渠化工程课程设计Word格式文档下载.docx
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单线船闸且停泊段只一侧停泊等候进闸的船舶
因为,≥=10.8+10.8+10.8+0.5*10.8=37.8m
所以,取=40m
2)引航道长度
①导航段长度:
因为,≥=160m
所以,取=160m
②调顺段长度:
因为,≥=(1.5~2.0)*160=240~320m
所以,取=320m
③停泊段长度:
④过渡段长度:
因为,=10*(60-40)=200m
所以,取=200m
⑤制动段长度:
因为,=且取=3.0
所以,=3*160=480m
3)引航道的最小水深:
因为本设计船闸为Ⅰ级船闸,所以引航道最小水深应满足(T表示设计最大船舶(队)满载吃水)。
即=1.5*2=3m,取=3m。
4)弯曲半径和弯道加宽
①引航道的最小弯曲半径:
因为,=4*160=640m
所以,取=640m
②弯道加宽值:
因为,==19.39m
所以,取=20m
3.口门区的防沙和水流条件要求
(1)口门区的防沙:
船闸宜布置在顺直稳定河段,上、下游引航道口门应尽可能避开易淤积部位,尤其是凸岸淤积区及回流、环流淤积区。
如因当地条件限制,找不到合适的河段时,则应通过论证,证明可采取工程措施达到通航要求,才可布置。
对泥沙淤积影响较大的船闸,应考虑布置防淤清淤设施,以保证引航道尺度。
(2)口门区的水流流速:
口门区是过闸船舶进出引航道的咽喉。
因此在通航期,引航道口门区的流速、流态应满足船舶(队)正常航行的要求。
并应尽量避免出现不良的流态,如泡漩、乱流等,如因条件限制不能避免时,则须采取措施,消减到无害程度。
在《船闸总体设计规》中,引航道口门区水面最大流速限值见下表。
船闸引航道口门区水面最大流速限值(m/s)
船闸级别
平行航线的纵向流速
垂直航线的横向流速
回流流速
Ⅰ~Ⅳ
2.0
0.3
0.4
Ⅴ~Ⅶ
1.5
0.25
因为本设计船闸为Ⅰ级船闸,所以平行航线的纵向流速不应大于2.0m/s,垂直航线的横向流速不应大于0.3m/s,且回流流速不应大于0.4m/s。
3.1.2船闸型式选择
1.船闸线数和级数
(1)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。
本设计船闸采用单线船闸。
(2)船闸级数:
船闸级数直接影响船闸的通过能力。
船闸级数的选择,应根据船闸总水头、地形、地质、水源、水力学等自然条件和可靠性、技术条件、管理运用条件等,通过经济技术比较确定。
由于单级船闸较多级船闸具有过闸时间短、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(如需设冲沙建筑物等)和管理方便等优点,因而是最广泛采用的形式。
本设计船闸采用单级船闸。
2.船闸建设规模及标准
(1)船闸的基本尺度:
船闸的基本尺度是指船闸正常通航过程中,闸室可供船舶安全停泊和通过的尺度,包括闸室有效长度、有效宽度和门槛水深。
①闸室有效长度:
闸室有效长度等于设计最大船队长度加上富裕长度,即:
式中:
—闸室的富余长度(m)。
对于顶推船队:
所以,闸室有效长度=160+(2+0.06*160)=171.6m。
取=172m。
②闸室有效宽度:
闸室有效宽度是指闸室两侧墙面最突出部分之间的最小距离,为闸室两侧闸墙面间的最小净宽度。
—只有一个船队或一艘船舶单列过闸时,则为设计最大船队或船舶的宽度;
—富余宽度附加值(m),因为,所以,取=1m;
n—过闸停泊在闸室的船舶列数。
所以,闸室有效宽度=11.8m,取=12m
③门槛最小水深H:
门槛最小水深是指在设计最低通航水位时门槛上的最小深
度。
我国船闸设计规采用门槛水深大于等于设计最大船舶(队)满载吃水的
1.6倍,即
所以,门槛最小水深,取H=4m。
④船闸最小过水断面的断面系数:
Ω—最低通航水位时,船闸过水断面面积㎡
Φ—最大设计过闸船舶(队)满载吃水时船舶断面水下部分
的断面面积(㎡)
所以,船舶的最小断面系数=(12*4)/(10.8*2)2.22m,满足要求。
(2)船闸设计水位和各部分高程
1)船闸设计水位:
设计河段的水文资料统计表
序号
项目
设计洪峰流量
下泄流量
坝前水位
下游水位
1
P=0.2%(校核洪水)
220.81
2
P=2.0%(设计洪水)
41100
217.56
3
正常蓄水位
203.00
4
死水位
278.00
5
上游最高通航水位
5400
6
上游最低通航水位
200.00
7
下游最高通航水位
190.50
8
下游最低通航水位
177.50
2)船闸各部分高程
①船闸闸门顶高程:
根据国船闸设计和运用实践,闸首门顶超高可采用下表的数值:
船闸闸门顶最小安全超高值
船闸等级
超高值(m)
0.5
上闸首闸门顶高程=校核洪水位+超高=220.81+0.5=221.31m
