專利名稱：船閘閘室消能明溝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對船閘閘室充水過程進行消能的明溝結(jié)構(gòu)，屬于船閘水工建
筑物技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
船閘是內(nèi)河航運廣泛采用的通航建筑物，船舶通過船閘需要通過輸水系統(tǒng)完成對 閘室反復(fù)地充、泄水，以克服船閘的集中水位差，最終保證船舶停泊和航行安全。在船閘反 復(fù)輸水過程中，為消耗進入閘室水流所帶來的大量能量，滿足閘室內(nèi)船舶的停泊條件，常在 閘室內(nèi)布置各種帶有出水孔的縱向或橫向廊道以調(diào)整流量分配，這些出水孔可以設(shè)在廊道 頂部也可設(shè)在廊道側(cè)面，設(shè)在頂部的出水孔需采用蓋板消能，而設(shè)在側(cè)面的出水孔則采用 明溝消能。據(jù)發(fā)明人所知，現(xiàn)有國內(nèi)外采用明溝消能布置的已建船閘，一般僅在閘室廊道的 每側(cè)各布置一個消能明溝，即布置單明溝。 經(jīng)發(fā)明人前期研究表明，閘室消能對明溝有一定的要求，若明溝尺度超過一定范 圍將不利于水流的擴散和消能，因此單明溝消能的應(yīng)用范圍受到限制。為使水流在閘室分 布更為均勻，就需增加廊道數(shù)，從而導(dǎo)致閘室內(nèi)輸水系統(tǒng)布置復(fù)雜、工程投資增加，同時還 減少了消能水體，降低了消能效果，這尤其對閘底橫支廊道輸水系統(tǒng)的布置影響更大。因 此，如何經(jīng)濟有效地解決船閘閘室內(nèi)水流消能問題，確保過閘船舶安全，一直是設(shè)計和科研 人員非常關(guān)注的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是針對以上現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出一種能提高船閘 閘室內(nèi)水流消能效率，并能提高閘室內(nèi)待閘船舶的安全性，而且施工簡單、投資小的消能明 溝。 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案是一種船閘閘室消能明溝，包括 設(shè)置在船閘閘室內(nèi)閘室廊道出水支孔外的明溝，所述明溝由彼此間隔的消力檻圍成，所述 明溝在出水支孔一側(cè)至少有二道。
本發(fā)明的船閘閘室消能明溝相比現(xiàn)有船閘閘室內(nèi)的單明溝結(jié)構(gòu)，可以成倍增加閘
室廊道側(cè)向出水支孔出流的消能體積，并減小閘室內(nèi)的水流紊動和局部水面壅高，從而成
倍提高消能效率并提高閘室內(nèi)待閘船舶的安全性。此外，通過在船閘閘室內(nèi)設(shè)置本發(fā)明的
船閘閘室消能明溝，還可以減少閘室廊道數(shù)量、簡化閘室結(jié)構(gòu)、降低工程投資。 上述技術(shù)方案的改進是所述消力檻上開有透水孔。這樣，通過改變消力檻上的透
水孔面積，可以調(diào)整閘室的水流分布，使從閘室廊道出來的水流分布更加均勻，從而進一步
提高閘室內(nèi)停泊的過閘船舶的安全性。 上述技術(shù)方案的進一步改進是所述消力檻從出水支孔向外由低到高布置成階梯 狀。這樣，通過將消力檻布置成階梯狀，同樣可以調(diào)整閘室的水流分布，使從閘室廊道出來 的水流分布更加均勻，從而進一步提高閘室內(nèi)停泊的過閘船舶的安全性。
上述技術(shù)方案的更進一步改進是所述明溝從出水支孔向外由低到高布置成階梯 狀，其容積逐漸遞減。這樣，可以大大減少在船閘閘室內(nèi)開挖明溝的土方量，從而降低施工 難度并進一步降低工程投資。 上述技術(shù)方案的再進一步改進是所述明溝的長度大于閘室廊道的長度，所述明 溝的寬度是出水支孔寬度的4-6倍；所述明溝的高度大于出水支孔高度與明溝寬度的O. 24 倍之和，并小于閘室廊道的高度。 上述技術(shù)方案的又進一步改進是所述消力檻頂部設(shè)置朝向出水支孔伸出的水平 擋板，所述出水支孔出口處上方及側(cè)面分別設(shè)有遮板和導(dǎo)流墩。這樣，可以進一步增強消能 效果并防止明溝內(nèi)水流向上翻滾。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的船閘閘室消能明溝作進一步說明。
