信江某水利枢纽船闸总体设计.doc

航道工程课程设计 题目 信江某水利枢纽船闸总体设计 学院： 船舶工程学院 专业： 港口航道与海岸工程 学号： 2012012119 姓名： 魏冠臣 日期： 2016年1月 目 录1. 设计基本资料11.1. 设计背景11.2. 设计资料11.3. 设计船队尺寸11.4. 设计标准、规范22. 船闸总体布置22.1. 船闸基本尺度的确定22.1.1. 闸室有效长度22.1.2. 闸室有效宽度32.1.3. 门槛最小水深32.2. 船闸线数和级数42.3. 船闸各部分高程的确定42.3.1. 上下游闸门门顶高程42.3.2. 上下游闸首门槛顶高程42.3.3. 上下闸首墙顶高程52.3.4. 船闸上下游导航和靠船建筑物顶部高程52.3.5. 闸室墙顶高程52.3.6. 闸室底板顶高程52.3.7. 上下游引航道底高程52.4. 引航道平面布置及尺度确定62.4.1. 引航道平面布置62.4.2. 引航道尺寸计算62.4.3. 引航道宽度72.4.4. 引航道最小水深82.5. 船闸通过能力计算82.5.1. 过闸时间82.5.2. 通过能力92.6. 船闸耗水量计算93. 船闸输水系统选型103.1. 输水阀门处廊道断面面积114. 船闸闸门选型115. 闸首布置126. 船闸闸室结构初步设计127. 船闸总体布置原则128. 船闸布置图138.1. 船闸总平面布置图（附图1）138.2. 船闸纵断面布置图（附图2）131. 设计基本资料 1.1. 设计背景信江位于江西省东部，发源于浙赣边境的怀玉山，全长306km。信江自贵溪至双港长104km，某水利枢纽在鹰潭下游12.5km处，其中贵溪至鹰潭长28.3km，最小水深0.4m；鹰潭至乐安河口长104.4km，最小水深0.7m；乐安河口以下至双港长14.7km，水深1.8m，航宽70m，船舶常年通畅无阻。信江为通航1000t级的三级航道。 1.2. 设计资料 设计资料数据一览表序号工程项目指标备注1设计水平年20202船闸级数单级3通航规模级4航道设计标准（m）602.0480航宽航深弯曲半径5船队尺度（m）157.010.82.01顶2艘1000t级分节驳6船闸年通过能力（t）500远期7最大过船吨位1000t8船闸设计标准21000t船队一次通行过闸9通航期（天）35010最高通航水位（P=10%）（m）28.5 / 28.33上游/下游11最低通航水位（P=98%）（m）26.00 / 18.50上游/下游12设计洪水位（m）30.60 / 30.30 上游/下游13正常蓄水位（m）28.5 上游/下游14地形地质主要地层为白垩系红色砂岩及第四系部分覆盖层。基建基础均落在红砂岩面上。15水文降雨量及气温资料从略。1.3. 设计船队尺寸 设计船队尺度表 船型组队方式船队尺寸（m）1顶21000t2排1列157.010.82.01顶2500t2排1列110.010.81.61.4. 设计标准、规范 （1）船闸总体设计规范，JTJ305-2001，人民交通出版社 （2）内河通航标准，GB50139-2004，中华人民共和国建设部 （3）船闸闸阀门设计规范，JTJ308-2003，人民交通出版社 （4）船闸水工建筑物设计规范，JTJ307-2001，人民交通出版社 （5）船闸输水系统设计规范，JTJ306-2001，人民交通出版社 （6）渠化工程，刘晓平、陶桂兰主编，人民交通出版社。 （7）航道工程学，程昌华主编，人民交通出版社 （8）航道工程学（），詹世富主编，人民交通出版社 （9）港口工程制图标准，JTJ206-96，人民交通出版社（10）船闸启闭机设计规范，JTJ265，人民交通出版社2. 船闸总体布置2.1. 船闸基本尺度的确定船闸基本尺度包括闸室有效长度、有效宽度和门槛水深。