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闸门输水系统

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所属类别:渠化工程

基本信息

中文名称:闸门输水系统
外文名称:

在船闸工作闸门上设置孔口输水,或部分开启船闸工作闸门输水的船闸输水系统。船闸人字闸门、平面闸门及三角闸门等工作闸门上均可设置孔口输水。能动水启闭、可兼作输水用的船闸工作闸门主要有平面闸门、弧形闸门及三角闸门等。利用平面闸门及弧形闸门输水的又称为门下输水。利用三角闸门输水的又称为门缝输水

闸门输水系统的特点是不需设置输水廊道,从而简化船闸闸首的边墩结构。

闸门上开小门输水

船闸集中输水系统中构造最简单的输水方式(图1)。在船闸的工作闸门上设置输水孔口,水流通过输水孔口直接流入或流出闸室。输水孔口的阀门可以采用垂直升降的平面阀门,也可以采用绕水平轴或垂直轴旋转的蝴蝶阀门,由设置在闸门顶端工作桥上的启闭机械来启闭。

图1 闸门上开小门输水示意图

1—输水孔口;2—输水阀门;3—工作闸门;4—消力槛;5—消力池;6—导流板

图2 门缝输水示意图

这种输水系统的水力特点是水流由输水孔口直冲入闸室,流速较大。当闸室内水深较小时,水流直接冲击停靠在闸室内的过闸船舶;当闸室内水位升高后,又将产生严重的横轴漩滚和立轴漩滚,船舶被吸向闸门,为此所需的镇静段长度较大。这种输水系统的水流条件较差,消能条件不好。为使水流扩散,门上输水孔口数一般不宜少于4个,在工作闸门结构允许的条件下,输水孔口数越多,水流条件越好。输水孔口应沿闸门宽度均匀布置,也可沿高度分列成几排。为改善闸室的水流条件,可采用一些辅助的消能措施。对于无帷墙的闸首,可在闸门上设消力板(梁)、消能箱等;或在闸门上设导流板,并在门后闸室内设置消力池等。对于有帷墙的闸首可在门后设消力梁和导流墙等。闸门上开小门输水适用于水头不大(一般为3 m以下)的小型船闸上,也可作为其他输水型式的辅助输水系统。

门缝输水

利用两扇三角闸门同时开启所形成的两扇闸门间的中缝和闸门与闸首边墩间的两侧边缝进行灌泄水的输水系统(图2)。

门缝输水的水力特点是两侧边缝的出流互相对冲,可削减一部分能量。中缝的出流沿闸室纵轴线方向直冲闸室,在闸室内产生很大的折冲水流并伴随强烈涡流。这三股水流在闸室内汇合,水流紊乱。

门缝输水的布置首先应使边墩内的门龛具有合适的轮廓形状,使边缝水流在门龛内充分扩散以增大对冲消能的效果;其次选择恰当的闸门中心角以限制中缝流量,增大边缝流量。此外,还可在边墩门龛壁上设置消力齿槛等消能工。

门缝输水的水流条件较差、灌泄水时间较长、闸首结构复杂、所需的镇静段长度也大。门缝输水一般只用于水头较小的船闸上。由于三角闸门可以动水启闭,且可承受双向水头,在感潮河段上还可利用平潮开通闸(参见过闸方式)加快过船速度、提高船闸通过能力。因此,在感潮河段的船闸上应用较多。当水头较大时,可另设短廊道形成以短廊道输水为主,以三角闸门门缝输水为辅的组合输水型式。

门下输水

将平面闸门或弧形闸门提升至一定高度,水流从闸门下缘与闸槛间缝隙进入闸室的输水系统(图3)。

门下输水的水力特点是进入闸室的水流沿闸室宽度方向较为均匀,但水流直接冲入闸室,底流速较大,在闸室内形成表面漩滚,水流掺气比较严重,水流条件不好。

门下输水一般均应采取消能设施。平面闸门门下输水的消能工主要由阻挡水流并控制水流方向的挡板、起挑流和分流作用的消力齿槛及均匀流速分布的消力梁栅等构成。同时帷墙与消力梁栅间的空间形成开敞式消能室,使由闸门下缘流出的水流先在消能室内消除部分能量再流入闸室。

弧形闸门门下输水的消能措施视帷墙高低而异。帷墙较高时,可利用帷墙后的空间作为消能室;帷墙较低时,可在闸门下降轨迹的后面设置消力梁栅及消力齿槛以调整竖向流速分布,减少底流,增大面流。同时,还可设置水平遮板,以使被梁栅阻挡而挑起的水流能被水平遮板压住,促进水流漩滚消能,并避免水流冲击翻滚而影响闸室水面的平稳。

门下输水不需设置输水廊道和输水阀门,闸首结构简单,一般用于10 m以下水头的船闸。门下输水一般用在有一定高度帷墙的上、中闸首,以便闸门输水完毕后可下降至帷墙内,以满足船舶通航净空的要求。

图3 门下输水示意图

(a)平面闸门门下输水;(b)弧形闸门门下输水1—挡板;2—消力梁栅;3—消力梁;4—消力槛;5—消能室;6—水平遮板

  
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