圖1是本發(fā)明實施例一船閘閘室消能明溝的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1的A-A向剖面圖。 圖3是本發(fā)明實施例二船閘閘室消能明溝的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本發(fā)明實施例三船閘閘室消能明溝的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是圖4的B-B向剖面圖。 圖6是本發(fā)明實施例四船閘閘室消能明溝的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7是圖6的C-C向剖面圖。 圖8是本發(fā)明實施例四中的船閘閘室采用現(xiàn)有單明溝時測試的船舶橫向系纜力 過程曲線圖。 圖9是本發(fā)明實施例四中的船閘閘室采用本發(fā)明實施例四的船閘閘室消能明溝 時測試的船舶橫向系纜力過程曲線圖。 圖10是本發(fā)明實施例五船閘閘室消能明溝的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖11是圖10的D-D向剖面圖。
具體實施方式

實施例一 本實施例的船閘閘室消能明溝，如圖1和圖2所示，包括采用閘底縱向廊道側(cè)支孔 分散輸水系統(tǒng)的閘室(圖中只反映了閘室的一段)，沿閘室縱向通長布置有閘室廊道l，閘 室廊道1兩側(cè)底部設(shè)有間隔布置的側(cè)向出水支孔2，在出水支孔2外設(shè)有由彼此間隔的消力 檻4圍成的明溝3，其中在出水支孔2 —側(cè)的明溝3有二道。兩道明溝3沿閘室縱向通長布 置，在消力檻4頂部設(shè)置有朝向出水支孔2伸出的水平擋板5。 經(jīng)過發(fā)明人縝密計算，對于明溝3的主要施工參數(shù)作出如下要求1)明溝3的長 度大于閘室廊道1的長度，明溝3的寬度B是出水支孔2寬度b的4-6倍；2)明溝3的高度 H大于出水支孔2高度h與明溝3寬度b的0. 24倍之和，并且小于閘室廊道1的高度Hs。
實施例二 本實施例的船閘閘室消能明溝如圖3所示，其與實施例一的船閘閘室消能明溝結(jié) 構(gòu)基本相同，所不同的是在消力檻4中部設(shè)有間隔布置的透水孔6。
實施例三 本實施例的船閘閘室消能明溝是在實施例一基礎(chǔ)上的改進，如圖4和圖5所示，其 除與實施例一相同以外所不同的是1)閘室采用閘墻縱向主廊道閘底橫向支廊道的分散 輸水系統(tǒng)，橫向支廊道即是閘室廊道1，主廊道101位于兩側(cè)閘墻100內(nèi)，主廊道101和閘室 廊道l(橫向支廊道)相連通，閘室廊道l(橫向支廊道)位于閘室底部并沿閘室橫向交錯 錐形布置；2)出水支孔2出口處上方及側(cè)面分別設(shè)有遮板7和導(dǎo)流墩8。
本實施例中的船閘閘室有效尺度為200mX34mX4. 5m(長X寬X檻上水深)， 設(shè)計最大水頭為15. 55m，設(shè)計輸水時間10 12min，通航2X2000t雙排單列一頂二駁船 隊。采用本實施例的消能明溝后，與現(xiàn)有采用單明溝的閘室相比消能效率大大增加，閘室充 水時水流十分平穩(wěn)，未見明顯的局部水面壅高及其它不良水力現(xiàn)象，在推薦的閥門開啟方 式下(tv = 6min)設(shè)計2X2000t船隊的最大縱向系纜力僅為16. 7kN，遠小于規(guī)范規(guī)定的 40. OkN，最大橫向系纜力18. 9kN，滿足規(guī)范規(guī)定的20. OkN要求，消能效果十分理想，解決了 本實施例船閘的關(guān)鍵技術(shù)難題。
實施例四 本實施例的船閘閘室消能明溝是在實施例一基礎(chǔ)上的改進，如圖6和圖7所示，其 除與實施例一相同以外所不同的是消力檻4從側(cè)向出水支孔2向外由低到高布置成階梯 狀，外側(cè)消力檻4直接由閘墻100構(gòu)成，外側(cè)消力檻4的水平擋板5從閘墻100上朝向出水 支孔2伸出。 本實施例中的船閘閘室有效尺度為180mX23mX3. 5m(長X寬X檻上水深)，設(shè) 計最大水頭為15. 7m，設(shè)計輸水時間8 10min，通航2X 1000t雙排單列一頂二駁船隊。該 船閘最初設(shè)計時采用單明溝消能布置，但模型試驗成果表明閘室內(nèi)水流橫向分配出現(xiàn)一定 的不均勻性，設(shè)計船隊的橫向系纜力遠遠超過規(guī)范要求。經(jīng)改造采用本實施例的消能明溝 布置后，閘室內(nèi)水流的橫向分布得到了有效的調(diào)整，水流較為平穩(wěn)，各種船舶最大系纜力值 均滿足規(guī)范要求。改造前采用單明溝消能布置的船閘測試的船舶橫向系纜力過程曲線圖如 圖8所示，采用本實施例的消能明溝的船閘測試的船舶橫向系纜力過程曲線圖如圖9所示， 對比圖8和圖9可看出，采用本實施例消能明溝的船閘設(shè)計最大船隊最大橫向系纜力僅為 單明溝時的1/5左右。
