三峡永久船闸关键技术问题综述

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1、三峡永久船闸关键技术问题综述

2、第1　：1006-6349(2002)08-0007-03摘要：三峡工程一系列技术难题中，解决三峡工程这样世界级的高坝通航问题是其中的关键技术之一。三峡工程双线五级船闸从通航建筑物的总体布置，泥沙淤积碍航问题，船闸输水系统水力学问题，高陡边坡处理问题，主要金属结构及机电设备制造和技术等方面都有特殊要求，通过充分的科学试验、论证和工程实践，这些问题在实践中得到了逐步解决。关键词：通航建筑物；输水系统；高陡边坡；水力学中图分类号：U641文献标识码：A1通航建筑物总体布置的重大技术问题三峡工程通航建筑物总

3、体布置的特点是坝区河段流量大、水流含沙量高、坝区地形复杂，既要解决好坝区泥沙淤积和通航水流条件问题，又要处理好通航建筑物与发电、防洪的关系。1.1三峡水利枢纽坝址选择和枢纽坝轴线布置三峡水利枢纽通航建筑物总体布置的基本要求是使过坝船队（舶）在最高最低的通航水位和流量条件下安全通畅过坝。通航建筑物引航道的平面布置应根据船闸（或升船机）的级别、线数、设计船型船队、通过能力等，结合地形、地质、水流、泥沙及上、下游航道及连接段等条件研究确定，以满足过坝船队（舶）的通航水流条件（指通过水域的流速流态要求）。葛洲坝水利枢纽坝址选择过程中，发电

4、与通航在枢纽坝轴线布置方面曾发生矛盾。三峡工程吸取了葛洲坝工程的经验和教训，三峡工程坝址选择过程中确定了三斗坪坝址，根据三斗坪坝址地形左凸右凹；且右岸岸坡较陡，左岸岸坡较缓，宜于布置多级船闸的有利条件，通航建筑物布置在坝轴线左侧，远离电站和泄水建筑物。这样，确保了在三峡工程各设计阶段，通航部分未与其他部分在布置方面发生矛盾。1.2关于泥沙淤积碍航问题在多沙河流或河段上兴建通航枢纽时，泥沙淤积和通航水流条件是不可分的，解决泥沙淤积碍航问题是通航建筑物总体布置的重要课题。长江三峡—葛洲坝枢纽河段为多沙河段，年均输沙量达5.3亿t,多沙

5、年如1954年输沙量达7亿多t,并集中于汛期。通过大量泥沙模型试验和方案优化工作，三峡工程吸取了葛洲坝工程的经验，采取“排、防、导、冲、清”5种手段，可以较好地解决泥沙淤积碍航问题。首先是排沙。排沙的手段是确定正确的河势。长江上游每年随江水下泄5亿多t泥沙绝大部分通过泄水建筑物排往坝下游。三峡工程河势规划，通过泥沙模型试验，按照有利于排沙的要求，确定了泄水建筑物在坝轴线上的位置。第二是防淤。需在通航建筑物上、下游引航道靠江一侧建人工防淤隔流堤，消除坝前主流左右侧大范围回流，防止泥沙进入上、下游引航道。三峡工程在升船机上、下游引航道

6、右侧均修筑了防淤隔流堤。第三是导流导沙。将通航建筑物上、下游防淤隔流堤两侧均设计成流线型，当冲沙系统冲沙时起导流导沙和束水攻沙作用。第四是冲沙。上、下游引航道虽然修筑了防淤隔流堤，但在上、下游引航道口门附近及其连接段仍存在回流和缓流区，产生回流和缓流泥沙淤积；引航道内的异重流、往复波流和船闸充泄水在上、下游引航道内带进泥沙产生淤积。模型试验证明，三峡工程在坝区泥沙淤积接近冲淤平衡时，上、下游引航道及其连接段年淤积数量约为200万m3或更多，这些淤积要考虑挖泥船清淤会与过坝船队(舶)发生干扰，也要采用动水冲沙的措施。葛洲坝工程实践证

7、明，全断面冲沙流速为3.0～3.5m3/s，在6～8h内，可以基本冲走主要泥沙淤积，超过6～8h，冲沙效果就不显著了。对此，三峡工程可以参考并通过模型试验确定。现建成的临时船闸将在三期改建成冲沙闸。根据模型试验成果，三峡工程上航道口门碍航淤积将在水库运行后40年左右形成，下航道口门淤积在1998年临时船闸投入使用时就出现。冲沙系统的布置及冲沙流量的选择要考虑三峡航道口门区淤积的具体特点。第五是清淤。通过冲沙，不可能将引航道的边边角角和口门上、下游部位的边滩泥沙淤积冲净，每年留有30～50万m3碍航泥沙淤积,需由挖泥船清理。下游引航

8、道1998年投入使用，口门区采取分槽错开清淤、提前清淤等措施，保证了汛期临时船闸的顺利通行，为三峡水库蓄水后上、下航道口门区碍航泥沙清淤积累了经验。三峡工程解决泥沙淤积碍航问题的技术难度和复杂性超过葛洲坝工程，相关的工程措施难度也高。如连续五级船闸闸室内部泥沙淤积问题，坝下河床下切影响下游引航道枯水期航深问题，如何选择各部位清淤工程量、清淤方式、清淤机具等，攻克这些技术难题将促进坝区泥沙碍航清淤技术进一步提高。1.3通航建筑物上、下游引航道往复波流引起的通航水流条件问题引起三峡工程通航建筑物上游引航道往复波流的因素主要有两个：一是

9、当三峡水库运行大约40年左右,坝前泥沙淤积形成边滩，在大坝和电站泄洪时，由河势和扩散水流挤压口门区非恒定回流形成引航道内的往复流；二是船闸充水时，在上游引航道内引起的非恒定流往复波流，将在有限长的引航道内呈周期性的往复波动。两者所产生的往复波流迭加