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下花岗岩船闸

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所属类别:渠化工程

基本信息

中文名称:下花岗岩船闸
外文名称:

位于美国哥伦比亚河上游斯内克河上的一座船闸。斯内克河上共建有4座水利枢纽,下花岗岩枢纽为最上游的一级,该枢纽除船闸外,还有水电站、溢洪道、鱼道等水工建筑物。1975年船闸建成通航。

下花岗岩船闸设计水头为32.0 m,闸室的平面尺度与门槛水深按照哥伦比亚河统一的通航标准规定:闸室长206 m,宽26.2 m,门槛水深4.58 m。船闸位于溢流坝右侧的河床中,上、下游混凝土隔流导航墙长214 m。

上闸首工作闸门采用卧倒式弧形闸门,门高7.0 m,下闸首人字闸门高34.3 m。

船闸输水系统包括:设置在上游导航墙中的进水口、闸墙内的主廊道、闸室输水廊道以及出水口(见图)。右导航墙中的进水口从上游引航道内取水,左导航墙中的进水口从上游导航墙外侧河道进水。两支主廊道的进水口各具有4个宽度为2.44 m、高度为9.15 m的进水支孔,汇流至主廊道后,廊道高度在输水阀门前缩小为4.27 m。输水阀门宽度为3.66 m, 高度为4.27 m。在上闸首输水阀门后17.3 m处主廊道的高度由4.27 m向上逐渐扩大为6.70 m。位于闸室中部的分流口采用水平隔板垂直分流,又称为立交分流,将水流均匀分配至上、下半闸室,然后通过位于闸室长度1/4和3/4处的分流口,将水流均匀分配至上、下半闸室各4个出水分支廊道,支廊道宽1.52 m, 高3.66 m。在每个支廊道侧面底部设有6对宽0.38 m、高1.05 m的出水支孔。整个闸室共有96个支孔,其总面积为支廊道总面积的86%,并为输水阀门面积的1.23倍。

下花岗岩船闸输水系统布置示意图

1—进水口;2—闸室主廊道;3—立交分流口;4—输水阀门井;5—闸室支廊道;6—旁侧泄水口

闸室直接泄水至左侧导航墙外的河道中。考虑到在哥伦比亚河和斯内克河上兴建的几座高水头船闸的上闸首输水阀门后均产生底缘空化,并导致“声振”,为了减免空化,在该船闸紧靠上闸首输水阀门后的廊道顶部设置2个直径为30 cm的通气管,同样在廊道两侧紧靠反弧门后,分别在离廊道底2.0 m和3.5 m处也设置相同尺寸的通气管,以实现自然通气的目的。为了防止单边开启时仍可能会出现的空化,在阀门后约5 m范围内采用抗蚀钢板护砌廊道壁面。

该船闸运行极为良好。1976年进行的原型观测表明,在水头为30.2 m、阀门开启时间为80 s、初始阀门淹没水深为9.8 m情况下,闸室充水时,未发生任何“声振”现象,闸室水面十分平稳。当掺气水流在闸室出现时,通气管已停止进气。自由漂浮物在水面缓慢移向闸室中心,说明船舶即使不系缆也不至于撞向闸门。实践表明,只要廊道顶部一个通气管开启即可满足双边及单边阀门通气减蚀的要求。此时门后的平均负压压力水头值为-1.2 m和-3.0 m,而瞬时负压压力水头值为-2.7 m和-4.0 m。闸室充水时间为8.1min,泄水时间为9.7min,闸室充水最大流量为581 m3/s。

船舶在闸室中的停泊条件良好,当阀门以1.11min开启时,由8只1 380 t驳船(吃水2.74 m)组成的船队,其平均最大系缆力仅为23 kN, 由4只驳船组成的船队在最不利的停泊位置,其最大系缆力为48 kN。

该船闸所采用的具有闸室中心进口8支廊道4区段出水的等惯性输水系统,以及快速开启阀门加上门后廊道顶部通气的措施是十分成功的,代表了近代高水头船闸输水系统的一个方向,具有良好的推广和应用前景。

  
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