下闸首闸门顶高程=上游设计最高通航水位+超高=203+0.5=203.5m
②闸首墙顶高程:
上闸首墙顶高程=上闸首闸门顶高程+构造高=221.31+1=222.31m
下闸首墙顶高程=下闸首闸门顶高程+构造高=203.5+1=204.5m
③闸室墙顶高程=上游设计最高通航水位+空载干舷高度=203+1.5=204.5m
④闸室底板顶部高程=下游设计最低通航水位-闸室设计水深=177.5-4=173.5m
⑤闸首门槛顶高程:
上闸首门槛高程=上游设计最低通航水位-门槛水深=200-4=196m
下闸首门槛高程=下游设计最低通航水位-门槛水深=177.5-4=173.5m
⑥引航道底高程:
上游引航道底高程=上游设计最低通航水位-引航道最小水深=200-3=197.0m
下游引航道底高程=下游设计最低通航水位-引航道最小水深=177.5-3=174.5m
⑦导航建筑物和靠船建筑物顶高程:
上游导航建筑物顶高程=上游设计最高通航水位+最大空载干舷高度=203+1.5=204.5m
下游导航建筑物顶高程=下游设计最高通航水位+最大空载干舷高度=190.5+1.5=192m
3.1.3船闸通过能力和耗水量
1.船闸通过能力:
船闸通过能力是指单位时间船闸能通过的货物总吨数(过货能力)或船舶总数(过船能力),是船闸的一项重要经济技术指标。
(1)船舶过闸时间(单级船闸)
1)进出闸时间:
船队进出闸时间,可根据其运行距离和进出闸速度确定。
对单向过闸和双向过闸方式应分别计算。
双向进闸距离是船队自引航道中停靠位置至闸室停泊处之间的距离,双向出闸距离是船队自闸室停泊处至双向过闸靠船码头的距离。
单向进闸距离是船队自引航道中停靠位置至闸室停泊处之间的距离,出闸时,是船队自闸室停泊处至船尾驶离闸门之间的距离。
其距离可分别按下式近似确定:
单向进闸:
=172*(1+0.4)=240.8m
单向出闸:
=172*(1+0.1)=189.2m
双向过闸:
=172*(1+0.1)+160+320=669.2m
根据《船闸设计规》差得单向进闸速度=0.5m/s,单向出闸速度=0.7m/s,双向进闸速度=0.7m/s,双向出闸速度=1.0m/s。
进出闸时间可按下式计算:
=240.8/0.5=8.03min
=189.2/0.7=4.51min
双向进闸:
=669.2/0.7=15.93min
双向出闸:
=669.2/1.0=11.15min
2)开启、关闭闸门时间:
闸门启闭时间与闸门型式和闸首口门宽度有关,当闸首口门宽为12m时,取=2min。
3)闸室灌泄水时间:
船闸灌泄水时间与水头,输水系统型式,闸室尺度等有关,取=8min。
4)船队进出闸间隔时间:
取=5min。
5)单向一次过闸时间:
=8.03+4*2+2*8+4.51+2*5=46.54min
双向一次过闸时间:
=2*15.93+4*2+2*8+2*11.15+4*5=98.16min
6)过闸时间:
单级船闸一次过闸时间可按下式计算:
=47.81min
(2)日平均过闸次数n可按下式计算:
=21*60/47.81=26.35,取n=26
(3)一次过闸平均载重吨位G:
根据运量预测,一顶+2*1000t船队约占30%,一顶+2*500t船队约占50%,一顶+2*300t船队约占20%
G=2000*30%+1000*50%+600*20%=1220t
(4)船闸通过能力P:
=0.5*(26-2)*352*1220*0.84/1.3=333(万t/年)
2.船闸耗水量:
船闸的耗水量是船闸的一项重要的经济技术指标。
船闸的耗水量包括船舶过闸用水量和闸、阀门漏水量两部分。
(1)单级船闸单向一次过闸的用水量
①单级船闸单向一次过闸的用水量:
=(172*12)*(203-177.5)=52632
②单级船闸双向一次过闸的用水量(用水量为单向一次过闸用水量的一半):
=26316
③
(2)闸阀门漏水量:
e—止水线每米上的渗漏损失(/s/m),当水头小于10m时,其e=0.0015~0.0020/s/m,当水头大于10m时,取e=0.002~0.003/s/m
u—闸门和阀门边沿止水线的总长度(m),即
①闸门止水线:
②阀门止水线:
2*3*2.5=15m
所以,q=0.003*(104+15)=0.357
(3)船闸一天平均耗水量:
3.2输水系统型式选择及水力计算
3.2.1船闸输水系统型式选择:
船闸输水系统的型式可分为集中输水系统和分散输水系统两类型。
输水系统类型可根据以下判别系数初步选定:
H—设计水头(m)
T—闸室灌水时间(min)
因为,所以才用分散输水系统。
3.2.2分散输水系统
1.分散输水系统的水力特性:
分散输水系统是通过设置在闸室墙或底板的纵向输水廊道,以及与之相连的分支廊道和出水支孔,将水流灌入或泄出闸室。
与集中输水系统相比,分散输水系统的出水
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