一種高水頭船閘分散輸水系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種高水頭船閘分散輸水系統(tǒng)，包括船閘閘室、輸水主廊道、分流口、輸水支廊道、消力池、出水孔、消能蓋板，輸水支廊道的側(cè)壁設(shè)有多個進入消力池的分流孔，消力池內(nèi)設(shè)有消力墩、消力梁，消力池頂部設(shè)有多個進入船閘閘室內(nèi)的出水孔，每個出水孔上部設(shè)有消能蓋板。該輸水系統(tǒng)在其閘室內(nèi)出口區(qū)域具有內(nèi)部消力池與外部消能蓋板的兩套消能系統(tǒng)，較現(xiàn)有一系列分散輸水系統(tǒng)型式可更多的消減進入閘室內(nèi)水體能量，從而改善閘室內(nèi)船舶停泊條件，進而簡化輸水系統(tǒng)型式，提高船閘運行水頭。
【專利說明】一種高水頭船閘分散輸水系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及水利工程中消減通航船閘閘室內(nèi)水流能量的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種高水頭船閘分散輸水系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]船閘是設(shè)置在通航河流上幫助船只克服因筑壩引起的水位差的通航建筑物。其原理是通過埋設(shè)在閘室兩側(cè)或底部的輸水系統(tǒng)控制閘室內(nèi)的水位在上下游水位之間升降，完成閘室充水或泄水過程，在這個過程中閘室內(nèi)的船只隨水位上升或下降，達到克服水位差的目的。
[0003]在船閘充水過程中，上游高位置水體通過輸水系統(tǒng)進入閘室，水體所具有的勢能部分轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽苓M入閘室，若進入閘室內(nèi)的水體能量過大，或耗散不良，則運動的水體會產(chǎn)生過大的翻滾和紊動，危害閘室內(nèi)停泊的過閘船舶安全。
[0004]隨著船閘設(shè)計水頭的不斷提高，進入閘室的水流能量也越來越大，為了更好的分散進入閘室的水流能量，閘室內(nèi)輸水系統(tǒng)變得越來越復雜，由低水頭船閘集中輸水系統(tǒng)變?yōu)橹懈咚^船閘分散輸水系統(tǒng)，由于分散式輸水系統(tǒng)的水流是從較大范圍內(nèi)進入閘室，因而與集中輸水系統(tǒng)相比，作用在船舶上的動水作用力(波浪力、流速力、局部力)都相對較小。
[0005]現(xiàn)有的型式眾多的分散輸水系統(tǒng)，其閘室內(nèi)出水口型式分為兩種，一種出水孔布置在出水廊道側(cè)壁，稱為側(cè)向出水口 ；一種出水孔布置在出水廊道頂板上，稱為頂部出水口。這兩種出水口型式的出口水流消能設(shè)施均布置在出水孔外(順充水水流向看)。其中側(cè)向出水口采用明溝消能，所謂明溝為頂部沒有蓋板的開敞式消力池，水流由出水孔進入閘室內(nèi)，首先通過水流在明溝內(nèi)擴散生成大量漩渦及水流相互劇烈混摻及水流與明溝內(nèi)設(shè)置的消力墩和消力梁等消能設(shè)施碰撞消減部分能量；而頂部出水口采用蓋板消能，蓋板設(shè)置在出水孔頂部，水流由出水孔進入閘室內(nèi)，首先通過沖擊蓋板形成水流分散和生成漩渦消減部分能量?，F(xiàn)在所有采用的輸水系統(tǒng)閘室內(nèi)出口型式，均采用的是出水孔外置消能設(shè)施，即水流出出水孔后在外部消能。
[0006]明溝消能的機理是，出孔口進入明溝的水流，因突擴生成大量的漩渦以及水流的相互劇烈摻混摩擦消能，水流同時還與明溝內(nèi)消力墩、消力坎等消能設(shè)施碰撞消除部分能量；蓋板消能的機理是，水流出出水孔后的突擴和消能蓋板阻擋水流形成的水流分散和生成漩渦，水流在蓋板空腔內(nèi)碰撞、摩擦消除部分能量。
[0007]當出水孔在閘室平面上布置格局一定的情況下，出口水流消能效果取決于明溝或蓋板型式，同時還與明溝或蓋板的淹沒深度有關(guān)。因工程量的控制，明溝或蓋板的初始淹沒深度不可能太大，而船閘空間有限，使得明溝尺度及蓋板形成的空間有限，使得出口水流消能有限，消能后閘室內(nèi)的剩余能量仍較大，表現(xiàn)為閘室內(nèi)水流紊動及水面動蕩較為激烈，從而使船舶受到不均衡的水流紊動及水面波動力。一般情況下，通過調(diào)整輸水閥門運行方式、出水孔布置型式以及明溝或蓋板體型可使閘室內(nèi)船舶停泊條件滿足要求，但對于水頭極高、規(guī)模較大的船閘，僅靠上述措施很難滿足要求。
[0008]大藤峽船閘為水頭超過40m的單級船閘，采用四區(qū)段八分支廊道出水的輸水系統(tǒng)，水流出出水孔后通過蓋板消能。初步研究表明其輸水最大流量在IOOOmVs左右，超過三峽船閘600m3/s的最大運用流量，因而進入閘室的能量超過三峽船閘，初步研究發(fā)現(xiàn)其閘室內(nèi)船舶系纜力最大值超過規(guī)范要求一倍，若對輸水系統(tǒng)出水孔布置型式進行修改，則輸水系統(tǒng)會過于復雜。因此需要一種結(jié)構(gòu)相對簡單而消能效果較好的輸水系統(tǒng)型式，這對今后的高水頭船閘設(shè)計意義重大。
[0009]前人進行過內(nèi)消能工在高水頭船閘輸水系統(tǒng)中的應用研究，但研究的內(nèi)消能工型式均布置在輸水系統(tǒng)進口部位，如豎井式內(nèi)消能工布置在輸水閥門段后輸水主廊道上。豎井式內(nèi)消能工因水面開敞，水流在消能豎井內(nèi)跌落時產(chǎn)生的水流摻氣問題較難解決(摻氣水流進入閘室影響閘室內(nèi)船舶停泊安全)而未獲推廣應用。
