桂柿桃花江肖家船闸输水系统确定 周鸿彬 （山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原０３００２４） ［摘要］‘‘两江四湖”一期工程的建设实施，使内湖与漓江、桃花江相互贯通，彻底改善了内湖水质，并通过对 “两江四湖”周边景观的改造，构建了桂林“城在景中，景在城中”的城市风貌。“两江四湖”二期建设一一桃花 江环境综合整治工程，可进一步改善桂林市生态环境。通过对桃花江肖家船闸施工条件的调查，确定采用闸 室底部长廊道分散输水系统布置型式，就输水系统廊道、阀门、闸首进出口布置等问题进行综述，以供参考， ［关键词］旅游船闸；省水运行；船闸输水系统 ［中图分类号］ｕ６４１．３４２ ［文献标识码］Ｃ ［文章编号］１００４—７０４２（２０１】）０１—００５０—０２ １概况 水系统。鉴于肖家船闸为旅游船闸，从安全角度考虑 肖家船闸工程位于桂林桃花江鲁家桥上游１５０ ｍ ｍ：２．５２更加接近于采用分散输水系统的２．５，因此考 处，是一座布置及运行方式较为独特的并列双线单级 虑采用分散输水系统方案。 船闸，其特点是船闸尺寸小、泄水时间短、运行省水。 由于肖家船闸ｍ值大于２．４，因此可以选择第一 上游水位：最高通航水位１４９．７ ｍ；最低通航水位 类分散输水系统——闸墙长廊道短支孔方案。但考虑 １４９．０ ｍ；常水位１４９．２ ｍ。 到肖家船闸需要进行省水运行，上述闸墙长廊道短支 下游水位：最高通航水位１４７．９ ｍ；最低通航水位 孔输水系统显然不能适应这一条件，而且肖家船闸地 １４７．２０ 常水位１４７．４ Ｉｌｌ。 质条件较差，需要开挖一定深度，给闸底布置廊道带 水位组合：上游常水位至下游常水位，水头 来一定困难。经多方协商和研究，确定采用闸室底部 １．８ ｍ；上游最高通航水位至下游最高通航水位，水头 长廊道分散输水系统布置型式。 １．８ ｎ 上游最低通航水位至下游最低通航水位，水头 ３输水系统计算及布置 １．８ ｍ；上游最高通航水位至下游最低通航水位，水头 ３．１输水廊道阀门尺寸计算 ２．５ｍ。 根据《船闸输水系统设计规范》，输水阀门处廊道 设计输水时间要求在平均水位差１．８ ｍ时的充泄 断面面积可按以下公式进行计算： 水时间小于４．０ ｍｉｎ。 ２ｃ、／万 一 ２输水系统型式选择 丽、／ ［一（１２ｇ Ｉｌ＿ 一 ） ］ ’ 根据“船闸输水系统设计规范（ＪｒｒＪ３Ｏ６～２００１）”， 式中： 为输水阀门处廊道断面面积，ｍ ；Ｃ为闸 输水系统类型通过判别系数ｍ来确定： 室水域面积，１７１ｚ；Ｈ为设计水头，ＩＴＩ；ｄ为惯性水头，ＩＴＩ； ｍ＝——＝＝． 为阀门全开时输水系统流量系数；Ｔ为闸室输水时间， Ｈ ｓ；ＯＬ为系数（可查表）； 可取０．６～０．８。 式中： 为输水时间，ｍｉｎ； 为水头，ｍ。根据水位 对于肖家船闸，ｃ＝４５．Ｏｘ６．０＝２７０ ｍ２，Ｈ＝２．５ ｍ，ｄ值 组合，最大水头时的水位组合为上游常水位至下游最 根据试验资料取０．０５ ＨＩ，／ｚ＝０．６５，Ｏ／＝Ｏ．５６，Ｔ＝４．０ ｍｉｎ＝ 低通航水位，此时Ｏｒｍ．￣＝２．５ ｍ。 ２４０ ｓ。则： ／／２＝ 一２．５２・ ２×２７０×、／ 弼 一、／丽 。 ２ 一＼／ｔ， １．３ Ｃ￡，＝ ０．６５ｘ２４０ｘＶ＇一２ｘ９．８１『１一（１—０． ５６）ｘＯ．６１ 一１．ＪＪ儿 ．１ 由于ｍ：２．５２，在２．５～３－５之间，根据船闸设计规 为了留有余地，初步确定输水阀门尺寸（宽Ｘ高） 范，该船闸既可采用集中输水系统，也可采用分散输 为：１．２ｘ１．２：１．４４ ｍ２。 山西水利詈鲁 鬲 百 ３．２输水主廊道（出水孔段和消能明沟）尺寸和布置 水口采用垂直进口，同时在进口前增加具有消涡、拦 漂、防撞及导航等作用的圆形透空导墙。 进口高程主要应避免在最大流速时进口处廊道 顶部产生负压，导致检修门井吸人空气，其控制条件 是上、下游均为最低通航水位，因为此时廊道顶的淹 没水深最小，而水位差仍较大（ ＝１．８ ｍ）。按设计规范 计算，确定进口廊道顶高程１４８．２ ｍ，最小淹没水深为 ０．８０ ｍ，进口底高程为１４７．０ ｍ（较原地面略高）。