船闸的定义
船闸是通过充泄闸室内水体克服水位落差来实现船只过坝的建筑物。
船闸的组成
船闸由三部分组成:闸室、闸首(上闸首,下闸首)和引航道(上游引航道,下游引航道)。
闸首
设在端部,安设闸门。闸首还设有输水系统(输水廊道和阀门),使闸室在闸门关闭时和上下游相连通。
闸室充水
闸室与上游连通,水从上游流进闸室,闸室水位上升到与上游水位相同。
闸室放水
闸室与下游连通,水从闸室流出到下游,闸室水位降至与下游水位相同。闸室的充、放水可以调整闸室的水位,使闸室中的船舶在上、下游水位之间作垂直升降。(船舶通过船闸的全部过程叫船舶过闸)
引航道
是船舶过闸前后使用的航道。要求引航道有较平静的水面,布置有导航建筑物,以便辅助船舶控制进闸的方向。
闸室
是由船闸的上、下闸首和两侧的闸墙围成的空间。闸墙上设有系船柱、浮式系船环等,供船舶在闸室内停泊时系缆用。过闸船舶在闸室中随着闸室内水面升降而升降。
船闸的工作原理
(1)上行作业:打开下闸门→进入闸室→关闭下闸门→打开上阀门充水至齐平→打开上闸门→进入上游引航道(2)下行作业:打开上闸门→进入闸室→关闭上闸门→打开下阀门泄水至齐平→打开下闸门→进入下游引航道。
船闸的分类
船闸按直线上闸室的个数,分为单级船闸和多级船闸;船闸按上下行是否分离,分为单线船闸和多线船闸。
单级船闸
经过一次充放水过程就能使船舶通过的船闸,水头一般低于30米。
多级船闸
全部落差分配在几个闸室上,使船舶依次、连续地通过。每个闸室的水头就只有全部落差的几分之一。
单线船闸
普通的船闸均为单线船闸,上下游过闸的船只,均需等待另一方船只过闸后才可进入船闸。
多线船闸
设在通航量大的河流上,上行与下行分离,互不干扰。可分为双线、三线或四线船闸。
船闸闸室有效尺寸
船闸的基本尺寸决定于过闸船队的船只数目、船只大小。基本尺寸主要指闸室的有效长度、有效宽度及闸槛上的最小水深。
船闸高度的确定
(1)底部高程:上游引航道底部和上闸首门槛高程=上游最低通航水位-H;闸室底、下闸首门槛和下游引航道底高程=下游最低通航水位-H。(2)顶部高程:允许淹没,上闸首顶高程=最高通航水位+富裕高度;不允许淹没,上闸首顶高程=防洪水位+富裕高度。
闸室的结构
闸室墙与底板分离的透水闸室,适用于高度为6-8米且地基条件较好的闸室(重力式闸墙、扶壁式、拉条板墙式、高桩台式、板桩式);闸室墙与底板相连的不透水闸室,适用于水级较大,闸墙较高,地基较差的船闸(坞式闸室、悬臂式闸室、双绞式闸室、反拱式闸室)。
闸首的结构
主要取决于输水系统的型式,闸阀型式和布置,地基条件建筑材料情况及是否有帷幕等因素。闸首边墩一般采用重力式和空箱式。
船闸在枢纽中常见的布置方式
船闸和水电站分别布置在两岸;船闸和水电站布置在河流的同一岸;把船闸闸室布置在挡水线的上游,使下闸首与坝轴线齐平;把船闸闸室布置在挡水线的下游,使上闸首与坝轴线齐平;船闸布置在河床以外的岸上或引河中。
升船机
是水工结构和机械设备联合组成的过船设备,它利用水力或机械的传动使船舶连同它的运载设备(承船设备)一起沿着固定的轨道升降。将船舶自一水位河段提升或下降至另一水位河段。用机械方法升降船舶以克服航道集中水位落差的一种通航建筑物。
升船机运载设备
承船厢(装水的厢式结构),湿运;承船架、承船台车(不装水的船台),干运。
升船机运行方式
垂直升船机;斜面升船机。
垂直升船机的组成
运载设备(承船厢、承船架、承船车);垂直构架(垂直升船机承船厢的支承和导行设备);连接建筑物(设置在上下游引航道与承船厢的连接处,使船舶自承船厢进入引航道或自引航道进入承船厢);机械传动机构(用于启闭承船厢的厢门和驱动承船厢升降);电气控制系统(用于操纵升船机的运行)。
垂直升船机的类型
有提升式和浮筒式。能缩短建筑物长度和运行时间,建造很高大的排架或开挖很深的竖井,技术上要求高,工程造价大,适用于高水头水利枢纽。
提升式垂直升船机
是通过缆绳、缆绳上方的卷扬机垂直提升承船设备。
浮筒式垂直升船机
是通过水的浮力及水量的增加或减小使承船设备垂直上下。
垂直升船机的工作原理
(1)船只进入承船箱(2)提升承船箱(3)船只出闸。
斜面升船机的组成
由船厢(或承船台车)、斜坡轨道及卷扬设备等几部分组成。船厢的底部一般做成契形,并装有小车。
过木建筑物的分类
应根据浮运竹木材的数量、水利枢纽的水头、当地的地形、下游水深以及水库的调节特点等来选择过木建筑物的型式。主要有泻木槽和筏道两种。
泻木槽
也称漂木道,用于浮运散漂原木。一个用水力输送散漂原木过坝而连接上下游的斜槽式水工建筑物,多用于不通航的河道上的低中水头且上有水位变幅不大的水利枢纽。
泻木槽的组成
由三部分组成:进口段、槽身段、出口段。由木槽或支架做成梯形、矩形、半圆形、三角形或多边形的槽子。可以布置在坝端的河岸上,也可布置在河床坝段上。
筏道
一种泄水的陡槽,用于浮运木排,把竹木筏从上游浮放到下游的斜槽。运量大,使用方便技术要求低,运费便宜,运用广泛。
筏道的组成
由三部分组成:进口段、槽身段、出口段。槽身常由木材、混凝土或钢筋混凝土,做成矩形断面,首部装有闸门。下游出口处设静水池或漂浮的木排。筏道应远离船闸、电厂及进水闸。
过鱼建筑物的作用
用水槽或渠道做成的水道,水流顺着水道流动时,使鱼类在水道中逆水而上或顺水而下洄游。
过鱼建筑物的分类
鱼道(槽式、池式和隔板式鱼道)、鱼闸(原理似船闸,只是在底板有活动格栅可垂直上下,迫使鱼升高)和举鱼机(原理似升船机)。
鱼道的组成
主要由进口、池室和出口组成。
鱼道的布置
在水利枢纽中,鱼道的进口常紧靠泄水闸坝的边孔或电站尾水旁侧,如岸边地形宽阔,则槽身伸至岸坡,经过一定距离,在上游设置出口。这种布置较好,常称此为绕岸式鱼道。如岸边无适宜场地,常呈盘折布置或充分利用空间分层盘折,以使槽身有足够的长度。