第5章 船闸输水系统水力计算

《第5章 船闸输水系统水力计算》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第五章船闸输水系统水力计算第一节第一节概述概述第二节第二节船闸输水系统类型及选择船闸输水系统类型及选择第三节第三节船闸水力计算船闸水力计算第一节第一节概述概述一、船闸输水系统的组成及基本要求二、船闸灌泄水时间三、船舶停泊条件四、输水系统安全技术指标和要求一、船闸输水系统的组成及基本要求一、船闸输水系统的组成及基本要求1．船闸输水系统的组成在船闸建筑物上为闸室灌水和泄水而设置的设施，包括进水口、输水廊道、输水阀门、出水口及消能工、镇静段等全部设施称为船闸的输水系统。22．．输水系统的设计应满足下列基本要求输水系统的设计应满足下列基本要求•灌水和泄水时间不大

2、于为满足船闸通过能力所规定的输水时间；•船舶(队)在闸室及上下游引航道内具有良好的停泊条件和航行条件；承受的系缆力小于规范允许值。•船闸各部位不应因水流冲刷、空蚀等造成破坏；•布置简单、检修方便，工程投资少。空蚀空蚀cavitationcavitation在流动的液体中，当局部区域的压力因某种原因而突然下降至与该区域液体温度相应的气化压力以下时，部分液体气化，溶于液体中的气体逸出，形成液流中的气泡（或称空泡），这一过程称为空化。空泡随液流进入压力较高的区域时,失去存在的条件而突然溃灭,原空泡周围的液体运动使局部区域的压力骤增。如果液流中不断形成、长大的空

3、泡在固体壁面附近频频溃灭，壁面就会遭受巨大压力的反复冲击，从而引起材料的疲劳破损甚至表面剥蚀，这就叫空化剥蚀，简称空蚀，又称气蚀。表面的空蚀现象经常发生于水泵、水轮机和船舶螺旋桨的叶片表面，以及高水头泄水建筑物的局部表面上。船闸的灌泄水时间：•应满足过闸客货运量的要求。但对于航运频繁的河流上的船闸，其输水时间应尽可能地缩短。•船闸的灌泄水时间一般多定为7～15min；•对于水头较大的大型船闸，取大值；•通过能力要求高的船闸取小值；3.船舶的停泊条件在船闸灌泄水过程中，它主要决定于闸室灌泄水时水流对过闸船舶的作用力的大小，通常是以过闸船舶所受的水流作用力不

4、大于过闸船舶的系船缆绳所能承受的允许拉力作为具体的衡量指标。缆绳所能承受拉力的确定：缆绳破坏强度依据缆绳材料和尺寸确定，主要是由船舶的特征尺寸(长、宽、型深等)和近似地根据船舶的排水量确定。缆绳拉力的允许值可由缆绳破坏强度和安全系数确定。或直接采用规范规定值．船舶允许系缆力船舶允许系缆力船舶吨位(30002000100050030010050吨)允许纵向水464032251885平力(KN)允许横向水23201613943平力(KN)应注意的两个问题：•船舶或顶推船队所受的作用力应按一根缆绳承担;•对于顶推船队的允许缆绳拉力，应取船队中的单船排水量计算，

5、这是由于缆绳是依据单艘船舶配备的缘故。四、输水系统运转安全技术指标和要求四、输水系统运转安全技术指标和要求•固定系船设备：水面升降速度不大于5~6cm/s;•上游引航道内纵向流速应不大于0.5~0.8m/s;•下游引航道内纵向流速应不大于0.8~1.0m/s;第二节、船闸输水系统类型及选择第二节、船闸输水系统类型及选择船闸输水系统的形式主要可分为集中输水系统和分散输水系统两大类型。T•输水系统选择判别标准：m=Hm>3.5采用集中输水系统m<2.5采用分散输水系统2.5

6、集中输水系统:概念：是将输水系统集中布置在闸首范围内。灌水时，水经上闸首由闸室的上游集中流入闸室；泄水时，水从闸室的下游端经下闸首泄入引航道，因而也称为头部输水系统。1．集中输水系统的水力特性灌入(或泄出)闸室的水体完全集中地由靠近闸首的一端流入(或流出)，由于水流的流动，对过闸船舶产生作用力，可分为三个部分：（1）流速力：水流的纵向运动，对过闸船舶产生作用力；（2）波浪力：由于流入(或流出)闸室的流量随时间而变化，水流由闸室一端向另一端推进，从而在闸室内形成长波，使闸室水面倾斜．对过闸船舶产生作用力，即波浪力。（3）由于水流集中地进入闸室，残余能量都集

7、中在靠近闸首一端的闸室段内，加之流速分布不均匀，因而造成水流的局部紊乱和局部水面下降的现象，使船舶受到冲击和吸力，对船舶产生另一种水流作用力，这种水流作用力称为局部力。局部力的消除：为了减少局部水流对船舶的影响，通常在水流出口采取一定的消能措施．使水流经消能后在一段距离内得到扩散。使水流得到扩散的范围称为镇静段，在镇静段内不能停泊船舶。•闸室灌水过程水流作用力的特点：（1）灌水初期：流量增率较大，加之闸室内水深较小，闸室过水断面小，闸室水面形成较大的倾斜，将产生较大的波浪力；（2）灌水中期：流量较大，水流具有的能量也较大，局部力将较大；（3）流速力的大小

8、取决于闸室内水流流速的大小，与波浪力和局部力相比，相对较小。2．集中输水系统的形