为了 减小进口段的损失，进口三面修圆（两侧圆弧半径为 ５０ ｃｍ、上侧圆弧半径为２５ ｃｍ），进口外设置一半径为 输水阀门处廊道断面面积确定后，在选择主廊道 断面面积以及出水支孔断面面积时，有几个比值必须 加以注意。即： 主廊道断面面积 丽雨 廊道断面面秘’ 出水支孑Ｌ断面总面积 —王廊遁所面面ｊ页一’ 出水支孔断面总面积 ｙ 丽 廊遁断面面ｆ页。 原则上讲， 值愈大，输水系统主廊道各段的损失 愈小； 值愈小，各出水支孔之间出流越均匀，出水孑Ｌ 段阻力相应增大； 值越大，出水孔段损失越小。 经比较，取闸底出水主廊道断面：２．５ ｍｘＯ．７ ｍ （宽×高）＝１．７５ ｍｚ。为了减小闸室底板厚度，采用侧支 孔出水明沟消能，闸底廊道出水段每侧设１２个出水 孔，孔口尺寸（宽×高）为０．２５ ｍｘＯ．２８ ｍ＝０．０７ ｎｌ２，总面 积为Ｊ．６８ ｍ２，这样 、 及 值分别为１．２２，０．９６，１．１７。 出水段支孔采用等间距布置，结合船闸结构分缝 布置和下闸首采用一字门布置的特点，确定出水支孔 间距为２．６ ｍ，这样出水孔总长为２８．６ ｍ，占闸室有效 长度的７７％。 ２２５ ｃｍ的消涡、拦漂、防撞圆形平台，平台外围设置栅 栏，栅栏下部透空，透空面积至少应大于廊道进口面 积的４倍。 由于两线船闸同时运行，而且采用相互充泄水的 省水运行方式，因此肖家船闸可以共用上游进水口和 进水廊道。 进水口和输水阀门段廊道通过垂直转弯相连接， 充水阀门布置在垂直转弯以后，充水阀门顶淹没水深 为１．３ ｍ，相应底高程１４４．７ ｍ；充水阀门与闸室出水 段廊道之间通过水平转弯连接，同时将输水廊道尺寸 由１．２ ｍ×】．２ ｍ调整为２．５ ｍｘＯ．７ ｍ（宽×高）。 ３．３．２下闸首出水口和泄水阀门布置 支孔出口消能明沟对水流消能及二次调整作用 十分显著，为达到较好的消能效果，对消能明沟宽度 日有一定的要求，应满足支孑Ｌ出流流核缩４，￣ＩＪ消失所 需距离，即宽度 应满足： ≥ 下闸首泄水阀门底高程通过两个水平转弯与闸 室出水廊道相连接，同时将廊道宽度由２．５ ｍｘＯ．７ ｒｆｌ （宽×高）调整至１．２ ｍｘ１．２ ｍ，泄水阀门淹没水深与充 水阀门相同（即１．３ ｍ），相应的底高程１４４．９ ｍ，泄水 阀门后通过平底转弯至出水口，与下闸首出水口消能 ０ 二×争． 式中：以为长方形支孔出流紊动系数；ｂ为出水支 孑Ｌ的宽度，即６＝０．２５ ｍ，这样 ≥１．２５ ｍ。明沟挡槛的 高度Ｄ应大于出水支孔出流扩散后的高度，因此有： Ｄ＞Ｉｄｏ＋０．２４Ｂ． 室相连接，出水口断面面积取阀门的１．５倍，即１．２ ｍ× １．８ ｍ，下闸首出水口消能室采用顶支孔布置型式，消 能室内设不对称挑流坎，以调整出水支孑Ｌ的出流分 配，并解决水支孑Ｌ均匀出流问题。 ４结语 式中： 为出水支孑Ｌ的高度，即ｄｏ＝０．２８ ｎｌ，Ｂ为明 沟宽度，即Ｂ≥１．２５ ｍ。因此有Ｄ＞ｔ０．６ ｍ。为保证出水 支孔水流较平顺，并减小出水支孔的形状阻力，出水 支孑Ｌ应有一定的长度，这里取长度￡为２．０倍的支孔 宽度，即Ｌ＝０．５ ｍ。 通过计算比较，确定了肖家船闸采用闸室底部长 廊道分散输水系统布置型式，并采用了双线船闸统一 进出水廊道，具有以下优点：第一，对船闸两侧墙体结 构尺寸没有要求，并且使结构布置较为简单；第二，输 水时水流由支孔流入（出）闸室，水流消能条件较好， 消除了水流对游船的冲击，增加了过闸的稳定性。第 三，双线船闸采用同一进出水廊道，在双线双向同时 运行时，可利用两侧输水廊道连通平水，相对于两侧 廊道不连通时可节省水量５０％。 ［作者简介］周鸿彬（１９８２一），男，２００６年毕业于华北水利 水电学院农业水利工程专业，助理工程师 ［收稿日期］２０１０—１１－２８：【修回１５１期］２０１０—１２—２６ 最后，根据闸室宽度确定消能明沟尺寸及断面， 明沟宽度Ｂ：１．２５ ｍ，明沟挡槛Ｄ＝０．６ ｍ，为使水流导 向闸室中部，明沟上部按ｌ：１坡度向闸室中心倾斜。 ３．３ 闸首进出口和阀门段布置 ３．３．１上闸首进水口和充水阀门布置 考虑到水平进口极易产生较强的串心漏斗漩涡， 从而使漂浮物及垃圾等杂物堵塞进口拦污栅，并吸人 空气，后者在闸室中逸出将影响水面稳定，上闸首进 型！生！旦匾］