是船闸正常通航运行过程中，可供船舶安全停泊和通过闸室的最小尺度。2.1.1. 闸室有效长度闸室有效长度，是指船舶过闸时，闸室内可满足设计最大船队安全停泊的长度，包括船队计算长度和富裕长度两部分。由船闸总体设计规范船闸闸室有效长度不小于按以下式（2.1）计算的长度，并取整数。 （2.1）式中：闸室有效长度，亦指满足设计最大船队安全停泊的最小长度（m）； 设计船队计算长度，为一次过闸时各设计最大船队长度加各船队停泊间距长度之和(m)； 闸室富裕长度。设计通航船舶主要为两排一列1000t顶推船队，富裕长度应满2+0.06则2+0.06157=11.42m ；=+157+11.02=168.42m。本河道为天然河流，由内河通航标准4.1.4取整为180m。2.1.2. 闸室有效宽度闸室有效宽度，指闸室内两侧墙面最突出部分之间的最小距离，并满足设计最大停靠船队停泊时两侧墙面间的最小净宽度。由船闸总体设计规范船闸闸室有效宽度按以下式（2.2）和（2.3）计算： （2.2） （2.3）式中：闸室有效宽度(m)； 同一闸次过闸船舶并列停泊于闸室的最大总宽度 (m)。在设计中船队过闸形式为16TEU船两排一列，宽度为单船宽10.8m； 富裕宽度(m)； 富裕宽度附加值(m)，m7m时，m； 过闸停泊在闸室的船队列数。m ；m ；m。本河道为天然河流，由内河通航标准4.1.4可知，闸室有效宽度为12m。2.1.3. 门槛最小水深门槛水深是指在设计最低通航水位时门槛上的最小深度，与船队（舶）最大吃水和进闸速度有关，对船队（舶）的操作性和工程总价有很大的影响。包括船舶满载吃水和富裕水深两部分。船闸门槛最小水深指在满足设计最低通航水位时船队满载的最大吃水加富裕深度要求的槛顶部最小水深，由船闸总体设计规范船闸闸室有效宽度按以下式（2.4）计算，闸室最小水深按规定其值不应小于门槛最小水深。 （2.4）式中：门槛最小水深(m)； 设计船队或船舶满载时的最大吃水(m)，设计最大过闸船舶满载最大吃水为2m。m；本河道为天然河流，由内河通航标准4.1.4可知，船闸设计等级为级，设计一次过闸两排一列，其最小门槛水深是m，则先取门槛水深m。在确定船闸基本尺度时，还应考虑船闸最小过水断面系数n的要求。一般要求：1.52.0 （2.5） 式中：最低通航水位时，闸室的过水断面面积（m2），； 最大设计过闸船队满载吃水时船舯断面水下部分的断面面积（m2）。1.5断面符合要求 。2.2. 船闸线数和级数 设计水头m满足要求。2.4.5. 船闸通过能力计算2.4.6. 过闸时间根据船舶进出闸速度和运行距离，由船闸总体设计规范可知船队进出闸时间。设计船舶过闸为曲进直出，船舶存在单向过闸与双向过闸，应对其分别计算。 由船闸总体设计规范可知，单向进闸距离是船队自引航道中停靠位置至闸室内停泊位置之间的距离。单向出闸距离为船队自闸室内停泊位置至闸首外侧之间的距离。双向进闸距离是船队自引航道中停靠位置至闸室内停泊位置之间的距离。双向出闸距离为船队自闸室内停泊位置至停泊段的距离。单向进闸距离：m单向出闸距离：m双向进闸距离：m双向出闸距离：m由船闸总体设计规范可知：单向进闸： 单向出闸：双向进闸：=0.7 双向出闸：=1.0则 =/=9.52 =/=3.33由船闸启闭机设计规范2.2.2和3.1.1规定：闸门的启、闭时间与闸首口门宽度和闸门型式有关。闸首口门宽度为12m，则取。闸室灌、泻水时间初步取。船舶进出闸门间隔时间初步取。由上计算如下：单向过闸时间：双向过闸时间：假定近期单向过闸与双向过闸比率为，则一次过闸时间：管理过程中可能存在延迟现象，取一次过闸时间。2.4.7. 通过能力船闸日平均过闸次数按下式计算：式中：日平均过闸次数； 日工作小时（h），取20h。则取25。单向年客货运量按下式计算：式中：单向年过闸货量（t）； 日非运货船过闸次数，客轮和工作船取5； 船舶装载系数，取0.8； 运量不均匀系数，取1.3。 