化仅在局部河段进行；或在相当长的区间河段进行，但下一级闸坝的回水与上级闸坝尚有一段距离，渠化河段之间有一段天然河段，各个渠化河段互不连接。长江渠化和规划：奚落渡向家坝石棚朱杨溪小南海三峡葛洲坝

（二）按水头大小分

1、高坝渠化：主要用于多目标的综合开发河流，一般水头H大于20m。

2、低坝渠化：主要用于改善航行条件为主的河流，一般水头H小于20m。

高坝渠化多用于多目标开发的河流。从现在国内外的发展趋势来看，多倾向于采用高坝渠化（充分发挥效益）。三、河流渠化的影响

河流渠化后，表征河流特性的水文情势发生的根本变化，必将引起航行条件、水文条件、生态环境等变化，主要有：

(1)改善了河流航行条件，提高航道的通过能力。

(2)库区内易形成较大的风浪同时易产生库岸滑坡、坍塌现象。

(3)库区和邻近地区的气候将受到一定的影响。

(4)对渔业的发展和水质环境将产生一定的影响。

(5)将改变坝上下游泥沙的淤积规律，对河床演变有一定影响。图5－14高峡出平湖思考题1、水电站的主要开发方式有几种？每一种的主要特点如何？2、水电开发与河流梯级渠化的关系？3、什么是防洪特征水位？4、什么是通航水位？它与水库特征水位的关系是什么？第三节河流渠化工程规划

一、渠化工程规划的内容与原则：

渠化工程规划内容：

1.渠化河流航道等级的拟定；

2.渠化枢纽坝址的选择及梯级布置方案的拟定；

3.枢纽的平面布置及其主要技术经济指标的计算；

4.进行梯级布置方案的比较及开发程序的确定；

5.水位衔接以及影响因素。

（由各部门共同参与进行）

应遵循的基本原则：

1、综合利用、全面规划

2、因地制宜、综合治理

3、统一标准、水运成网

4、远近结合、平战结合

5、技术先进、经济合理二、渠化工程规划的方法

1、拟定河流的航道等级（水深×航宽×弯曲半径）其目的就是使干流和支流达到统一的航道标准，形成内河航道网，目前我国的《内河通航标准》将航道分成Ⅶ级。（实例：乌江彭水、银盘船闸;小南海～航运资源）

表1-3-1内河航道等级

长江渠化和规划：奚落渡向家坝石棚朱杨溪小南海三峡葛洲坝

2、渠化枢纽坝址选择及梯级布置一般情况下，坝址选择应考虑以下一些因素：（1）必须贯彻综合利用的原则

（2）枢纽位置应选在开阔的河段上

（3）坝址宜选在河岸高程较高、水深较浅的地方

（4）尽可能选在顺直的河段上

（5）尽可能选在地质条件良好的河段上

（6）应尽可能减少淹没损失

（7）坝址附近应具有丰富的建材

渠化梯级时，应注意以下一些基本要求：（1）梯级方案必须满足航运的要求，一般应做到：①各梯级水位衔接，或满足最小水深的要求；

②梯级之间的通航时间应大于船舶（队）过闸时间

③梯级上下游应有足够长的顺直段和水域面积；

④梯级应布置在支流河口或分汊河口的下游；

⑤梯级应尽量选在滩险的下游。（2）尽量减少淹没损失

（3）充分发挥梯级的综合效益

3、枢纽平面布置及主要经济指标计算

技术上：布置须考虑满足通航要求；主要经济指标：船闸的通过能力；船闸的耗水量；枢纽的主要工程量；主要工程材料；工程造价；淹没损失。

4、梯级布置方案比较及开发程序在制定梯级的开发程序时，应注意以下几个原则：（1）梯级方案应突出综合效益，兼顾各方面利益，取得各方支持；

（2）先期工程应选在要求迫切、碍航严重且起控制作用的河段；

（3）先建工程应对下一期工程无不利影响；

（4）先建工程应施工工艺不复杂、施工条件较好的枢纽；

（5）梯级开发的程序不应影响到工程的质量。

思考题

1、渠化工程规划主要有哪些内容？2、渠化工程规划的的主要要求？3、科学规划与航运发展的关系？图5－1水库的特征水位及其库容

图5－2径流调节示意图形

水库蓄水水库供水图5－3河床式水电站

图5－5坝后式水电站

图5－6坝内式水电站

图5－7引水式水电站1-大坝；2-引水管道；3-电站厂房

图5-8混合式水电站图5－9灌溉排水系统示意图

图5－10长藤结瓜水利系统示意图图5－11供水工程示意图

第六章通航建筑物

第一节通航建筑物的主要形式及特点第二节船闸的组成和类型第三节船闸的规模第四节船闸在水利枢纽中的布置第五节船闸输水系统第六节船闸的闸门、阀门第七节船闸结构形式及特点第八节升船机的类型及其工作原理

第一节通航建筑物的主要形式及特点

一、船闸

——用水力直接提升船舶过坝的一种通航建筑物（图6-1、图6-2）。船闸组成——上下闸首、闸门、闸室等挡水建筑物；能使闸室水位升降的输水系统。（图6-4）

二、升船机

升船机——用机械的方法使船舶克服集中水位落差的一种通航建筑物（图6-5，6-6）。

特点：

（1）在运转时基本上不耗水，在水量不充沛的河流和运河上，建造升船机较为有利；

（2）升船视的升降速度远较船闸闸室灌、泄水速度快，船舶通过升船机所需的时间较船舶通过船闸的时间要短；

(3)在高水头通航建筑物中升船机的造价一般较小；

(4)机电设备是保证升船机安全运行的一个重要部分，升船机的建造与安装要求有较高的设计与工艺水平。

船闸与升船机的不同特点：（1）水力提升～机械提升（也有水力提升）；（2）船闸土建工程投资大～升船机运行费高；（3）船闸设计成熟，使用可靠～升船机数量少，运行正常率还不高；（4）船闸耗水～升船机基本不耗水；（5）船闸适应水头较小～升船机适应水头较高。世界各国通航建筑物建设经验表明：

