广西郁江老口航运枢纽船闸输水系统布置.pdf

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编号:20181111065541053905    类型:共享资源    大小:884.51KB    格式:PDF    上传时间:2019-02-16
  
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201 l牟8月 第8期总第456期 水运工程 Port&Waterway Engineering Aug.2011 No.8 Serial No.456 广西郁江老口航运枢纽船闸输水系统布置 刘 劲 (广西壮族自治区交通规划勘察设计研究院。广西南宁530011) 摘要:郁江是广西西江黄金水道的重要组成部分,老口航运枢纽船闸的地位十分重要。船闸设计最大水头14.5 m,输 水时间要求不超过10 min。根据《船闸输水系统设计规范》和本工程的特点,选择结构布置较为简洁的闸墙长廊道侧支孔 方案作为输水系统布置形式。在调查分析国内外同类船闸资料的基础上,通过计算和水力学模型试验研究优化,确定了总体 布置及各部关键尺寸。模型试验成果表明。所设计的输水系统水力特性满足规范要求,达到了预期的目标。 关键词:航运枢纽;船闸;输水系统;形式;布置;模型试验 中图分类号:U 641.3'2 文献标志码:A 文章编号:1002—4972(2011)08--0094—04 Lock filling&emptying system arrangement for Laokou shipping hub in Guangxi Yujiang River LIU Jing (Guangxi Communications Planning Surveying and Designing Institute,Nanning 53001 1,China) Abstract:Yujiang river is an important part of the Xijiang river golden waterway in Guangxi,and the shiplock of Laokou shipping hub is very important.The designed water head of the lock is 14.5 m,and the filling time is required to be not more than 1 0 min.According to emptying water system design specifications and the characteristics of this project.we choose a more compact structural arrangement as the water filling&emptying system for the lock wall’s holes.Based on the data of similar locks home and abroad。and through calculation and optimization of hydraulic model test,we determine the overall layout and key dimensions of all parts.Model test results show that the hydraulic characteristics of water filling&emptying system meet the requirement of the code,and has achieved the desired objectives. Key words:shipping hub;shiplock;filling&emptying system;type;layout;model test 广西郁江老口航运枢纽是郁江综合利用规划 十个梯级中的第七个梯级,是以航运、防洪为主, 结合发电,兼顾改善南宁市水环境等效益的水资 源综合利用工程,是右江实现III级航道目标的重 要工程,也是实施郁江流域防洪规划的关键性T 程。坝址位于郁江上游南宁市区,在左、右江汇 合口下游4.7 km的龙山村,上距左江山秀水电站 84 km,距右江金鸡滩水电站121 km,下距西津 水电站198 km。工程建设内容主要包括船闸、电 站、泄水闸、接头坝、鱼道、副坝等。船闸主要 由上游引航道、本体段(上闸首、闸室和下闸 首)、下游引航道组成,全长约1 300 m。 船闸是枢纽的主要建筑物,布置于左岸,采用单 级船闸,通航规模按2xl 000吨级船队及1 000吨 级货船进行设计,为内河III级。根据航运规划和 货运量预测,本船闸有效尺度采用:190 rex23 mX 3.5 m(长厶×宽Bkx门槛水深仇),设计近中期和 远期单向年通过能力分别为900万t和1 200万t。 