實施例五 本實施例的船閘閘室消能明溝是在實施例四基礎(chǔ)上的改進，如圖10和圖11所示， 其除與實施例四相同以外所不同的是1)明溝3有三道；2)對消力檻4進行了優(yōu)化，縮小了 第二和第三道明溝的寬度并逐漸提高了其底高程，從而使明溝3從出水支孔2向外由低到 高布置成階梯狀，明溝3的容積逐漸遞減。 本實施例中的船閘閘室有效尺度為280mX34mX5. 6m(長X寬X檻上水深)，設(shè) 計最大水頭為10. 5m，設(shè)計輸水時間8 10min，通航2X2000t雙排單列一頂二駁船隊。經(jīng) 試驗后表明閘室內(nèi)縱向與橫向水流分布均較均勻，無明顯水面壅高，船舶停泊條件得到明 顯改善，充水閥門開啟時間tv = 4min時，對設(shè)計起控制作用的3000t單船各輸水工況下系 纜力均滿足規(guī)范要求，且有較大富裕；同時也減小了閘室的開挖量，并降低工程投資。
本發(fā)明的船閘閘室消能明溝不局限于上述實施例所述的具體技術(shù)方案1)以上 實施例的技術(shù)方案可以進行組合，比如實施例五中的優(yōu)化消力檻4也可以用于其他實施
5例；2)以上實施例只例舉了閘底縱向廊道側(cè)支孔分散輸水系統(tǒng)的閘室和閘墻縱向主廊道 閘底橫向支廊道分散輸水系統(tǒng)的閘室這兩種閘室結(jié)構(gòu)，但本發(fā)明的船閘閘室消能明溝還可 以適用于其他結(jié)構(gòu)的閘室；等等。凡采用等同替換形成的技術(shù)方案均為本發(fā)明要求的保護 范圍。
權(quán)利要求
一種船閘閘室消能明溝，包括設(shè)置在船閘閘室內(nèi)閘室廊道出水支孔外的明溝，所述明溝由彼此間隔的消力檻圍成，其特征在于所述明溝在出水支孔一側(cè)至少有二道。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述船閘閘室消能明溝，其特征在于所述消力檻上開有透水孔。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述船閘閘室消能明溝，其特征在于所述消力檻從出水支孔 向外由低到高布置成階梯狀。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述船閘閘室消能明溝，其特征在于所述明溝從出水支孔向外由 低到高布置成階梯狀，其容積逐漸遞減。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述船閘閘室消能明溝，其特征在于所述明溝的長度大于閘室廊 道的長度，所述明溝的寬度是出水支孔寬度的4-6倍；所述明溝的高度大于出水支孔高度與明溝寬度的0. 24倍之和，并小于閘室廊道的高度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述船閘閘室消能明溝，其特征在于所述消力檻頂部設(shè)置朝向出水支孔伸出的水平擋板，所述出水支孔出口處上方及側(cè)面分別設(shè)有遮板和導(dǎo)流墩。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種船閘閘室消能明溝，屬于船閘水工建筑物技術(shù)領(lǐng)域。該船閘閘室消能明溝包括設(shè)置在船閘閘室內(nèi)閘室廊道出水支孔外的明溝，明溝由彼此間隔的消力檻圍成，明溝在出水支孔一側(cè)至少有二道，消力檻上開有透水孔或從出水支孔向外由低到高布置成階梯狀。該船閘閘室消能明溝相比現(xiàn)有船閘閘室的單明溝，可以成倍增加閘室廊道出水支孔出流的消能體積，并減小閘室內(nèi)的水流紊動和局部水面壅高，從而成倍提高消能效率并提高閘室內(nèi)待閘船舶的安全性，還可以減少閘室廊道數(shù)量、簡化閘室結(jié)構(gòu)、降低工程投資。
文檔編號E02C1/08GK101787688SQ201010105790
公開日2010年7月28日 申請日期2010年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月3日
發(fā)明者宗慕偉, 宣國祥, 李云, 李君 , 黃岳 申請人:水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學(xué)研究院