專利名稱：船閘閘室消能明溝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于對(duì)船閘閘室充水過程進(jìn)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(yùn)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(duì) 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(jìn)入間室水流所帶來的大量能量，滿足間室內(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(guó)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(gè)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(duì)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(kuò)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(shí)還 減少了消能水體，降低了消能效果，這尤其對(duì)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(jì)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(jì)和科研 人員非常關(guān)注的問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)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(jiǎn)單、投資小的 消能明溝。為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技術(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。本實(shí)用新型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(dòng)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)置本實(shí) 用新型的船閘閘室消能明溝，還可以減少出水廊道數(shù)量、簡(jiǎn)化閘室結(jié)構(gòu)、降低工程投資。上述技術(shù)方案的改進(jìn)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)整間室的水流分布，使從間室廊道出來的水流分布更加均勻，從而進(jìn)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(jìn)一步改進(jìn)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)整間室的水流分布，使從間室廊道出來 的水流分布更加均勻，從而進(jìn)一步提高閘室內(nèi)停泊的過閘船舶的安全性。[0009]上述技術(shù)方案的更進(jìn)一步改進(jìn)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，可以大大減少在船間間室內(nèi)開挖明溝的土方量，從而降低施工 難度并進(jìn)一步降低工程投資。上述技術(shù)方案的再進(jìn)一步改進(jìn)是所述明溝的長(zhǎng)度大于閘室廊道的長(zhǎng)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。上述技術(shù)方案的又進(jìn)一步改進(jìn)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(jìn)一步增強(qiáng)消能 效果并防止明溝內(nèi)水流向上翻滾。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的船閘閘室消能明溝作進(jìn)一步說明。


圖1是本實(shí)用新型實(shí)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是本實(shí)用新型實(shí)施例二船閘閘室消能明溝的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本實(shí)用新型實(shí)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是本實(shí)用新型實(shí)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是本實(shí)用新型實(shí)施例五船閘閘室消能明溝的結(jié)構(gòu)示意圖。圖9是圖8的D-D向剖面圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一本實(shí)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(zhǎng)布置有閘室廊道1，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(zhǎng)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(jì)算，對(duì)于明溝3的主要施工參數(shù)作出如下要求1)明溝3的長(zhǎng) 度大于閘室廊道1的長(zhǎng)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(shí)施例二本實(shí)施例的船閘閘室消能明溝如圖3所示，其與實(shí)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(shí)施例三本實(shí)施例的船閘閘室消能明溝是在實(shí)施例一基礎(chǔ)上的改進(jìn)，如圖4和圖5所示，其 除與實(shí)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1(橫向支廊道)相連通，閘室廊道1(橫向支廊道)位于閘室底部并沿閘室橫向交錯(cuò) 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(shí)施例中的船閘閘室有效尺度為200mX34mX4. 5m(長(zhǎng)X寬X檻上水深)， 設(shè)計(jì)最大水頭為15. 55m,設(shè)計(jì)輸水時(shí)間10 12min，通航2 X 2000t雙排單列一頂二駁船 隊(duì)。采用本實(shí)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(shí)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(jì)2X2000t船隊(duì)的最大縱向系纜力僅為16. 7kN，遠(yuǎn)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(shí)施例船間的關(guān)鍵技術(shù)難題。實(shí)施例四 本實(shí)施例的船閘閘室消能明溝是在實(shí)施例一基礎(chǔ)上的改進(jìn)，如圖6和圖7所示，其 除與實(shí)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(shí)施例中的船閘閘室有效尺度為180mX23mX3. 5m(長(zhǎng)X寬X檻上水深)，設(shè) 計(jì)最大水頭為15. 7m，設(shè)計(jì)輸水時(shí)間8 lOmin，通航2X IOOOt雙排單列一頂二駁船隊(duì)。該 船閘最初設(shè)計(jì)時(shí)采用單明溝消能布置，但模型試驗(yàn)成果表明間室內(nèi)水流橫向分配出現(xiàn)一定 的不均勻性，設(shè)計(jì)船隊(duì)的橫向系纜力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過規(guī)范要求。采用本實(shí)施例的船閘閘室消能明 溝后，船閘設(shè)計(jì)最大船隊(duì)最大橫向系纜力僅為單明溝時(shí)的1/5左右。實(shí)施例五本實(shí)施例的船閘閘室消能明溝是在實(shí)施例四基礎(chǔ)上的改進(jìn)，如
圖10和
圖11所示， 其除與實(shí)施例四相同以外所不同的是1)明溝3有三道；2)對(duì)消力檻4進(jìn)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(shí)施例中的船閘閘室有效尺度為280mX34mX5. 6m(長(zhǎng)X寬X檻上水深)，設(shè) 計(jì)最大水頭為10. 5m，設(shè)計(jì)輸水時(shí)間8 lOmin，通航2X2000t雙排單列一頂二駁船隊(duì)。經(jīng) 試驗(yàn)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(shí)間tv = 4min時(shí)，對(duì)設(shè)計(jì)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(shí)也減小了閘室的開挖量，并降低工程投資。本實(shí)用新型的船閘閘室消能明溝不局限于上述實(shí)施例所述的具體技術(shù)方案1)以上實(shí)施例的技術(shù)方案可以進(jìn)行組合，比如實(shí)施例五中的優(yōu)化消力檻4也可以用于其他實(shí) 施例；2)以上實(shí)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)，但本實(shí)用新型的船閘閘室消能明 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)方案均為本實(shí)用新型 要求的保護(hù)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(zhǎng)度大于閘室廊 道的長(zhǎng)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。
專利摘要本實(shí)用新型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(dòng)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(jiǎn)化閘室結(jié)構(gòu)、降低工程投資。
文檔編號(hào)E02C1/08GK201593184SQ201020108220
公開日2010年9月29日 申請(qǐng)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(guó)祥, 李云, 李君 , 黃岳 申請(qǐng)人:水利部交通運(yùn)輸部國(guó)家能源局南京水利科學(xué)研究院