船闸设计最大水头为14.5 m,闸室输水时间要求 不超过10 rain。 收稿日期:2011一03—24 作者简介:刘劲(1967一),男,高级工程师,主要从事水运工程设计和管理。万方数据 第8期 刘 劲:广西郁江老口航运枢纽船闸输水系统布置 ·95· 郁江是西江黄金水道的重要组成部分,船闸 为老121枢纽的唯一过船通道,其性能关系到郁江 航道能否通畅,航运地位十分重要。由于该船闸 规模较大,水力指标较高,因此必须根据总体布 置与JTJ 306—200l姗闸输水系统设计规范》…的 有关规定及要求,研究船闸输水系统布置形式和 各部位尺度,以确保输水系统运行安全及船舶安 全快速过闸。 1输水系统形式的选择 老口枢纽船闸上下游主要特征水位为:上游 最高通航水位79.73 m,上游正常水位75.5 m,上游 最低通航水位72.0 m;下游最高通航水位79.39 m, 下游最低通航水位61.0 m。 输水系统布置和水力分析需要考虑的水位组 合主要为:上游最正常水位一下游最低通航水位, 设计水头为14.5 m,设计输水时间为10 rain。根 据Ⅲ306t-输水系统类型的选择公式: m:占 (1) V H 式中:r为输水时间(rain),日为水头(m),可 得m=2.63。根据船闸设计规范,m2.4时,可采 用第一类分散输水系统。考虑老口船闸的具体情 况,选择结构布置较为简洁的闸墙长廊道侧支孔 方案作为该船闸的输水系统布置形式。 2输水系统布置及各部尺寸的确定[21 2.1输水阀门处廊道断面面积的确定 根据JTJ 306t1可按公式(2)进行计算: ∞: 2堡笪笪 (2) I,rx/29[1-(1-a)k。] 对于老口枢纽船闸:闸室水域面积C=211 m× 23 m--4 853 m2,设计水头H=14.5 m,闸室充水时 间T=10 min=600 s;参考同类型船闸资料取阀门 全开时输水系统的流量系数/z---0.82,a=0.56,阀 门相对开启时间k。可按由允许波浪力所得,考虑 乙=450 s及设计要求的输水时间/'--600 s,计算得 .|}。:0.75,则oJ=22.6 m2。经水力学模型试验研究 后,输水阀门处廊道断面尺寸及面积取为:∞= (2.0~3.3)rex3.7 m(宽×高)=24.42 m2。 2.2输水系统闸室出水支孔段布置 输水阀门处廊道断面面积确定后,在选择主 廊道断面面积以及出水支孔断面面积时,须根据主 廊道断面与输水阀门处廊道断面面积比陋值)和 出水支孔断面与输水阀门处廊道断面面积比∞值) 2个比值。原则上,a值越大,输水系统出水孔段 的损失越小;口值越小,越有利于各支孔出水均 匀,但将增加出水孑L段水头损失。根据美国陆军 工程兵团的经验,一般取口=O.95。参考部分船闸 仅、届的统计值,多数a值在1.14。1.31之间,卢值 在0.95左右,经水力计算和试验研究后,取闸墙 主廊道断面尺寸及面积为(2.0~3.3)mx4.6 m(宽× 高)=30.36 m2,与输水阀门处廊道断面面积比为 1.24;闸墙每侧设21个侧支孔,分为3组,自上 游至下游孑L口尺寸(高×宽)分别为1.0 mx0.76 m (7孔)、1.0 mx0.68 m(7孔)、1.0 mx0.60 m (7孔),总面积为28.56 m2,与闸墙廊道断面面积 比为0.94,与输水阀门处廊道断面面积比为1.17。 为保证出水孔段在输水过程中较长时间能均匀进 入闸室,将出水首末孔断面面积比确定为与相同 断面时流量比的相反值,老口船闸首末出水孔面 积比为1.18:1,这样出水孔首末段流量分布较均 匀。 出水支孑L采用标准的与闸墙垂直的水平布置, 支孔进、出口均修圆,根据已建船闸经验,在出 水支孔外设消力槛以改善闸室内船舶停泊条件。 由于从调整水流及消能的角度来说,合适的消力 槛高度与距离不但与支孔高度、闸室宽度及闸室 水深有关,而且二者之间也互有影响,根据部分 船闸的消力槛布置,高度为0.2~0.5 m,距出口距 离为0.75~2.oo m。根据水力学模型试验优化调整 后,本船闸采用消力槛高度为0.4 m,距出水口距 离1.65 m。 根据船闸设计规范规定:出水孔间距宜为闸 室宽度的1/4(即5.75 m),一般闸墙长廊道侧支 孔输水系统出水段长度与闸室有效长度之比在0.7 左右。考虑到近期有小型船舶等因素,尽量增加 闸室出水段长度。经模型试验研究,最后确定出 水支孔间距为6.30 m,出水段总长为132.30 m, 占闸室有效长度的69.6%。 万方数据 水运工程 按船闸设计规范要求,侧支孔长度L≥3.6D, D为}B水支孔直径或断面宽度,取支孔断面最大宽 度D=0.76 m,则L≥2.74 ill,取L=3.0 m,为减少 水力损失.支孔进、m口断面作了修圆扩大,喉部 的出口作一定的扩大.扩大角按规范要求3。。 2.3上、下闸首输水廊道布置 上闸首廊道进水口采用侧墙3支孔正面进水 布置,底高程为61.8 m,进水口总面积根据分散 输水进口流速的要求设计为88.32 m2,孔口尺寸 为2x(3x3.2 m(宽)x4.6 m(高));在设计最大水头 14.5 m、充水阀门双边开启(£。