（1）水头在70m以上，宜建造升船机；（2）40m水头以下，宜采用船闸；（3）水头在40～70m之间，应进行升船机与船闸方案的比选；

第二节船闸的组成和类型

一、船闸的工作原理（图）二、船闸的类型根据船闸不同的特征，如闸室数目、位置、功能、输水型式、结构型式及闸门型式等等，可以分为不同的类型：

1）内河船闸和海船闸

①内河船闸：建设在内陆河流及人工运河上。

特点：平面尺度相对较小，多承受单向水头。

②海船闸：建设在封闭式海港港池口门、海运河及入海河口。

特点：平面尺度大、槛上水深大、多承受双向水头，无上、下闸首之分。

①单级船闸——沿船闸纵向只有一个闸室的船闸。

特点：

（1）过闸时间短，通过能力大；

（2）运行管理方便（建筑物及设备集中）；

（3）闸、阀门及起闭机械少，可靠性高；

（4）占地少，便于布置（直线长度小）

（5）耗水多，结构复杂，对地质条件要求高（水头高）

（6）对输水系统要求高。2）单级船闸与多级船闸★带中间闸首的船闸

特点：能适应于单船或船队或不同数量的船舶迅速通过闸室，节省了过闸时间，减少耗水，提高船闸通过能力。

图6-11②多级船闸沿闸室轴线方向布置两个及两个以上闸室的船闸。

主要有：中间渠道多级和连续多级船闸。

图6-12——连续四级船闸；

图6-13——三峡连续五级双线船闸。★连续多级船闸——能克服较大的水位落差，但船舶过闸时间长，通过能力小。

★中间渠道多级船闸——纵向两个闸室或多个闸室之间，设有供船舶会让的中间渠道，可提高船闸通过能力和运行保证率。但是受地形、地质等条件等条件限制(图6-14)。3）单线船闸与多线船闸

多线船闸——沿横向（闸门轴线方向）有两线或两线以上闸室的船闸(图6-15)。m>3.5，采用集中输水系统；

m<2.5，采用分散输水系统；

m=2.5～3.5，应进行技术经济论证，参照类似工程选定。

5）其它类型的船闸

根据船闸使用特点：有广室船闸，井式船闸、省水船闸、带调节水池船闸等类型。

①广室（箱）船闸

闸首口门宽度小于闸室宽度的船闸，即为广室（箱）船闸。可分三种型式：（1）对称式：口门轴线与闸室轴线重合；（2）反对称式：口门轴线分别位于闸室轴线的两侧；（3）锁式：口门轴线位于闸室轴线的同一侧。适用于特殊地形。

②

井式船闸

当船闸水头较高，地基条件较好时，为减小下游闸门的高度，在下闸首的上部建造一道横向胸墙，过闸船舶从胸墙下面进出闸室，这种船闸称为井式船闸(图6-17)。

③省水船闸

在闸室的一侧或两侧设置蓄水池以节省用水（图6-16-a、图6-16-b）。

④带调节水池船闸三、船闸的引航道(图6-18)

作用：（1）保证船舶安全、顺利地进出船闸；（2）供等待过闸的船舶安全停泊；（3）使进出闸船舶能交错避让。

要求：（1）足够的水深及相应的平面尺度和形状；（2）良好的掩护及水流条件。

单线船闸引航道平面布置对称型反对称型不对称型

(图6-19)引航道型式

（1）对称型引航道的轴线与船闸轴线重合(图6-19a)，根据引航道宽度又分全对称式和半对称式。（2）反对称型引航道是上、下游引航道向不同的岸侧拓宽(图6-19b)。这类引航道对单向过闸较为有利。（3）不对称型引航道是上、下游引航道向同一岸侧拓宽，一个方向的船舶进出闸都是直线，另一个方向的船舶进出闸沿曲线行驶(图6-19c)。四、船闸的组成船闸主要由闸室、闸首和引航道等三个基本部分及相应的设备所组成(图6-7、图6-8、图6-9)。

