渠化工程课程设计.doc

word《渠化工程学》课程设计1 设计目的课程设计的目的在于巩固和加深课堂中所学的根本概念和根本理论，了解渠化工程〔主要指船闸〕设计的一般原如此、步骤和方法，树立正确的设计思想，培养和提高计算、绘图的根本能力2 设计任务通过渠化工程课程设计，可以将所学的根底课和专业根底课同专业知识有机的结合起来，使学生更好地明确学习目的，加深专业印象，为今后从事航道与通航建筑物的勘测、规划、可行性研究、设计、施工和科学研究工作打下坚实的根底，以达到本专业培养目标的要求3 根本容与要求3.1 船闸总体平面布置与设计标准〔1〕布置原如此：①船闸在通航期应有良好的通航条件，满足船舶安全迅速通畅过闸，并有利于运行管理和检修；②遵照综合利用、统筹兼顾的原如此，正确处理船闸与溢流坝、泄水闸、电站等建筑物之间的关系和矛盾，优化布置，以发挥最大的综合效益；③根据国民经济开展规划，做到远近结合，既要满足设计水平年航运的需要，又要考虑远景开展，充分留有余地；④在满足航运要求的前提下，应尽量选择经济合理、工程投资少、能就地取材、施工方便的方案；⑤对大、中型和水流泥沙条件复杂的工程应进展模型试验，优选布置方案2)布置方式：采用闸坝并列式。

〔1〕引航道的布置方式：采用对称型式〔2〕引航道尺度1〕引航道宽度：单线船闸且停泊段只一侧停泊等候进闸的船舶因为，≥所以，取=40m2〕引航道长度①导航段长度：因为，≥=160m所以，取=160m②调顺段长度：因为，≥=(1.5～2.0)*160=240～320 m所以，取=320m③停泊段长度：因为，≥=160m所以，取=160m④过渡段长度：因为，=10*〔60-40〕=200m所以，取=200m⑤制动段长度：因为，= 且取所以，=3*160=480m3〕引航道的最小水深：因为本设计船闸为Ⅰ级船闸，所以引航道最小水深应满足〔T表示设计最大船舶〔队〕满载吃水〕即=1.5*2=3m，取=3m4〕弯曲半径和弯道加宽①引航道的最小弯曲半径：因为，=4*160=640m所以，取=640m②弯道加宽值：因为，=所以，取=20m〔1〕口门区的防沙：船闸宜布置在顺直稳定河段，上、下游引航道口门应尽可能避开易淤积部位，尤其是凸岸淤积区与回流、环流淤积区如因当地条件限制，找不到适宜的河段时，如此应通过论证，证明可采取工程措施达到通航要求，才可布置对泥沙淤积影响较大的船闸，应考虑布置防淤清淤设施，以保证引航道尺度。

〔2〕口门区的水流流速：口门区是过闸船舶进出引航道的咽喉因此在通航期，引航道口门区的流速、流态应满足船舶〔队〕正常航行的要求并应尽量防止出现不良的流态，如泡漩、乱流等，如因条件限制不能防止时，如此须采取措施，消减到无害程度在《船闸总体设计规》中，引航道口门区水面最大流速限值见下表船闸引航道口门区水面最大流速限值〔m/s〕船闸级别平行航线的纵向流速垂直航线的横向流速回流流速Ⅰ～ⅣⅤ～Ⅶ因为本设计船闸为Ⅰ级船闸，所以平行航线的纵向流速不应大于2.0m/s，垂直航线的横向流速不应大于0.3m/s，且回流流速不应大于0.4m/s船闸型式选择〔1〕船闸线数：船闸线数是船闸规模的重要局部，应根据船闸设计水平年的客、货运量，过闸的船型船队组成，地形地质条件，船闸所在河流的重要性等因素，结合船闸尺度与通过能力、船闸级数，综合论证选择本设计船闸采用单线船闸〔2〕船闸级数：船闸级数直接影响船闸的通过能力船闸级数的选择，应根据船闸总水头、地形、地质、水源、水力学等自然条件和可靠性、技术条件、管理运用条件等，通过经济技术比拟确定由于单级船闸较多级船闸具有过闸时间短、通过能力大、故障较少、检修停航时间较短，占线路较短、枢纽布置较易〔如需设冲沙建筑物等〕和管理方便等优点，因而是最广泛采用的形式。