--7 min)最大流量为 212.92m3/s情况下,进水口平均流速为2.41 m,s; 为减小进口损失,孔口轮廓修圆。进水口后通过 垂直转弯与充水阀门段廊道连接,阀门段廊道底 高程53.0 m,顶高程56.7 m,阀门顶最小淹没深 度为4.3 In。允水阀门段廊道后底高程由53.0 m 逐渐抬高到55.4 m,并通过水平转弯与闸室主廊 道连接,廊道顶高程也相应抬高至60.0 m,廊道 高度由3.7 m放大至4.6 m。至下闸首处主廊道再 水平和垂直转弯,底高程由55.4 m逐渐降低到泄水 阀门段50.6 111,廊道顶高程也相应降低至54.3 m, 阀f J顶最小淹没深度为6.7 m。泄水阀门后廊道顶 高程再逐渐抬高到55.2 m,并平底转弯至出水rn, 为使f_}j水口水流尽可能均匀,H}口设中间导墙, 导墙的起点略偏向弯段外侧,采用顶部格栅消能 室布置,格栅顶部高程与下闸首门槛高程一致。 老口航运枢纽船闸输水系统布置的特征尺寸 见表1,详细布置见图1。 表1 老口航运枢纽船闸输水系统(闸墙长廊道侧支孔形式)特征尺寸 aJ平面 i、\坳道L监业世J L鲤业韭幽L垡业生兰纠“———吖 h)纵削面 图l老口航运枢纽船闸输水系统布置 3水力学模型试验主要成果… 1)模型试验实测的输水系统充、泄水流量系 数分别为O.851和O.760;研究确定的充、泄水阀 门匀速全开时间均为7 rain.相应的最大设计水头 时的亢水最大流量为212.92 rays,泄水最大流量 为201,89 m3/s,充泄水阀门处廊道断面最大流速 万方数据 第8期 刘 劲:广西郁江老口航运枢纽船闸输水系统布置 ·97· 分别为8.72 m/s和8.27 m/s;充泄水时间分别为 9.39 min和10.27 min,水力指标和输水时间均满 足要求。 2)阀门单边开启充水运行时需采用间歇开启 方式(毛=7 min,,ll_0.2,停21 rain继续开至全 开)。即可以满足闸室内水流条件要求,此时充水 时间为26.67 min。 3)为满足闸室内水流条件要求,试验对闸室 内消力槛布置进行了进一步优化(消力槛高度调 整为0.40 nl,距支孑L距离1.65 m),调整后的闸室 水流条件较好。设计最大水头双边充水最大船队 2xl 000 t船队的最大纵向系缆力为11.24 kN、横 向系缆力为13.08 kN;1 000 t单船的最大纵向系 缆力为9.12 kN、横向系缆力为10.08 kN;均小于 规范规定的允许系缆力。阀门单边充水运行时2× 1 000 t船队在闸室中的最大纵向系缆力为4.47 kN, 最大横向系缆力为15.82 kN,满足规范要求。 4)充、泄水阀门门后廊道顶淹没水深较大, 未出现负压。 5结语 郁江老口枢纽船闸设计有效尺度为190.0 mx 23.0 mx3.5 m(长×宽×门槛水深),最大设计水头 14.5 m,闸室输水时间要求不超过10 min。根据 姗闸输水系统设计规范》并结合老口船闸的特 点,确定采用第一类分散输水系统中的闸墙长廊 道侧支孔出水的布置形式是合适的。根据规范计 算并经模型试验研究确定了输水阀门处廊道断面 面积,在调查分析国内外同类船闸资料基础上, 设计和确定了该船闸输水系统的总体布置及各部 分尺寸。水力学模型试验成果表明:设计并经优 化的输水系统水力特性达到了预期的目标。 参考文献: 【1】JTJ 306---2001船闸输水系统设计规范【s1. 【2】南京水利科学研究院.广西郁江老121船闸输水系统水 力学模型试验研究报告【R】.南京:南京水利科学研究 院,2010. (本文编辑郭雪珍) 水9坩够乎鲫谆田讨喧%雕睁乎坤守鲫诤旦5啥陷%只鲫时【鱼%芦B水蛐嘈u%乒蜱诤脚吲u%掣睁字脚嘈坦%彤睁学蛐嘣u%乒睁萨掣讨日托芦净半里咯u%乒》守里嘣H%乒岱字里≮d^乒蝉铲勘嘣坦如乒掣讨巴气p睁详坐嘣世%^眵 ·消 .皂· 上海港集箱水水中转率达42% 上海市统计局发布的统计数据显示,上半年上海港集装箱水水中转比率达到42%,较去年同期有较 大提升,集疏运体系进一步优化,有效促进了港121效能提升。此外,由于经济形势总体向好,内外贸交 易活跃,上海港的货物和集装箱吞吐量亦分别同比上升10.5%和10.3%。 天津港5.2亿升级改造老码头 截至7月底,天津港总投资l 100余万元的天津港石化码头公司南三泊位码头升级改造项目主体完工, 成为天津港集团今年首个完成升级改造的老码头。天津港集团将投资约5.2亿元,在2010年12月吨01 3 年6月期间进行老码头改造。 营口港在法库建内陆港 营口港日前在沈阳市法库县举行内陆港奠基仪式,期冀在此建起一座集公路运输、铁路运输、海运、 船货代理、仓储、装卸、拆装箱、报关、报检、贸易、分拨配送、信息咨询等功能于一体的提供综合物流 服务的内陆港。该项目规划占地面积30万平方米,计划总投资10亿元,将于2012年9月投产。 (来源:《中国水运.手良》) 万方数据
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