(1)闸室：指船闸上、下闸首和两侧闸室墙环绕而形成的空间。

作用是供船舶停泊使用。为了保障过闸船舶的稳定停泊和安全升降，沿闸室墙设有系船设备和辅助设备。

（2）闸首：是将闸室与上下游引航道隔开的挡水建筑物。分上、中、下闸首，在闸首布置有闸门、输水系统、闸阀门等起闭机械等设备。

作用：挡水和灌泄水。

（3）引航道：是连接闸首与主航道的一段航道。分上、下引航道，引航道内有导航建筑物及靠船建筑物。

作用：引导船舶迅速、安全地进出闸室。第三节船闸的规模

一、船闸基本尺度船闸基本尺度是指闸室有效长度、闸室有效宽度及门槛水深(图6-20)。1、闸室有效长度

——船舶过闸时，闸室内可供船舶安全停泊的长度。

（图示）

闸室有效长度计算：

LX=lc+lf

式中：

Lx

——闸室有效长度（m）；

Lc

——设计最大过闸船队长度（m）；

Lf

——富裕长度（m）；2、闸室有效宽度

——闸室内两侧墙面最突出部分之间的最小距离。斜坡式闸室:有效宽度为两侧垂直靠船设施之间的最小距离。

闸室有效宽度计算式：式中：

Bx——闸室有效宽度（m）；

Σbc——同次过闸船舶并排总宽度（m）；

bf——富裕宽度（m）。

——设计最低通航水位时门槛上的最小深度。

门槛水深应满足：H≥1.6T

式中：

H——门槛水深(m)；

T——设计最大过闸船(舶)队满载吃水。3、门槛水深

4、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的断面系数n的要求。根据试验和观察，若n值过小，则船队(舶)过闸时，可能产生碰底现象。为保证船队(舶)安全预利地进闸，一般要求：

n=Ω/Φ≥l.5～2.0

式中:Ω——

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(舱)满载吃水时船舯断面水下部分的断面面积(m2)。

若有下列情况之一时，应论证研究修建双线或多线船闸（图6-21、图6-22）：

(1)单线船闸设计(实际)通过能力不能满足设计水平年内货运量需要；

(2)在运输特别重要的航道上，不允许因船闸检修、冲沙和挖泥等因素造成航道断航。二、船闸线数三、船闸级数

具有下列情况之一时，应考虑多级船闸方案（图6-23、图6-24、图6-25）：

（1）采用单级船闸受技术条件的限制，特别是受阀门水力条件和闸门技术条件的限制；

（2）受船闸所处位置的地形条件的限制，如地形较高，建单级船闸开挖深度大，与枢纽中相邻建筑物连接难以处理等；

（3）地质条件限制，兴建高水头单级船闸有困难；（4）河流缺水，需要节省船闸耗水量，建省水船闸又不经济时。

单级船闸与多级船闸的水头也无明确界限，一般可按下述范围考虑：

H≤20m，单级船闸(H为水头)；20m＜H≤40m，单级或双级船闸；H＞40m，双级或多级船闸。

设中间渠道的多级船闸是多级船闸中的另一种型式。根据船舶所处地区的地形、地质等条件，可在各闸室间设中间渠道以过渡（图6-26）。思考题：1、简述船闸上、下行的过闸原理；2、什么叫船闸有效长度和宽度(包括公式)；3、船闸基本尺度指哪些？它们如何表达?4、简述通航建筑物型式与设计水头的关系？解决高水头通航建筑物输水系统型式的途径？四、船闸设计水位

1、上下游设计最高水位

船闸作为枢纽建筑物的一部分，挡水建筑物防御洪水标准应与枢纽主题建筑物一致。

非溢洪船闸——上游设计最高水位通常采用水利枢纽的校核洪水位（即非常运用洪水位）；允许溢洪的山区河流船闸——上游最高水位可取和上游最高通航水位相同的标准，目的是降低工程造价。船闸下游设计最高水位——可采用枢纽最大下泄流量相应的下游最高水位。

2、上、下游设计最高通航水位

设计上游最高通航水位——船闸正常运用的上限水位，又是船闸建筑物的设计标准之一。上游设计最高通航水位视船闸（航道）等级一般按表6-1所列频率的洪水标准采用。最高通航水位的选择，除按照航道、船闸的等级确定外，还须考虑其它一些因素，比如通行船舶数量，运输繁忙程度等。

下游设计最高通航水位——船闸正常运用的下游上限水位，可采用上游设计最高通航水位相同的标准，但也应考虑其它的一些因素确定。如下游有梯级时，应考虑下游梯级回水的影响。