實用新型內(nèi)容
[0010]本實用新型提供一種高水頭船閘分散輸水系統(tǒng)，該系統(tǒng)在輸水系統(tǒng)閘室內(nèi)出口區(qū)域設(shè)置了內(nèi)部和外部兩套消能設(shè)施，能有效消減進入閘室的水流能量，提高閘室內(nèi)船舶停泊安全，從而達到提高船閘設(shè)計水頭的目的。
[0011]為實現(xiàn)本實用新型目的，采用如下技術(shù)方案:
[0012]一種高水頭船閘分散輸水系統(tǒng)，包括船閘閘室、輸水主廊道、分流口、輸水支廊道、消力池、出水孔、消能蓋板，輸水支廊道的側(cè)壁設(shè)有多個進入消力池的分流孔，消力池內(nèi)設(shè)有消力墩、消力梁，消力池頂部設(shè)有多個進入船閘閘室內(nèi)的出水孔，每個出水孔上部設(shè)有消能蓋板。
[0013]本實用新型其內(nèi)消能工設(shè)置在輸水系統(tǒng)閘室內(nèi)出口區(qū)域,在輸水支廊道后、出水孔前。在水流進入閘室前先通過支廊道側(cè)壁上設(shè)置的多個分流孔進入一個封頂式消力池，消力池內(nèi)設(shè)置有消力墩和消力梁，水流在的消力池內(nèi)先消耗部分能量，再從消力池頂板上設(shè)置的多個出水孔進入閘室，最后通過與出水孔頂設(shè)置的消能蓋板碰撞再消耗部分能量。因本實用新型進入閘室的水流經(jīng)過內(nèi)、外兩次消能，并且內(nèi)部消力池淹沒在水下規(guī)避了水流摻氣問題，因此能有效改善閘室船舶停泊條件。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型高水頭船閘分散輸水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是圖1中I —I斷面剖面圖；
[0016]圖3是圖1中II —II斷面剖面圖。
[0017]圖中:I一船閘閘室,2—輸水廊道，3—分流口，4一輸水支廊道，5—消力池，6—出水孔，7一消能蓋板，8一分流孔,9一消力墩,10一消力梁。
【具體實施方式】
[0018]下面將結(jié)合本實用新型中的附圖，對本實用新型中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。
[0019]圖1所示為本實用新型高水頭船閘分散輸水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，所述系統(tǒng)包括船閘閘室1、輸水主廊道2、分流口 3、輸水支廊道4、消力池5、出水孔6、消能蓋板I。
[0020]請進一步參考圖2與圖3，在輸水支廊道4側(cè)壁設(shè)有多個進入內(nèi)部消能工——消力池5的分流孔8 ;在消力池5內(nèi)設(shè)有消力墩9、消力梁10等輔助消能設(shè)施，消力池5頂部設(shè)有多個進入船閘閘室I內(nèi)的出水孔6，每個出水孔6上部設(shè)有消能蓋板7。
[0021]本實用新型設(shè)置在輸水支廊道4后、出水孔6前(順充水水流向看)的消力池5及消力池5內(nèi)設(shè)置的消力墩9、消力梁10等輔助消能工構(gòu)成內(nèi)部消能設(shè)施；設(shè)置在出水孔6后(順充水水流向看)的消能蓋板7為外部消能設(shè)施。
[0022]本實用新型的消能機理:在船閘閘室I充水時，水流通過輸水主廊道2、分流口 3、輸水支廊道4的分流孔8進入消力池5，經(jīng)分流孔8已基本分流均勻的水流進入消力池5后，通過水流與消力墩9、消力梁10等輔助消能設(shè)施的碰撞、旋滾及相互摻混作用來消減能量，然后通過消力池5頂部設(shè)置的多個出水孔6進入船閘閘室I內(nèi)，此時出水孔6頂部設(shè)置的消能蓋板7對水流進行第二次消能。
[0023]實施案例
[0024]本實用新型已在某高水頭船閘整體模型上進行了初步研究，研究表明采用帶內(nèi)部消能設(shè)施的船閘閘室內(nèi)出水系統(tǒng)，能有效減小閘室內(nèi)船舶系纜力。
[0025]以上所述，僅為本實用新型的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何屬于本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護范圍應該以權(quán)利要求的保護范圍為準。
【權(quán)利要求】
1.一種高水頭船閘分散輸水系統(tǒng)，其特征在于:包括船閘閘室(I)、輸水主廊道(2)、分流口( 3 )、輸水支廊道(4)、消力池(5 )、出水孔(6 )、消能蓋板(7 )，輸水支廊道(4)的側(cè)壁設(shè)有多個進入消力池(5)的分流孔(8)，消力池(5)內(nèi)設(shè)有消力墩(9)、消力梁(10)，消力池(5)頂部設(shè)有多個進入船閘閘室(I)內(nèi)的出水孔(6)，每個出水孔(6)上部設(shè)有消能蓋板(7)。
【文檔編號】E02C1/08GK203729286SQ201420110902
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年3月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月12日
【發(fā)明者】吳英卓, 江耀祖, 黃國兵, 周赤, 朱世洪, 王智娟, 姜伯樂, 陳建, 何勇, 劉志雄, 陳輝, 陳楊 申請人:長江水利委員會長江科學院