一种船闸输水系统布置结构 |
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| 申请号 | CN202111163936.2 | 申请日 | 2021-09-30 | 公开(公告)号 | CN114000488B | 公开(公告)日 | 2023-12-26 |
| 申请人 | 安徽省港航建设投资集团有限公司; 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院; | 发明人 | 孙立武; 宣国祥; 曹士政; 王新; 汪昕; 梁碧; 郭超; 曹晓军; 张迪; | ||||
| 摘要 | |||||||
| 权利要求 | 1.一种可调节门库输水和短廊道输水流量的船闸输水系统布置结构，所述船闸闸首包含左右对称的两个主廊道和两个分流短廊道，其特征在于，所述分流短廊道与所述主廊道的断面尺寸一致，在所述两个分流短廊道的进口平直段起点处分别布置一个可以垂直升降改变开度从而改变短廊道过流断面面积的平面钢闸门，调整钢闸门的开度改变短廊道输水流量，门库输水流量相应改变，实现门库输水和短廊道输水流量分配可调节。 |
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| 说明书全文 | 一种船闸输水系统布置结构技术领域背景技术[0002] 船闸是航道上的重要节点工程，是用于沟通不同水系、克服集中水头落差、为船舶提供航行通道的建筑物，在我国内河水运中发挥着重要作用。船闸通过向闸室内充水和泄水使船舶克服水位落差，向闸室充泄水的时间和闸室内船舶的停泊条件是船闸安全高效运行的重要指标，而这两个指标直接由船闸的输水系统决定，因此，船闸输水系统设计十分重要，其性能优劣直接影响到整个船闸的运行。通过数十年的研究和工程实践，内河船闸输水系统设计已形成了相对完善的体系，根据船闸工作水头不同，有集中输水系统、分散输水系统、局部分散输水系统等多种类型的输水系统型式供选择。我国绝大多数的船闸为工作水头10m以下的低水头船闸，在低水头船闸中有承担双向水头的情况，常见于两条河流的交汇处，对于双向水头船闸，工作闸门常采用横拉闸门和三角闸门，尤其三角闸门优点突出，应用十分广泛，谏壁船闸、施桥船闸、邵伯船闸、裕溪船闸、巢湖船闸等均采用了三角闸门，并有良好的应用前景，在合裕线、引江济淮多座新建34m宽船闸中均将采用三角闸门。 [0003] 对于采用三角闸门的船闸，输水系统均为短廊道头部输水型式，在从进水口取水经过转弯段后，利用三角闸门的门库和短廊道分流输水，以增加输水消能的效果，已建设的三角闸门船闸的输水系统均采用该布置型式。但该输水系统布置型式存在一个重要问题，就是门库输水和短廊道输水的流量分配问题，即分流比，目前设计都是通过计算或模型试验确定短廊道的断面尺寸，控制短廊道的流量，进而确定分流比，但该设计存在以下明显不足：短廊道断面尺寸确定后，在固定水位组合下，输水流量固定，即分流比固定，若实际的分流比与设计相差较大，或在不同水位条件下分流比设计不合理，则无法进行改变或调节，影响总体的输水效果。因此，针对三角闸门船闸输水系统设计，急需提出一种可以灵活调节分流比即可调节门库输水和短廊道输水流量的船闸输水系统布置型式，以满足船闸输水系统消能的要求。 发明内容[0004] 本发明针对目前船闸三角闸门门库和短廊道联合输水的输水系统布置的不足，提出一种可调节门库输水和短廊道输水流量的船闸输水系统布置型式，以改进船闸输水系统布置。 [0005] 本发明具体采用如下技术方案： [0006] 一种可调节门库输水和短廊道输水流量的船闸输水系统布置结构，所述船闸闸首包含左右对称的两个主廊道和两个分流短廊道，其特征在于，所述分流短廊道与所述主廊道的断面尺寸一致，在所述两个分流短廊道的进口平直段起点处分别布置一个可以垂直升降改变开度从而改变短廊道过流断面面积的平面钢闸门。 [0007] 优选地，所述平面钢闸门上方布置一吊杆，所述吊杆顶端布置一启闭锁定装置，所述启闭锁定装置控制所述吊杆升降实现所述平面钢闸门垂直升降，并在开度确定后锁定所述平面钢闸门。 [0008] 优选地，在所述两个分流短廊道的进口平直段起点处分别布置门槽供所述平面钢闸门垂直升降。 [0009] 优选地，所述两个分流短廊道的平面钢闸门左右对称布置。 [0010] 优选地，所述两个分流短廊道的平面钢闸门设置为相同的开度。 [0011] 本发明的可调节门库输水和短廊道输水流量的船闸输水系统布置结构，不需单独计算分流短廊道的断面尺寸，保持分流短廊道与主廊道断面尺寸一致，通过调节钢闸门的开度，改变短廊道的过流断面面积，既可控制短廊道的输水流量。 [0012] 在船闸运行过程中，主廊道的输水流量一定，为门库输水流量和短廊道输水流量之和，根据实际消能效果，调整钢闸门的开度改变短廊道输水流量，门库输水流量相应改变，即实现门库输水和短廊道输水流量的可调节。 [0013] 两侧新增的平面钢闸门对称布置，均布置于分流短廊道的进口平直段起点位置的门槽内，按相同的开度进行设置，以保证输水流量相同和流态的对称性。 [0014] 新增加的平面钢闸门可以简化设计，门体结构应满足强度要求，配置吊杆和启闭锁定装置以升降和锁定闸门，不需配置用于频繁启闭的升降系统，在一次调整完成后，对闸门进行锁定即可。 [0015] 本发明与已有技术相比具有以下优点： [0016] （1）原理清晰，结构简单，易于实现； [0017] （2）实现了门库输水流量和短廊道输水流量的灵活调节； [0019] 图1为现有船闸三角闸门输水系统布置水平剖面示意图； [0020] 图2为现有船闸三角闸门输水系统布置横剖面示意图； [0021] 图3为现有船闸三角闸门输水系统布置纵剖面示意图； [0022] 图4为本发明船闸三角闸门输水系统布置水平剖面示意图； [0023] 图5为本发明船闸三角闸门输水系统布置横剖面示意图； [0024] 图6为本发明船闸三角闸门输水系统布置纵剖面示意图。 具体实施方式[0025] 下面结合附图给出实施例并对本发明进行具体描述。 [0026] 实施例一 [0027] 某大型船闸，闸室有效尺寸为280m×34m×5m（长×宽×门槛水深），承担双向水头，最大工作水头位5m，船闸工作闸门采用三角闸门，输水系统采用集中输水系统型式。 [0028] 若按现有船闸三角闸门输水系统布置型式进行设计，输水系统布置见附图1 附图~3。输水系统主廊道1的尺寸为5m×4m（宽×高），左右两侧主廊道对称布置，在主廊道进口布置平面阀门2以控制闸室充水，在主廊道1经过水平转弯后，输水流量将通过三角闸门门库3和分流短廊道4进行分配，为控制分流流量，通过计算和模型试验，取分流短廊道4的断面尺寸为5m×3m（宽×高），断面面积小于主廊道断面，以减小其流量分配，然后，部分流量分别通过门库3和分流短廊道4流入闸室。按现有的输水系统设计，主要通过控制分流短廊道4的断面尺寸来控制分流流量，只能一次确定而无法改变或调整。 [0029] 若按本发明的一种可调节门库输水和短廊道输水流量的船闸输水系统布置型式进行设计，输水系统布置见附图4 附图6。输水系统主廊道1的尺寸为5m×4m（宽×高），左右~两侧主廊道对称布置，在主廊道1进口布置平面阀门2以控制闸室充水，在主廊道经过水平转弯后，输水流量将通过三角闸门门库3和分流短廊道4进行分配，取分流短廊道4的断面尺寸与主廊道1的断面尺寸一致，为5m×4m（宽×高），在左右对称的两个分流短廊道4的进口平直段起点，分别布置一个门槽5及可以沿门槽5垂直升降的平面钢闸门6，平面钢闸门6与布置于其上方的吊杆7相连，吊杆7与布置于吊杆上方闸首顶部的启闭锁定装置8相连，通过运行启闭锁定装置8控制吊杆7升降，可以实现平面钢闸门6垂直升降，从而实现闸门开度调节，并在开度确定后锁定平面钢闸门6。闸门的升降锁定，是本技术领域常用技术手段，其具体实现结构不属于本发明创新点，在此不做进一步详述。 [0030] 通过调节钢闸门6的开度，即可改变分流短廊道4的过流断面面积，则可以控制分流短廊道4的输水流量。若将平面钢闸门6的开度调节为3m，则分流短廊道4的过流断面面积为5m×3m（宽×高），此时与现有设计一致，但采用本发明后，平面钢闸门6的开度可以灵活调节，即可以灵活调节门库3与短廊道4的输水流量。 [0031] 在船闸运行过程中，主廊道1的输水流量一定，以最大流量时刻为例，最大流量为3 400m/s，若按现有技术设计，最大流量时刻，门库3输水流量和分流短廊道4输水流量固定， 3 3 分别为150m/s和250m/s，无法改变；若按本发明技术设计，调整平面钢闸门6开度为3m，则 3 3 最大流量时刻，门库3输水流量和分流短廊道4输水流量分别为150m/s和250m /s，与现有设计效果相同，而实际消能效果并非最优，将平面钢闸门6的开度调节为2.5m时，门库3输水流 3 3 量和分流短廊道4的输水流量分别变为200m/s和200m/s，或调节为其他的开度，以达到更加合理的流量分配，使消能效果达到最佳。 [0032] 本发明的可调节门库输水和短廊道输水流量的船闸输水系统布置结构与现有输水系统布置型式相比，流量分配灵活可调，保证了输水系统的消能效果，保障船闸安全高效运行。 |
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