五、船闸高程的确定

船闸高程包括船闸闸首、闸室、闸门和引航道建筑物等的顶部高程和底部高程。

1．船闸闸门门顶高程

门顶高程=上游设计高水位+超高

(1)担负枢纽挡水的（闸首）工作闸门，门顶高程应采用枢纽上游校核水位加超高；如果另设有挡水闸门，则工作闸门门顶高程可采用上游设计最高通航水位加超高。

（2）第二道闸首(含单级船闸下闸首)工作闸门——采用上游设计最高通航水位加超高；多级船闸第二道闸首以下各级闸首门顶高程采用各级闸室的设计最高通航水位加超高。

（3）溢洪船闸闸首门顶高程采用上游设计最高通航水位加超高。

（4）事故闸门门顶高程为上游最高洪水位加超高；检修闸门门顶高程等于检修水位加超高。

根据国内船闸设计和运用实践，闸门门顶超高可采用表6-3数值（p99）。

（2）第二道闸首(含单级船闸下闸首)工作闸门采用上游设计最高通航水位加超高；多级船闸第二道闸首以下各级闸首门顶高程采用各级闸室的设计最高通航水位加超高。

（3）溢洪船闸闸首门顶高程采用上游设计最高通航水位加超高。

（4）事故闸门门顶高程为上游最高洪水位加超高；检修闸门门顶高程等于检修水位加超高。

2、闸首墙顶高程

墙顶高程=门顶高程+构造高（≥闸室顶高程）

挡水前缘闸首墙顶高程应与同枢纽其他挡水建筑物挡水要求一致。

3、闸室墙顶高程

闸室墙顶=最高通航水位+超高（超高≥设计过闸船舶的最大空载干弦高度）

表6-4是长江分节驳船空载干舷高度，可作为确定闸室墙顶高程时参考（p99）。

上、下闸首槛顶高程——分别为上、下游设计最低通航水位减船闸门槛水深。

上、下游引航道底高程——分别为上、下游设计最低通航水位减引航道最小水深。

（两者共同点？）

4、闸首槛顶和引航道底高程5、导航建筑物和靠船建筑物顶高程及引航道堤顶高程

上、下游导航建筑物和靠船建筑物顶高程分别为上、下游设计最高通航水位加超高。其超高值一般为设计船舶的最大空载干舷高度。

有防洪要求的引航道堤(岸)顶高程与挡水闸首墙顶高程一致。1．引航道长度

引航道——导航段、调顺段、停泊段、过渡段、制动段组成(图6-28)。前三段一般要求为直线段，后两段可根据地形灵活布置，且可部分重合计算。

六、引航道尺度（1）导航段

导航段L1紧靠闸首。船舶出闸时，在船尾尚未驶出闸首前必须沿船闸轴线直线行驶，不能转向。因此，导航段长度Ll应满足:L1≥Lc

式中：Lc——设计船队（船只）的长度，对顶推船队为全船队长，对拖带船队或单船为其中最大的船舶长度。导航段的航道宽度为适应船舶的转向，应从闸首边界开始逐渐拓宽。

（3）停泊段

停泊段L3是供等待过闸的船舶(队)停靠并与出闸船舶(队)避让交错的一段航道，其长度应满足：

L3

≥Lc

式中：Lc—最大船队长；当引航道内停泊的船舶(队)数不止一个时，则L3

段的长度应按实际需要加长。

（4）当引航道直线段宽度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L4

，其长度为：

L4≥10△B

式中：△B—引航道直线段宽度与航道宽度之差。

（5）船舶以一定速度通过口门区进入引航道，停车后任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L3前沿的长度称为制动段l4’

。根据近十多年来进行的一系列实船试验，可按下式估算

2．引航道宽度

单线船闸和双线船闸的引航道宽度是指调顺段和停泊段的宽度(图6-22)。

（1）单线船闸引航道宽度

当停泊段两侧都停泊等候进闸的船队(船舶)，则引航道宽度为：

B0≥bc+bc1+bc2+2△b

当停泊段只一侧停泊等候进闸的船舶，则引航道宽度为：

B0≥bc+bc1+2△b

式中：

B0——设计最低通航水位时，设计最大船舶（队）满载吃水船底处的引航道宽度（m）；

bc——设计最大船舶（队）宽度（m）；

bc1+bc2——一侧或另一侧同次过闸船舶（队）的总宽度（m）。（2）双线船闸共用引航道宽度

双线船闸共用引航道，有一线或双向过闸之分。

一线双向过闸，另一线为单向过闸时，引航道宽度为（图6-16和图6-17）：

B0≥bc+bc1+b’+３△b

两线双向过闸时引航道宽度为：

B0≥bc+bc1+b’+bc2+３△b

（3）双线船闸如不共用引航道宽度，其宽度应分别按单线船闸计算。

3、引航道的水深

引航道水深是设计最低通航水位时引航道底宽内的最小水深，等于设计船队(船舶)满载吃水加富裕水深。

H0/T≥1.4~1.5

式中：

H0

——设计最低通航水位时引航道底宽内的最小水深(m)；

T——设计最大船舶（队）满载吃水深度（m）。

引航道直线段外为弯曲航道时，其弯曲半径不得小于最小限值。

（1）顶推船队和机动驳船：

Ⅰ～Ⅲ级船闸R≥4Lc

Ⅳ～Ⅶ级船闸R≥3Lc

4、弯曲半径和弯道加宽

第四节船闸在水利枢纽中的布置

一、布置的任务和原则

1、船闸总体布置主要研究和解决的问题

2、船闸在水利枢纽中布置时应遵循的原则和要求二、船闸布置类型

船闸布置类型主要可分为两种：

1、闸坝分离式布置（图6-31）

特点：船闸不占河床宽度，有利于其它建筑物的布置，施工大为简化；但土石开挖方量可能增加较多。

2、闸坝并列式布置（图6-32）（1）伸向坝轴线上游（图6-33）（2）伸向坝轴线下游（图6-34）三、其它建筑物的布置

1、导航建筑物和靠船建筑物

（1）主导航建筑物：位于进闸航线一侧供引导船舶进闸的建筑物。

（2）辅导航建筑物：位于主导航建筑物的对面，用以引导受侧向风、水流等影响而偏离航线船舶的建筑物。

（3）靠船建筑物（图6-35、图6-36、图6-37、图6-38）：为供进闸船舶在进闸前停泊系靠，在引航道内布设的建筑物。

（图6-39）

（1）外停泊区（2）前港2、外停泊区和前港

1、通航水流条件概念

2、引航道口门区（图6-40）

3、通航水流条件的标准（1）口门区流速（见表6—5）（2）引航道内的流速限制

四、通航水流条件五、施工通航施工通航的目的和方式？1、先建通航船闸

（1）利用老船闸通航

（2）施工围堰在原航道处留通航口

（3）用施工导流明渠作为临时航道（图6-41）2、修建临时通航船闸3、临时船闸结合导流明渠通航的综合方式

六、船闸通过能力和船舶过闸时间

船闸的通过能力定义——每年通过船闸的船舶总数或货物的总吨数。★过闸次数的计算公式：

n=（τ×60）/T

式中：

τ—船闸每昼夜的平均工作时间，一般20～22h;T—船舶（队）一次过闸的时间。

★通过能力P的计算公式：

P＝（n-n0）NGα/β式中：

P—船闸过闸货运量（t）;

