三峽過船機(jī)改建為2i浮標(biāo)消波網(wǎng)雙閘門2億噸船閘方案的制作方法
【專利摘要】三峽過船機(jī)改建為2I浮標(biāo)消波網(wǎng)雙閘門2億噸船閘方案船閘，交通運(yùn)輸、水力學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】。該方案為I級船閘，單級雙線，水頭113米，下游閘首設(shè)雙閘門，閘室水面平均升降速度為0.28m/s，年通過量為2億噸。浮標(biāo)消波網(wǎng)是綜合灌水、泄水、補(bǔ)水系統(tǒng)以及消能消波安全保障設(shè)施。該船閘采用左右閘室通過隔壁短廊道分散相互輸水并結(jié)合補(bǔ)水、泄水方式實現(xiàn)快速升降船作業(yè)，通過多廊道多閘門分級控制結(jié)合消能柵、消能室、消能底板以及浮標(biāo)消波網(wǎng)實現(xiàn)安全作業(yè)，通過上下運(yùn)行無空載實現(xiàn)年通過量2億噸。三峽過船機(jī)、五級船閘前瞻性不足，自主創(chuàng)新不足，該方案提出水頭＞40m的單級雙線船閘建設(shè)的技術(shù)攻關(guān)課題，為三峽船閘暢通提供技術(shù)支持。
【專利說明】三峽過船機(jī)改建為21浮標(biāo)消波網(wǎng)雙閘門2億噸船閘方案

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]船閘，交通運(yùn)輸、水力學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]三峽雙線五級船閘設(shè)計年通過量為I億噸，2011年達(dá)到了 1.003億噸，提前19年達(dá)到了設(shè)計通過能力，2014年將達(dá)到1.1億噸，處于飽和狀態(tài)，而且挖潛空間有限(交通部:《三峽船閘提前19年飽和挖潛空間有限》2014年05月23日，新京報)。2014年的1.1億噸不是暢通數(shù)據(jù)，而是堵船后的結(jié)果。三峽船閘2003年通航，2004年就出現(xiàn)堵船:“待閘時間最長的一次，讓900多艘滾裝船等了整整5天5夜，致使水果、肉類等一些鮮貨變質(zhì)，個別船方由此賠償損失一次性高達(dá)3萬元以上。一些貨車司機(jī)擔(dān)心車上的貨物被偷被搶，整天整夜守著車子和貨物，不能隨便走動?！?新華網(wǎng):《三峽船閘是否會成為長江黃金水道“瓶頸”》2004-10-20)。迫于堵船待閘時間過長，部分貨車尋公路繞行，部分貨主尋鐵路運(yùn)輸。如果暢通，2014年通過量就不是1.1億噸，而是更多。
[0003]《船閘總體設(shè)計規(guī)范》3.3.3.(3)水頭> 40m，采用兩級或多級船閘”已經(jīng)成為技術(shù)進(jìn)步的障礙?！皟杉壔蚨嗉壌l”有費水、費時、空載、通過量低等缺點，單級雙線船閘有快捷、節(jié)水、無空載、通過量高等優(yōu)點，鑒于長江三峽航運(yùn)現(xiàn)狀，必須提出水頭> 40m的單級雙線船閘建設(shè)的技術(shù)攻關(guān)課題。變則通，采取綜合輸水系統(tǒng)以及消能消波方式，采取下游閘門適當(dāng)縮小受力面以及雙閘門設(shè)計，能夠解決水頭> 40m而對設(shè)施以及船舶造成的壓力、沖擊問題，利用高水頭實現(xiàn)快速安全升降船作業(yè)，促進(jìn)有關(guān)“規(guī)范”條款更新，推動技術(shù)進(jìn)步。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在建三峽過船機(jī)年通過量約0.2億噸，未運(yùn)行先飽和，已成為長江黃金水道“瓶頸”。鑒于三峽過船機(jī)優(yōu)越地理位置以及基礎(chǔ)施工，根據(jù)《船閘總體設(shè)計規(guī)范》和《船閘輸水系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》等提出三峽過船機(jī)改建為21浮標(biāo)消波網(wǎng)雙閘門2億噸船閘方案。
