毕业论文--(船闸明沟消能和盖板消能的消能机理)

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1、第一章绪论-8-第一章绪论1.1选题背景及研究意义通航船闸以其技术相对成熟，运行稳定可靠，建设、运行和维护成本较低等优点，成为过坝通航建筑物的主要型式而得到广泛应用。中国是世界上修建人工运河通航建筑物最早的国家，到目前为止，已建成800多座船闸。美国、前苏联、德国、比利时与荷兰等是世界上内河航运网最发达的国家，在这些国家的内河航运枢纽中也建有上千座船闸。随着我国西部大开发的不断深入，航运作为一种大运量、低成本、低污染的运输方式得到大力迅速发展，国内外部分高水头船闸见表1.1。随着我国国民经济的高速发展，水利建设开发速度加快，确定在西部的重庆、四川、

2、云南、贵州及广西等地区建设十二个水电基地。这些水电基地包括一大批高水头的水电枢纽，如长江三峡、澜沧江景洪、广西红水河、龙滩、乌江彭水、右江百色等，这些航电枢纽工程大多数建设于通航河流上，抬高水级均在30m以上。为了保证这些黄金水道的畅通，多年来工程技术人员对高坝通航建筑物型式作了多年潜心的研究，比较来看，船闸过坝型式在运行维护的可靠性和船舶通过能力等方面，具有较大的优势。但船闸工作水头达到一定水级后，由高水位差转换而来的巨大动能不仅导致阀门工作条件变坏，也使得闸室内水流紊动加剧，船舶停泊条件恶化。通常，为了保证船舶停泊的安全，在船闸设计中除不得不采

3、用复杂的输水系统型式外，为减少出口水流进入闸室的剩余能量，还必须采用相应的消能工，消能工型式的优劣，不但对闸室水流的紊动程度影响较大，而且可能使得工程造价增高，设计、施工难度增加和运行维护烦琐。因此船闸适用于超高水头通航建筑物的关键技术之一是闸室消能工型式和消能效果问题。通过本项目对船闸输水系统型式、消能工布置及消能效果等关键技术研究，可将船闸的应用范围提高到40m左右水头，这将为航道的安全畅通，为超高水头水电梯级的开发提供技术保障，在西部乃至全国推广应用，促进学科的发展。1.2国内外研究动态及发展现状随着船闸建设的不断发展，针对船闸输水的特点，进

4、行了一系列的水力学研究，取得了大量的科研成果，在工程水力学的基础上，发展成了船闸水力学这门学科。前苏联学者Ε．Д．卡洽诺夫斯基的“船闸水力学”[1]和比利时列日大学教授N．M．德乌斯的“通航船闸”[2]，对此进行了较为全面的闸述；美国WES也编制了第一章绪论-8-表1.1国内外部分高水头船闸序号船闸名称闸室有效尺寸(长×宽)(m)最大水头(m)起始水深(m)输水时间(min)备注1荷尔特183.0×33.520.74.6819692达莱思205.7×26.227.64.5611.219573马克讷里205.7×26.2285.9715.219534

5、新威尔逊183×33.530.54.313.519595下纪念碑205.726.231.44.611.4　6沙溪口船闸130×1224.22.511.67　7东西关船闸120×1624.55312.37　8桥巩船闸120×1224.65310～129葛洲坝2＃船闸280.0×34.0275　　10草街船闸180×2326.53.515在建11银盘船闸120×1236.53.010设计中有关船闸水力学设计准则；我国在1987年试行了第一部船闸设计规范，并出版了一些专著、总结和文献[3]-[6]。自上世纪80年代以来，随着我国一些高水头船闸的建成，尤其

6、是三峡船闸的建设和运行，我国船闸水力学的研究水平已步入世界前列。船闸主体工程主要由闸室、闸首和引航道等三个基本部分组成，船闸水力学研究则涉及船闸输水过程中的水动力学问题，其研究范围主要包括船闸输水系统即输水廊道进口、主廊道、输水阀门、闸室出水孔和廊道出口以及消能设施。输水系统性能的好坏直接影响到船闸的通过能力，以及过闸船舶和船闸及其附属结构物的安全。船闸输水系统经历了几百年的发展历史，其型式众多，概括起来可以分为两大类——集中输水系统和分散输水系统。美国陆军工程兵团在1985年修订的船闸设计手册中，把水头分级以及各自适用的输水型式作了规定，见表l.

7、2。从美国267座船闸[7]输水系统应用情况的资料可以看出，美国采用集中输水系统的船闸相对较少，仅71座，占总数的27%；分散输水系统中应用最广的为闸墙廊道短支管输水以及由其派生的闸墙廊道闸底横支廊道输水，共有139座，占总数的一半以上。从60年代开始，美国对闸底纵支廊道分区段等惯性输水系统进行了研究，并先后建成了米列斯菲雷(MmersFerry)、达旦纳尔、新岸头(NewBankhead)、下花岗岩(LowerGramte)及湾泉(Bay第一章绪论-8-Springs)等7座船闸。由于这种输水型式在水力条件上的突出优点，输水快而水体波动及紊动很小

8、，在单侧阀门开启时仍然可以获得十分均匀的水流，同时在造价上与底部横支廊道也相差不多。因此，这种输水系统已被美国推荐用于水头