n—日平均过闸次数（次）；

n0

—每昼夜非货运过闸次数（次）；

N—船闸年通航天数（天）；

G—一次过闸平均吨位，一般取设计最大过闸船队的50％（t）；

α—船舶装载系数，一般取0.5～0.8；

β—运量不均衡系数，一般取1.3～1.5。船闸一次过闸所需时间

单向过闸：

双向过闸：

式中：

t1—开（关）闸门时间；t2—单向进闸时间；t3—闸室灌泄水时间；t4—单向出闸时间；t5—船队进（出）间隔时间；t'2—双向进闸时间；t'4—双向出闸时间。

过闸时间：思考题：1、货运量为2000万吨/年，设计船型为一顶+2×2000吨，每昼夜非载货船过闸次数为5次，船闸年通航为360天，船舶的装载系数为0.75，运量不均匀系数为1.4，试求满足上述设计货运量的船闸日平均过闸次数。2、简述通航建筑物型式与设计水头的关系？解决高水头通航建筑物输水系统型式的途径？第五节船闸输水系统一、概述

1．船闸输水系统的组成及基本要求

输水系统——输水（主）廊道、进水口、输水阀门、出水口及消能工等设施。

（1）灌水和泄水时间不大于为满足船闸通过能力所规定的输水时间；

（2）船舶(队)在闸室及上、下游引航道内具有良好的停泊条件和航行条件；

（3）船闸各部位不应因水流冲刷、空蚀等造成破坏；

（4）布置简单、检修方便、工程投资少。

输水系统设计应满足的基本要求：

取决于闸室灌、泄水时水流对停泊船只作用力的大小，通常以过闸船舶所受的水流作用力大于或小于过闸船舶的系船缆绳所能承受的拉力作为具体的衡量指标。即作用在过闸船舶上的水流作用力不应超过系船缆绳、系缆设备最大拉力的允许值。

在我国，缆绳拉力的允许值按分解为纵向和横向受力衡量：

2．船舶的停泊条件

闸室和引航道允许系缆力

（1）排水量为500t和500t以上船舶（老规范）：

(6-21)

（2）排水量500t以下船舶：

(6-22)式中：PL—允许缆绳拉力的纵向水平分力(kN)；

Pc—允许缆绳拉力的横向水平分力(kN)；

W—船舶排水量(t)。

船舶吨位（t）允许系缆力（KN）30002000100050030010050纵向水平分力464032251885横向水平分力23201613943（新规范）二、集中输水系统主要型式及水力特性

船闸输水系统型式——集中输水系统和分散输水系统。集中输水系统（头部输水、短廊道输水）——输水系统集中布置在闸首范围，灌水时，水流经上闸首集中流人闸室；泄水时，水流从闸室的下游端经下闸首泄入下引航道。

目前，较为成熟的集中输水系统主要可分为三类。（1）短廊道输水

无消能室：

1．集中输水系统的型式

有消能室：

槛下输水：

（2）直接利用闸门输水：

根据闸门型式和输水方式又可分为：三角闸门门缝输水

平面闸门门下输水：弧形闸门门下输水：

阀门上开小门输水：

（3）组合式输水

任何两种型式组合而成：三角闸门门缝输水和短廊道输水组成的组合式

（1）集中输水系统的水力特性

水流作用力：

流速力——纵向水流引起的

波浪力——涌波和由此产生的闸室纵向坡降

局部力——灌水最大能量时2．集中输水系统的水力特点及消能措施

集中输水系统采用的消能工：

消能室（图6-50、图6-51））

消力槛（图6-52）及消力齿

消力梁

消力栅

消力墩

挡板与遮板

消力池（2）集中输水系统的消能措施

三、集中输水系统的布置

1.布置原则

（1）输水系统及消能工的布置要满足输水能力的要求。

（2）输水系统的布置要便于水流的消能及均匀扩散。

（3）输水系统和消能工的布置，在平面上应和闸室或下游引航道的布置相适应。

（4）上闸首输水系统及消能工在立面上的布置，应考虑到输水过程中闸室水位的变化；下闸首输水系统及消能工布置主要应考虑下游最低通航水位时的工作情况。

2.短廊道输水系统的布置

短廊道输水系统有环绕短廊道输水及槛下输水等多种形式，本课程将主要讨论环绕短廊道输水的廊道及消能工布置。

（1）廊道进口

廊道进口顶部应具有一定的淹没水深。

廊道进口断面的平均流速不宜过大≯4m/s。

为了减少进口损失，廊道进口轮廓应稍加修圆，修圆半径可取为0.1～0.15倍廊道进口宽度（漩涡图）。

（2）廊道转弯半径

廊道各部分的转弯半径不宜过小，应满足规范的要求，即Rm≥（0.9～1.0）bm.（图示）

（3）廊道出口

廊道出口也应具有一定的淹没水深。

廊道出口弯曲半径：Rm≥（1.0～1.4）bm

廊道出口断面应该大于阀门处廊道断面（1.2～1.6倍），一般在出口弯段应加设起点位于弯段开始断面的分水导墙。

船闸级别Ⅰ、ⅡⅢ、ⅣⅤ～Ⅷ淹没水深上闸首2.01.51.0下闸首1.51.00.5四、分散输水系统主要型式及水力特性

分散式输水系统——输水系统分散布置在闸首及闸室内。闸室底、闸室墙内布置纵向输水廊道上的一系列出水支管、出水孔分散地流入闸室，因而也称为长廊道输水系统。

由于分散式输水系统的水流是从较大范围内进入闸室，因而与集中输水系统相比，作用在船舶上的动水作用力（波浪力、流速力、局部力）都相对较小。

根据分散式输水系统布置的复杂程度及水力性能的差别分成以下三类：

1．分散式输水系统的水力特性及型式

1)简单式

闸墙长廊道，于闸室长度的中段布置一系列短支管或支孔向闸室供水。这种型式的出水孔可以采用数目较少而断面积较大仍出水支孔，也可以采用数目较多面断面积较小的出水支管。前者采用水流扩散或简单的消能工消能，而后者采用明沟消能，其消能效果较好。