[0005]1、21 的含義:
21浮標(biāo)消波網(wǎng)雙閘門2億噸船閘為I級船閘，單級雙線?；緮?shù)據(jù)為:水頭113m。閘室(I)長280m,寬34m,水深6m ;水下是消能底板(6)，消能底板長280m,寬34m,厚Im ;消能底板下是消能室(9)，消能室長280m，寬34m，高1.8m。兩閘室隔壁(5)長280m，厚12m。
[0006]2、浮標(biāo)消波網(wǎng)的含義:
浮標(biāo)消波網(wǎng)是以水頭113m為背景的綜合灌水、泄水、補(bǔ)水系統(tǒng)以及消能消波安全保障設(shè)施。
[0007]灌水、泄水、補(bǔ)水:上下線閘室消能室互為消能室，采用兩閘室隔壁短廊道分散灌水方式，設(shè)56個直徑1.Sm的鋼管進(jìn)出水廊道，兩閘室隔壁短廊道之間為閘門(7)，進(jìn)出水口設(shè)消能柵(8)。消能室已有水深8.Sm。開啟閘門，下行閘室泄水給上行閘室，下行船進(jìn)行降船作業(yè)，上行船進(jìn)行升船作業(yè)。隔壁短廊道閘門出水口總面積大于消能底板面積的1%，消能底板出水口總面積大于消能底板面積的10%。56個閘門在112秒內(nèi)依次控制開啟，達(dá)到水面平均0.28m/s的平穩(wěn)升降速度。
[0008]上下行水頭消失，關(guān)閉隔壁短廊道閘門。上行閘室開啟補(bǔ)水系統(tǒng)，下行閘室開啟泄水系統(tǒng)。補(bǔ)水口設(shè)在閘室前壁下游最低水位以上25m、35m、45m、55m、65m處，每排16個直徑為1.Sm輸水廊道，上下行閘室水頭消失，關(guān)閉隔壁短廊道閘門后，以每秒一孔的速度控制開啟補(bǔ)水系統(tǒng)，進(jìn)行平穩(wěn)快速升船作業(yè)。補(bǔ)水系統(tǒng)利用水深消能，補(bǔ)水口開啟時間要控制在水深大于10m。泄水口有兩處，分別設(shè)在閘室側(cè)壁下游最低水位以上0.2m處和消能室前壁。0.2m處泄水口設(shè)28孔，高、寬2.5m,上下行閘室水頭消失，關(guān)閉隔壁短廊道閘門后以每秒一孔的速度全部開啟，泄水廊道繞開引航道把水泄入長江。0.2m處泄水口的設(shè)置是為了防止泄水形成的慣性超低水位，使船舶安全平穩(wěn)著底。上下行閘室水頭消失關(guān)閉隔壁短廊道閘門后開啟消能室泄水閘門泄水(10)，該泄水口主要用途是清理消能室泥沙，為引航道補(bǔ)水，適量泄水。
[0009]設(shè)計閘室水面平均升降速度為0.28m/s,升降船時間是400秒，船舶過閘時間為36分40秒ο
[0010]該船閘為雙線設(shè)計，升船作業(yè)50%的水來自降船作業(yè)。水流通過消能底板、消能室、消能柵、消能室隔壁短廊道閘門進(jìn)行降船作業(yè)；再經(jīng)過另一個消能柵、消能室、消能底板進(jìn)入閘室進(jìn)行升船作業(yè)；水頭消失關(guān)閉消能室隔壁短廊道閘門，開啟補(bǔ)、泄水閘門，為升船作業(yè)補(bǔ)水，為降船作業(yè)泄水。補(bǔ)泄水時最高水頭< 56.5mο補(bǔ)水時利用出水口消能柵和水深消能，泄水時利用進(jìn)水口消能柵消能。因水頭高、流量大，補(bǔ)、泄水時閘室會產(chǎn)生渦流波動，傳統(tǒng)的消能設(shè)施已經(jīng)無效，因此，采用浮標(biāo)消波網(wǎng)消能消波，實現(xiàn)安全升降船作業(yè)。