本设计船闸采用单级船闸2.船闸建设规模与标准〔1〕船闸的根本尺度：船闸的根本尺度是指船闸正常通航过程中，闸室可供船舶安全停泊和通过的尺度，包括闸室有效长度、有效宽度和门槛水深①闸室有效长度：闸室有效长度等于设计最大船队长度加上富裕长度，即：式中：—闸室的富余长度〔m〕对于顶推船队：所以，闸室有效长度=160+〔2+0.06*160〕=171.6m取=172m②闸室有效宽度：闸室有效宽度是指闸室两侧墙面最突出局部之间的最小距离，为闸室两侧闸墙面间的最小净宽度式中：—只有一个船队或一艘船舶单列过闸时，如此为设计最大船队或船舶的宽度;—富余宽度附加值〔m〕，因为，所以，取=1m； n—过闸停泊在闸室的船舶列数所以，闸室有效宽度=11.8m，取=12m③门槛最小水深H：门槛最小水深是指在设计最低通航水位时门槛上的最小深度我国船闸设计规采用门槛水深大于等于设计最大船舶〔队〕满载吃水的1.6倍，即所以，门槛最小水深，取H=4m④船闸最小过水断面的断面系数：式中： Ω—最低通航水位时，船闸过水断面面积㎡Φ — 最大设计过闸船舶〔队〕满载吃水时船舶断面水下局部的断面面积〔㎡〕所以，船舶的最小断面系数=〔12*4〕/〔10.8*2〕2.22m，满足要求。

〔2〕船闸设计水位和各局部高程1〕船闸设计水位：设计河段的水文资料统计表序号项目设计洪峰流量下泄流量坝前水位下游水位1P=0.2%〔校核洪水〕2P=2.0%〔设计洪水〕411003正常蓄水位4死水位5上游最高通航水位54006上游最低通航水位7下游最高通航水位8下游最低通航水位2〕船闸各局部高程①船闸闸门顶高程：根据国船闸设计和运用实践，闸首门顶超高可采用下表的数值：船闸闸门顶最小安全超高值船闸等级Ⅰ～ⅣⅤ～Ⅶ超高值〔m〕上闸首闸门顶高程＝校核洪水位＋超高＝＋＝m下闸首闸门顶高程＝上游设计最高通航水位＋超高＝＝m ②闸首墙顶高程：上闸首墙顶高程＝上闸首闸门顶高程＋构造高＝221.31+1＝m 下闸首墙顶高程＝下闸首闸门顶高程＋构造高＝m③闸室墙顶高程＝上游设计最高通航水位＋空载干舷高度＝=m ④闸室底板顶部高程＝下游设计最低通航水位－闸室设计水深＝＝m⑤闸首门槛顶高程：上闸首门槛高程＝上游设计最低通航水位－门槛水深＝200-4＝196m 下闸首门槛高程＝下游设计最低通航水位－门槛水深＝＝m⑥引航道底高程：上游引航道底高程＝上游设计最低通航水位－引航道最小水深＝200-3＝下游引航道底高程＝下游设计最低通航水位－引航道最小水深＝＝m⑦导航建筑物和靠船建筑物顶高程：上游导航建筑物顶高程＝上游设计最高通航水位+最大空载干舷高度＝＝m下游导航建筑物顶高程＝下游设计最高通航水位+最大空载干舷高度＝＝192m船闸通过能力和耗水量1.船闸通过能力：船闸通过能力是指单位时间船闸能通过的货物总吨数〔过货能力〕或船舶总数〔过船能力〕，是船闸的一项重要经济技术指标。