1)简单式——闸墙长廊道（短支管）

1)简单式——闸墙长廊道（多短支管）

2)较复杂式

（1）闸底长廊道短支孔（管）出水

主廊道设置在闸室底板上，布置为单区段供水，出水孔的分布及消能条件较好，可减少局部水流的作用力。

（2）闸底长廊道分区段出水

闸底设有多根纵向长廊道，每一对对称的长廊道只向闸室的一个区段出水。这种型式的优点是可以有效地减小阀门开启初期的波浪力。闸底长廊道分区段出水系统（3）闸墙长廊道闸室中部横支廊道出水

闸墙长廊道闸室中段连接横支廊道——将短支孔出水改成闸底横支廊道出水（单区段）。中间向两端出流，上下半段出流均匀，可适应单边输水。

两侧闸墙横支廊道分别布置在前后半个闸室的中部

（二区段）分区段出流，纵向分布均匀。对两边阀门开启不同步或单边开启适应性差。

二区段等惯性输水系统——水流自闸墙廊道至闸室中部通过分流口进人前后半个闸室。其分流口采用的是较为简单的、用垂直隔墩分配水流的水平分流型式，分流稍不稳定。(图6-39)

（4）闸墙长廊道闸室中心进口水平分流闸底纵支廊道二区段出水（5）闸墙长廊道闸室中段进口的纵横支廊道出水

纵横支廊道进口全部集中在闸室中部，前后支廊道水流惯性差别不大，加之它的出水孔分布面积广，出流均匀，水流条件良好，要求的开挖深度也不大，是一种较好的分散输水系统型式(图6-40)。它已成功地应用于葛洲坝2号船闸（三区段）

3)复杂式

“复杂式”——全动力平衡系统。

特点：供水区段数较多，而且廊道水流惯性对各供水区段的影响基本相同，又称为“等惯性输水系统”。典型布置有：A、闸墙廊道闸室中心进口（垂直分流）闸底四区段出水适用于长宽比较大的闸室B、闸底四纵支廊道二区段出水（水平分流）适用于长宽比较小的闸室。

2.分散式输水系统类型的选择

闸室中的水流作用力：波浪力——灌水初期（可以计算）；局部力——灌水中期最大能量前后（无法算）；流速力——不明显。波浪力和局部力是主要的。前者最大值发生在；后者最大值发生在灌水最大能量前后（中期）。目前，主要依靠模型试验测量。目前一般采用平均比能的概念作为选择分散输水系统型式的水力指标。

式中：H’——单级：最大水位差，多级H/2（m）；

Hc——起始水深（m）；T——灌泄水时间（t）。

H／EP.m≤77，复杂式分散输水系统；

77＜／EP.m

＜105，较复杂式分散输水系统；

H／EP.m≥105，简单式分散输水系统。

说明：上述指标主要是根据国内外的大中型船闸，最大过闸船舶(队)尺寸与闸室尺寸相当的资料统计分析而得，适用于单船和船队的长宽均大于闸室长宽大1/2时。若船舶尺度较可采用较上述指标相应降低一个标准选择更为简单的输水系统布置。一般依据资料：灌水时间(8～12min)；闸室起始水深(3.5～5.0m)。则可得各类分散输水系统大致适用的水头范围为：

复杂式分散输水系统适用于H≥28m；

较复杂分散输水系统适用于12m＜H＜28m。

简单式分散输水系统适用于H≤12m。5.分散输水系统的布置原则

各类分散输水系统在布置中的共同要求：

（1）输水系统进口的布置，要求有良好的线型，进口边缘轮廓要修圆，以提高输水效率；有足够的淹没水深＞0.4H。（2）输水阀门段前后应有一定长度的直线段，以使水流顺直均匀地通过。阀门段及其以后的廊道顶部高程必须布置在下游最低通航水位以下，不容许掺入大量空气而恶化船舶的停泊条件。

（3）当上、中闸首输水阀门廊道段的压力较低或出现负压时，其后的检修阀门门槽距工作阀门的距离应大于廊道高度的3倍，以避免检修阀门井掺气。

（4）输水系统的主廊道断面一般可大于输水阀门处廊道断面（1.3倍），以增大输水系统的流量系数。

（5）闸室内输水系统的布置尤其是出水支孔的布置应尽可能对称（减小出流的不均匀）。

（6）闸室出水支孔(管)的布置范围应为闸室长度的一半以上（保证纵向出流均匀）。

（7）中、高水头船闸的上、中闸首帷墙立面宜做成斜面，以避免当闸室水面上升至帷墙顶面平台时，水域面积有较大的突变，从而显著恶化船舶的停泊条件；

（8）输水系统出口布置也应有良好的线型，以提高输水效率，尤其要注意出口布置应能分散水流，减弱出口水流的紊动并达到引航道内流速分布均匀的目的；

（9）条件允许时，应优先考虑采用部分或全部由引航道外取水的旁侧进口和由引航道外排水的旁侧出口的布置。思考题：

1、船闸输水系统设计的任务是什么？2、船闸输水系统是由－－、－－、－－和－－等组成？3、船闸输水系统设计应满足哪些基本要求？4、请分别论述集中输水系统与分散输水系统的特点及类型？5、在灌泄水过程中，停泊在闸室内或引航道内的船舶将受到哪些水流作用力？集中输水和分散输水：