[0011]浮標(biāo)消波網(wǎng)由系船柱(2)、浮標(biāo)(3)、消波底網(wǎng)(4)組成，浮標(biāo)滑塊分散鑲嵌在船廂左右兩壁，浮標(biāo)滑塊頂部高出水面2.5m，浮標(biāo)滑塊上設(shè)系船柱。消波底網(wǎng)長279、8m，寬33.8m。消波底網(wǎng)與浮標(biāo)滑塊相連。消波底網(wǎng)距離水面5.9m。消波底網(wǎng)采用網(wǎng)材、板材搭配制造。網(wǎng)材采用雙層不銹鋼鋼絲編制。利用網(wǎng)材的柔性和板材的剛性，剛?cè)岵?jì)，達(dá)到消減水面渦流波動的目的。浮標(biāo)如岸，消波底網(wǎng)如航道底部，浮標(biāo)消波網(wǎng)給人一種抬頭見岸，低頭見底的安全感。
[0012]3、雙閘門的含義
該方案的上游閘門工作環(huán)境與三峽五級船閘上游閘門工作環(huán)境相同，技術(shù)要求相同。下游閘門面臨113m水頭，與三峽五級閘門工作環(huán)境不同，技術(shù)要求不同。如三峽五級船閘下游閘門以閘門為壁，閘口、閘門、下游壁一樣大，下游靜壓力全部壓在閘門上。該方案不以閘門為壁，閘口僅僅是下游壁的十分之一，其著眼點在適當(dāng)縮小閘口受力面，適當(dāng)加固閘門上。a:閘口為圓角，用倒桅的方式適當(dāng)縮小閘口。據(jù)《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》，通航3000噸級船舶的航道為I級航道，I級航道跨河橋梁通航凈高不應(yīng)小于18米。這個標(biāo)準(zhǔn)包含桅桿。如“專家認(rèn)為，航行在我區(qū)主要通航河流上的2000-3000噸級船舶空載水線以上高度均在11-17米間，倒桅后空載水線以上高度均在12米以內(nèi)。因此，考慮船舶航行富裕高度I米，廣西I級II級航道跨河橋梁通航凈高可取13米。”(記者諶怡秋通訊員王秋霞:《西江航運(yùn)干線跨河橋梁通航標(biāo)準(zhǔn)確定-1級II級航道跨橋通航凈空高度不小于13米》廣西日報2012-09-11)。參考江西航運(yùn)經(jīng)驗，依據(jù)I級船閘、I級航道和3000噸船舶基本數(shù)據(jù)，采取倒桅方式，該方案閘口取寬34m、高20m(水上14m，水下6m)、圓角。b:該方案采取內(nèi)外雙層閘門設(shè)計，以解決靜水壓力問題。利用下閘首富裕的空間，外設(shè)厚5m軌道式左右伸縮閘門一道，中縫設(shè)上中下緊縮裝置，鎖緊后成為一體。內(nèi)設(shè)厚1.5m左右開關(guān)閘門一對，緊貼軌道閘門密封四周。雙層閘門應(yīng)有承受水頭113m靜水壓力的能力。
[0013]4、2億噸的含義:
21浮標(biāo)消波網(wǎng)雙閘門2億噸船閘方案的年通過量由作業(yè)面、運(yùn)行時間和運(yùn)行方式給出:a、作業(yè)面，21浮標(biāo)消波網(wǎng)雙閘門2億噸船閘方案的閘室設(shè)計與三峽五級船閘閘室相同；b、運(yùn)行時間，21浮標(biāo)消波網(wǎng)雙閘門2億噸船閘方案升降船時間是400s，三峽五級船閘單級船閘升降時間> 400s ;c、運(yùn)行方式，三峽五級船閘上下行連續(xù)作業(yè)總有50%的空載，21浮標(biāo)消波網(wǎng)雙閘門2億噸船閘方案為一次性上下運(yùn)行，無空載，因此，年通過量翻了一番。三峽雙線五級船閘年通過量為I億噸，該方案通過量為2億噸。
[0014]關(guān)于三峽五級船閘空載的解釋:雙線五級船閘自上而下為I閘室、2閘室、3閘室、4閘室、5閘室，I閘室之前是上游引航道，5閘室之后是下游引航道。所謂五級連續(xù)船閘并不連續(xù)，船舶不能一級接一級地連續(xù)過閘，而是間隔過閘，上行船舶總是通過上一閘室泄水，承船閘室灌水進(jìn)入上一閘室，上一閘室泄水時是空載；下行船舶總是通過下一閘室灌水，承船閘室泄水進(jìn)入下一閘室，下一閘室灌水時是空載，上下行連續(xù)作業(yè)總有50%的空載。21浮標(biāo)消波網(wǎng)雙閘門2億噸船閘的運(yùn)行模式是一次性上下，無空載，其設(shè)計能力是2億噸，科學(xué)管理調(diào)度，其潛力可達(dá)2.5億噸。