年通航天数，为350天； 一次过闸平均载重吨位（t），考虑船舶过闸形式可为两排一列，1顶2艘1000t级分节驳，但是有其余的客轮和工作船队，取平均载重系数为0.8，所以一次过闸平均载重吨数取1600t。t500t满足近期通过能力。随着发展和过闸船型的变化调整，还有管理方式的完善，基本可满足远期需要。2.5. 船闸耗水量计算船闸一天平均耗水量可按下式计式中：一天平均耗水量()； 一次过闸用水量； 闸阀门的漏水损失（）； 止水线的漏水损失； 闸阀门止水线长度（m）。单级船闸一次过闸用水量可按下式计算：式中：单级船闸一次过闸用水量（）； 闸室水域面积（）； 计算水头（m），采用上下游平均水位差。单级船闸双向一次过闸时，用水量为单向一次过闸用水量的一半。m2m m3 m3 m3m 3. 船闸输水系统选型 输水系统的型式选择根据判别系数初步选定。由船闸输水系统设计规范可知判别公式：式中：m判别系数； H设计水头（m），根据上下游的自然通航水位，最大设计水头为12.1m；T闸室灌水时间（min），由船闸输水系统设计规范初步选取8min；2.50由船闸输水系统设计规范可知，船闸可采用分散输水型式。分散输水形式，可较大缩短闸室长度，节约工程成本，同时由于分散输水系统是通过长廊道分散输水，闸室内水流平稳，改善了闸室内船舶停靠的泊稳条件。闸墙长廊道侧向支孔输水系统布置简单，造价较低，采用广泛。但是此系统对闸门开启不同步或单侧闸门开启的适应性较差，应注意优化。采用数目较多，断面积较小的出水支管，采用明渠消能，消能效果较好。按照规范要求，进口段进口顶的淹没水深需大于 0.4倍的设计水头，设计水头为 12.1m，即进口段淹没水深需大于 4.84m，取5m。 3.1. 输水阀门处廊道断面面积分散输水系统的输水阀门处廊道断面积，可按下式估算：式中： 输水阀门处廊道断面面积（m2）； C计算闸室水域面积（m2），对单级船闸取闸室水域面积2640 m2； Lc闸室水域长度 220m； H设计水头 12.1m。则：=13.6 m2，取16 m2。4. 船闸闸门选型人字闸门启闭力小、运行灵活可靠、结构布置合理、节省材料，我国大、中型船闸中广泛采用的一种门型。设计闸门型式采用钢制人字闸门，门扇轴线与引航道轴线夹角为22.5。闸门基本尺度的确定如下：（1）门扇长度：=取7m。（2）门扇厚度：=取1m。由上设计闸门型式初步采用钢制人字闸门，门扇轴线与引航道轴线夹角为22.5。设计最大水头高为7.5m，门扇长度为8m，门扇长度1m。5. 闸首布置闸首在长度方向上一般有三段组成。（1）门前段长度:取。（2）门龛段长度：闸门为人字闸门，其长度以下式计算：式中：闸首的口门宽度（m）； 门龛深度（m），此处取门厚加0.5m； 闸门与船闸横轴线的夹角，取。）=取8.0m。（3）闸门支持段长度：2.1）25.41） H为设计水头取11.0m。则：闸首长度为l1+ l2+ l3=20.0m。6. 船闸闸室结构初步设计由于船闸位于岩基上，故采用重力式闸室结构。7. 船闸总体布置原则根据船闸总体设计规范（JTJ305-2001）：7.1 闸址应根据船闸级别、枢纽规模和自然条件等，进行全面分析综合考虑选定。7.2 选择闸址时，必须贯彻综合利用水资源的原则，妥善解决船闸在枢纽布置中的问题。7.3 闸址宜选在地形、地质条件较好，且顺直、稳定、开阔的河段。7.4 有船闸的水利枢纽选择坝址时，应使船闸具有良好的通航条件，满足船闸的通航要求。7.5 选择闸址应考虑下列因素：(1) 船闸与已建和拟建的永久水工建筑物、跨河建筑物、铁路、公路、码头等的相互影响；(2) 枢纽下泄水流对船闸通航条件的影响；(3) 泥沙淤积对船闸通航条件的影响。7.6 选择闸址应与临近的城市、工业布局相协调，保护文物古迹、名胜游览地