判别式：式中：

m——判别系数；

T——闸室灌水输水时间；

H——设计水头。分散输水系统适用范围：

复杂式分散输水系统适用于H≥28m；

较复杂分散输水系统适用于12m＜H＜28m。

简单式分散输水系统适用于H≤12m。

第六节船闸的闸门、阀门

一、闸、阀门的分类

闸门——关闭闸首通航口；阀门——关闭廊道出流口。按其工作性质可划分为:工作闸、阀门；检修闸、阀门；事故闸、阀门。按闸、阀门的结构特征分类，闸门可分为人字闸门（图6-73）、升降式平面闸门、横拉闸门（图6-74）、三角闸门、一字闸门、弧形闸门、迭梁闸门和浮式闸门等；阀门可分为平面阀门、反向弧形阀门、圆筒阀门和蝴蝶阀门等。

二、闸、阀门的布置

工作闸门通常布置在闸首，用于关闭闸室。

检修闸门——门槽设在上闸门的上游或下闸门的下游；

检修阀门——设在每一工作阀门的上游和下游。

闸门布置不能影响船闸有效通航尺寸：对溢洪和泄洪船闸，其闸门应设有方便而可靠的锁定装置。输水廊道的阀门应布置在廊道的直线段，保证阀门门前水流平顺，避免使阀门超载、振动、气蚀等问题发生。

三、闸、阀门的选择

几种常用闸、阀门型式：

(1)人字闸门（图6-75-a、图6-75-a、图6-76）

(2)升降式平面闸门（图6-77）。根据不同水位差和闸首布置情况，闸门可以布置成下降式或提升式。

(3)三角闸门（图6-78）。国外三角闸门的挡水面多做成圆弧形，因此亦称扇形闸门。常用于低水头头部输水的船闸和承受双向水头的中小型船闸。(4)横拉闸门（图6-79）

(5)平面阀门(也称垂直提升阀门)，如图6-80所示。

(6)反向弧形阀门（图6-81）第七节船闸结构形式及特点

一、闸室结构——斜坡式和直立式两种。

斜坡式闸室具有结构简单、造价低的优点，但使用不方便，且耗水量大，目前已很少采用。

直立式闸室结构由闸墙和闸底组成。

第七节船闸结构形式及特点

按受力状态——可分为整体式结构和分离式结构两大类。两侧闸墙和底板浇筑在一起的为整体式结构（图6-82）；闸墙和闸底分别设置的为分离式结构（图6-83）。分离式结构闸墙类型较多，常用于土基上的有重力式、悬臂式、扶壁式。

分离式闸室：多用于土基上，大多采用带有横撑格梁的透水闸底，这种闸底比较经济。适用于水级较小、地基对渗透变形不敏感的情况。当水头较高，地基为粉砂、细砂或淤泥的闸室则可采用双铰式不透水底板或采用整体式结构。在岩基上常用的型式有重力式、衬砌式和混合式，如图6-84。

当基岩坚硬、完整时，可不设底板；当基岩不耐冲时，则须作护底。1.重力式闸墙的构造

重力式闸墙是靠自重维持稳定，地基反力较大，对地基承载能力要求较高，因此重力式结构只适用于较好的地基（图）。

重力式结构按材料可分为浆砌条(块)石结构、混凝土结构及配筋混凝土结构等。

重力式结构按断面型式可分为梯形和衡重式两种。

闸室结构型式及构造：

重力式闸墙一般采用折线形墙背坡。浆砌条(块)石闸墙也可做成阶梯形墙背。

根据国内已建的士基上船闸的统计，闸墙底宽与墙高之比约在以下范围内：

梯形断面B／h＝0.7～1.3(B为底板宽，h为墙高)

梯形断面b／h＝0.5～0.8(b为墙底宽)

衡重式B／h＝0.5～0.7

对于衡重式闸墙，一般在0.4～0.5墙高处设置平台，平台以上为梯形断面，平台以下设1:4～1:5的倒坡。

悬臂式闸室是由闸墙、底扳和后悬臂组成、从船闸轴线分成两半的对称结构，在底板中间接缝中设置有止水，形成不透水的闸底。悬臂式结构适用于承载能力较低的地基，且闸室高度与闸室宽度之比较大的情况。2、悬臂式闸室的构造

扶壁式结构由立板、肋板和底板组成，底板分趾板和内底板。由于闸室墙系直接建筑于土基上，地基的承载能力很小。立板、肋板和底板等的连接部位须设置斜托，图6-85。3、扶壁式闸墙的构造4、衬砌式

岩基上除重力式结构外，还有衬砌式和混合式结构。重力式结构与土基上重力式结构基本相同。当基岩顶面高程高于闸墙顶高程时，可采用衬砌式闸室结构。衬砌式结构有重力式衬砌和带锚筋的薄衬砌。阶梯形衬砌断面如图6-86，倒梯形衬砌断面如图6-87。