〔1〕船舶过闸时间〔单级船闸〕1〕进出闸时间：船队进出闸时间，可根据其运行距离和进出闸速度确定对单向过闸和双向过闸方式应分别计算双向进闸距离是船队自引航道中停靠位置至闸室停泊处之间的距离，双向出闸距离是船队自闸室停泊处至双向过闸靠船码头的距离单向进闸距离是船队自引航道中停靠位置至闸室停泊处之间的距离，出闸时，是船队自闸室停泊处至船尾驶离闸门之间的距离其距离可分别按下式近似确定：单向进闸：单向出闸：双向过闸：根据《船闸设计规》差得单向进闸速度=0.5m/s，单向出闸速度=0.7m/s，双向进闸速度=0.7m/s，双向出闸速度=1.0m/s进出闸时间可按下式计算：单向进闸：单向出闸：双向进闸：双向出闸：2〕开启、关闭闸门时间：闸门启闭时间与闸门型式和闸首口门宽度有关，当闸首口门宽为12m时，取=2min3〕闸室灌泄水时间：船闸灌泄水时间与水头，输水系统型式，闸室尺度等有关，取=8min4〕船队进出闸间隔时间：取=5min5〕单向一次过闸时间： 双向一次过闸时间：6〕过闸时间：单级船闸一次过闸时间可按下式计算：〔2〕日平均过闸次数n可按下式计算：=21*60/47.81=26.35，取n=26〔3〕一次过闸平均载重吨位G：根据运量预测，一顶+2*1000t船队约占30%，一顶+2*500t船队约占50%，一顶+2*300t船队约占20%G=2000*30%+1000*50%+600*20%=1220t〔4〕船闸通过能力P：=0.5*(26-2)*352*1220*0.84/1.3=333〔万t/年〕2.船闸耗水量：船闸的耗水量是船闸的一项重要的经济技术指标。

船闸的耗水量包括船舶过闸用水量和闸、阀门漏水量两局部〔1〕单级船闸单向一次过闸的用水量①单级船闸单向一次过闸的用水量：=〔172*12〕*〔203-177.5〕=52632②单级船闸双向一次过闸的用水量〔用水量为单向一次过闸用水量的一半〕：=26316③(2)闸阀门漏水量：式中：e—止水线每米上的渗漏损失〔/s/m u—闸门和阀门边沿止水线的总长度〔m〕，即①闸门止水线：②阀门止水线：2*3*2.5=15m〔3〕船闸一天平均耗水量：3.2.1船闸输水系统型式选择：船闸输水系统的型式可分为集中输水系统和分散输水系统两类型输水系统类型可根据以下判别系数初步选定：式中：H—设计水头〔m〕 T—闸室灌水时间〔min〕因为，所以才用分散输水系统1.分散输水系统的水力特性：分散输水系统是通过设置在闸室墙或底板的纵向输水廊道，以与与之相连的分支廊道和出水支孔，将水流灌入或泄出闸室与集中输水系统相比，分散输水系统的出水口沿一定长度分度，水流均匀进入闸室，可大大减少水流作用力，特别是波浪力同时由于廊道较长，水流惯性力影响较大，导致各出水支孔出流不均匀，而且随流量和时间变化在阀门开启初期水流为加速流，惯性阻滞流速的增加，使得各出水支孔的出流沿水流方向减少。

随着惯性逐渐减小，压力增加，在廊道断面与各支孔断面不变情况下，后面支孔出流逐渐增多并超过前面支孔而后惯性的作用又转为阻滞流速的减小，后面支孔的出流更加的到加强由于各出水支孔为非恒定流，再加上出水支孔一般布置在闸室的一定围，因而形成闸室的波浪运动与纵向水流而对船舶产生波浪力与流速力2.分散输水系统的型式：因为设计水头H=20～30m，所以采用较复杂式分散输水系统3.分散输水系统的布置原如此：〔1〕闸室出水段中心宜与闸室面积的中心重合，闸墙长廊道侧支孔和闸底长廊道顶支孔输水系统的出水段宜设置在闸室中部，其长度为闸室长度的1/2～2/3；〔2〕输水系统的进出口应布置为流线型，以提高输水效率进口断面的最大平均流速不宜大于2.5m/s，进口淹没水深应大于0.4倍设计水头，并应该考虑进口水面的局部跌落出口的淹没水深宜大于1.5m，布置应能分散水流，减弱出口水流的紊动并达到引航道流速分布均匀的目的；〔3〕中、高水头船闸的上、中闸首帷墙立面宜做成斜面，以防止当闸室水面上升至帷墙顶面平台时，水域面积有较大的突变，从而恶化船舶的停泊条件；〔4〕分散输水系统的阀门段。