[0015]三峽過船機(jī)改建為21浮標(biāo)消波網(wǎng)雙閘門2億噸船閘的投資約為三峽雙線五級船閘和過船機(jī)總投資的50%，年通過量翻了一番，比三峽五級船閘節(jié)水30%，打通了長江黃金水道的“瓶頸”，為船舶航行過閘安全、通暢、快捷，充分發(fā)揮長江黃金水道的作用，提高船閘的社會、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益，促進(jìn)航運(yùn)事業(yè)發(fā)展提供了技術(shù)保障。
[0016]百年大計，要有百年的科學(xué)規(guī)劃。三峽五級船閘和過船機(jī)前瞻性不足，囿于已有技術(shù)和國外技術(shù)，自主創(chuàng)新不足，制約了長江黃金水道的發(fā)展。三峽過船機(jī)改建為21浮標(biāo)消波網(wǎng)雙閘門2億噸船閘方案是百年大計，打通了制約長江黃金水道發(fā)展的“瓶頸”。2億噸船閘建成后，雙線五級船閘可備用，可根據(jù)航運(yùn)發(fā)展需要及時改建為2億噸級船閘，保長江黃金水道百年暢通。

四、【專利附圖】

【附圖說明】
:
下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
圖是21浮標(biāo)消波網(wǎng)雙閘門2億噸船閘局部結(jié)構(gòu)示意圖，其結(jié)構(gòu)由(I)閘室、(2)系船柱、(3)浮標(biāo)、(4)消波底網(wǎng)、(5)閘室隔壁、(6)消能底板、(7)短廊道閘門、(8)短廊道進(jìn)出水口及消能柵、(9)消能室、(10)消能室泄水孔組成，(I)、(5)為基礎(chǔ)設(shè)施，(2)、(3)、(4)連接成一體為安全設(shè)施，(6)、(7)、(8)、(9)、(10)為安全輸水系統(tǒng)及設(shè)施。

五、【具體實施方式】
三峽過船機(jī)改建為21浮標(biāo)消波網(wǎng)雙閘門2億噸船閘方案為基本方案，水頭113m、閘室水面平均升降速度0.28m/s為基本數(shù)據(jù)。其它數(shù)據(jù)僅供參考。施工方案依據(jù)三峽過船機(jī)地形地貌、地面建筑、基礎(chǔ)設(shè)施，借鑒三峽五級船閘、三峽大壩、三峽電站有關(guān)科研成果，依據(jù)該方案，根據(jù)《船閘總體設(shè)計規(guī)范》和《船閘輸水系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》以及有關(guān)技術(shù)規(guī)范由實施去^屮倉孓口田O
【權(quán)利要求】
1.一種將三峽過船機(jī)改建為21浮標(biāo)消波網(wǎng)雙閘門2億噸船閘的方案，其特征在于:包括閘室(I)、兩閘室隔壁(5)、隔壁短廊道閘門(7)、隔壁短廊道輸水口及消能柵(8)、消能室(9)、消能底板(6)及浮標(biāo)消波網(wǎng)，浮標(biāo)消波網(wǎng)由系船柱(2)、浮標(biāo)(3)、消波底網(wǎng)(4)組成，補(bǔ)水口設(shè)在上行閘室前壁，泄水孔設(shè)在閘室側(cè)壁0.2米處和消能室(10)，下游閘首設(shè)雙閘門。
【文檔編號】E02C1/00GK104404936SQ201410607973
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月29日
【發(fā)明者】王顯春, 郭常青 申請人:王顯春