基岩顶面低于闸墙顶高程时，可采用混合式结构，即基岩以上采用重力式，基岩以下采用衬砌式结构。5、混合式

透水闸底由护面(块石或混凝士板等)、反滤层及纵横格梁组成，反滤层采用中石、小石、中粗砂构成。砂性地基，反滤层多为3～4层；粘性地基，多为2～3层。

护面一般采用干砌块石，厚度一般为25～40cm，在石料缺乏地区，也可采用混凝土板。

6、闸底设计

为固定护面及反滤层各层间的相对位置，闸底须设置纵横格梁，纵横格梁控制的面积以30m为宜，其断面尺寸不宜小于40cm×40cm，格梁配置构造钢筋。双铰底板是两边闸墙的前趾与底板以斜接或搭接组成两个假想铰，并在铰接处设止水以形成不透水的分离式结构。这种型式具有不透水及抗浮、抗渗性能好，闸墙与底板分别受力可减小底板中部的弯矩等优点。二、闸首结构

船闸的闸首内一般设有输水廊道、闸门、阀门、闸阀门启闭机械及其相应的设备等。因此闸首布置及尺寸与所选用的闸门型式、输水系统及有无帷墙等有密切关系。典型闸首布置如图6-88所示。

闸首结构——整体式结构和分离式结构（按其受力状态）。在土基上为避免由于边墩不均匀沉降而影响闸门正常工作，一般采用整体式闸首结构；岩基上的闸首，则可采用分离式结构，如葛洲坝工程l、2、3号船闸，建于砂岩上，其上闸首均采用分离式结构。当岩石较完整时，可不设底板，只有当岩石裂隙较多或岩石较软弱时，才考虑加设底板或护底．必要时也可采用整体式结构。

1、闸首布置及构造

根据受力和结构特点，闸首在长度(顺水流)方向上一般由三段组成。对于不同的门型，各段尺寸亦各异，图6-89为人字闸门的闸首分段图式。

1)

门前段长度L1

门前段长度主要根据工作闸门型式、检修门尺度、门槽构造及检修要求确定（图6-90）。

2）门龛段长度L2

门龛段长度因工作闸门型式不同而异。(1)人字闸门

式中：

Bc—

闸首的口门宽度(m)；

d—

门龛（槽）深度(m)，一般为门厚加0.40～0.8m；

θ—

闸门与船闸横轴线的夹角，一般取20°～22.5°。(2)横拉闸门

横拉闸门的门槽宽度，主要由门厚、上下游支承木的厚度及闸墩楔形支承厚度组成：

L2＝h十2(0.2十0.25)式中：

h—横拉门厚度，m；支承木厚度取0.2m，楔形支承厚度取0.25m。（3）三角闸门

三角闸门门库较大，其外形尺寸除要满足闸门尺度及构造要求外，还a须满足输水消能的要求，主要根据模型试验确定。据已建船闸三角门门库尺度的统计，其门龛长度可取为:

L2=(0.5～0.7)Bc

平面闸门的门槽与前几种门型相比是最小的，在闸首布置中不会因门槽的尺寸而增加闸首的长度，主要视门体结构尺度而定。

（4）平面闸门

闸门支持段主要须满足结构稳定及强度的要求，并须考虑输水廊道进出口布置的要求。人字闸门的支持段长度，目前设计仍假定是在其独立工作条件下进行稳定和强度的验算确定的，因此须要有足够的长度。

3）闸门支持段长度L3

据已建船闸支持段尺度的统计，的变化幅度较大，其范围如下：

L3≈(0.3～1.2)h或L3≈(0.4～2.1)H式中h—边墩自由高度(m)；H—设计水头(m)闸首边墩厚度，一般根据门龛深度、廊道宽度、阀门井尺度等因素确定。据已建船闸的统计，边墩厚度一般取为2～3倍廊道宽度。

对有帷墙的上闸首，为减小水流动力的影响、保障船舶停泊安全可将帷墙边缘做成拱形或多边形的倾斜面。闸首的边墩，在较好的土基上一般均采用混凝土或钢筋混凝士重力式边墩，部分边墩可采用浆砌块石的污工结构。当地基较差时，闸首边墩可采用轻型结构如扶壁式、空箱式结构等（图6-91）。

在岩石地基上，通常均采用分离式闸首结构，边墩一般均采用重力式结构。当岩石顶面较高时也可采用衬砌式结构。当岩石较坚实、完整，裂隙较少时，也可由岩石中直接开挖而成。

三、引航道导航和靠船建筑物船闸引航道中设有导航和靠船建筑物以及护坡、护底等结构。

1.导航和靠船建筑物（图6-92）

船闸导航、靠船建筑型式较多，在已建船闸中用得最多的是重力式导航、靠船建筑结构，其次是墩式、框架式导航、靠船建筑，其他还有桩墩式、浮式、空箱式、扶壁式和连拱式等（图6-93）。

导航及靠船建筑物的前沿应做成垂直平整面，以利于船舶停靠及系泊安全。当引航道水位变幅较大时，可在靠船建筑物正面分层设置系船钩。导航及靠船建筑物主要承受船舶撞击力，其尺度一般根据稳定和强度计算确定。并应满足系船、照明及信号装置等布置要求。

2、护坡和护底

已建船闸—般采用浆砌块石、干砌块石、混凝土块体及草皮等护坡，基本上满足了岸坡不致被破坏的要求。

根据船闸运用实践经验，在闸首外底部和辅导墙外铺砌30m左右长度的护底或护坡是十分必要的。护坡结构为25～40cm块石，下垫以10cm中石子和10cm黄砂，如图6-95。砂地基的下游护坡，如图6-96所示