[發明專利]中高水頭礙航船閘改擴建工程新舊船閘輸水廊道銜接方法

無效

• 申請號: 201210073179.4
• 申請日: 2012-03-19
• 公開（公告）號: CN102561291A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 金國強;胡亞安;張公略;王曉剛
• 申請（專利權）人: 浙江省交通規劃設計研究院;水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學研究院
• 主分類號: E02C1/06
• 分類號: E02C1/06
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 任立;姚姣陽

技術領域

本發明涉及水利工程技術領域的船閘輸水系統銜接方法，具體的說是一種中高水頭礙航船閘改擴建工程新舊船閘輸水廊道銜接方法。

背景技術

隨著我國經濟的高速發展，水運的運輸量也高速增長，如“十五”期間，我國水路運輸貨運量、貨物周轉量年均增長6.7％、6.6％。2005年，水路運輸貨運量和貨物周轉量占各種運輸方式總運量的比重分別達到11.8％和61.9％。為了滿足貨物運量的增加，需要在提高原來通航設施通過能力的基礎上，擴建新的通航建筑物。國外尤其是歐美國家，在建設通航樞紐時一般都規劃有二線甚至三線通航設施的位置，或者先建設一個主船閘和一個或兩個規模小一些的輔助船閘（其閘室寬度與主船閘一致，而長度要短于主船閘），等到貨運量增長到一定程度后，再對輔助船閘進行擴建改造（主要是延長其閘室長度），使其規模與原主船閘一致從而達到擴能的目的。在我國，限于當時的技術和經濟水平，有相當一部分工程和樞紐沒有留下建設二線通航設施的位置（有些甚至就是礙航閘壩），對于這一類工程和樞紐是不能通過采用建設二線通航設施來提高其通過能力的。目前的做法之一是將老船閘改造為新船閘引航道的一部分，在老船閘上游或下游銜接一個新船閘。但由此而產生的難點問題是新船閘建設受到老船閘結構、尺度的限制，致使新老船閘輸水系統銜接處體型復雜，特別對于中高水頭船閘，容易產生空化問題。

研究表明，舊船閘改擴建工程輸水廊道閥門空化問題主要存在于兩個位置，一是閥門段本身，二是閥門前新舊船閘輸水廊道銜接段輸水廊道。對于閥門段本身空化問題，自20世紀80年代以來，我國針對不斷興建的高水頭船閘，結合國內外船閘運行經驗，采取了多種措施抑制閥門空化，取得了顯著的效果。其主要措施包括兩方面，一是主動防護措施，從提高閥門底緣空化數的角度出發，主動避免空化發生，如快速開啟閥門、增大閥門處廊道淹沒水深、優化閥門段廊道體型（突擴體型）等；另一方面是被動防護措施，即在有空化發生的情況下，采用通氣方式（門楣通氣、廊道頂通氣、跌坎通氣、升坎通氣等）減弱空化潰滅沖擊壓力，達到保護閥門段廊道邊界免遭空蝕破壞的目的。但是對于新舊船閘輸水廊道銜接段，特別是中高水頭船閘，其空化問題主要是由于新舊船閘輸水廊道的銜接段的特殊體型造成，這對于船閘廊道防空化研究尚屬新的課題，采用常規體型，先前防空化措施難以直接移用，對消除空化效果不明顯。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：針對以上現有技術存在缺點，提出一種中高水頭礙航船閘改擴建工程新舊船閘輸水廊道銜接方法，能夠適應閘室內船舶停泊條件，同時又可降低閥門段廊道施工難度，方便閥門段廊道檢修，節約工程投資，降低運行成本。

本發明解決以上技術問題的技術方案是：

中高水頭礙航船閘改擴建工程新舊船閘輸水廊道銜接方法，舊船閘下閘首與新船閘上閘首廊道的銜接段在垂向采用垂向突擴方式，即舊船閘下閘首輸水廊道末端底高程經銜接段直接突擴至新船閘上閘首工作閥門廊道底高程，新舊船閘輸水廊道銜接段在平向上采用平面漸擴方式，漸擴擴散角小于等于30°。

舊船閘下閘首與新船閘上閘首廊道的連接段采用垂向突擴方式，將連接段高度由傳統單倍廊道高度修改為連接段底部直接突擴至新閘首工作閥門廊道底高程，形成“大銜接池”；為使新舊船閘輸水廊道銜接段水流平順，避免產生螺旋流等惡劣流態，新舊船閘輸水廊道銜接段在平面上采用“平面漸擴”，漸擴擴散角小于等于30°。

新舊船閘輸水系統銜接段采用“平面漸擴”+“大銜接池”型式，即舊船閘下閘首與新船閘上閘首銜接段采用“大銜接池”銜接，代替常規船閘廊道銜接方式，同時舊閘室廊道與“大銜接池”頂面采用“平面漸擴”銜接方式。

“平面漸擴”與“大銜接池”均可降低銜接段廊道處的流速，提高空化數，從而實現抑制空化的目的；通過采用“大銜接池”，簡化了新舊船閘輸水廊道銜接段廊道結構，降低了閥門段廊道的施工難度，方便了廊道檢修，從而可節約工程投資并降低運行成本；“大銜接池”型式增大了水流過水斷面，有利于減小廊道內流速，增大廊道內壓力，從而增大工作空化數；“平面漸擴”能夠充分利用舊船閘下閘首有限的空間，漸擴段采用圓弧形設計能夠改善廊道內流態，避免發生局部水流分離，抑制空化發生。

本發明進一步限定的技術方案是：

前述的中高水頭礙航船閘改擴建工程新舊船閘輸水廊道銜接方法，將舊船閘閘室作為新船閘引航道的一部分，舊船閘廊道下游出水口段改建為新船閘廊道進水口段。