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1第21讲6.5船闸输水系统6.5.1船闸输水系统的类型和组成6.5.1.1船闸输水系统的类型输水系统的型式可分为：1）集中输水系统，又称头部输水系统，廊道集中布置于闸首内，集中出流，犹如不带花洒的水龙头。2）分散输水系统，又称长廊道输水系统，廊道分部与闸首、闸室，在闸室底板、或闸室墙，分散出流，犹如带花洒的水龙头。两种系统形成的作用力，有很大的区别，适用于不同水头。6.5.1.2船闸输水系统的组成进水口、阀门段、廊道、出水口、消能工、镇静段等组成。图6.5-1无效能室的短廊道输水a）短廊道输水不设效能室b）短廊道输水设消力槛c）短廊道输水设消力槛和消力池6.5.2集中输水系统的主要型式和水利特性6.5.2.1集中输水系统的主要型式1）短廊道输水：大多成为环绕（环形）短廊道输水。分有无消能室和槛下输水3种。（1）无消能室，常用于无帷墙、帷墙高度较小的闸首。特点是平廊道。对冲消能为主，辅加以消力槛、消力池等消能设施。（2）有消能室，适用于有帷墙空间的上闸首。在闸首口门下方的底板内设置消能室，使2水流廊道出口后，进入闸室前，先消能室内，充分（对冲，6.5-1a）掺混消能，（或分道6.5-1b)均匀扩散，降低出流的强度。消能室，可分封闭式、格栅式（教材没有）。（3）槛下输水。这是一种秦淮新河船闸（一线）采用的型式。特殊的型式，全宽出流，一扇空腹阀门。2）直接利用闸门输水利用门缝、门下、小孔输水。各具特色。总体特征是：全宽出流、垂直跌落，惨气严重，底部流速大。利用对冲、水垫、扩散等方式进行消能。图6.5-3三角闸门的门缝输水3图6.5-4平面闸门门下输水开敞式消能室图6.5-5闸门上开小孔输水3）组合式输水如三角门门缝输水与短廊道输水结合。图6.5-6三角门门缝输水与短廊道输水结合示意图6.5.2.2集中输水系统的水力特性水力特点是水体在闸室的一端流入或流出。1）流速力。水流纵向流动对过闸、停靠的船舶产生作用力；其大小与流速有关，一般情况下，灌泄水过程中，均比较小。2）波浪力。非恒定流形成长波，造成水面倾斜，使船舶受力。大小与流量增率、过水断面积有关。灌水初期较大，可通过阀门开启方式改善之。3）局部力。集中出流处，水流流速分布不均匀，有掺混、旋转和紊动，局部水流对船4舶产生冲击力。应该知道，进入闸室的总能量一般无法改变（除消耗于输水系统外，全部进入闸室），集中输水系统设计关键：能够做的就是调整流速均匀性，减小局部力的大小。（1）进入闸室前。利用消能室、消能工，在横断面上，（闸室宽度、水深方向），尽量调整流速均匀；（2）进入闸室后。利用镇静段，使水流进一步扩散均匀，减小水流作用力。6.5.3集中输水系统布置6.5.3.1布置要求进口、出口、弯曲段、直线段、阀门段的具体要求。具体设计时，按条款一一对照执行。1）进口，防止漩涡，要有足够淹没水深；限制流速小于4m/s；2）出口，要扩大，增加对冲消能效果，通常为阀门处廊道面积的1.2~1.6倍，并应设置分流导墙（墩）；3）弯曲段，应控制转弯半径，特别是内侧最小半径，防止负压出现；4）直线段，满足阀门布置，并使阀门前后水流分布均匀和充分扩散，一般不小于1.3~2.5廊道宽度；5）阀门位置，宜设置在高程最低的直线段上，以改善阀门工作条件。6.5.4集中输水系统的主要型式和水利特性6.5.4.1分散输水系统主要型式1）简单式（1）闸墙廊道少支孔输水系统图6.5-7闸墙廊道少支孔输水系统（2）闸墙廊道多支管输水系统5图6.5-8闸墙廊道多支管输水系统（3）局部分散输水系统图6.5-9局部分散输水系统2）较复杂式采用便于水流在闸室内均匀分布的，受单边开启影响较小的闸室底部短支孔出水；单区段、或简单的等惯性输水。包括多种形式：（1）（单区段）闸底长廊道短支孔（管）出水，（单廊道、两廊道）图6.5-10闸底长廊道顶（缝）支孔出水加盖板消能型式6图6.5-11闸底长廊道侧明沟消能多支孔（管）输水系统（2）闸底长廊道分区段出水多区段，横向多廊道（区段数的倍数），每区段内对称出水。图6.5-12闸底长廊道分区段顶支孔出水盖板消能输水系统（2）闸墙长廊道闸室横支廊道出水图6.5-13闸室中部横支廊道输水系统（3）闸墙长廊道闸室横支廊道支孔出水图6.5-14全段横支廊道出水盖板消能输水系统（4）闸墙长廊道闸室中心进口水平分流，闸底纵支廊道二区段出水，简称水平分流二区段（简单等惯性），输水系统分别在美国新岸头船闸、葛洲坝3号船闸应用。7图6.5-15水平分流闸底支廊道二区段出水输水系统（5）闸墙长廊道闸室中段进口纵横支廊道支孔出水，简称：水平分流三区段（简单等惯性）输水系统，如葛洲坝2号船闸的应用。图6.5-16闸底纵横支廊道水输水系统3）复杂式又称全动力平衡系统，立体交叉垂直分流；区段之间完全等惯性；图6.5-17垂直分流闸底纵支廊道四区段出水输水系统6.5.4.2分散输水系统水力特性沿闸室分布式出流，纵向流速、水面倾斜、局部流态产生的水流作用力将极大地减小（相对集中输水系统）。分散输水系统的特点是：长廊道的惯性力影响较大，导致出流孔沿程不均匀。惯性是一种惰性，在灌水初期，流量呈加速流，惰性阻止流速增加，后方出水孔长度长，惰性大，流速增长慢，所以各出水口流量呈现依次减小的分布；在灌水后期，是减速流，反之呈出水口流量依次递增分布。总之，因为出流沿程不均匀，将产生波浪力和流速力作用。另外，在出水孔处仍有剩余能量，将产生局部力作用。8显而易见，分散输水系统设计关键是：如何减小惰性的影响！！！等惯性输水系统受到了推崇！6.5.5分散输水系统布置6.5.5.1布置原则1）出水段中心与闸室面积中心重合，意味着，纵横向分别对称；2）上下游进出口流线型布置，提高输水效率。注意足够的淹没水深、控制流速；3）帏墙顶宜设置斜面，防止闸室水域面积突变；4）阀门后应有一定长度的直线段，并淹没在下游最低通航水位以下一定深度；5）阀门后廊道可采用不扩大、向上渐扩、突然扩大（突扩）三种型式，布置应通过模型试验确定；6）检修阀门门槽（门井）与工作阀门，应注意保持足够距离，防止低压时惨气；7）有条件时，尽量采用旁侧取排水。6.5.5.2布置选择m2.4第一类简单式1.8m2.4第二类较复杂式m1.8第三类复杂式